автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности промышленного производства клюквы путем улучшения эксплуатации и совершенствования средств механизации для ее возделывания

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (БАТУ)

^ § «К

ТДК 631.17:634.739.3

Мисун Леонид Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА КЛЮКВЫ ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ЕЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

05.20.03 - Эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск -1998

Работа выполнена в Белорусском научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства и Белорусском государственном аграрном техническом университете.

Научный консультант: академик Академии аграрных наук Республики Беларусь и Россельхозакадёмии, доктор технических наук, профессор НАГОРСКИЙ И.С.

Официальные оппоненты: чпен-корреспондент Академии аграрных наук Республики Беларусь, доктор технических наук, профессор КОРОТКЕВИЧ A.B.

доктор технических наук, профессор ЛЕПТЕЕВ A.A.

доктор технических наук ПЕТРОВЕЦ В.Р.

Оппонирующая организация- Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель

Защита состоится ы^-о-г^Я 1998 г. в ^ ч на заседании

совета по защите диссертаций Д 02.31.02 в БАТУ по адресу: 220023, Минск, пр-т Скорины,99.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БАТУ. Автореферат разослан« У/. А УСл 1998 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций

А. В. Новиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Развитие производительных сил и ускоренная урбанизация привели к резкому сокращению площадей дикорастущих я годи и ко з, 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-бнолсгических исследований подтверждают возможность и целесообразность промышленного культивирования ягод, семейства брусничных, в условиях белорусского Полесья и яаляются основанием комплексного изучения технологических процессов их производства и уборки.

За рубежом выпускаются отдельные виды техники для выращивания ягод, в том числе и брусничных культур. Производственная проверка луч ших 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 гт.), плану НИР и ОКР, раздел 04.04.05, Белорусский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (БелНИИМСХ) (1987-1991 гг.), плану НИР,

раздел 9.10, Белорусский государственный аграрный технический университет (БАТУ) (1992-1995 гг.).

Цель и З'Лачм 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:

1. Разработать теоретические основы и обосновать технологические режимы выполнения механизированной посадки черенков кустарничковых ягодных культур.

2. Разработать математическую модель эффективности выполнения операций'ухода за ягодными плантациями.

3. Исследовать закономерности, обосновать режимы работы и параметры рабочих процессов уборки ягод, их транспортирования, очистки от примесей и сортировки.

4. Установить фактическую эксплуатационную надежность разработанного комплекса машин, выполнить энергетический анализ и дать технико-экономическую оценку технологии.

5. 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 обслуживания 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 времени 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 "Беларусюя журавшы" (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, клюквоводческая фирма "Джерси деоил 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 защиту. В диссертации научно обоснованы, проанализированы и выносятся на защиту следующие положения:

1. Математические модели посадки черенков кустарничковых культур, позволяющие с требуемой вероятностью при заданных режимах работы спрогнозировать технологический процесс при минимальном количестве дефицитного посадочного материала.

2. Модель эффективности химического способа борьбы с сорной растительностью на промышленных кустарничковых ягодных плантациях, которая позволяет определить окупаемость затрат.

3. 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.

4. 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-

струкционныв 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.Мармалюкоз (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 диссертации. 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 зколого-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-

ной конференции «Розвиток мехашзацьп, електриф!кацп, автоматизацп та технЫного сервюу сшьскогосподарського виробництва» (г.Глеваха, 1995 г.); международной конференции «Перспективи розвитку механизацп, електри-ф!каци, автоматизац'й та техничного сервюу сшьскогосподарського 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.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В главе I "Предпосылки промышленного производства ягод" рассмотрены социально-экономические, экологобиологические, эксплуатационно-технологические и другие факторы выращивания брусничных культур в условиях Республики Беларусь, проанализирована техническая база развития производства, сформулирована проблема исследований. Белорусскими учеными Е.А.Сидоровичем, М.А.Кудиновым, Н.Н.Рубаном,

A.В.Шерстеникиной, Ж.А.Рупасовой, Д.К.Шапиро, С.В.Горленко, Е.К.Шар-ковским, И.К.Володько и другими обоснована экологобиологическая возможность и эффективность выращивания брусничных культур на промышленной основе. Первенцем определен "cranberry", североамериканский вид крупноплодной клюквы, для успешного культивирования которого благоприятны условия белорусского Полесья, в которых интродуцент максимально реализует генетический потенциал продуктивности, в десятки раз превосходя по урожайности аборигенные виды при сохранении богатого комплекса полезных веществ. Воздействие факторов, в основном случайных в вероятностно-статистическом смысле, оказывает влияние на эксплуатационно-технологические показатели машин, вследствие чего изучение, систематизация и типизация статистических характеристик условий промышленного производства культур приобретает особую важность. Существенное значение имеет определение агротехнических показателей выполнения технологических операций (рис.1), закономерностей влияние конструкционных и эксплуатационно-технологических факторов на выполнение процессов. В результате исследований ученых Р.А.Айсарова, Р.В.Ахмеровой, В.В.Бычкова, Г.В.Борисовой, Г.П.Варламова, Ш.Х.Винера, А.Г.Гулярова, Б.Д.Зверко, И.В.Комарова, В.Н.Ожерельева, П.И.Пилипенко, В.Т.Протасова, А.П.Стрекача, В.Г.Трушечкина, Ю.А.Угкова, С.Г.Фрышева, А.А.Цымбапа, В.А.Чарушни-кова и других разработаны средства механизации уборки плантаций черной смородины, малины, земляники, созданы предпосылки для машинного сбора ягод. Механизированное клюквоводство в СНГ основал и внес огромный вклад в промышленное освоение этой культуры на Беларуси

