Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
1.1. Обзор и анализ состояния производства ранней капусты в субтропиках Азербайджана 10
1.2. Обзор существующих технологий и средств механизации уборки капусты в СССР и за рубежом . 14
1.2.1. Особенности уборки кочанной капусты 14
1.2.2. Срезающие механизмы капустоуборочных машин . 15
1.2.3. Способы уборки кочанной капусты . 18
1.2.3.1. Уборка ранних сортов 20
1.2.3.2. Уборка прямым комбайнированием 29
1.2.3.3. Раздельный способ уборки 33
1.2.3.4. Поточный способ уборки 36
1.3. Цель и задачи исследования, объект исследования 43
1.4. Программа работ 45
1.5. Общая методика исследований 46
Выводы 48
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬШЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОЧАНОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАНТАЦИЙ КАПУСТЫ В УСЛОВИЯХ СУБТРОПИКОВ АЗЕРБАЙДЖАНА 51
2.1. Исследование характеристик существующих капустных плантаций в период уборки 51
2.2. Исследование физико-механических свойств кочанов капусты разных сортов в период уборки (апрель-май) 56
2.2.1. Влажность кочанов 57
2.2.2. Размерные и массовые показатели . 57
2.2.3. Плотность кочанов . . 62
2.2.4. Объемная (насыпная) масса кочанов 63
2.2.5. Усилия статического сжатия товарных кочанов . 64
2.2.6. Углы трения кочанов капусты 64
2.2.7 Коэффициенты трения кочанов капусты 66
2.2.8. Усилия резания кочерыги 71
Выводы 74
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ УБОРКИ РАННЕЙ КАПУСТЫ 76
3.1. Исследование возможности применения капусто-уборочных комбайнов 76
3.2. Исследование возможности уборки ранней капусты в ранние сроки с применением комбайнов СКТ-2 82
3.3. Обоснование индустриальной технологии уборки ранней капусты с применением комбайна СКТ-2 87
3.4. Усовершенствование срезающего аппарата и других элементов комбайна СКТ-2 88
Выводы 96
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИСКОВОГО СРЕЗАЮЩЕГО
АППАРАТА ДЛЯ УБОРКИ РАННЕЙ КАПУСТЫ 98
4.1. Общее положение теории резания дисковыми ножами 98
4.2. Элементы теории срезания капусты дисковыми ножами с подпором 103
4.3. Обоснование параметров дискового срезающего аппарата для ранней капусты 107
4.3.1. Условия защемления кочерыги капусты дисковыми ножами 108
4.3.2. Обоснование угла наклона дискового ножа 112
4.3.3. Определение скорости вращения дисковогоножа 115
Выводы 123
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКШОГО СРЕЗАЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ УБОРКИ РАННЕЙ КАПУСТЫ 125
5.1. Программа исследований 125
5.2. Методика лабораторно-полевых исследований 126
5.2.1. Выбор математической модели 126
5.2.2. Построение плана полного факторного эксперимента (ПФЭ) 127
5.2.3. Статическая оценка результатов эксперимента 127
5.2.3.1. Расчет коэффициентов регрессии модели . 127
5.2.3.2. Оценка значимости коэффициентов регрессии 128
5.2.3.3. Проверка воспроизводимости модели 129
5.2.3.4. Проверка адекватности модели 130
5.2.4. Описание оптимальности области 131
5.3. Методика определения повреждения кочанов капусты и характера среза 135
5.4. Оптимизация параметров дискового зубчатого ножа с направителем . 135
5.5. Оптимизация параметров дискового гладкого ножа с направителем 141
5.6. Оптимизация параметров дискового зубчатого ножа без направителя 144
5.7. Исследование характера среза кочерыги дисковыми ножами 148
Выводы 152
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГРЕССИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ПРИМЕНЕНИЯ КОМБАЙНА СКТ-2 НА УБОРКЕ РАННЕЙ КАПУСТЫ 154
Выводы 158
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 159
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 162
ПРИЛОЖЕНИЯ 172
- Обзор и анализ состояния производства ранней капусты в субтропиках Азербайджана
- Исследование характеристик существующих капустных плантаций в период уборки
- Исследование возможности применения капусто-уборочных комбайнов
- Общее положение теории резания дисковыми ножами
- Выбор математической модели
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I...I985 гг. и на период до 1990 г.", принятых ХХУТ съездом КПСС, решениях майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС, одобрившего Продовольственную программу СССР на период до 1990 года и меры по ее осуществлению, ставится задача резкого повышения производительности труда в сельском хозяйстве, в том числе и в овощеводстве, на основе создания и внедрения нового поколения высокопроизводительной эффективной техники [1,2].
