автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологии и средств механизации для уборки незерновой части урожая колосовых культур на Юге Казахстана

Введение.

1. Состояние вопроса.

1.1. Значение незерновой части урожая колосовых культур в народном хозяйстве.

1.2. Урожай незерновой части и фактическое его использование в Казахстане.

1.3. Анализ технологии и технических средств для уборки незерновой части урожая.

Выводы по разделу.

2. Теоретические исследования

2.1. Обоснование оптимальной технологии уборки незерно вой части урожая.

2.2. Обоснование границ применения валковой технологии на Юге Казахстана.

2.3. Оценка применимости машин на прессовании соломы.

2.4. Обоснование технологической схемы и основных параметров подборщика-транспортировщика рулонов.

2.4.1.Обоснование технологической схемы подборщика-транс портировщика рулонов.

2.4.2.Обоснование грузоподъемности подборщика-транспорти ровщика рулонов.

Выводы.

3. Программа и методика исследований.

3.1. Программа исследований.

3.2. Методика экспериментальных исследований.

3.2.1.Исследование условий применения технологии уборки соломы прессованием в рулоны.

3.2.2.Лабораторные исследования характеристик рулонов, оп -ределяющих параметры подборщика-транспортировщика

РУлонов.

3.2.2.1. Исследование влияния плотности на параметры рулонов.

3.2.2.2. К определению влияния плотности и влажности рулонов на коэффициенты трения качения и скольжения.

3.2.2.3. Изучение деформативных свойств рулона.

3.3. Изучение качества формирования тюков и стогов соломы.

3.4. Лабораторно-полевые исследования одноярусного подборщика-транспортировщика рулонов.

3.5. Сравнительные испытания комплексов машин и технологических линий для уборки незерновой части урожая.

4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Результаты исследований условий применения технологии уборки соломы и половы прессованием в рулоны.

4.2. Результаты лабораторных исследований характеристик рулонов.

4.2.1. Результаты исследований влияния плотности на параметры рулонов.

4.2.2. Определение предельных значений коэффициентов трения качения и скольжения рулонов в зависи -мости от плотности и влажности.

4.2.3. Изучение деформативных свойств рулона.

4.3. К оценке качества формирования кип.

4.4. Исследование подборщика-транспортировщика рулонов ПТР-5.

4.4.1. Проверка действия узлов и механизмов.

4.4.2. Качественная оценка работы рулоновоза. ПО

4.4.3. Технико-эксплуатационные и экономические пока -затели. III

4.5. Сравнительные испытания предлагаемой и тради -ционных технологий.

Выводы по разделу.

Решение Продовольственной программы, намеченной ХХУ1 съездом КПСС /1,2/, требует полного сбора и эффективного исполь -зования всех видов сельскохозяйственной продукции.

Отечественной наукой и конструкторскими организациями соз -даются новые технологии и технические средства для уборки зерновых культур. Большой вклад внесли такие ученые как Горячкин В.П., Кубышев В.А., Дурье A.B., Алпшнбаев М.Р., Цустыгин М.А., Кленин Н.И., Босой Е.С., Серый Г.Ф., Липкович Э.И., Погорелый Л.В., Жалнин Э.В., Федосеев П.Н., Филиппов А.И. и другие. Ими были созданы основы среза, обмолота и сепарации зерновых куль -тур, решены вопросы построения прогрессивных технологий и рациональной организации работы уборочных комплексов. В связи с этим следует отметить, что на фоне общих успехов развития зерноуборочной техники, совершенно открытыми остались вопросы уборки незерновой части урожая - соломы и половы.

Вместе с тем при существующем урожае 250.300 млн.тонн незерновая часть урожая (НЧУ) должна сыграть важную роль в ук -реплении кормовой базы животноводства и , как следствие, в росте производства животноводческой продукции. Современными методами переработки соломой успешно можно заменить грубые корма, силос, кормовые корнеплоды, а в случае использования соломы в качестве сырья для микробиологической промышленности из одной тонны со -ломы получают 200.240 кг полноценного белка.

Применение соломы для получения белка позволит исключить использование продуктового зерна на фуражные цели.

К сожалению, существующие традиционно-сложившиеся техноло -гии ни в коей мере не отвечают прогрессивным принципам безотходного ведения сельскохозяйственного производства. Наиболее распространенная копенная технология допускает высокие потери продукта (до 40.50%), а собранный - находится в неудобном для транспортирования и хранения виде.

