автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологического процесса уборки и укладки в валки растений махорки применительно к рабочим органам махоркоуборочной машины

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. - СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Обзор машин для среза стеблей растений в

СССР и за рубежом.

1.2. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. - ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНОГО РЕЖУЩЕГО РАБОЧЕГО

ОРГАНА ДЛЯ СРЕЗА СТЕБЛЕЙ МАХОРКИ.

2.1. Схема среза стеблей растений махорки с пассивным рабочим органом

2.2. Расчет параметров пассивного режущего органа - пилы

2.3. Параметры листоотводящего устройства

2.4. Работа стеблоукладчиков и обоснование их параметров.

ГЛАВА 3. - ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ РОТАЦИОННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ СРЕЗА РАСТЕНИИ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

3.1. Устройство и работа машины для уборки и укладки в валки растений махорки МУМ

3.2. Кинематическая схема и технологический процесс работы махоркоуборочной машины МУМ

3.3. Уравнение абсолютного движения режущей кромки рабочего органа машины и скорость резания стеблей махорки

3.4. Скорость бесподпорного резания пилой

3.5. Технологический процесс срезания растений путем перепиливания

3.6. Расчет основных параметров (радиус, число зубьев, угловая скорость и др.) дисковых пил

3-7. Обоснование развода зубьев пилы.

ГЛАВА 4. - ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОПИРУЩЕГО И АМОРТИЗАЦИОННОГО УСТРОЙСТВ МАХОРКОУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ МУМ-1.

4.1. Установление оптимальных параметров копирующего устройства

4.2. Исследование процесса колебаний системы навески рабочих органов махоркоуборочной машины МУМ-1 и обоснование ее рациональных параметров.

4.3. Подбор и обоснование амортизационного устройства.

4.4. Расчет параметров обтекателя

ГЛАВА 5. - ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Условия полевых испытаний махоркоуборочной машины МУМ-1.

5.2. Мощность затрачиваемая на привод махоркоуборочной машины МУМ-1.

5.3. Использованные приборы и оборудование

5.4. Обработка экспериментальных данных.

ГЛАВА 6. - РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

6.1. Основные факторы, влияющие на потери урожая махорки.

6.2. Определение агротехнических показателей работы махоркоуборочной машины МУМ

6.3. Анализ работы копирующего устройства махоркоуборочной машины МУМ

6.4. Анализ энергетических показателей махоркоуборочной машины МУМ-1.

6.5. Сравнение результатов полевых исследований с расчетными данными.

6.6. Анализ технико-экономических показателей махоркоуборочной машины МУМ-1.

ВЫВОДЫ И ПЩЩОЖЕНИЯ.

В программе Коммунистической партии Советского Союза указывается, что наряду с мощной промышленностью, всестороннее развитие высокопродуктивного сельского хозяйства - непременное условие построения коммунизма.

В постановлении ХХУТ съезда Коммунистической партии Советского Союза по проекту ЦК КПСС "Основные задачи экономического и социального развития страны на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" говорится, что "В сельском хозяйстве добиться динамичного развития и роста эффективности всех отраслей, увеличения производства и повышения качества продукции. Продолжить курс на всемерную интенсификацию сельскохозяйственного производства" £1] .

Увеличить за пятилетие среднегодовое производство сельскохозяйственной продукции на 12-14 процентов и производительность труда в общественном хозяйстве на 22-24 процента"

Из ценных технических сельскохозяйственных культур важное значение имеет такая культура, как махорка. Она является трудоемкой и продуктивной технической культурой, дающей выгоду государству. СССР занимает первое место в мире по площади посевов махорки и производству махорочного сырья. Площадь под махорку составляет на 17 тыс.га £57} . По широте потребления махорка имеет важное народнохозяйственное значение. Промышленности необходимо добротное махорочное сырье для выпуска курительной махорки высокого качества. В то же время использование махорки не ограничивается производством курительных изделий. Махорка служит сырьем для получения никотина, лимонной кислоты, витамина РР и других продуктов, широко применяемых в пищевой и текстильной промышленности, медицине и технике. Семена махорки богаты ширным маслом (35-40%), которое применяется в лакокрасочной и мыловаренной промышленности. Для производства курительной крупки, как и для химической промышленности, самой важной частью урожая, являются листья. Б высушенных листьях махорки содержится никотина от 2 до 15%, лимонной кислоты от 4 до 18%, яблочной кислоты 3-4$ .