Для выполнения поставленных задач необходимо внедрение новой техники и прогрессивных технологий производства основных овощных культур и, в частности, белокочанной капусты.
Затраты труда на производство капусты составляют 560... 650 чел.-ч/га. При этом, на уборку урожая расходуется свыше 60$ общих трудовых затрат [25,77]. Поэтому назрела необходимость быстрейшего внедрения механизированной технологии уборки. Это особенно важно для производства ранних овощей в условиях субтропиков Азербайджана.
Поэтому Директивами ХХУТ съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства на I98I...I985 гг. и материалами XXX съезда КП Азербайджана наряду с увеличением производства хлопка, винограда и других культур в числе основных отмечена задача увеличения объема производства овощей [1,3]. Создание и широкое внедрение в производство средств механизации, в овощеводстве во многом зависит от специфических условий субтропиков Азербайджана, определяемых малыми размерами полей, ранними и короткими сроками посадки, интенсивным уборочным процессом.
Благоприятные почвенно-климатические условия Азербайджана позволяют выращивать капусту и получать продукцию в те периоды, когда других овощей нет. Особое значение имеет выращивание ранней капусты, которая сосредоточена, в основном, в Ленкорано-Астаринской низменности на площади 5,9 тыс.га при средней урожайности 32,5 т/га. Посадка ведется осенью на площадях, освободившихся после уборки томатов, а уборка весной с 20 апреля, когда в других районах страны ощущается острая потребность в свежей зелени. До настоящего времени уборка ранней капусты ведется только вручную.
Во время уборки капусты вручную в зависимости от числа выращиваемых кочанов и величины урожая, затраты труда по операциям распределяются так: рубка кочанов - 17...23$, очистка и доведение до товарного вида - 45...55$, сноска в кучи - 5...8$, погрузка на транспорт - 20...23$ [16,82].
Важной частью этой проблемы является задача по созданию современной технологии производства ранней капусты с целью исключения ручного труда и снижения себестоимости продукции.
Исследование по изысканию перспективной технологии возделывания и уборки ранней капусты неразрывно связано с обоснованием схем посадки, ширины захвата машин, созданием теоретической базы проведения некоторых технологических операций, обоснованием возможности применения некоторых машин и рабочих органов в условиях субтропиков Азербайджана, которые были бы пригодны для эффективной механизации ручных операций.
Целью настоящей работы является устранение ручных операций при уборке ранней капусты в специфических условиях Азербайджана. В результате проделанной работы была впервые обоснована механизированная технология производства ранней капусты в уеловиях субтропиков Азербайджана. Некоторые этапы проведенного исследования нашли отражение в нашей методической работе "Типовые технологии производства ранних овощей в условиях Азербайджана", которыми пользуются в настоящее время ряд хозяйств, расположенных в зоне субтропиков СССР. До проведения указанных исследований операции посадки и уборки производились вручную. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, включенных в "Типовые технологии...", проверены в производственных условиях субтропиков Азербайджанской ССР.
В результате проделанной работы предложена технология механизированного производства ранней капусты с обоснованием перспективной колеи, схем посадки капусты, набора и номенклатуры сельскохозяйственных машин.
Теоретические предпосылки создания технологии основываются на теории статического анализа данных о затратах при применении перспективной технологии с различными вариациями применения сельскохозяйственных машин и существующей технологии, основанной на применении ручного труда.
Для механизации наиболее трудоемкой операции - уборки, на основе исследований, нами рекомендована перспективная технология с использованием переоборудованного самоходного томатоубо-рочного комбайна СКТ-2. Даны рекомендации по параметрам новых рабочих органов, вводимых в схему комбайна и режимам работы существующих органов этого комбайна при уборке ранней капусты.
