Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические предпосылки к разработке системы машин в бахчеводстве 16
1.1 Технологический процесс - основа плана разработки новой техники 16
1.2 Новые операции технологического процесса производства бахчевых культур 18
1.2.1 Формирование листо-стебельной массы 18
1.2.2 Выборочная уборка по размеру плода 20
1.3 Инструментальные методы оценки зрелости плода арбуза 26
1.4 Ресурсосбережение, современное состояние проблемы 41
1.5 Цели и задачи исследования 52
Глава 2. Условия работы и общая методика проведения исследований 54
Глава 3. Схемы посева и механизация производственных процессов в бахчеводстве 57
Глава 4. Формирование надземной массы растений и размещения плодов на поле 62
4.1. Обоснование технологии механизированного формирования листо-стебельной массы бахчевых культур 62
4.2. Обоснование конструкции плетеукладчика 83
4.3. Влияние приемов механизированного формирования листо-стебельной массы на продуктивность растений 92
Глава 5. Выбор технических средств, для внутрирядной обработки посевов 101
5.1. Обзор технологий и технических средств, для внутрирядной обработки посевов 101
5.2. Обоснование технологии механизированной внутрирядной обработки бахчевых 102.
5.3. Агрегатирование и скоростной режим прополочного агрегата ПАУ-3 104
Глава 6. Выбор технологии и средств механизации уборки плодов арбуза на продовольственные цели 108
6.1. Средства частичной механизации 108
6.2. Комбайн для уборки бахчевых 114
6.2.1. Обоснование технологической схемы комбайна 114
6.2.2. Оценка конструкции комбайна 137
6.2.3. Экономическая эффективность комбайновой уборки 140
Глава 7. Обоснование технологии и технических средств, для погрузо-разгрузочных работ 150
7.1. Обзор технологий погрузо-разгрузочных работ в бахчеводстве 150
7.2. Обоснование технологической схемы линии для разгрузки автомашин, инспекции и затаривания арбузов в контейнеры 151
7.3. Определение годовой загрузки линии 168
7.4. Оценка качества плодов в контейнерах 172
7.5. Расчет экономической эффективности линии 181
Глава 8. Изыскание технических средств и обоснование инструментальных методов контроля, зрелости плодов арбуза 189
8.1. Экспериментальная оценка методов определения зрелости плодов арбуза 189
8.1.1. По ГОСТ 7177-80 Арбузы продовольственные, свежие 189
8.1.2. По ГОСТ 18242-72 Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку 190
4 8.2. Обоснование применимости использования свойства электропроводности плодов в качестве критерия зрелости 193
Глава 9. Эффективность перспективной системы машин в бахчедстве 203
Выводы 208
Внедрение научных разработок по теме диссертации 211
Рекомендации производству 213
Литература 214
Приложения 264 -354
- Выборочная уборка по размеру плода
- Влияние приемов механизированного формирования листо-стебельной массы на продуктивность растений
- Обоснование технологической схемы линии для разгрузки автомашин, инспекции и затаривания арбузов в контейнеры
- Обоснование применимости использования свойства электропроводности плодов в качестве критерия зрелости
Введение к работе
Актуальность темы. К настоящему времени производство бахчевых в Российской Федерации и странах СНГ сократилось в сравнении с достигнутым ранее уровнем более чем в десять раз Вместо рекомендованных медицинскими нормами 16,9 кг/год потребляемой на душу населения продукции бахчевых производится всего 6,0- 6,6 кг/год [С С Литвинов, 2005]
В ближайшие годы, наряду с общим подъемом благосостояния населения РФ ,предстоит и значительное увеличение производства плодов бахчевых культур. Оно не представляє і ся возможным без использования накопленного в предшествующие годы опыта и достижений науки но разработке средств механизации и обоснованию современных технологий возделывания, уборки и транспортировки плодов бахчевых культур, в том числе арбузов
Обобщение этого опыта для условий возделывания на ровной поверхности, в том числе и на орошаемых землях Нижнего Поволжья, и выработка рекомендаций, обеспечивающих ресурсосберегающее производство плодов бахчевых культур, являются акіуальньїми проблемами в настоящее время
Цель и задачи исследования. Анализ состояния с производством в РФ, а также отечественных и зарубежных литературных источников определили цель исследования на основе изучения физико-механических свойств и технологических показателей как плодов, так и всего растения, изыскать технологические приемы и технические средства для механизации трудоемких процессов при возделывании и уборке, обосновать и разработать интенсивную, ресурсосберегающую технологию, изыскать и обосновать инструментальные методы контроля качества плодов арбуза
В задачи исследований входило-
-
Исследовать структуру затрат (труда, средств и энергии) на проиводство плодов бахчевых культур и обосновать перспективные направления исследований.
-
Изучить физико-механические свойства плодов арбуза и всего растения, обеспечивающие разработку интенсивной, ресурсосберегающей технологии производства
3 Обосновать основные параметры системы машин в
бахчеводстве (ширина междурядий, схемы посева и т п )
4 Обосновать технологический процесс механизированного
формирования надземной массы бахчевых культур и разработать агротехнические требования на технические средства, обеспечивающие проход машинно-тракторных агрегатов по полю в процессе возделывания и выборочной уборки.
