Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследований 9
1.1 Агротехнические требования, предъявляемые к уборке подсолнечника...9
1.2 Технические средства для уборки подсолнечника 14
Выводы 28
1.3 Цель и задачи исследований 29
2 Состояние посевов и физико-механические свойства растений подсолнечника в период уборки 31
2.1 Программа проведения исследований 31
2.2 Характеристика культуры 32
2.3 Методика проведения и результаты исследований 34
Выводы 43
3 Теоретические исследования технологического процесса работы стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян ..44
3.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян 44
3.2 Теоретическое обоснование конструктивных параметров стеблеподъемника, оснащенного эластичными улавливателями семян 47
3.3 Обоснование максимальной скорости агрегата 49
3.4 Исследование траектории движения семени при вылете из корзинок под воздействием стеблеподъемников 52
Выводы 55
4 Программа и методика экспериментальных исследований 56
4.1 Программа экспериментальных исследований стеблеподъемника для уборки подсолнечника 56
4.2 Методика лабораторных исследований по обоснованию диаметра ворсинок эластичных улавливателей семян
4.3 Методика лабораторных исследований по обоснованию оптимальных
параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян 58
4.4 Методика лабораторно-полевых и производственных исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемни ками с эластичными улавливателями семян 72
4.5 Методика сравнительных исследований базового и экспериментального
приспособления для уборки подсолнечника в производственных условиях..76
5 Результаты экспериментальных исследований 78
5.1 Результаты поисковых исследований по обоснованию диаметра ворсинок эластичных улавливателей семян 78
5.2 Результаты лабораторных исследований стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян 78
5.3 Результаты лабораторно-полевых исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян 83
5.4 Результаты сравнительных исследований базового и«экспериментального приспособлений в производственных условиях 86
Выводы 88
6 Технико-экономическая эффективность использования приспособления для уборки подсолнечника, оснащенно го эластичными улавливателями семян 89
6.1 Расчет балансовой стоимости экспериментального приспособления для уборки подсолнечника 90
6.2 Расчет прямых эксплуатационных затрат 95
6.3 Расчет годового экономического эффекта от внедрения приспособления для уборки подсолнечника 97
Выводы 98
Общие выводы 99
Литература
- Технические средства для уборки подсолнечника
- Методика проведения и результаты исследований
- Теоретическое обоснование конструктивных параметров стеблеподъемника, оснащенного эластичными улавливателями семян
- Методика лабораторно-полевых и производственных исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемни ками с эластичными улавливателями семян
Введение к работе
Актуальность работы.Подсолнечник в нашей стране является одной из основных масличных культур. На его долю приходится 65% площади посева всех масличных культур и до 73 % производимого растительного масла. За последние 15 лет валовое производство маслосемян подсолнечника в России, возросло более чем в три раза. Стабильная цена и высокая ликвидность, сделали выращивание подсолнечника весьма прибыльным.
Важной технологической операцией при производстве семян подсолнечника является уборка. Для уборки подсолнечника выпускаются различные приспособления к зерноуборочным комбайнам. Как показывают результаты исследований, они не всегда выполняют технологический процесс в соответствии с агротехническими требованиями, а потери семян при уборке доходят до 15% (по агротехническим требованиям не более 2%).
Поэтому разработка и внедрение стеблеподъемников для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями, обеспечивающих надежное выполнение технологического процесса с минимальными потерями, является актуальной научной и практически значимой задачей для АПК России.
Степень разработанности темы.Решением проблемы уборки семян подсолнечника с минимальными потерями занимались многие ученые, среди которых: А.А. Алексенко, А.П. Белоконь, А.И. Васелков, А.И. Герасименко, Е.Ф. Доронин, В.А. Милюткин, Н.И. Стружкин, М.Ю. Попов, М.Н. Чаткин и др. Разработано большое разнообразие приспособлений для уборки подсолнечника, но наибольшее распространение имеют приспособления типа ПС-6, «Лифтер», «Приспособление Змиевского», навешиваемые на комбайновые жатки. Все они имеют ряд недостатков: сложность конструкции, трудоемкость в обслуживании и значительные потери семян.
Поэтому проблема механизированной уборки семян подсолнечника с минимальными потерями требует дальнейших теоретических исследований и создания новых конструкторских разработок.
Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в соответствии с темой № 23 «Разработка энергосберегающих технологий и технических средств механизации и технического обслуживания машин в АПК».
Цель работы –снижение потерь семян подсолнечника при комбайновой уборкеразработкой и применением стеблеподъемника с эластичными улавливателями, позволяющими снизить ударные воздействия на стебли подсолнечника и перекрыть направляющие каналы для прохода стеблей.
Задачи исследований:
1.Обосновать конструкцию стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян с учетом физико-механических свойств растений подсолнечника в период уборки.
2.Теоретически обосновать конструктивные и режимные параметры предлагаемого стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями.
3.Разработать и изготовить опытно-конструкторский образец стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями, провести лабораторные исследования по определению его оптимальных конструктивно-режимных параметров.
4.Выполнить исследования приспособления для уборки подсолнечника ПС-6, оснащенного экспериментальными стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян в лабораторно-полевых и производственных условиях, определить технико-экономическую эффективность применения результатов исследований.
Объект исследования–технологический процесс работы приспособления для уборки подсолнечника,оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян.
Предмет исследования–показатели качества уборки семян подсолнечника, конструктивные и режимные параметры стеблеподъемников для уборки подсолнечникас эластичными улавливателями семян.
Научную новизну представляют:
–конструкция стеблеподъемникадля уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян;
– оптимальные конструктивные и режимные параметры стеблеподъемника с эластичными улавливателями;
– аналитические зависимости по определению конструктивных параметров стеблеподъемника с эластичными улавливателями семян (ширина стеблеподъемника, высота бортиков, угол наклона эластичных улавливателей семян их длина и величина перекрытия, ширина направляющих каналов), обеспечивающих наименьшие потери семян при уборке;
– аналитические зависимости по определению максимальной скорости комбайна и дальности полета семян подсолнечника при выпадении из корзинок под ударным воздействием стеблеподъемников.
Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель № 110904 «Стеблеподъемник для уборки подсолнечника».
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований послужили основой для разработки приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян, применение которого снизит потери семян подсолнечника при уборке на 1,2 %.Приспособление для уборки подсолнечника с разработанными стеблеподъемникамиисследовано и внедрено в ОАО «Агросервис», ООО СП «Колос» и ООО СП «Синодское» Пензенской области.
Методология и методы исследований. Исследованияпроводились общенаучными методами –теоретическим и экспериментальным. Теоретические исследования проводились методом бисекции, с использованием известных положений теории удара и законов классической механики. Экспериментальный метод исследования строился на методах сравнения и моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях, на основе общепринятых методик в соответствии с действующим гостом 28301-2007, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с применением программного обеспечения Statistica 7.0 RU, MicrosoftExcel, «MathCAD».
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
1.Конструкция стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.
2.Теоретические зависимости по определению конструктивных (ширина, высота бортика, угол наклона эластичных улавливателей, ширина направляющих каналов) и режимных (рабочая скорость агрегата) параметров стеблеподъемника для уборки подсолнечника.
3.Оптимальные конструктивные и режимные параметры стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эластичными улавливателями семян.
Степень достоверности и апробации результатов. Степень достоверности теоретических и экспериментальных данных обеспечена аргументальным обоснованием выводов, подтвержденных экспериментальными исследованиями, и практической реализацией разработки в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях.
Разработанные стеблеподъемники, оснащенные эластичными улавливателями семян, исследованы и внедрены в ОАО «Агросервис», ООО СП «Колос» и ООО СП «Синодское» Пензенской области в 2012 – 2013годах.
Основные результаты исследований были доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2011…2013 г.г.), ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» им. Н.И. Вавилова (2012г.), ФГБОУ ВПО «Башкирский ГАУ» (2013г.), представлялись на конкурсе инновационных проектов на II этапе Всероссийского конкурса молодых ученых в номинации «Технические науки» (г. Уфа, 2013 г.) и на конкурсе инновационных проектов молодых ученых Пензенской области по программе «У.М.Н.И.К.».