Возделывавтся махорка на Украине (Черниговская, Полтавская, Сумская, Черкасская области), в Белорусии, в центральных областях РСФСР (Рязанская, Тамбовская, Липецкая), Среднем Поволжье (Мордовская АССР, Чувашская АССР, Татарская АССР), Нижнем Поволжье (Саратовская и Волгоградская области), Сибири, в Алтайском и Красноярском краях и в Казахской ССР.

За рубежом культура махорка возделывавтся в Польше, Венгрии, Индии, Алжире, Тунисе.

Махорка является трудоемкой технической культурой, и по сей день уборка махорки (наиболее трудоемкого процесса в возделывании культуры) происходит вручную.

Технологический процесс уборки махорки вручную в достаточной степени изучен. В литературе имеются описания этого процесса с выявлением его особенностей и его недостатков.

Ниже приводятся выписки из литературы, касающиеся описания технологического процесса уборки и укладки в валки растений махорки вручную.

Самым распространенным до настоящего времени процессом уборки урожая махорки является срез ножом или срубание топориком у самой земли, не захватывая корней и не повреждая листьев £з7, 47, 5з| "Уборку махорки проводят с утра, как только спадет роса. Срубленные растения раскладывают на плантации рядами в один слой для подвялив ания. Листья и черенки делаются мягкими, гибкими, прилегающими к стеблю у хорошо провяленной махорки" £ 37, 47, 5зД .

Однообразное наклонное положение рабочего приводит к сильному утомлению, поэтому у него нарушается ориентировка взмаха руки. Вследствие этого утомленный рабочий, стремясь перерубить стебель мощного растения за один взмах, производит более высокий срез, чем в начале работы, при этом высота среза доходит до 3-4 см, а у неопытных рабочих -до 6-7 см" £з7, 52, 5зД .

Особенно трудным процесс среза растений махорки является при следующем признаке, которым отличается зрелая махорка: листья отвисают к земле и делаются весьма хрупкими. Это признак при самой аккуратной работе приводит к тому, что рабочие обламывают в среднем по одному листу на 3 растения. При густоте стояния 60-80 тысяч растений и урожаев в 40ц на га, количество обламывания листьев составляет около 3,5-4,0$" £з0 , 37 , 53] .

К значительной потере урожая приводит ручной способ среза стеблей также и вследствие того, что после него остаются пеньки с наклонным срезом, которые составляют до 6%п ^19, 30, 37, 44, 52 , 53 , 63 ^ .

Если в основном предположить, что махорочные растения в подавляющем большинстве срезаются на высоте 20-30 мм, то ввиду того, что стебель диаметром 30 мм срезан наклоном 45° и нижняя часть среза находится у поверхности почвы (а при срезе ножом она будет выше), то средняя высота среза составит 15 мм"£*37, 52, 53

Из выше изложенных исследований видно, что количество обломанных листьев при ручной уборке достигает 3,5-4$, а длина уборки пеньков от поверхности почвы достигает 3-4 см, а у "неопытных рабочих" - до 6-7 см, что составляет 6% потери урожая махорки.

Указанное выше говорит о том, что при ручной рубке растений махорки оставшиеся листья на поле и длина пеньков от уровня почвы представляют потери урожая. Затраты труда на ее уборку достигают значительной величины. Механизация этих процессов позволит сократить затраты труда и повысить производительность.