5. Обосновать технологический процесс машинной
выборочной уборки, разработать агротехнические требования на
арбузоуборочную машину
6. Обосновать технологический процесс, изыскать и разработать
технические средства для механизированной разгрузки транспортных
средств и загрузки арбузов в контейнеры
-
Изыскать и разработать инструментальные способы и іехнические средства контроля степени зрелости арбуза, без надреза плода
-
Разработать систему машин для производства плодов бахчевых культур в орошаемых условиях Нижнего Поволжья
-
Определить эффективность предложенной технологии производства плодов арбуза.
Объекты исследования Технология производства плодов арбуза, а также составляющие се операции посева, формирования стебелыю-плодовой массы, многоразовой выборочной уборки, погрузо-разгрузочных работ с инспекцией по внешним показателям и затариванием в контейнеры, оценки зрелости без разреза плода
Предметы исследования Система машин для комплексной механизации производства арбузов, физико-механические, технологические и биохимические свойства растений и плодов арбуза, конструктивные параметры рабочих органов машин и орудий для возделывания, уборки и послеуборочной обработки плодов с затариванием в контейнеры, способы и технические средства контроля зрелости без надреза плодов.
Научная новизна. Изучены физико-механические свойства и технологические параметры плодов и растения арбуза в целом, что позволило обоснованно подойти к проектированию рабочих органов и орудий, обеспечивающих механизацию производственных процессов возделывания и уборки в бахчеводстве
Обоснована возможность перехода в бахчеводстве на схемы посева с междурядьями 140-180 см, что привело к разработке трех-
рядной системы машин по посеву и уходу с шириной захвата 4,2 - 5,4 м
Обоснована целесообразность и разработаны рабочие органы, обеспечивающие механизированное выполнение направленного формирования надземной массы растений относительно оси ряда с образованием по серединам междурядий полос, свободных от плодов и плетей, что обеспечивает проход по ним машинно-тракторных агрегатов для ухода за посевами и уборки плодов
Исследован технологический процесс выборочной уборки арбузов по размеру, разработаны агротехнические требования на машину для уборки арбузов, проведены ее хозяйственные испытания
Обоснована технологическая схема, изысканы рабочие органы и разработна конструкция линии для механизированной разгрузки автомашин, инспекции плодов арбуза и загрузки их в контейнеры
Выявлена динамика химического состава сока мякоти и коры плодов арбуза в процессе созревания от незрелых к перезрелым во взаимосвязи с их сопротивлением протеканию электрического юка, что позволило прис гулить к разработке методов инструментальной оценки качества плодов арбуза без их надреза на всем протяжении уборочно -транспортного процесса Разработано техническое задание, сконструирован и изготовлен опытный образец индикатора зрелости арбуза Предложена методика использования индикатора зрелости для оценки пригодности поля к механизированной уборке, контроля качества плодов по зрелости па протяжении всего уборочно -транспортної о процесса в цепи «поле-магазин-покупатель».
Разработаны и уївержденьї предложения по формированию системы машин в бахчеводстве до 2000 г
Определена эффективность производства плодов бахчевых культур с применением разработанного комплекса машин Производительность труда может возрасти в сравнении с существующей технологией в 2,8 раза, приведенные затраты сократятся на 18 -20 %, а затраты совокупной энергии - в 1,8 раза в расчете на одну тонну плодов
Новизна технологических (способы) и технических (ус тройства) решений выполненной работы подтверждены 28-ю авторскими свидетельствами и двумя патентами на изобре гения.
По результатам научных исследований, при участии автора совместно с рядом НИИ и специализированных КБ обоснованы агротехнические требования, разработана конструкция, изготовлены,
испытаны и поставлены на производство"
сеялка бахчевая комбинированная СБН-3;
культиватор для междурядной обработки бахчевых культур КНБ-5,4;
транспортер широкозахватный ТШП-25;
Разработана конструкция, изготовлены опытные образцы и прошли ведомственные испытания.
комбайн для уборки арбузов «КАВУН» (условная марка КАП-10),
линия для сортирования и затаривания арбузов в контейнеры (ЛЗА-20);
индикатор степени зрелости арбузов (ЗА-1)
На защиту выносятся следующие основные положения.
1 Теоретическая и практическая возможность механизации технологических процессов при производстве и заготовках арбузов на ровной поверхности как в богаре, так и при орошении
2. Система машин для производства плодов бахчевых культур
3. Методы и технические средства направленного
формирования листо-стебельной массы и плодов бахчевых культур.
4 Технология механизированной выборочной уборки плодов арбуза.
5. Технологическая схема и набор технических средств для разгрузки автомашин, инспекции и затаривания плодов арбуза в контейнеры на заготовительных пунктах без применения ручного труда
6 Методика инструментального контроля степени зрелости
арбуза без надреза плода и технические средства для ее осуществления
7 Ресурсосберегающая, экономически эффективная, технология
производства, заготовок и оценки качества плодов арбуза
Обоснованность и достоверность результатов исследований
вытекают из проведения полевых опытов и исследования технологических процессов в типичных для возделывания бахчевых культур природно-климатических условиях, применения современных методик и других руководящих документов; наличия актов производственных проверок результатов исследований, рекомендуемых производству Полученные в экспериментах данные обработаны с применением современных методик и технических средств (оценка существенности различий вариантов опыта, дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализы).