Публикации. По теме диссертацииопубликовано 10 печатных работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях, указанных в «Перечне…ВАК». Две статьи опубликованы без соавторов. Получен патент РФ на полезную модель № 110904. Общий объем опубликованных работ составляет 1,3 п.л., из которых автору принадлежит 0,7 п.л.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 117 наименований и приложения на 14с. Диссертация изложена на 126 с., содержит 13 табл., 43 рис.
Технические средства для уборки подсолнечника
Для сокращения потерь, сохранения качества убранных семян важно правильно определить сроки не только начала, но и окончания уборки урожая. Уборку подсолнечника нельзя затягивать, ибо это чревато существенными потерями из-за осыпания семян при перестое, их дробления при обмолоте, поражения корзинок белой и серой гнилями. С учетом биологического процесса созревания семян, погодных условий и хозяйственных интересов уборка подсолнечника должна завершаться в хозяйстве в течение следующих предельных сроков: в Поволжье, Центрально-Черноземной зоне, Лесостепи Украины и прилегающих к ним районах- за 8-10 дней, на Северном Кавказе, в южных районах Украины и Молдавии - за 5-7 дней. Исходя из этих сроков, следует составлять планы поточной уборки урожая, организовывать убороч-но-транспортные комплексы, определять потребность в технике и очистительно-сушильном хозяйстве. Со сроками уборки нужно увязывать и объемы работ по десикации посевов [37; 69].
До обмолота подсолнечника необходимо тщательно отрегулировать комбайны, определить необходимое число транспортных средств, отладить технику для очистки, сушки и погрузки семян, подготовить поля для уборки урожая [2; 36].
На территории Российской Федерации для уборки семян подсолнечника в настоящее время применяется широкий комплекс жаток и различных приспособлений, навешиваемых на зерноуборочные комбайны.
Для устойчивой работы жаток и приспособлений важную роль играет скорость движения. При движении комбайна стебли наклоняются вперед по его ходу. Чем больше высота растений, тем больше должен быть наклон стеблей при постоянной скорости комбайна.
Серьезная проблема при уборке подсолнечника - травмирование семян, сопровождаемое их обрушиванием и дроблением. Нередко содержание в ворохе таких семян достигает 3-7 % и более, что приводит к порче больших партий масличного сырья. Для предотвращения травмирования семян прежде всего необходимо установить правильный режим работы молотилки комбайна. При влажности семян не выше 15 % вращение барабана должно быть в пределах 250-300 мин"1 [13; 48; 72].
Качество обмолота во многом зависит от величины зазоров в молотильном аппарате. При уборке в оптимальные сроки эта величина должна составлять на входе 45-50 мм, на первой планке основного подбарабанья - 38, на выходе - до 28 мм. От величины зазоров зависит не только полнота вымолота корзинок, но и уровень обрушивания и дробления семян. Этот уровень может меняться даже в течение рабочего дня по мере изменения влажности семян на корню. На это следует постоянно обращать внимание, чтобы не допускать травмирования семян.
Причиной их травмирования могут быть транспортирующие рабочие органы комбайна, например, при сильном износе эластичных накладок элеваторов, погнутости кожухов и валов шнеков. Иногда из-за неправильной регулировки открытия жалюзи верхнего решета семена попадают в колосовой шнек и дополнительно травмируются при повторном обмолоте. Все эти причины повреждения семян необходимо устранять при подготовке комбайна и его регулировке в процессе работы [56; 106].
Для улучшения очистки вороха семян величина открытия жалюзи верхнего решета должна быть не более 12 мм, нижнего - не более 6 мм, удлинителя верхнего решета — не более 14 мм. Угол наклона удлинителя верхнего решета 13-15. Воздушный поток вентилятора средний.
Необходимо строго соблюдать прямолинейность движения комбайна при уборке и убирать одни и те же рядки по всей длине его прохода. Переезд из одних рядков в другие на одном проходе неизбежно приводит к поломке растений и потерям корзинок. При нарушении рядкового принципа уборки потери увеличиваются вдвое. К таким же результатам приводит работа комбайнов на повышенных скоростях. Как показывает практика, для работы комбайна с высоким качеством скорость его движения не должна превышать 6-8 км/ч [105; 106].
В процессе уборки урожая обмолоченные корзинки можно собирать в целом или измельченном виде; при установке на комбайн измельчителя измельченные корзинки поступают вместе с половой в прицепную тележку.