Исследования, проведенные нами по механизации процесса производства ранней капусты позволят усовершенствовать срезающий аппарат уборочной машины СКТ-2. Одним из преимуществ такого подхода является то, что время использования комбайна СКТ-2 возрастет в 2,2 раза. На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Результаты исследований физико-механических свойств ранней капусты, послукившие исходным материалом для обоснования типа режущего аппарата и разработки основных агротехнических и конструктивных требований к машине. 2. Результаты исследований различных вариантов машин. 3. Теоретические и экспериментальные исследования резания кочерыги капусты дисковыми срезающими аппаратами, что позволило выявить положительные стороны подпорного резания и определить, исходя из условий качественных показателей процесса резания, оптимальные кинематические и конструктивные параметры дискового срезающего аппарата. 4. Дисковый срезающий аппарат, разработанный на уровне изобретения, позволяющий осуществлять качественный срез кочерыги и подачу ее на транспортер. 5. Инженерная методика расчета дискового срезающего аппарата. 6. Результаты экономического расчета, показывающие, что производительность труда при машинной уборке ранней капусты повышается более чем в 8,0 раз по сравнению с ручной уборкой, а экономический эффект от одной машины составляет 5508 руб. Работа выполнена в Азербайджанском научно-исследовательском институте овощеводства в 1980...1983 гг. Экспериментальные исследования проводились в Ленкоранской зональной опытной станции (ЗОС). Результаты исследований внедрены в овощных совхозах им. Б.Аббасова, Н.Нариманова и "Марсо" (Ленкоранский район) Министерства плодоовощного хозяйства Азербайджанской ССР. Материалы исследований приняты ПО "Молдсельмаш" (г.Бельцы) для использования при модернизации комбайна СКТ-2 приспособленного для уборки ранней капусты.
Обзор и анализ состояния производства ранней капусты в субтропиках Азербайджана
В настоящее время в Азербайджанской республике под овощами занято около 41,0 тыс.га. Среди основных овощных культур в республике одно из первых мест отводится белокочанной капусте, ей отведено 8,0 тыс.га, что составляет около 19,5$ от посева всех овощных культур [98].
Валовый сбор ее по республике составляет 217,0 тыс.т., при урожайности 27,1 т/га.
Благоприятные почвенно-климатические условия позволяют выращивать ее почти круглый год.
Особое внимание уделяется возделыванию ранней капусты, которая сосредоточена, в основном, в Ленкоранско-Астаринской низменности на площади 5,9 тыс.га, что составляет около 74$ от общей площади капусты в республике, при средней урожайности 32,5 т/га [93].
Посадка ведется осенью, с 25 октября до 20 ноября на площадях, освободившихся после томатов, а уборка - весной, когда в других районах страны возникает наиболее острая потребность в свежей зелени [б].
Выращивают сорта Апшеронская местная, Дербентско-І усарчай-ская и Раджабли-104 и перспективные Ленкоранская и Талышская.
Ленкорано-Астаринская зона является основным поставщиком ранних овощей. Ежегодно в период с 20 апреля по 20 мая с открытого грунта начинается сбор урожая белокочанной капусты.
Хозяйства Ленкорани обеспечивают ранней капустой не только население Баку, Сумгаита, но и Москвы, Ленинграда, Киева и других промышленных центров.
С этой точки зрения, развитие раннего овощеводства в Лен-корано-Астаринской зоне приобретает особо важное значение.
Наиболее трудоемкими операциями при выращивании ранней капусты является посадка рассады, прополка в рядках и уборка урожая. Особенно острой проблемой в настоящее время является уборка ранней капусты.
Уборка и товарная обработка включают следующие операции: выборочная срезка кочанов, укладка в корзины, относка на край поля, сортировка по размеру, очистка от розеточних листьев, укладка в стандартные ящики, перевозка на заготовительные пункты и погрузка в вагоны.
Продукцию после уборки далеко возить не требуется. Железные дороги протянуты почти до полевых участков, куда подаются многочисленные вагоны-рефрежераторы. Погрузка вагонов должна обеспечиваться бесперебойно, иначе хозяйства должны платить за простой вагонов. Выращенного урожая для этого в большинстве случаев имеется достаточно, но темп и способ уборки урожая не соответствует предъявленному требованию сдачи необходимого количества продукции. При такой технологии 30...40$ рабочего времени затрачивается на вынос собранного урожая.