Практическая значимость. Внедрение разработанной технологии и комплекса машин позволяет не только резко повысить
производительность труда и значительно сократить затраты на производство продуктов бахчеводства, но и решает социальную проблему на селе, в значительной мере ликвидируя ручной труд и заменяя его на управление механизмами
Разработка индикатора зрелости арбузов позволяет вплотную подойти к внедрению инструментальных методов контроля качества плодов на всем протяжении технологического цикла «поле - магазин -потребитель», а в дальнейшем перейти к конструированию автоматических устройств для сортирования плодов машинной уборки
Результаты исследований прошли производственную проверку в Астраханской и Волгоградской областях Российской Федерации, а также в Херсонской обл Украины
Предложения автора включены в рекомендации для возделывания и уборки плодов бахчевых культур в Астраханской и Волі оградской областях
Фактический материал и личный вклад автора. Автору представленной диссертационной работы пришлось быть руководителем и основным исполнителем исследований по механизации бахчеводства в ГПУ ВНИИОБ в течение 1968-2005 гг
Личный вклад заключался в выборе объекта исследований, разработке программы и методики, участии в проектировании и изготовлении экспериментальных рабочих органов и орудий, в их испытании, проведении полевых опытов, производственной проверке результатов, подготовке отчетов о научно-исследовательской и опытно-конструкторской работе
Теоретические разработки выполнены автором лично. В работе использованы экспериментальные материалы, полученные автором лично, а также совместно с Н Е. Руденко, А П Зубановым, С Д Стрекаловым, Н П Порфирьсвым, В П Луценко, В М Ермаковым и др. сотрудниками института.
Апробация работы. Основные положения представленной работы опубликованы и получили положительную оценку
- на ученом совете ГНУ ВНИИОБ при заслушивании заключительных отчетов в течение 1970-2006 гт,
- на Х1Х-ом Международном конгрессе по садоводству (Варшава, ПНР, 1974);
- на Всесоюзном совещании по техническим средствам контроля качества арбузов (г Астрахань, 1982),
- на Всесоюзном научно-техническом семинаре ВИСХОМ «Основные направления механизации погрузо-разгрузочных работ » (Москва, 1985),
на Всесоюзном координационном совещании по бахчеводству (Астрахань 1986),
- публикациях по вопросам механизации производственных процессов и оценке качества плодов в научных трудах ГНУ ВІІИИОБ, журналах «Плодоовощное хозяйство», «Механизация и электрификация с -х -ва», «Техника в сельском хозяйстве», «Хранение и переработка с-х сырья», «Вестник Российской академии с-х наук», «Картофель и овощи» и других изданиях,
- выступлениях на Всероссийских фестивалях «Российский арбуз» (г Астрахань, 2002 - 2006 г.г)
Публикации. Опубликовано более 100 научных рабо г по теме диссертации, в гом числе 3 монографии, 28 авторских свидетельств, 2 патента на изобретения, 17 депонированных заключительных отчетов, всего на 353 печатных листах, из них 33,8 печатных листов приходится на долю автора Семьдесят две публикации соответст вуют изданиям, рекомендованным ВАК РФ для материалов докторских диссертаций
Результаты производственной проверки новых технологических приемов, машин и рабочих органов, рекомендуемых в производство, отражены в протоколах, актах и информационных листках Астраханского центра научно-технической информации.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 325 страницах компьютерного текста, содержит 43 рисунка, 47 таблиц, включает введение, девять глав, выводы, информацию о внедрении, рекомендации производству, список литературы из 525 наименований, в том числе 27 иностранных, и 17 приложений.
Выборочная уборка по размеру плода
Уборочный процесс отличается большим разнообразием как набора отдельных операций, так и средств их реализации.
Так, представленная на рис. 1.1 технологическая схема организации уборочного процесса, охватывающая большинство товаропроизводителей бахчевой продукции, насчитывает семь основных операций (1=7) при двух-трех вариантах их выполнении (г=2,3).
Процесс, выполняемый полностью вручную (I) будет иметь индекс при одноразовой уборке (I-A1), со сбором в кучи (I-A1-C1), при срыве плодов вручную (I-A1-B1-C1) и загрузке транспортных средств в поле навалом (I-A1-B1-C1-E1), вручную (І-А1-В1-С1-Д1-Е1) и перегрузке на пункте в контейнеры вручную (I-АІ-ВІ-СІ-ДІ-El-Fl).
Процесс, выполняемый с применением частичной механизации (II) будет иметь индекс, к примеру, реализуемый с помощью транспортера ТШП-25, на одноразовой уборке (II-A1), с погрузкой плодов в кузов транспортного средства (П-А1-СЗ) навалом (И-А1-СЗ-Е1), при срыве плодов вручную (П-А1-В1-СЗ-Е1), механизированной загрузке (И-А1-В1-СЗ-Д2-Е1) и механизированной перегрузке на линии (Р64.09) в контейнеры (П-А1-В1-СЗ-Д2-Е1-Р2).