При уборке семян полсолнечника большая доля потерь приходится на жатку или приспособление для уборки подсолнечника. Эти потери связаны с выпадением семян из корзинок под воздействием рабочих органов жатки или приспособлений для уборки подсолнечника [56].
В настоящее время для уборки подсолнечника наиболее эффективным является приспособление ПСП-1210, используемое во всех зонах его возделывания при влажности семян 12...20 %, корзинок - 50...68 %. Высота расположения корзинок над землей должна быть не менее 60 см, засоренность поля - не более 5 %, а его уклон - не более 8 [6;9; 41; 43; 99; 116].
Комбайн с приспособлением обеспечивает: срез растений, вымолот семян из корзинок, сепарацию вороха, сбор очищенных семян в бункер, измельчение и разбрасывание стеблей и обмолоченных корзинок по полю.
Технологический процесс протекает следующим образом. При движении агрегата по полю стебли подсолнечника делителями 1 (рисунок 1.1) направляются в каналы, образованные лифтерами (стеблеподъемниками) 2, где лапками транспортеров стеблей 4 подаются к режущим аппаратам 5. Каналы налы между лифтерами имеют такую форму, при которой корзинки подсолнечника наклоняются над ленточными транспортерами семян 3.
Срезанные корзинки и осыпавшиеся семена ленточными транспортерами подаются к шнеку 6, который транспортирует их к центру жатки и подает к транспортеру наклонной камеры комбайна. Транспортер подает корзинки под молотильный барабан, на подбарабанье, где происходит их обмолот.
Комбайн, работающий с приспособлением для уборки подсолнечника, должен быть оборудован устройством для понижения частоты вращения молотильного барабана до 270 об./мин с целью предотвращения дробления семян [41; ИЗ; 116].
Основными недостатками данного приспособления являются: невозможность уборки подсолнечника при сплошном посеве, сложность конструкции, большая металлоемкость и дороговизна.
Русско-венгерское совместное предприятие «Унисибмаш» производит жатки марки «НАШ-873», предназначенные для уборки подсолнечника различных сортов при влажности семян 12-20 % и влажности корзинок - 50-68 %, во всех зонах его возделывания, как при рядковом, так и безрядковом посеве. Продвигаясь по рядам, транспортер стеблей 1 (рисунок 1.2) подает стебли подсолнечника к сегментно-дисковому ножу 2 режущего
Методика проведения и результаты исследований
Подсолнечник является основной масленичной культурой в нашей стране, в его семенах содержится около 50 % масла, которое широко используется в пищевой промышленности.
В семенах современных сортов подсолнечника содержится до 52 % жира. Основу жирных кислот составляют олеиновая и линолевая кислоты. Их содержание в масле доходит до 35 и 60 % соответственно от общей суммы кислот. Также в состав подсолнечного масла входят витамины A, D, Е, К, фосфатиды и другие компоненты.
При производстве подсолнечного масла получают побочные продукты, такие как шрот, жмых, которые широко используются для корма скота. Также источником корма для животных служат как обмолоченные и измельченные корзинки подсолнечника, так и зеленая масса. Скошенная в фазе цветения она идет на силос, который по содержанию питательных веществ не уступает силосу из кукурузы.
Так как подсолнечник является хорошим предшественником для многих культур, то его очень часто возделывают с целью удержания снега на полях [3; 12; 62].
Подсолнечник является однолетним растением. Его стержневой корень проникает на глубину более двух метров и расходится в стороны до полутора метров. Стебель прямостоячий, с рыхлой сердцевиной и деревянистой оболочкой. Высота стебля колеблется от 0,7 до 2,3 метра в зависимости от сорта. Листья крупные, имеют овальную форму с острым концом и пильчатыми краями. На одном растении, в зависимости от сорта, может располагаться от 15 до 35 листьев. Соцветием является корзинка, представляющая собой диск выпуклой или вогнутой формы. По периметру диска располагаются несколько рядов листьев. Диаметр корзинок различен и достигает у некоторых сортов до 0,45 м. Основой корзинки является цветоложе, по периметру которого располагаются язычковые цветы, а внутри трубчатые цветки. Подсолнечник является перекрестноопыляющимся растением. Часто для улучшения опло-дотворенности цветков на посевы подсолнечника вывозятся ульи с пчелами.