Исследование характеристик существующих капустных плантаций в период уборки
Засоренность поля камнями составила на I м6 - 4 камня, средний диаметр был равен 2,8 см.
Существующая технология возделывания и уборки ранней капусты предусматривает посадку и выборочную уборку вручную.
Суть ее заключалась в том, что после уборки томатов, в начале сентября, было проведено лущение почвы на глубину до 10 см. Затем внесены минеральные удобрения из расчета 10 ц/га при помощи разбрасывателя ІРМГ-4 и проведена вспашка зяби с боронованием 4-х ярусным плугом ПЛН-4-35+2БЗСС-1,0 на глубину 25... 27 см. В течение октября месяца, до посадки рассады в грунт, проведена 2 раза культивация с целью уничтожения сорняков [42]. В течение вегетационного периода было проведено три культивации. Перед началом уборки - прополка вручную.
В этой технологии особенно трудоемка уборка, на которую приходится свыше 60$ трудозатрат, необходимых на производство капусты.
При механизированной уборке решающее значение приобретает размещение растений на поверхности поля.
Колебания ширины междурядий, кривизна рядков, неравномерность растений по габаритным размерам и отклонение оси растений от вертикали затрудняют механизированную уборку капусты.
Размещение растений на поверхности поля к периоду уборки характеризовалось следующими показателями (табл.2.2).
Ширина междурядий по фактическим замерам была при схеме 50+90 см - 89,35 см с отклонением + 1,32 см, ширина в ленте -49,5 см со средне-квадратическим отклонением +1,40 см. Густота насаждений в рядке (ленте) была 29,69 см, а количество растений составляло 46 тыс.шт.
У сорта Раджабли при схеме посадки 50+90 см ширина междурядий равнялась 88,9 см при средне-квадратическом отклонении +4,34 см, ширина в ленте - 49,6 см с отклонением ± 2,89 см. Расстояние между растениями в рядке составило, в среднем, 32,2см, количество растений составило - 45 тыс.шт.
Относительная ошибка средней при всех измерениях была достоверной ( S//c 4,0$).
На качество работы уборочных машин также большое влияние оказывает прямолинейность рядков как в ленте, так и в междуря-диях, то есть отклонение растений в ту или иную сторону.
При схеме посадки 50 90 см отклонение составило + 1,43... 2,54 см.
Полученные минимальные значения отклонений свидетельствуют, что при ручной посадке строго выдерживалась ширина междурядий и расстояние между растениями в ленте.
Исследование возможности применения капусто-уборочных комбайнов
Исследованиями физико-механических свойств ранней капусты установлено, что применение капустоуборочной машины - вполне реальный путь механизации уборочных работ.
Основными задачами исследований были, определение работоспособности серийных капустоуборочных комбайнов для уборки ранней капусты в условиях субтропиков Азербайджанской ССР.
В настоящее время для сплошной механизированной уборки средних и поздних сортов кочанной капусты с обрезкой на корню, с одновременной погрузкой стандартных (товарных) кочанов в рядом идущее транспортное средство, а также для уборки капусты с зеленым листом выпускается полунавесная, однорядная капустоубо-рочная машина MCK-I. Агрегатируются ее с трактором МТЗ-50, МТЗ-52, МТЗ-60 и МТЗ-82.
Комбайн (рис.3.1) состоит из следующих основных сборочных единиц: рамы, срезающего аппарата, приемного транспортера 2, листоотделителя 7, контрольного стола 8, выгрузного элеватора 5, прицепного устройства, ходовых колес с управлением, механизма привода и площадки 6 для рабочих.
На раме сварной конструкции, сделанной из труб прямоугольного сечения, монтируют и крепят узлы комбайна.
Срезающий аппарат - основной рабочий орган комбайна, предназначен для среза кочанов и подачи их на приемный транспортер. К основным частям аппарата относятся рама, заходные шнеки, выравнивающие шнеки с редуктором, дисковые ножи с редуктором, стролный транспортер и колирующее колесо [72].