Все это является следствием того, что в области создания технологий и машин для уборки и использования НЧУ отсутствовали работы, решающие эту проблему на научной основе. Ряд работ в этой сфере Русанова А.И., Шевченко С.И., Омутова А.Ф., Дугового В.П., внесший определенный вклад в решение этой проблемы, осно -вывалсяг, на эмпирических предпосылках.

В настоящей диссертации автором делается попытка восполнить этот пробел - разработать технологию уборки незерновой части урожая в условиях Юга Казахстана, где при развитом животновод -стве и малой урожайности зерновых: культур особенно возрастает ценность незерновой части урожая. На Юге Казахстана почти ежегодно практикуется ввоз незерновой части урожая за сотни и тысячи километров, из земледельческих районов, тогда как сбор и использование производимой в зоне составляет всего лишь 2Ъ%.

В теоретической части диссертации рассматривается метод оптимизации технологических процессов уборки незерновой части урожая использованием графовой модели, в которой дуги являются технологическими операциями. Поиск минимального пути на графе производился методом динамического программирования по алгоритму Беллмана-Калаба. В модели функционировали машины, которые могут быть использованы в технологическом процессе уборки незерновой части урожая в условиях Юга Казахстана.

Оптимизированная таким образом технология включает операцию црессования незерновой части урожая рулонным прессом из валка, а также сбор и транспортировку рулонов специальной машиной. Заключительной операцией технологии являлись штабелирование руло нов и их измельчение.

Учитывая, что отечественной промышленностью машина для сбора и транспортировки рулонов не выпускается для практической реализации технологии, возникла задача обоснования конструктивных параметров, разработки и создания такой машины.

В результате проведенных исследований была создана техно -логия, прошедшая Государственные испытания на Казахской МИС (Протокол № 081-80 от 1980 г.), а подборщик-транспортировщик успешно прошел Государственные испытания на Павлодарской МИС (Протокол № 183680 от 1980 г.). По решению научно-технического совета МСХ Казахской ССР эта технология была внедрена в ряде хозяйств Казахской ССР.

На защиту выносятся научные положения и результаты.

1. Технология уборки незерновой части урожая на Юге Казахстана.

2. Обоснование границ применения валковой технологии на Юге Казахстана.

3. Результаты исследований физико-механических свойств среды (валка и рулонов), влияющих на качество протекания технологического процесса.

4. Исследования по обоснованию конструктивной схемы и параметров одноярусного подборщика-транспортировщика рулонов.

5. Технико-экономический анализ применения перспективной технологии на Юге Казахстана.

6. Элементы внедрения технологии уборки незерновой части урожая и подборщика-транспортировщика рулонов.

Разработанная в результате исследований технология в высокой степени унифицируется с технологиями уборки сена, что позволяет использовать основные машины комплекса с большей эффективностью.

ОБЩИЕ вывода

1. Общие ресурсы незерновой части урожая колосовых культур в СССР достигнут 250.300 млн.тонн, а в Казахской ССР - 28. 35 млн.тонн. Из этого количества при соответствующей перера -ботке возможно получение, соответственно, 100 и 10.12 млн. тонн корм.ед.

2. Незерновая часть урожая является существенным резервом укрепления кормовой базы животноводства, расширяет сферу ис -точников сырья для микробиологической промышленности при производстве кормовых белков.

3. Существующие технологии уборки незерновой части урожая не соответствуют современным требованиям агропромышленного комплекса: допускаются высокие потери соломы и половы (до 50$), заготовка ее производится без учета требований промышленного производства, в первую очередь, из-за нетранспортабельности и неудобства хранения.

4. В результате теоретических и экспериментальных иссле -дований установлено, что оптимальной технологией для Юга Ка -захстана является прессование валка НЧУ рулонным прессом со сбором и перевозкой их специальной машиной - подборщиком-транспортировщиком рулонов.

5. Проведенное исследование подборщика-транспортировщика рулонов позволило получить основные зависимости, связывающие его экономические характеристики с техническими параметрами. Выявлено, что зависимости между балансовой стоимостью, массой машины и ее грузоподъемностью носят линейный характер при вы -сокой степени корреляционной связи, что подтверждается ре -зультатами экспериментальных исследований.