В связи с этим возникла необходимость тщательного изучения процесса уборки и укладки в валки стеблей растений махорки с целью определения наиболее рациональной технологической схемы, позволяющей механизировать данный процесс.

Для этой цели в тематический план Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторско-технологического института по машинам для горного земледелия и возделывания субтропических культур (ВНИИгорсельмаш) было включено создание и внедрение машины для уборки и укладки в валки растений махорки £з9, 55^ .

Программа и методика теоретического и экспериментального исследования рабочих органов для среза и укладки в валок для подвя-ливания растений махорки были рассмотрены методической комиссией и утвервдены Ученым Советом ВНИИгорсельмаш £ 46^.

Работы по созданию машин проводились во ВНИИгорсельмаш и Груз. СХИ, а испытания на Дрязгинской опытной станции ВИТИМ-а (Липецкая область) в 1972-1976г.г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Машина для уборки махорки предназначена для среза и укладки растений в валки для подвяливания.

Машина четырехрядная, агрегатируется с самоходным шасси Т-16М. Ширина захвата переменная от 2,0 до 2,8м в зависимости от ширины междурядий обрабатываемого участка. Рабочая скорость - 5,0 - 7,5 км/час, потребная мощность 5,2 л.с. Общий вес машины - 270 кг.

Лабораторно-полевые испытания проводились на полях опытной станции ВИТИМа Липецкой области в сравнении с ручной рубкой стеблей махорки.

Результаты лабораторно-полевых испытаний показали, что высота среза при машинном способе уборки махорки в два раза меньше, чем при ручной уборке. Общие потери не превышают допустимые агротребо-валиями.

На основании показателей энергетической оценки можно сделать вывод, что машина в агрегате с самоходным шасси Т-16М имеет достаточный запас мощности для выполнения технологического процесса. Коэффициент загрузки двигателя Д-21 составил 42-56%.

Машиной за период испытаний выполнен объем 29,5 га, из них в хозяйственных условиях 5,7 га. Имитационные испытания проводились на полях опытного хозяйства ЦЧ МИС на срезе стеблей кукурузы после уборки ее на силос.

За период испытаний отмечен один отказ (деформация стеблеотво-да при переводе машины в транспортное положение). Время на плановое техническое обслуживание составило 3,34% эксплуатационного времени. Удельная оперативная трудоемкость планового технического обслуживания - 0,043 чел.-час.

Коэффициент технического использования составил 0,92, а коэффициент готовности 0,97 (по агротехническим требованиям должен быть не менее 0,95).

В процессе испытаний производительность за I час чистой работы получена 1,25 га, технологического времени - 1,03, сменного -0,89 и эксплуатационного - 0,86 га.

Из полученных показателей сравнительной экономической эффективности следует, что при уборке махорки машиной производительность труда за час сменного времени повышается в 33 раза, затраты труда снижаются на 96,9%, а прямые эксплуатационные затраты на I га снижаются в 3 раза. Годовой экономический эффект от внедрения новой машины получен 607 руб. Показатель гарантии эффективности - 11,8. Степень повышения производительности машины в сравнении с ручным трудом 319$.

Машина для уборки махорки имеет следующие достоинства: конструкция машины дает возможность полностью механизировать процесс среза растений махорки, заменив ручную рубку.

Но машина для уборки махорки имеет недостатки:

1. Не обеспечивает срез растений на уровне почвы;

2. Снятие и постановка секции одним человеком невозможна, т.к. вес одной секции 61 кг, а в отсоединенном положении колонка не устойчива.

По результатам испытаний можно сделать вывод, что машина имеет высокую надежность, в сравнении с ручной рубкой обеспечивает лучшее качество работы по высоте среза, повышает производительность труда, снижает эксплуатационные-затраты и сокращает сроки уборки.

При условии устранения отмеченных в протоколе недостатков машина найдет широкое применение в хозяйствах, возделывающих махорку.