Плод у подсолнечника — семянка сжатой овальной формы, с четырьмя гранями. Он состоит из ядра и кожуры.
Родиной подсолнечника принято считать юго-запад Северной Америки [53; 69]. В старый свет подсолнечник был завезен к началу шестнадцатого века. На территории нашей страны его стали возделывать в середине восемнадцатого века в качестве декоративного растения и ради съедобных семян в виде лакомства. Впервые в мире подсолнечное масло было получено в 1829 году в ныне Белгородской области крестьянином Д.С. Бокаревым, с помощью ручного отжимного пресса. Спустя четыре года там открылась первая маслобойка на конном приводе [14; 63; 100].
Набухшие семена подсолнечника переносят морозы до -13 С, а всходы могут переносить кратковременное понижение температуры до 8 С. При появлении всходов требование к теплу увеличивается, наилучшей температурой на период цветения и далее является 25-27 С. Заморозки в 1-2 С, произошедшие во время фазы цветения, могут привести к полной гибели цветков.
Подсолнечник предъявляет высокие требования к влаге, расход на одно растение может превышать 200 килограмм. Транспирационный коэффициент подсолнечника 470—570. За счет глубоко проникающей корневой системы подсолнечник способен использовать воду недоступную другим однолетним растениям [13; 37].
Для возделывания подсолнечника лучшими считаются почвы черноземные, среднего механического состава. Наилучший уровень кислотности почвы рН = 6,8. Подсолнечник в процессе произрастания проходит шесть фаз роста: появление всходов, формирование.листьев, бутонизацию, цветение, созревание и полное созревание [72; 105].
Сорта подсолнечника также разделяют по длине вегетационного периода. Они бывают среднеспелые, раннеспелые, скороспелые. В Пензенской области, исходя из условий ее климатической зоны, в основном возделываются только сорта раннеспелые и среднеранние, такие как «Воронежский 638», «Альбатрос», «Флагман», «Фаворит» и др.
При определении естественных потерь семян (потери семян от самоосыпания) подсолнечника использовали рамку размером 0,5 на 0,5 метра, которую накладывали на землю так, чтобы рядки растений были параллельно краям рамки. Замеры производились на 10 площадках, при этом делали отступ равный 1 метру в некошеный стеблестой.
На каждой площадке определяли естественные потери семян подсолнечника. Внутри рамки (рисунок 2.1) на каждой площадке собирали семена и взвешивали на весах ВЛ-120 с погрешностью ±0,1 г [109]. подсолнечника Среднее значение потерь семян подсолнечника gc г, вычисляли по формуле [109] п IVі 9c = nL9cU i=l где gci — масса семян, собранных с і-й площадки, г; (2.1) n - число учетных площадок, шт. Результаты исследований по определению естественных потерь семян подсолнечника представлены в Приложении Б.
Как показывают расчеты, среднее значение естественных потерь семян подсолнечника к началу уборки составляет 11 кг с 1 га. При урожайности 1,5 т/га оно составляет 1 %.
Необходимо отметить, что при пониженной влажности семян подсолнечника, за счет уменьшения связей семян с корзинкой, потери будут еще больше. Это необходимо учитывать при совершенствовании конструкции стеблеподъемника для уборки подсолнечника
Высоту растений в естественном и выпрямленном состоянии определяли следующим образом. У ста растений, выбранных случайно, измеряли согласно схеме, изображенной на рисунке 2.2, расстояние от почвы до наивысшей точки растения в естественном положении 1], а также расстояние от поверхности почвы до наивысшей точки растения в выпрямленном состоянии 1. Замеры производились линейкой с погрешностью ±1см [109].
Теоретическое обоснование конструктивных параметров стеблеподъемника, оснащенного эластичными улавливателями семян
Экспериментальные исследования по определению оптимальных геометрических параметров стеблеподъемника для уборки подсолнечника проводились на лабораторной установке, состоящей из почвенного канала 1 (рисунок 4.2), на котором установлена приводная тележка 2 с механизмом привода 3. К приводной тележке 2 крепится режущий аппарат 4 комбайновой жатки со стеблеподъемниками 5 и установленными на них эластичными улавливателями 6. Для исследования были изготовлены эластичные улавливатели из капроновых ворсинок диаметром 0,3, 0,6, 0,9 мм по шесть экземпляров каждого диаметра. Привод режущего аппарата 4 осуществлялся с помощью электродвигателя 7, клиноременной передачи 8 и механизма качающейся шайбы 9. Скорость движения приводной тележки 2 регулировались сменными звездочками. Для исследования был подобран комплект сменных звездочек, обеспечивающих работу приводной тележки на скоростях 1,1, 2,2, 3,3 м/с. Включение, выключение привода электродвигателя 7 и механизма привода тележки 2 производится посредством пульта управления 10.