Процесс, выполняемый полностью механизировано (III), намеченный к реализации на 1995 год, запишется, как реализуемый с помощью комбайна (Р64.04) на одноразовой (Ш-А1), или многоразовой, выборочной уборке (III-А2), при механизированном срыве (Ш-А2-В2), при погрузке плодов в кузов транспортного средства (Ш-А2-В2-СЗ) механизировано (Ш-А2-В2-Д2) навалом (Ш-А2-В2-Д2-СЗ-Е1) и механизированной разгрузке с сортировкой и затариванием в контейнеры на линии (Р64.09) (Ш-А2-В2-С3-Д2-Е1-Р2). Количество возможных технологических цепочек может быть вычислено по выражению: N = i-! г2г3 ...г„, (1.1) где п - общее количество операций технологического процесса (в нашем случае п=7) г - количество вариантов выполнения операции. N = 3 -2-2-3-2-2-2= 288 Если учесть, что каждая из операций может выполняться несколькими техническими средствами, то объем вычислительной работы для поиска оптимального варианта многократно увеличивается. Это обстоятельство обуславливает необходимость привлечения современной вычислительной техники и разработки соответствующего программного обеспечения.
Если технологический процесс уборки плодов на продовольственные цели с частичным применением механизации (уборочные платформы, широкозахватные транспортеры) уже достаточно отработан на практике, то применение полностью механизированных технологий еще не вышло за рамки научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Здесь еще предстояло разобраться со множеством технологических (формирование ленты плодов, поиск признака зрелости плода, оценка пригодности поля к машинной уборке) и конструктивных (устойчивость плодов к статическим и динамическим нагрузкам, механизмы для подбора плодов и перемещения их в транспортное средство) вопросов.
Наиболее сложной для реализации, но и обещающей наибольший экономический эффект, на наш взгляд, является технология с полностью механизированным выполнением всех операций на многоразовой уборке плодов арбуза. И первой здесь встает задача подбора зрелых плодов комбайном с поверхности поля. Изысканию конструкции подбирающих элементов должно предшествовать изучение таких вопросов как распределение плодов по поверхности поля и в листо-стебельной массе, усилие на отрыв плода от плети, размерно-массовая характеристика плодов, состав плодов по степени зрелости в разные периоды уборки, условия завязывания, роста и созревания плодов и т.п.
Выполненные ранее такими учеными как Л.С. Бакулев; В.А. Бичерев; И.Ф. Бородин; И.С. Егоров; В.П. Луценко; В.И. Малюков; Ф.С. Пак; Е.Ю. Раков; Н.М. Сазонова; А.Н. Сибельков; К.П. Синча; П.И. Сыроежкин; О.Н. Терехов; В.А. Федоров; А.Н. Цепляев; Л.Н. Чабан; А.Д. Эм, исследования показали, что одним из технологических свойств, плодов арбуза, функционально связанным со зрелостью, является его размер. Причем зависимость эта справедлива как для богары, так и для возделывания в условиях орошения. Размер плода зафиксирован также в нормативно-технической документации, как один из признаков стандартности (ГОСТ 7177-80).
Невыясненными оставались такие вопросы как методика оценки пригодности поля к уборке и определение величины калибрующего размера, полнота сбора товарных плодов при допустимом уровне качества по зрелости, влияние на сроки отдачи урожая и общую урожайность. Предстояло еще изыскать конструкцию подборщика для осуществления этого способа.
В общем случае изменение качественных и количественных показателей выборочной уборки плодов арбуза по размеру может быть представлено зависимостями, изображенными на рис. 1.2.
Товарными считали плоды зрелые (балл 5-7), нестандартные недозрелые (балл 3 и 4) и перезрелые (балл 8 и 9), пригодные к употреблению свежем виде или на переработку [95].
Здесь показатели, определяемые пересечением кривых с абсциссой 19 см обозначают, что среди имеющихся на поле плодов с диаметром более 19 см количество товарных будет составлять 83%, полнота подбора товарных плодов -87%, полнота подбора товарных плодов - 87%, а их урожайность - 38 т/га.
«Априори» можно предположить, что, собрав с поля все плоды, получим t i — 100% и Qd —» max , но td —» min. Если же выбирать плоды покрупнее, то величины td и Qd будут уменьшаться, a td увеличиваться.
На ранних и поздних сроках уборки возможен вариант протекания процесса для Td по пунктирной линии. В начале Та 100% за счет присутствия на поле крупных незрелых, а в дальнейшем - появления перезрелых плодов (балл 9, отход ). При этом, в целях учета всей товарной массы убранного урожая, целесообразно, в соответствии с имеющимися (РД 10.8.7-89) и предлагаемыми [ 461] рекомендациями, под приведенной урожайностью Qd понимать величину, определяемую выражением.
Фактическое изменение показателей подлежит уточнению в каждом конкретном случае при назначении срока уборки и будет зависеть как от сорта арбуза, так и от качества выполнения агротехники при выращивании.
В целях сокращения срока уборочных работ, выполняемых непосредственно в поле, увеличения использования грузоподъемности транспортных средств и уменьшения повреждаемости плодов, загрузку кузовов в поле следует проводить навалом [112, 180,340]. При необходимости транспортирования плодов на дальние расстояния целесообразно перегрузку в контейнеры осуществлять на пунктах отгрузки [119, 336, 343]. При этом возникает необходимость разработки технических средств для механизированной разгрузки плодов, последующего затаривания их в контейнеры (ящичные поддоны по ГОСТ 21133-75).
В разработку вопросов технологии уборки, послеуборочной обработки и транспортировки овощебахчевой продукции свой вклад внесли Т.И. Ахунов, А.Л. Бормотов, А.П. Зубанов, А.Н. Сибельков, Б.К. Емелин, С.Д. Стрекалов, Ю.Я. Сычев, В.К. Шурупов.