Исполнитель Еремин В.А.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС, Москва, издательство политической литературы, 1981.

2. Агротехнические требования на машину для уборки макорки, ВИТИМ, Краснодар, МСХ СССР, М., 1966.

3. АНТОНЕНКО Г.П. - Достижения табаководства за 50 лет. "Табак", 1967, В 4.

4. АРТОБОЛЕВСКИЙ И.И. - Механизация уборки махорки. - "Механизация социалистического хозяйства", 1932, ^ 7.

5. БОЛТИНСКЙЙ В.Н. Работа тракторного двигателя при неустановившейся нагрузке. М., Сельхозгиз, 1949.

6. БУГАЙ С М . - Махорка. М., Сельхозгиз, 1943.

7. БУРМИСТРОВА М.Ф. Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений. М., Сельхозгиз, 1956.

8. ВАСИЛЬЕВ Н.Н. К вопросу о методике и технике массовых наблюдений. Теория, конструкция и производство с.-х. машин, Т.П, М., Сельхозгиз.

9. ВЕДЕНШИН Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М., "Колос", 1967.

10. ВЕНТЦЕЛЬ Е.С. Теория вероятностей. М., "Наука", 1964.

11. ВОЙДА А.Н. Агротехнические обоснования к созданию махор- коуборочной машины. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук, Воронеж, 1955.

12. ВЫСОЦКИЙ А.А. Динамометрирование сельскохозяйственных машин, М., 1954.

13. ГОСТ 23728-79 - ГОСТ 23729-79. Техника сельскохозяйственная. - 147 -Методы экономической оценки.

14. ГОРЯЧКИН В.П. О научно-исследовательской работе по сельскохозяйственным машинам и орудиям.- "Сельхозмашина", 1936, В 2.

15. ГОРЯЧКИН В.П. Собрание сочинений, том I, Москва, 1966.

16. ДИТКИН В.А., ПРУДНИКОВ А.П. Справочник по операционному исчислению. М., "Высшая школа", 1965.

17. ДЛИН A.M. Математическая статистика в технике. М., Советская наука, 1958.

19. ЗАЙЦЕВ П.П. Гидрокапировальные устройства металлорежущих станков, М., Машгиз, 1962.

20. КИКАВА Н.П. Машина для уборки махорки. Экспресс-информация. ЦНИИТЭИ тракторосельхозмаш, 1977 Л 10.

21. КИКАВА Н.П. К исследованию рабочих органов махоркоуборочной машины. Тезисы докладов и сообщений республиканской научно-технической конференции молодых специалистов, посвященной 30-летию победы, Тбилиси, 1975. - 148 -

22. КИКАВА Н.П. Статистическая обработка экспериментальных дан- ШВЕЯИДЗЕ Е.К. ных высоты среза стеблей махорки на разных ско-ИНАСАРВДЗЕ Р.А. ростях передвижения трактора T-I6M, Труды ВНИИ-горсельмаш, т.6., Тбилиси, 1978 г.

23. КИКАВА Н.П. Машина для уборки махорки М Ш - 1 . Научный отчет ВНТИ центр. Инв. Ih Б666479, 18.05.1978 г.

24. КЛЕММ Н.В. Физико-механические свойства махорки. Отчет по теме 1910^ ВИСХОМ. М., 1952.

25. КШ.1М Н.В, Агрофизические обоснования механизированного процесса пластования стеблей махорки. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук, Москва, 1955.

26. КРАМАРЕНКО Л.П. Сопротивление растений перерезанию. Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин. Том П, Под.ред. акад. В.П,Горячкйна, М., Сельхозгиз, 1936,

27. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. БЙСХОМ. Москва, I960.

28. Методика определения оптовых цен на новые сельскохозяйственные машины, М., 1969.

29. РОЗИНЦЕВ В.Д. "Махорку убирает машина". Журнал "Сельские зори". №7, I97I.