Крепление стеблей подсолнечника в почвенном канале осуществляется с помощью специального устройства, состоящего из направляющей стальной балки прямоугольного сечения 11, приваренных к ней боковых ступеней 12, выполненных из того же материала и держателей стеблей 13, представляющих собой металлические цилиндры, приваренные перпендикулярно к боковым ступеням 12. 14 - стебли подсолнечника, б) общий вид экспериментальной установки В держателях 13 фиксируются стебли подсолнечника 14. Держатели стеблей подсолнечника привариваются в шахматном порядке относительно осевой линии, чтобы добиться максимального эффекта отклонения растений от осевой линии рядка. Открытое пространство между держателями стеблей наглухо закрыто брезентом [58; 107; 108].
Исследования проводили в следующей последовательности. На режущий аппарат устанавливали три стеблеподъемника для уборки подсолнечника с одинаковым углом наклона ограничительных бортиков а. На ограничительные бортики крепили эластичные улавливатели, изготовленные из ка проновых ворсинок одинакового диаметра d. С помощью сменных звездочек устанавливали необходимую скорость движения приводной тележки v. В держателях стеблей фиксировали стебли подсолнечника, как с разной высотой стебля, так и с разными диаметрами стеблей и корзинок.
При включении лабораторной установки с пульта управления одновременно включается привод режущего аппарата и приводной тележки. Приводная тележка передвигается по почвенному каналу, при этом стебли подсолнечника попадают между стеблеподъемниками, плавно скользят по эластичным ворсинкам улавливателей до соприкосновения с режущим аппаратом.
Часть семян, выпавших из корзинок подсолнечника, падает на улавливатели и по ним скатывается в лотки стеблеподъемников, а стебли, срезанные режущим аппаратом, попадают в ящик-приемник. Часть семян, которую не смогли удержать улавливатели, попадает на брезент. Повторность опытов по каждому типу улавливателей, углу наклона ограничительных бортиков и скорости движения трехкратная.
При работе стеблеподъемника для уборки подсолнечника на качество сбора семян влияет множество различных факторов. Исходя из этого при лабораторных исследованиях применялась методика планирования многофак-торного эксперимента. При планировании эксперимента первоначально выбирался критерий оптимизации, который должен иметь ясный физический смысл и количественную оценку. Критериями оценки процесса работы стеб леподъемника для уборки подсолнечника являются количественные потери семян, дробление и др. В данном случае в качестве критерия оптимизации нами было принято количество потерь семян подсолнечника (A Gn), а остальные критерии использовались как ограничения. Количество потерь определяли по формуле [67]
При исследовании процесса уборки семян подсолнечника нами было выявлено более 11 факторов, влияющих на технологический процесс работы экспериментального стеблеподъемника для уборки подсолнечника с эла « стачными улавливателями семян. Так как при исследовании невозможно определить все факторы, влияющие на технологический процесс, нами были выбраны наиболее значимые факторы, так, некоторые факторы при протекании исследований не изменялись [15; 24; 30].
Основные факторы, влияющие на количественные потери семян подсолнечника, вместе с уровнями их варьирования указаны в таблице 4.1.
Для исключения малозначимых факторов нами был произведен отсеивающий эксперимент, в результате чего из дальнейшего рассмотрения были исключены малозначимые факторы и, как следствие, сократился объем исследований.
Все методики для обработки результатов исследований, в соответствии с которыми мы производили математическую обработку, описаны во многих литературных источниках [15; 24; 30; 45; 101].
