Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Развитие производительных сил и ускоренная урбанизация привели к резкому сокращению площадей дикорастущих ягодников, значительному снижению заготозок ягод. .
В плодах брусничных культур, особенно в крупноплодной клюкве, содержится комплекс биологически активных соединений, обладающих защитными свойствами по отношению, к радиоактивным тяжелым металлам, что особенно важно для^нзселения Беларуси после аварии на Чернобыльской АЭС. Положительные результаты эколого-биолсгических исследований подтверждают возможность и целесообразность промышленного культивирования ягод, семейства брусничных, в условиях белорусского Полесья и яаляются основанием комплекснсго изучения технологических процессоз их производства и уборки.
За рубежом выпускаются отдельные виды техники для выращивания ягод, в том числе и брусничных культур. Производственная проверка лучших образцов показала, что технические характеристики машин, в условиях Республики Беларусь, реализуются не в полной мере, о чем свидетельствуют и результаты специальных испытаний на Белорусской машиноиспытательной станции (БелМИС).
Разработка научных основ механизированного выращивания ягод и эффективной эксплуатации средств механизации, не имеющих аналогов в отечественной практике ягодсводства и не уступающих по своим эксплуатационным, качественным, энергетическим и др. показателям лучшим зарубежным аналогам, имеет важное народнохозяйственное значение и будет способствовать превращению промышленного ягодоводства в Беларуси в самостоятельную, рентабельную отрасль растениеводства.
Связь работы с крупными научными программами, темами, "абота проводилась согласно Постановлению Правительства Республики (№ 259 от 22.03.1S86 г.) "Об организации в Белорусской ССР промышленного производства крупноплодной клюквы", а также республиканской научно-технической программе "Клюква крупноплодная" (1937-1991 гг.), плану НИР и ОКР, раздел 04.04.05, Белорусский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (БелНИИМСХ) (1987-1991 гг.), плану НИР,
2 раздел .9.10, Белорусский государственный аграрный технический университет (БАТУ) (1992-1995 гг.).
Цель и з- jiann исследования. Целью исследования является научное обеспечение эффективной эксплуатации и механизированного возделывания крупноплодной клюквы путем обоснования требований к технологическим режимам, процессам и параметрам машин, разработки технических средств для ее промышленного производства в условиях Республики Беларусь.
'. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать теоретические основы и обосновать технологические режимы выполнения механизированной посадки черенков кустарничковых ягодных культур.
-
Разработать математическую модель эффективности выполнения операции-ухода за ягодными плантациями.
-
Исследовать закономерности, обосновать режимы работы и параметры рабочих процессов уборки ягод, их транспортирования, очистки от примесей и сортировки.
-
Установить фактическую эксплуатационную надежность разработанного комплекса машин, выполнить энергетический анализ и дать технико-экономическую оценку технологии.
-
Определить перспективные направления совершенствования технологии и технических средств.
Научная новизна полученных результатов состоит в достижении следующих теоретических и технологических решений:
впервые получены математические модели для обоснования режимов посадки кустарничковых культур с учетом вероятностного характера распределения черенков и их размерных характеристик, параметров рабочего органа и схемы посадки;
теоретически обосновано использование эффекта ударного воздействия рабочих органов на растения для отделения ягод в затопленных водой чеках; -
" - разработана математическая модель, описывающая технологический процесс «сухой» уборки ягод и позволяющая оптимизировать его параметры;
- разработаны математические модели оптимизации системы обслу
живания технических средств для уборки ягод на воде;
- впервые получены зависимости параметров сортировального устройства от технологических режимов его работы и физико-механических свойств ягод;.
- впервые предложен системный подход к разработке и эксплуатации
комплекса машин для производства ягод в специализированных хозяйствах
республики.
Практическая значимость полученных результатов заключается в обосновании режимов работы выполнения технологических процессов производства ягод кустарничковых культур. Результаты теоретических и экспериментальных исследований реализованы в разработанных и утвержденных технических требованиях на средства механизации промышленного выращивания крупноплодной клюквы. Эксплуатационные исследования дали значения показателей надежности машин (потока отказов, наработки на отказ, среднего времеми восстановления, плотности потока отказов), что позволило определить мероприятия по повышению надежности ягодоубороч-ной техники. Приемочной комиссией генерального заказчика ("Полесье-водстрой") комплекс машин рекомендован к выпуску. Минсельхозпродом Республики Беларусь утверждены организационно-технологические мероприятия по выращиванию брусничных культур.
Разработанная техническая документация на комплекс машин передана Брестской дирекции строящихся предприятий облагропрома, а 14 наименований средств механизации - в специализированное хозяйство "Журавинка" Березовского района Брестской области. Отдельные машины эксплуатируются на чеках крупнейшей в Европе промышленной клюквенной плантации государственного предприятия "Беларускія журавіньї" (Пинский район), в экспериментальной базе Центрального ботанического сада АНБ "Журавинка" Ганцевичского района и в других хозяйствах Республики Беларусь. Некоторые технические средства применяются и для механизации операций по уходу за лекарственными травами на промышленных плантациях Центрального сибирского ботанического сада России.