Влияние приемов механизированного формирования листо-стебельной массы на продуктивность растений
Полученное в полевых опытах 1968-1971 гг. состояние с урожайностью после выполнения операций укладки, обрезки и их комбинаций, произведенное с помощью экспериментальных рабочих органов не выявило статистически значимых изменений этого показателя (табл. 4.11).
В 1968 году опыт, как рекогносцировочный был выполнен без повторений. Были сконструированы и испытаны экспериментальные рабочие органы для выполнения в полевых условиях предложенных вариантов формирования надземной массы арбузов. Операции механизированной укладки и обрезки плетей не привели к снижению урожайности, что послужило основанием для углубленной работы в выбранном направлении.
Полевые опыты 1969 и 1971 гг. были заложены в четырех повторениях. Статистическая обработка данных показала (F j, F05), что получившаяся разница в урожайности не носит закономерного характера. Воспроизведение основных элементов выполненной работы в других зонах возделывания подтвердило, что механизированная укладка и обрезка плетей могут быть включены в перечень основных работ при производстве не только арбузов и дынь, но и других тыквенных культур на ровной поверхности как в орошаемых условиях, так и в богаре ( В.И. Малюков, 1982; Р.Д. Овезов, 1984; А.Г. Семеринова, 1978; М.Н. Шапров, 1981; А.Д. Эм, 1978, 1982 и др).
По результатам НИОКР, проведенным совместно с ГСКБ по культиваторам и сцепкам (г.Ростов-на-Дону), разработаны агротехнические требования (см. прил. D ), разработана конструкция и выпущена опытная партия культиваторов КНБ-5,4. Культиваторы испытаны на Поволжской и Южно- Украинской МИС и получили рекомендацию в производство [246,247,248]. В опытах 1974-1977 гг. операции по формированию листо-стебельной массы производились специальными рабочими органами опытного образца культиватора (рис.4.17). Они навешиваются впереди трактора на навеске 1 и включают в себя плетеот-воды 4 с фиксаторами плетей в виде дисковых ножей 6. Процесс обрезки плети на выбранном расстоянии от оси ряда выполняется диском-фиксатором плетей при снятом корпусе плетеотвода. Конструкция рабочего органа признана изобретением (а.с. 528897). В целях равномерного размещения растений в полосе формирования и предотвращения наезда на плети и плоды при последующих обработках, схема технологического процесса была выбрана многоступенчатой (рис.4.18).
Исследования проводили с арбузом сорта Астраханский (в 1974 году с сортом Мелитопольский 142) и дыней сорта Колхозница 749/753. Схема опыта включала четыре варианта.
Вариант 1. Ступенчатая укладка плетей на ленту шириной 60,100 и 140 см при первой, второй и третьей обработках, соответственно.
Вариант 2. Ступенчатая обрезка плетей на ленту шириной 60,100 и 140 см при первой, второй и третьей обработках.
Вариант 3. Аналогичен варианту 1, только третья обработка выполнена обрезкой на ширину ленты 140 см.
Вариант 4 (контроль). Возделывание без формирования надземной массы (при естественном расположении плетей).
Наблюдения и учеты показали, что:
- повреждение плетей и надежность выполнения плетеукладчиками культиватора КНБ- 5,4 технологического процесса существенно зависят от состояния растений и своевременности выполнения укладок. Если при первых обработках повреждаемость плетей составляет 2-15%, то при третьей и последующих, когда плети начинают смыкаться, она увеличивается до 8-18%. При этом учащаются случаи забивания рабочих органов оборванными кусками плетей и целыми вырванными растениями; количество надрезанных плетей при обрезке составляет 2-40%;
- трех -четырехкратная культивация междурядий в 10-15 раз снижает количество сорняков на посевах; дополнительно одна -две культивации под плетьми широкозахватными плоскорезами способствуют практически полному уничтожению сорняков в междурядьях (варианты 1-3) к моменту уборки, в то время как в контроле за оставшиеся 20-30 дней сорняки отрастают вновь и масса их достигает 2-3 кг/м2; вручную справиться с ними практически невозможно;
- варианты опыта не отличались по срокам прохождения основных фенологических фаз развития растений;
- по динамике роста и созревания плодов по годам наблюдались существенные различия отдельных вариантов, но в целом по опыту их нельзя считать закономерными; диаметр зрелых плодов дыни составлял 10,6... 14,3 см, арбуза Астраханский - 18,2.. .20,0 см;
- к моменту уборки в полосе ± 50 см относительно оси ряда в вариантах с формированием надземной массы расположено 91-96%, а в контроле 83% плодов, в середине междурядья в исследуемых вариантах плодов не было, а в контроле- 12%
- на делянках контроля все плоды были укрыты, если не листостебельной массой культуры, то сорняками, а на делянках вариантов 1-3 до 54-65%о плодов были открыты;
- урожайность арбуза сортов Мелитопольский 142 в 1974 г. составила 24,0-28,6 т/га (табл.4.12), а сорта Астраханский в 1976-1977 гг. - 13,0...22,1 т/га и существенно не различалась по вариантам опыта; урожайность дыни сорта Колхозница 749/753 составляла 10,1-22,4 т/га и в отдельные годы существенно различалась по отдельным вариантам опыта (табл.4.13); в целом же можно сказать, что исследованные приемы не привели к закономерному изменению урожайности на сложившемся в опыте агрофоне.