При реализации отсеивающего эксперимента нами была скомпонована матрица с учетом выбранных факторов путем смешивания двух полуреплик типа 24"1 в случайном порядке. Так, одну полуреплику относили к факторам Х\-Х а другую полуреплику - к факторам ХуХ8. Количество проводимых опытов было кратно 2к и не превосходило число к + 1, благодаря этому в матрицу вошли опыты под номерами 9 и 10, образованные случайно. Экспериментальный план реа-лизовывали с помощью таблиц со случайными числами. х2Х3х4 х5х6 х7 х8 Угол наклона эластичных улавливателей, град Количество рядов эластичных улавливателей, шт. Диаметр ворсинок эластичных улавливателей, мм Диаметр стебля подсолнечника, мм Длина лотка стеблеподъемника, м Скорость движения агрегата, м/с Длина эластичных улавливателей, мм Высота стебля подсолнечника, м 3010,3 1011Д 40 0,8 6030,9 4023,3 802
Матрица отсеивающего эксперимента вместе с результатами опытов приведены в таблице 4.2. В левой части таблицы представлен план эксперимента, в столбце У представлены средние значении факторов, под столбцами Y\ и Y2 приведены результаты экспериментов.
Изначально мы проводили проверку воспроизводимости планов при помощи проверки гипотезы однородности дисперсий. Исходя из того, что повторно-сти в каждой серии опытов были одинаковы, то мы определяли однородность ряда дисперсий при помощи критерия Кохрена.
Методика лабораторно-полевых и производственных исследований приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемни ками с эластичными улавливателями семян
При определении экономической эффективности нового сельскохозяйственного оборудования основным показателем служит ее влияние на улучшение конечных показателей, в частности, увеличение прибыли благодаря увеличению урожайности культур, снижению затрат труда, уменьшению издержек производства и повышению качества конечного продукта [16; 19].
Во время определения экономической оценки находят абсолютную и сравнительную эффективность двух технологий. Так, абсолютная эффективность указывает на целесообразность использования нового оборудования, в свою очередь, сравнительная эффективность определяет, какие варианты нового оборудования по сравнению с базовым вариантом лучше применить [64; 65; 66].
Технико-экономические показатели предлагаемого нами приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян, определены на основании хронометрических наблюдений за его работой приспособления в производственных условиях. Экономическая эффективность предлагаемого нами приспособления-определялась в сравнении с серийным приспособлением для уборки подсолнечника ПС-6, исходя из трудозатрат и прямых издержек на 1 га убираемой площади. Все необходимые для расчетов данные и расценки были взяты из справочной литературы [65; 66].
Сопоставление существующего и проектируемого приспособлений обеспечивалась тем, что оба приспособления для уборка подсолнечника работали в одно и то же время на одном участке поля и имели аналогичные операции. Важно отметить, что применение предлагаемого приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного предлагаемыми стеблеподъемника ми, не отразилось на технологическом процессе возделывания подсолнечника.
В таблице 6.1 представлены технико-экономические характеристики серийного приспособления для уборки подсолнечника ПС-6 и предлагаемого, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян. Таблица 6.1 - Технико-экономические характеристики существующего и предлагаемого приспособлений Технико-экономический показатель Единица измерения Значение показателя ПС-6 Экспериментальное приспособление Балансовая стоимость тыс. руб 70 79,3 Масса кг 680 700 Агрегатирование - Дон-1500Б Дон-1500Б Количество обслуживающего персонала - в т.ч. комбайнер чел. 2 1 2 1 Коэффициент использования времени смены - 0,67 0,7 Среднегодовая загрузка ч 150 150 Производительность га/ч 3,61 3,78 Рабочая скорость км/ч 9 9 Потери семян подсолнечника за приспособлением % 2,9 1,7 Норма отчислений на социальные нужды % 13 13 Норма отчислений на ТО % 12,5 12,5 Экономическую эффективность нового сельскохозяйственного оборудования и машин оценивают по следующим показателям: это снижение производственной себестоимости, экономия труда на единицу работы, размер дополнительных капиталовложений, а также срок окупаемости [17; 22; 82]. Затраты труда на уборку семян подсолнечника мы находили, исходя из количества рабочих, занятых в данном технологическом процессе, и норм выработки.