30. ОСТ 70.8.16-76 "Машина для уборки табака и махорки". Программа и методы испытаний (первая редакция).

31. Перспективные технологические карты по возделыванию и уборке махорки ВИТИМ. Краснодар, 1965.

32. ПИЛЛЕР Б.А. Машина для уборки махорки. ВИСХОМ. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы 1955 года. ЦБТЙ, М.. 1956.

33. ПОНАМОРЕВ Д. Расчеты на прочность и машиностроении. М., "Машиностроение", 1959.

34. Протокол №50-64 - испытания табакоуборочной машины ТУМ-2 Грузинская Государственная МИС, 1962.

35. Протокол №50-64 - испытания табакоуборочной машины целыми растениями TM-IM. Грузинская Государственная МИС, 1964.

36. Протокол № 52-75 (I2302I0) государственных испытаний машины для уборки махорки МУМ-1. Центрально-Черноземная Государственная зональная МИС, 1975.

37. Протокол Л 7/10/5 - Заседания НТО В/О "Сююзсельхозтехника" от 22 января 1976г. Москва.

38. Протокол заседания Ученого Совета ВШИгорсельмаш Л 2 от 18 февраля 1974 года.

39. ПСАРЕВ Г.М. Культура махорки. М., Сельхозгиз, 1964.

40. Растениеводство. Под редакцией проф. В.Н. СТЕПАНОВА и проф. В.И. Лукянова. Изд-во "Колос", Москва, I97I. - 150 -

41. РЁЗНЖ Н.Е, Силосоуборочные комбайны. Теория и расчет. М., "Машиностроение", 1964.

42. РОМАНОВСКИЙ В.И. Основные задачи теории ошибок. М., Гостехиз- дат, 1947.

43. РОЗИНЦЕВ В.Д. Изыскание и исследование рабочего органа для среза растений табака и махорки. Автореферат диссертапии на соискание ученой степени кандидата технических наук, Волгоград, 1969.

44. РОЗИНЦЕВ В.Д., ДЬЯЧКИН И.И., УЛЬЯНЕНКО Т.М. Технологические исследования машинного способа уборки махорки. Сборник научно-исследовательских работ ВНИИ табака и махорки (ВИТИМ), Краснодар, 1973.

45. РОЗИНЦЕВ В.Д. Изыскание и исследование рабочего органа для среза растений табака и махорки. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук, Краснодар, 1969.

46. РЫБАЛТОВСКИЙ Н.Ю. Математическая обработка задач судовоадения Л., "Морской транспорт", 1959.

47. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства, БТИ, Москва, 1965.

48. Справочник по производству махорки. Россельхозиздат, Москва, 1969.

49. Сельскохозяйственная энциклопедия. Главные редакторы В.В. МАЦКЕВИЧ и П.П. ЛОБАНОВ. Т.З. Из-во "Саве тская энциклопедия", М., 1972г.

50. Справочник конструктора с/х машин, т.1. Под редакцией инж. М.Ш. КЛЕЦКИНА, М., Машиностроение, 1969г.

51. ТОПУРИЯ Г.Г. Исследование системы навески и управляемости чаесборочного аппарата машины "Сакартвело". Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тбилиси, 1966. - 151 -

52. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин. Под редакцией E.G. БОСОГО, М., "Машиностроение", 1978.

53. ФОМИН в.и. Обоснование геометрических параметров режущего аппарата сегментно-дискового типа. Груды ВИСХОМ-а, вып. 39, М., 1962г.

55. ЭГЖТ Э.Г. Изучение физико-механических свойств махорки. Отчет по теме Ъ 1903. ВИСХОМ, М., 1949 (на правах рукописи).

56. Экономическая эффективность сельскохозяйственных машин. Методика и нормативно-справочные материалы. Машгиз, М., I96I.

57. ЯКОВЛЕВ К.П. Математическая обработка результатов измерений. М., 1953. 152 -