Экономическая значимость полученных результатов. Промышленное механизированное производство ягод семейства брусничных не только высокорентабельная отрасль растениеводства, призванная обеспечить ягодной продукцией внутренний рынок, но является и перспективным источником валютных поступлений в республику. Например, клюкваводческая фирма "Джерси девил крэнбиррииз" (США) продает продукцию по цене 1,2...1,3 доллара за килограмм ягод. Учитывая высокую урожайность культуры, крупноплодная клюква как коммерческий продукт при соответствующих объемах производства может приносить валютные доходы, сопоставимые с доходами от экспорта льна. Рентабельность механизированного производства ягод на восьмой год выращивания составляет более 900 процентов, а коэффициент роста капитала - 14,5 при сроке возврата капиталовложений, не превышающем 3,5 года.
Положения, выносимые на зашиту. В диссертации научно обоснованы, проанализированы и выносятся на защиту следующие положения:
-
Математические модели посадки черенков кустарничковых культур, позволяющие с требуемой вероятностью при заданных режимах работы спрогнозировать технологический процесс при минимальном количестве дефицитного посадочного материала.
-
Модель эффективности химического способа борьбы с сорной растительностью на промышленных кустарничковых ягодных плантациях, которая позволяет определить окупаемость затрат.
-
Теоретические основы использования эффекта ударного воздействия рабочих органов на растения при отделении ягод от побегов в затопленных водой чеках, что необходимо для определения параметров технологического процесса.
-
Математические модели оптимизации системы обслуживания хедеров для. уборки ягод на воде, позволяющие определить показатели ее функционирования при различных вариантах поддержания их работоспособности.
5., Статистические модели процесса посадки черенков и "сухой" уборки ягод кустарничковых культур, используемые для обоснования режимов выполнения работ.
6. Теоретические основы сортировки ягодной продукции, позволяющие, в зависимости от физико-механических свойств ягод, определить кон-
5 струкционные и технологические параметры, влияющие на качество выполнения процесса.
7. Системный подход к разработке всего комплекса технических средств для производства крупноплодной клюквы с учетом агротехнических требований от посадки до уборки культуры, повышения .эксплуатационно-технологических показателей работы, снижения затрат основных ресурсов на производство единицы продукции и энергоемкости операций.
Личный вклад соискателя. Диссертация является самостоятельной научно-исследовательской работой, в которой, на основании проведенных автором исследований, разработаны научные положения выполнения операций механизированного производства ягод кустарничковых культур, обоснована исходная база и сделан анализ технологии по энергетическим и экономическим критериям, дана оценка надежности и энергоемкости отдельных операций, разработаны средства механизации. 14 машин комплекса -это труд творческого коллектива сотрудников лаборатории БелНИИМСХ, которую возглавлял В.П.Мармалюков (диссертант являлся ответственным исполнителем), конструкторов СКТБ с ОП БелНИИМСХ. Вследствие этого и ряд работ, относящихся к устройству и эксплуатации средств механизации, написан в соавторстве. Личное участие автора подтверждается официальными документами.
Апробация результатов лисс$ртаиии, Результаты исследований докладывались на всесоюзной научно-практической конференции "Итоги и перспективы работ по ресурсоведению, интродукции.и селекции брусничных в СССР" (г.Новосибирск, 1987 г.); республиканской конференции, посвященной 50-летию Латвийской сельскохозяйственной академии (г.Елгава, 1989 г.); всесоюзной научно-производственной конференции по защите растений в республиках Прибалтики и Белоруссии (г.Вильнюс, 1989 г.); всесоюзном совещании "Перспективы создания эколого-чистых технологий возделывания сельскохозяйственных культур" (г.Ленинград, 1990 г.); межреспубликанском семинаре. "Эколого-биологическое изучение ягодных растений семейства брусничных и опыт освоения их промышленной культуры в СССР" (г.Ганцевичи, 1991 г.); научно-технических конференциях "Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин" (г.Минск, 1994 г., 1996 г.); международном семинаре на базе 1-й международной выставки "Энергоресурсосбережение-95" (г.Минск, 1995 г.); научно-технической конференции аспирантов и докторантов БАТУ (г.Минск, 1995 г.); международ-
6 ной конференции «Розвиток механізацьіі, електрифікації, автоматизації та технічного сервісу сільскогосподарського виробництва» (г.Глеваха, 1995 г.); международной конференции «Перспективи розвитку механизаціі, електрифікації, автоматизації та технічного сервісу сільскогосподарського виробництва» (г.Глеваха, 1996 г.); международной конференции «Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве» (г.Минск, 1996 г.); международной (юбилейной) научной конференции «Итоги и перспективы интродукции растений в ботанические сады» (г.Минск, 1997 г.); международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию БелНИ-ИМСХ (г.Минск, 1997 г.); научно-технической конференции «Современные технологии в АПК» (г.Минск, 1997 г.).
Опубликованность результатов. Результаты диссертации опубликованы в 44печатных работах, в том числе монографии, учебном пособии, шестнадцати статьях в научных журналах и сборниках научных трудов, материалах научной конференции, восемнадцати тезисах конференций, трех брошюрах, защищены патентом и тремя авторскими свидетельствами на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Основная часть диссертации содержит 196 страниц машинописного текста, 38 рисунков и 25 таблиц. Список использованных источников включает 207 наименования, из них 32 иностранных изданий. Приложения содержат вспомогательный материал, объемом 183 страницы, необходимый для полноты восприятия диссертации: 59 таблиц цифровых данных; протоколы, документы по испытанию и внедрению технических средств; методики, алгоритмы и программы задач, решенные на ЭВМ в процессе выполнения диссертационной работы; 20 иллюстраций вспомогательного характера; промежуточные математические доказательства, формулы и расчеты.