6. Теоретические исследования и экспериментальная проверка позволили определить оптимальную грузоподъемность подборщика-транспортировщика рулонов для типичных условий сельского хозяйства Юга Казахстана. Она равняется 3 тоннам или 5 рулонам.

7. Определены физико-механические свойства рулонов и кри -тические границы рулонообразования, определяющие условия при -менения рулонной технологии на Юге Казахстана.

8. В результате теоретических и экспериментальных исследований получена квалиметрическая зависимость (4.10), позволяющая оценить возможности применения той или иной прессуемой машины в зависимости от агроклиматических условий.

9. Проведенные теоретические и экспериментальные исследо -вания позволили создать одноярусный подборщик-транспортировщик рулонов и сформировать комплекс машин для Юга Казахстана. Испытания этой технологии по сравнению с традиционной снижают затраты труда на 0,5 чел-ч/т и дают экономический эффект

6,5 руб/т.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., Политиздат,1981 г.

2. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации. М., Политиздат,1982, 109 с.

3. Авонда-Бодино Д. Применение в экономике теории графов. М., Прогресс, 1966, 160 с.

4. Алябьев Е.В., Резник Е.И. Механизированная обработка соломы химическими средствами, Кормопроизводство, 1981, & II,с.8-9.

5. Алимов Т.К., Щекалова H.A. Тенденция в использовании соломы на корм. Сельское хоз-во за рубежом, 1977, № I, с. 38-40.

6. Ангилеев О.Г. Совершенствование уборки и использование незерновой части урожая. Вестник сел.хоз.науки, 1981, № 10, с. 17-24.

7. Андреев С.А., Беспатных В.И. Средства механизации заготовки сена. Сельское хоз-во за рубежом, 1981, № 6, с.58-61.

8. Андреев В.В., Федотов В.Г. Обогащение кормов химическими продуктами. Россельхозиздат, М., 1964, 57 с.

9. Барсуков А.Ф., Еленев A.B. Краткий справочник по сельско -хозяйственной технике. М., Колос, 1968, 415 с.

10. Батишев В.Д. Пресс-подборщики для крупногабаритных тюков стебельных кормов. Сельское хоз-во за рубежом, 1981, № 8, с,54-59 , № 9, с,50-54,

11. Бевз A.C. Опыт использования грубых кормов в рационах овцематок. Сельское хоз-во за рубежом, 1979, $ 2, с.36-38.

12. Беллман Р.,Калаба Р. Лднамическое программирование и сов -ременная теория управления. М., Наука, 1969, 120 с.

13. Беляев Ю.М. Тенденция развития кормоуборочных машин. Техника в сельском хозяйстве, 1979 , № 8, с.74-78.

14. Березина Л.Ю. Графы и их применение. М.»Просвещение,1979, 143 с.

15. Берж К. Теория графов и ее применение. М.,ИЛ,1962, 186 с.

16. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М., Статистика, 1974, 159 с.

17. Бойко И.И. Консервирование кормов.М.,Россельхозиздат,1980, 172 с.

18. Бухарин В.Н., Васильев Г.К. Машины для образования крупных паковок льняной тресты и соломы. Сельское хоз-во за рубежом^ 1979, № II, с.10-14.

19. Василенко П.М. Элементы методики математической обработки результатов экспериментальных исследований. М.,ВИМ,ВАСХНШ1, 1958, 59 с.

20. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М., Колос,1973, 199 с.

21. Вентцель Е.С. Введение и исследование операций. М., Советское радио, 1964, 388 с.

22. Володин В.И., Седов А.И., Туровская А.А. Дефицит белка в мировом хозяйстве и основные пути его устранения. М., ВНИИТЭИСХ, МСХ СССР, 1976, 50 с.

23. Герасимов Н.В. Уборка незерновой части урожая. Мех. и электри -фикация соц.сел.хоз-ва, 1974, $5, с.61.

24. Грачева Л., Саенко Я.»Авдеев Г. Механизация производственных процессов при химической обработке соломы. Животноводство,1981, № II, с.55-57.

25. Джамбуршин А.Ш. "Синтез процессов уборки и рационального использования НЧУ зерновых культур в засушливых и эрозионно-опасныхзонах (на примере Казахстана). Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Ростов-на-Дону,1983, 83 с.

26. Джамбуршин А.Ш.»Дагубаев К.М. Синтез оптимальной технологии уборки незерновой части урожая.Вестник с.х.науки Казахстана, 1981, ^ з, с.77-81.27