Введение к работе
Актуальность темы. Переход российских товаропроизводителей на новые методы экономического хозяйствования утратил безопасность страны по такому важнейшему продукту, как сахар. За годы реформы Российская Федерация потеряла более 40% посевных площадей, занятых свекловицей, заготовка сахарной свеклы сократилась на 52% и поэтому наша страна покрывает основные потребности в сахаре за счет импорта, на долю которого приходится более 70% общего объема потребления на сумму 1млрд. американских долларов.
Важнейшим звеном в возделывании любой сельскохозяйственной культуры является подготовка семенного материала на промышленной основе. В связи с тем, что по своим физико-механическим свойствам семена сахарной свеклы резко отличаются от семян зерновых и зернобобовых культур, во всем мире их обрабатывают на специализированных семенных заводах, технологии и технические средства которых разработаны исключительно для этих целей.
Семенные заводы Российской Федерации и СНГ, обеспечивающие промышленную подготовку семян сахарной свеклы, были построены в 60-х годах прошлого столетия, затем постепенно реконструировались по индивидуальным и заводским проектно-технологическим решениям. Как показал анализ, эти заводы громоздкие, энергоемкие и металлоемкие, поскольку каждая технологическая операция (предварительная грубая очистка от мелких, крупных примесей и пыли; сушка; тонкая очистка; шлифование семян по фракциям; сортирование; калибрование; инкрустирование; дражирование) выполняется здесь при помощи отдельных (самостоятельных) механизированных линий. Семена, перемещаясь через сотни машин, сильно травмируются. Многие операции дублируют друг друга и выполняются в неэффективной последовательности, каждые машина и оборудование имеют собственный узел аспирации, что приводит к повышенной запыленности производства. Анализ одновременно выявил низкую эффективность работы технических средств обеспечения технологии промышленной подработки семян, в первую очередь, шлифовальных, инкрустирующих и сушильных установок. Они либо некачественно обрабатывают семенной материал, либо сильно травмируют его, имеют низкую производительность, а также высокую металлоемкость и энергоемкость технологических операций.
Настоящая работа посвящена решению актуальной научно-технической
проблемы повышения эффективности свеклосахарного комплекса путем
разработки и внедрения в производство новых прогрессивных ресурсо-
энергосберегающих технологий и технических средств для промышленной
подработки (обработки) семян и подготовки их к севу. Она выполнена в
соответствии с федеральной целевой комплексной программой «Сахар»,
утвержденной постановлением правительства Российской Федерации от
01.03.1997 г. №235, а также планами НИР Академии наук Республики Татарстан
(1995, 2000-2003 г.г.) по программе «Энергосбе^еяинве^. механизация и
электрификация». р^Г иАщшнАЛЬНАв|
1 о» mn«*yQji\
Объекты исследований. Технологическая линия для промышленной подработки семян сахарной свеклы, установки для шлифования, инкрустирования и сушки семян
Цель исследований. Научное обоснование перспективных направлений повышения эффективности послеуборочной обработки семян сахарной свеклы и подготовки их к севу. Разработка, проектирование и создание новых ресурсо-энергосберегающих технологий для подготовки семян на промышленной основе, шлифовальных, инкрустирующей и сушильной установок, обоснование их конструктивных, кинематических, динамических, энергетических и технологических параметров.
Методы исследований. В теоретических исследованиях использованы основы математического анализа, аналитической геометрии, векторной алгебры, законы теоретической механики, основные положения теории механизмов и машин, а также теории колебаний. Экспериментальные исследования проводились по разработанной методике с применением лабораторных установок. Обработка результатов осуществлялась методами математической статистики.
Научная новизна работы заключается:
-
В теоретических основах ресурсо-энергосберегающей технологии подготовки семян сахарной свеклы с модульно-блочного типа, в том числе технологических основах шлифования околоплодника и обработки (разрушения) многоростковых семян.
-
В теоретических основах процесса многослойной инструктации и сушки семян в устройствах с нестационарным движением барабана.
-
В разработанных способах шлифования семян" пневматический, пневмомеханический, механический и инерционный.
-
В получении математических моделей в виде дифференциальных уравнений второго порядка для исследования: движения семян по загрузочному кривошипу инерционной шлифовальной установки, движение семян через междисковое пространство дисковой шлифовальной установки.
-
В получении других математических моделей для определения:
потребной мощности привода барабана инструктирующей и сушильной установок;
амплитудно-частотных характеристик разнесенной массы шлифовального барабана инерционной установки;
истинных реакций в шарнирах пространственного пятизвенного механизма привода инструктирующей и сушильной установок.
-
В аналитических зависимостях для определения и обоснования кинематических, динамических и технологических параметров пневматической, пневмомеханической, дисковой, инерционной шлифовальных и инструктирующей установок
-
В технических решениях: паточная механизированная технологическая линия для послеуборочной подготовки семян сахарной свеклы (патент РФ № 2122900); устанойк Для шлифования рыхлого паренхимного слоя околоплодни-
5 ка семян сахарной свеклы (патенты РФ № 2067025, 2078489, 2080038); установки для многослойного инструктирования и сушки семян сахарной свеклы (А.с. СССР № 695609, 898228,950216).
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований явились основой при разработке и проектировании технологической линии для промышленной подработки семян сахарной свеклы и подготовки их к севу, а также при проектировании и создании опытных образцов шлифовальных, инкрустирующей и сушильной установок. Механизированная технологическая линия для промышленной подработки семян сахарной свеклы и опытные образцы шлифовальных и инструктирующей установок внедрены в производство при строительстве семенного завода в г. Набережные челны Республики Татарстан.
Конструкторская документация на изготовление шлифовальных и инкрустирующей установок в заводских условиях передана Министерству сельского хозяйства и продовольствия Республики Татарстан для широкого внедрения их в производство.
Апробация. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях отделения с/х наук Академии наук Республики Татарстан в 1995 и 2000-2003 г.г., на научных конференциях Казанской государственной с/х академии в 1996-2003 г.г., на заседании ученого совета ТатНИИСХ (г. Казань) в 1999 г., на заседании тех-совета Ржавского семенного завода (г. Курск) в 1996 г., на заседании ФГУ «Агентство по семеноводству свеклы» (г. Москва) в 1996 г., на заседаниях ГУП «Татсемсвекла» в 1998-1999 г.г., на рабочем совещании ФГУ «Федеральная государственная территориальная станция защиты растений в Республике Татарстан» (г. Казань) в 2001 г., на Международной научно-практической конференции, посвященной 100 - летию механизма Беннетта в 2003 г.
Решением оргкомитета Министерства экономии экономики и промышленности Республики Татарстан от 16.06.2000 г. технологическая линия признана лучшим изобретением 1999 года.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 25 печатных работ, из них 14 наименований опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, общих выводов и предложений, списка литературы, включающего 182 наименования, изложена на 371 страницах машинописного текста, пояснена 86 рисунками, 10 таблицами, а также приложениями на 43 страницах.