По результатам выполненной научно-исследовательской работы, производственной проверки [279] и хозяйственных испытаний в колхозе имени Кирова Харабалинского района Астраханской области (см. прил.Е ) конструкция культиватора КНБ-5,4 обеспечивает технологию бахчевых культур на ровной поверхности (в богаре и при орошении дождеванием).
Конструкция культиватора рекомендуется для постановки на производство. Практическое использование культиватора в дальнейшем выявило необходимость продолжения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы в направлении изыскания рабочего органа, обеспечивающего, наряду с укладкой, обрезку сомкнувшихся в междурядье плетей. Эта работа завершилась в 1985 году совместно с Николаевским филиалом ГСКБ по овощеводству разработкой агротехнических требований, конструкции и изготовлением опытного образца укладчика-образчика овоще -бахчевых культур (условная марка УОК-5,4, рис.4.19). Образец прошел ведомственные испытания в Астраханской обл. и был рекомендован на государственные [В.М. Ермаков, 1985].
В последующих разработках для борьбы с сорняками в междурядьях был опробован и нашел применение в производстве штанговый рабочий орган [300,301,309; прил. В, а.с. 1683511].
Таким образом, можно заключить, что:
1. Приемы механизированного выполнения укладки и обрезки, а также их комбинации, не сказываются отрицательно на урожайности арбузов и дынь; целесообразно выполнять их по ступенчатой схеме.
2.0пределенные в полевых опытах оптимальные конструктивные параметры укладчика плетей (угол наклона желоба не более 40-60 и радиус закругления укладчика 045-55 мм), а также расположение рабочих органов впереди трактора, воплощены в конструкции культиватора для междурядной обработки бахчевых культур КНБ-5,4. Разработчик - ГСКБ по культиваторам и сцепкам (г.Ростов-на-Дону).
3 .Разработаны и утверждены агротехнические требования на «Культиватор навесной для междурядной обработки бахчевых культур».
4.Работа выполнена на уровне мировой новизны (а.с.№320245 и №528897).
Обоснование технологической схемы линии для разгрузки автомашин, инспекции и затаривания арбузов в контейнеры
Поисковыми опытами в 1981-84 гг. была обоснована технологическая схема и конструктивные параметры линии. Техническая документация разработана и изготовление линии осуществлено силами опытно-конструкторского бюро ВНИИОБ в 1984. Для испытаний в производственных условиях механизмы линии смонтированы на заготовительных пунктах (с.Зайковка Красноярского района и с.Копановка Енотаевского района, Астраханской обл.).
Технологический процесс на заготовительном пункте «Копановка» осуществляли следующим образом (рис. 7.1).
1. Автомобиль задним ходом въезжает на платформу 1 гидравлического подъемника ГУ АР-15Н(П) до фиксирования на его упорах;
2. Оператор 1 поднимает автомобиль в верхнее положение, подводит переходный элемент приемного бункера 2 с упорами 13 вплотную к заднему борту и вместе с шофером открывают замки; подвижный клапан 3 расположен впереди;
3. Оператор I отводит подвижные упоры вниз, обеспечивая открытие борта автомобиля под действием плодов; плоды, следуя за бортом, перемещаются к дну бункера 2 и по нему перекатываются вслед за подвижным клапаном 3; при подходе к нижней части бункера открывается заслонка клапана 3, обеспечивая доступ плодов к дозатору 4, который перемещает плоды на инспекционный транспортер 5;
4. Рабочий II осматривает плоды, разбитые и больные перекатывает в ручей отходов 6, который перемещает их к транспортеру 7 и далее в контейнер отходов;
5. Стандартные по внешнему виду плоды наклонным транспортером 8 перемещаются на поворотную площадку 10 укладчика плодов в контейнеры, обслуживаемого оператором VII;
6. Контейнеры с площадок 9 операторами III и IV перемещаются по рольганговой дорожке к площадкам 10 укладчика; на площадки 9 контейнеры подаются автопогрузчиками А1 и А2;
7. Оператор VII обеспечивает безопасную высоту скатывания плодов в контейнеры, изменением наклона площадки 10 относительно лотка 11; переключает поток плодов с одной стороны на другую и обратно с помощью лотка 11;
8. Рабочие V и VI откатывают заполненные контейнеры по наклонному участку рольгангов 12 в зону действия автопогрузчиков A3 и А4, обеспечивают вместе с оператором VIII контроль заполнения контейнеров плодами, закрывают крышки и пломбируют контейнеры;
9. Автопогрузчики A3 и А4 штабелируют заполненные контейнеры на рядом расположенной площадке;
10. После опорожнения кузова автомашины оператор I опускает платформу, автомобиль съезжает с неё, освобождая место очередному; большую часть времени смены автомобилей механизмы оборудования перерабатывают плоды, находящиеся в приемном бункере 2, чем обеспечивается существенное повышение коэффициента использования рабочего времени смены.