Удельные затраты на уборку подсолнечника находили в обоих случаях из выражения [17; 18; 29]: Т = Л W (6.1) ЧАС где Т- удельные затраты труда, чел.-ч/га; Wiuc - производительность агрегата, га/ч; Л- количество рабочих, обслуживающих агрегат, чел. Уменьшение затрат живого труда на единицу выводимой продукции в процентах находили как: ПТ Т -Т с„г= 100, (6.2) где ТБ и Тн - удельные затраты существующего и предлагаемого процессов, чел.-ч/га; Определяли производительность труда по формуле П=[1ЧАС_ Л Определяли увеличение производительности труда по формуле ПТ РПГ=ПН ПБ 400 . Я, (6.3) (6.4) Все данные, полученные в результате расчетов экономии живого труда, приведены в таблице 6.2. Таблица 6.2 — Затраты живого труда при уборке подсолнечника сорта «Воронежский 638» Показатель ПС-6 Экспериментальное приспособление Затраты живого труда, чел.-ч/га 0,55 0,53 Снижение затрат живого труда, % - 4 Производительность агрегата, га/ч 3,61 3,78
Увеличение производительности труда, % - 4,95 Анализ данных, представленных в таблице 6.2, показывает, что при применении экспериментального приспособления для уборки подсолнечника, оснащенного стеблеподъемниками с эластичными улавливателями семян позволит снизить затраты труда на 4,0 % и увеличить производительность труда на 4,9 %. Амортизационные отчисления находили по формуле О _ "Р "Р (f- с\ А Ш-Д -W (6,5) гЛ сез пр час пр где Бпр - балансовая стоимость приспособления для уборки подсолнечника, руб; Апр - амортизационные отчисления, руб; Дсез.пр - сезонная наработка приспособления, ч; W4acM - часовая производительность агрегата, га. При определении стоимости экспериментального приспособления для уборки подсолнечника мы пользовались методикой определения изготовления научно-исследовательской разработки. Согласно этой методике стоимость приспособления будет находиться по формуле [17; 18; 29]: ЦН = ЦС- Цза + Скон., (6.6) где Цс — цена приспособления, на базе которого будет изготавливаться разра « ботка (ПС-6), руб.; Ц3 0. - цена рабочих органов, которые подлежат замене, руб.; Скон. - цена изготовления конструкторской разработки, руб., которая находится из выражения: кон- к.д. "од. п.д- сб.к. вм. on.t \У- ) где Ск.д. - цена изготовления корпусных деталей, руб.; Сс_д. - затраты труда, связанные с изготовлением оригинальных деталей, руб.; С„_д- — цена покупных деталей, руб.; С сб.к. - заработная плата рабочих (с отчислениями), занятых на сборке конструкции, руб.; Сем. - цена необходимых вспомогательных материалов, руб.; Con. - общепроизводственные расходы на изготовление конструкции, руб. Затраты, связанные и изготовлением оригинальных деталей, находятся по выражению С0.д. — С прж + См, . (6.8) где С прж - оплата труда рабочих, принимающих участие в изготовлении оригинальных деталей, руб.; См - цена материала заготовок, необходимых на изготовление оригинальных деталей. Общая сумма необходимая для оплаты труда производственных рабочих [54; 71; 73]: Спр.н. = Сосн,+ доп. + Com.+ СЕСН+СТ. (6-9) где Сосн. - основная заработная плата рабочих, руб. CocH.=tcpCtKd, (6.10) « где tcp - трудоемкость изготовления деталей, чел.-ч; Ct - часовая тарифная ставка производственных рабочих, руб.; Кд - коэффициент, учитывающий доплаты к зарплате, принимаем Кд= 1,3. СДОП. - дополнительная плата за качество и срок, принимаем равной 25% от основной ставки, руб.; Сотп. резерв на отпуск, принимаем равный 8,43 % от основной ставки, руб.; СЕСН+СТ - единый социальный налог и налог на социальное страхо « вание от несчастных случаев, принимаем 20,0 и 2,5 %, соответственно. Цена материала заготовок, необходимых при изготовлении оригинальных деталей: CM3 = C3-Q3 (6.11) где С3 - стоимость одного килограмма заготовки, руб.; Q3 - общая масса заготовки, кг. Стоимость всех необходимых деталей и изделий берется по рыночным ценам, действующим на момент проведения расчетов. Свм = 4{Q-CKO+Cnd)/W0, (6.12)