Выравнивающие шнеки состоят из двух частей. Передние участки шнеков с конусами установлены под утлом друг к другу, а задние участки шнеков расположены параллельно между собой. Конуса являются опорной частью срезающего аппарата в рабочем положении, а также выполняют роль стеблеподъемников, т.е. поднимают полеглые и отклонившиеся от центра рядка кочаны капусты. Конуса й шнеки, расположенные под углом, направляют кочаны к центру рядка, параллельная часть выравнивающих шнеков совместно со строп-ным транспортером выравнивает кочаны и фиксирует их перед срезом. Шнеки имеют двух заходную винтовую навивку с шагом t = 0,128 м, высотой h = 0,01 м [4б] . Каждый шнек крепится к раме через цилиндрический редуктор и шарнирно-подшипниковую опору.
class4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИСКОВОГО СРЕЗАЮЩЕГО
АППАРАТА ДЛЯ УБОРКИ РАННЕЙ КАПУСТЫ class4
Общее положение теории резания дисковыми ножами
Изучение физикочиеханических свойств ранней капусты показало, что срез растений при машинной уборке целесообразно производить в почве на небольшой высоте. Для этой цели можно использовать срезающие диски.
Известно, что по способу среза кочанов все срезающие аппараты можно разделить на две группы, а именно, аппараты теребильного типа и аппараты с обрезкой кочанов на корню [29].
Аппараты теребильного типа из-за низкого качества среза кочерыги, значительного повреждения кочанов капусты, сгружива-ния и нарушения технологического процесса при повышении поступательной скорости агрегата и т.п. в настоящее время практически не применяются. В последние годы широкое распространение получили аппараты второй группы, осуществляющие обрезку кочанов на корню, в схеме которых используются различного рода прижимные устройства.
Однако, этой группе аппаратов в свою очередь присущ ряд существенных недостатков. Например, кочаны капусты в зоне среза кочерыги сверху прижимаются транспортером или барабаном с эластичной поверхностью. Поэтому в случае несоответствия скорости перемещения капусты и линейной скорости барабана или транспортера происходит сгруаиваяие массы и повреждение кочанов .капусты.
В связи с этим в настоящее время в ВИСХСМе ведется исследование дискового срезающего аппарата [29,6з] для обрезки кочанов на корню.
Преимуществом данной конструкции является то, что срезание и передача кочанов на последующий рабочий орган производится встречно-вращающимися дисковыми ножами, а выравнивающий лифтер одновременно используется в качестве противорежущей части. Кочаны капусты после среза кочерыги поступают на поверхность вращающихся дисков, откуда захватываются продольными транспортерами. В результате практически исключается возможность повреждения кочанов капусты при транспортировке их срезающим аппаратом.
Выбор математической модели
Экспериментальные исследования проводились на территории Ленкоранскои зональной опытной станции на раннем районированном сорте Раджабли и перспективном сорте Ленкоранская в 1983 году в мае месяце.
В результате проведения первой серии опытов были выбраны направления исследований и получена линейная модель. На основе анализа полученных уравнений было установлено, что: - интервал варьирования факторов выбран правильно; - выбранный диапазон изменения параметров приближенно соответствует оптимальной области проведения экспериментов.
Следовательно, целесообразно поставить задачу дальнейшего изучения и описания поверхности отклика с использованием уравнений второго порядка. При этом основной уровень и интервалы варьирования факторов оставались те же, что и в первой серии опытов. Для шисания поверхности отклика полиномом второй степе ни необходимо задать переменными хотя бы три значения. В связи с этим ставились дополнительные опыты, образующие "звездные точки". Из условия максимального получения информации значение с (расстояние между звездными точками и центром факторного пространства) выбрали равным ЯГ = 1,682, а число нулевых точек (опыты в центре эксперимента) равно 6.
Уровни и интервалы варьирования, матрица планирования и результаты реализации сведены в приложение 2 табл.1.
После реализации опытов и получения значения критерия оптимизации проводилась обработка полученных данных. Вычисленные значения коэффициентов уравнения регрессии приведены в приложении 2 табл.2, а расчетные значения оценок дисперсий в приложении 2 табл.3.