Производственные испытания механизмов производили после достижения удовлетворительных результатов на предыдущих этапах по качеству и надежности выполнения технологического процесса, а также надежности конструкции. Испытания проводили в хозяйственных условиях в сравнении с существующим ранее технологическим процессом. При этом обеспечивали сопоставимость сравнения по качественным и экплуатационно-технологическим показателям при условии равенства исходного и конечного состояния продукта, с учетом OCT 70.8.7-83 Машины для уборки овощных и бахчевых культур. Программа и методы испытаний, ОСТ 70.10.6-83 Линии и пункты для послеуборочной обработки овощных культур. Программа и методы испытаний. Эксплуатационно-технологическую оценку производили в соответствии с ГОСТ 24055-80. Исходные требования разрабатывали по форме приложения к «Методическим указаниям о порядке разработки, согласования и утверждения исходных требований на сельскохозяйственную технику», утвержденных замначальника отдела по механизации и электрификации Госагропрома СССР Н.А. Стол-бушкиным 07.12.87 г.[188].
Изменение качества плодов в процессе механизированной уборки и затаривания в контейнеры производили в соответствии с ГОСТ 7177-80 [75] и методических указаний [189, 191].
В лабораторных опытах по каждому виду повреждения регистрировали количество мест повреждений по поверхности плода и замеряли размеры наиболее значительных из них. При этом сразу после проведения опытов фиксировали количество поврежденных плодов. К слабым относили плоды с нажимами, к сильным - отбитые, треснувшие, разбитые и плоды с проколами коры. На хранение закладывали только стандартные плоды, к которым наряду с целыми относили также и плоды с потертостями, царапинами, наколами и вырывами коры. При хранении один-два раза в неделю плоды осматривали. Плоды вялые, с признаками заболевания на коре снимали с хранения. По истечении 20-30-дневного периода плоды снимали с хранения, осматривали снаружи, а затем разрезали для выявления внутренних повреждений. При этом плоды с сильными нажимами, а также с заболеваниями коры (без проникновения в мякоть) относили к нестандарту. Плоды же, у которых просматривались очаги заболевания и в мякоти, относили к отходу.
Статистическую обработку проводили методом дисперсионного анализа для качественных и количественных признаков [241]. Повторность опытов двух-четырехкратная для количественных и 50-80-кратная для изучения качественных признаков.
Оценку сохранности плодов в контейнерах провели при затаривании по трем вариантам технологического процесса. Сбор плодов в кучи у дороги проводили ленточным транспортером конструкции Енотаевского РТП.
По первому варианту плоды вручную грузили в оборудованный чакан-ными матами кузов автомобиля навалом высотой 80-90 см, транспортировали на заготовительный пункт, где перегружали вручную в расположенные на земле контейнеры.
По второму варианту плоды в поле грузили вручную сразу в расположенные в кузове автомашины контейнеры. После доставки на заготовительный пункт контейнеры выгружали автопогрузчиком.
По третьему варианту плоды доставляли на заготовительный пункт аналогично варианту 1, но перегружали в контейнеры на линии. При этом разгрузка автомашины и загрузка арбузов в контейнеры выполнялась механически, без применения ручного труда. Загружали плоды в контейнеры оборудованные картонными вкладышами и без картонных вкладышей. Для вкладышей использовали гофрированный картон ящиков, применяемых для экспортных поставок арбузов из Астраханской области. Картонные вкладыши изолировали плоды от контакта с деревянными и металлическими частями контейнеров. Для вентиляции плодов в контейнере пластины картона перфорировали (пробивали по 3...5 отверстий площадью 5.. .7 см на каждую стенку и дно).
Отбор контейнеров на хранение произведен по схеме, проведенной в табл. 7.1.
Оценку сохранности плодов в контейнерах на 8 и 22 сутки после затаривания проводила комиссия в составе товароведа заготовительного пункта, государственного инспектора по заготовкам и качеству сельскохозяйственных продуктов Енотаевского района и исполнителя опыта. При оценке руководствовались действующей нормативно-технической документацией [181,189,191].
Контейнеры с плодами были предъявлены комиссии под условными номерами и расшифрованы только после первичной обработки полученных данных.
Обоснование применимости использования свойства электропроводности плодов в качестве критерия зрелости
В технике известно применение такого показателя как полное электрическое сопротивлении (импеданс) различных веществ протеканию электрического тока, для оценки их физико-механических свойств.(А.И. Науменко, 1975, Г.В. Вартанян, 1962 и др.)
Вартаняном Г.В. (1962) сконструирован прибор для определения некоторых физико-механических свойств почв, удобрение и с.-х. растений, основанный на замере полного сопротивления протеканию по ним электрического переменного тока высокой частоты (1000 Гц). При замерах датчик, выполненный в виде электрической вилки с тонкими электродами из нержавеющей стали вводился в исследуемый материал, по показаниям регистрирующего прибора судили о величине измеряемого показателя. В своих исследованиях он пришел к выводу о возможности с помощью определения сопротивления плодов (в т.ч. арбузов и дынь) вблизи цветоложа и плодоножки (по отсутствию или наличию разницы между замеренными сопротивлениями) судить о степени зрелости плодов.
Однако отсутствие конкретных рекомендаций по применению способа и описания условий проведения экспериментов, а так же трудности в конструировании исполнительного механизма для определения степени зрелости по предлагаемому способу на инспекционном транспортере привели нас к выводу о необходимости проведения дополнительных исследований по обоснованию применимости способа замера сопротивления плода протеканию по нему электрического тока в качестве критерия оценки зрелости плодов арбуза. Выполненная в течение 1975-1980 гг. НИОКР [451] показала, что:
- электропроводные свойства тканей коры и мякоти плодов арбуза с созреванием изменяются и могут использоваться для разработки технических средств контроля зрелости плодов; для определения сопротивления одинаково пригодны замеры в любом месте на поверхности плода с расстоянием между электродами 60 мм и более вплоть до диаметрально-противоположного, база электродов может быть расположена как вдоль, так и поперек оси плода, что обеспечивает применимость способа для автоматизации процесса сортирования;
- информативность показателя возрастает с увеличением частоты переменного тока до 1,0... 5,0 МГц;
- сопротивление коры протеканию переменного тока частотой 1,0 МГц составляет 400...615 Ом, а мякоти - 1320... 1740 Ом; с созреванием различия между сопротивлением коры и мякоти увеличиваются;
- накол коры плода металлическим электродом диаметром 2-4 мм на глубину до 4 мм практически не ухудшает сохранность плодов как в полевых условиях (на плети), так и сорванных (при хранении в складских условиях);
- показатели прибора для плодов незрелых, недозрелых, зрелых и перезрелых статистически различимы между собой; способ определения зрелости признан изобретением (прил. D; а .с. №899005);
Вычисление коэффициентов корреляции между величиной силы тока через плоды сорта Астраханский массового сбора и такими его показателями, как размер, наличие суммы сухих растворимых веществ в соке мякоти плода и ее дегустационной оценкой, показали наличие существенной связи между этими величинами (табл. 8.2).
Корреляционные зависимости по своей величине приближаются к сильной. Исключение здесь составляет зависимость между силой тока и размерами плода на частоте 5000 кщ, где эта зависимость выражена слабо (г = 0,18). Этот факт может иметь значительный практический интерес, т.к. при реализации способа оценки зрелости плода по его электропроводности приходится думать об исключении влияния размера плодов на величину выходного сигнала датчика зрелости.
В 1979 году на опытных посевах отдела технологии бахчевых культур в период массовых сборов было выполнено множество замеров плодов с последующим их разрезом для определения внутреннего строения, степени зрелости и содержания сухих растворимых веществ в соке мякоти плода.
Как видно, из факторов, влияющих на силу тока, исчезла степень зрелости плодов. Такое положение сложилось, очевидно, вследствие некорректного введения в расчеты одновременно двух взаимосвязанных показателей. А именно, степени зрелости и наличия суммы сухих растворимых веществ в соке мякоти плода. Как оказалось, для исследованного массива последний фактор оказал более существенное влияние на показания прибора, чем степень зрелости плода, выраженная в баллах. Нормативно-технической документацией на качество плодов в настоящее время регламентируется степень зрелости, поэтому мы предприняли перерасчет уравнения регрессии, исключив из факторов показатель S.
Видно, что зависимость силы тока от исследуемых факторов носит выпуклый характер, причем с созреванием она увеличивается с 7,0-7,6 тА для незрелых (балл 1-2) до 8,9-9,0 тА для зрелых плодов.
Исследование полученной зависимости J=f(m,S) в трехмерном пространстве (выражение 8.4), выполненное с помощью вычислительной техники по программе MATHCAD[242], показало, что накопление суммы сухих растворимых веществ в соке мякоти плода оказывает большее влияние на величину силы тока через плод, чем степень зрелости плода.
В этом случае уменьшение силы тока через плод с увеличением S для более крупных плодов менее интенсивно и даже для наибольших в опыте плодов имеет положительную тенденцию.
Таким образом, более подробное исследование электропроводности плодов арбуза может быть использовано не только для определения зрелости, но и для сортирования плодов по качеству (прил. U-8). Таким образом, опыт подтверждает, что:
1. С улучшением качества плодов (увеличение массы, суммы сухих растворимых веществ в соке их мякоти и степени зрелости) сила тока через него увеличивается.
2. Выявленная закономерность может быть положена в основу разработки инструментального метода контроля качества плодов.
В соответствии с разработанным техническим заданием специалистами Астраханского радиотехнического техникума в 1980 году создана конструкция опытного образца прибора для определения степени зрелости арбузов (условная марка ЗА-1, прил.и-1, рис.8.5). Выпущена опытная партия приборов в количестве 5 штук. Приборы проходили проверку как в Астраханской обл., так и на Быковской бахчевой опытно- селекционной станции (Волгоградская область), на Украине и в Азербайджане.
В целом по результатам проверки получены данные, соответствуют полученным в Астраханской обл. (прил. М-8, М-9).
Выпущена опытная партия приборов в количестве 5 шт. Приборы проходили проверку как в Астраханской обл , так и на Быковской бахчевой опытно-селекционной станции (Волгоградская обл), на Украине и в Азербайджане.
Замеры прибором проводили как в полевых условиях (в период от завязывания плода до его срыва), так и среди собранных в кучах, а так же после транспортировки навалом (в автомашинах и ж/д вагонах) и в контейнерах водным транспортом.
Расчетные данные показателей определения состава партий плодов арбуза по степени зрелости, выполненных по предлагаемой методике (см. прил.М-4) с применением прибора ЗА-1 приведены в табл. 8.3.
Вместе с тем, наличие на коре плодов арбуза даже опробковевших следов от внедрения электродов нарушает целостность поверхности и не исключает поиск других свойств плода и методов, как контактных (С.А. Зубанов, 1988, В.Ф. Яковлев, 1983, 1987,1988), так и бесконтактных (И.С.Егоров, 1973; New Instrument..., 1971; [451]).