B.П.Мармалюков. Активно ведутся работы по механизации выращивания брусничных, в основном, крупноплодной клюквы, в США и Канаде. Производственная проверка приобретенных за рубежом машин показала, что в условиях белорусского Полесья их технические характеристики реализуются не в полной мере. Об этом свидетельствует результаты испытаний на Бел-МИС, в соответствии с которыми только по четырем машинам комплекса (из 13 испытывавшихся) было рекомендовано воспроизвести конструкцию с использованием прогрессивных элементов и компоновочной схемы.

Высокая стоимость импортной техники, предполагаемые объемы выращивания брусничных в Республике Беларусь, вызванные потребностью населения республики в целебной ягодной продукции из-за последствий

"ТГ о с а Д к а

Разбрасывание черенков по чеку Количество распределенных черенков - ^ 70 шт/м2

Неравномерность резки $ ¿зи%

Неравномерность разбрасывания на _м2 поверхности < 30%_

Вдавливание черенков в поч-_ВУ

Глубина заделки черенков - 7±2см

Количество заделанных в почву черенков: за 1 проход г 50%; за два (взаимноперпендикулярных) прохода £ 50

%

У' Р

а

X с

О т

д е

н

3 и

а я

м

и

Количество уничтоженных сорняков за 1 проход (через 14 дней - 95 ± 5%)

Высота

среза

сорняков

15 ± 5 см

Средневзвешенная длина скошенных и измельченных частиц травы -35 ± 5 мм

Количество поврежденных культурных растений £ 30%

Внесение минеральных удобрений, растворов _пестицидов

Неравномерность выдачи удобрений по ходу движения £ 15%, расхода жидкости между распылителями по ширине штанги <, 5%

скорость ветра: на высоте 0.5 м -¿1,5 м/с

Обрезка и расче- Высота среза 11олнота обрез- 11овреждение плодоносящего

сывание побегов 5...10 см ки г 75% яруса клюквенника 5 5%

Сбор ягод 1 Ювреждения: побегов и ягод 5 3% 1 Ютери ягод - ¿5% Отсутствие на чеке горизонтальных побегов

Очистка и сортировка Количество примесей в ' ворохе-ш±Ь% I Ютери твердых ягод 5 3%

Сбивание ягод

Глубина погружения барабана в воду 0,20...0,35 м

I Юврежде-ние ягод $ 15%

Полнота отделения ягод (за два прохода ) ¿90%

Сгребание

Уровень воды в чеке -45 ± 5 см

Величина погружения устройства в воду <; 20 см

Повреждение: клгоквенника ^ 3%, ягод £ 3%

Потери ягод [— - <; 5%

I югрузка в трансп. с-во

Угол наклона: основного транс- Ш состав очищенного Ш Потери портера < 50°, очистного < 40° вороха: примеси < 5% ~ ягод - < 5%

Рис.1 Структурная схема агротехнических требований к операциям и процессам промышленной технологии выращивания клюквы.

Чернобыля, имеющийся коммерческий интерес - все это выдвигает в число приоритетных решение проблемы обеспечения эффективной эксплуатации и механизированного выращивания крупноплодной клюквы путем научного обоснования требований к технологическим режимам, процессам и параметрам машины, разработки технических средств, не уступающих по своим эксплуатационным, качественным, энергетическим и другим показателям лучшим зарубежным аналогам.

Во второй главе "Методика оценки уровня промышленного производства крупноплодной клюквы" получены методические предпосылки для проведения исследований с целью адаптации имеющихся машин к почвенно-. климатическим условиям промышленного возделывания клюквы в Беларуси и обоснования их параметров. Анализ известных технологий промышленного производства клюквы и результаты экспериментальной проверки в условиях белорусского Полесья используемых для этого машин и оборудования дали возможность составить структурную схему технологии и наметить перечень технических средств, которые необходимы для ее выполнения.

Изучение взаимодействия рабочих органов с обрабатываемыми материалами (черенками, ягодами, почвой) позволило выделить неуправляемые факторы (физико-механические характеристики ягод, черенков) и параметры конструкций и режимов работы машин, рассматриваемые как варьируемые факторы, которые влияют на исследуемые показатели эффективности функционирования технических средств, прежде всего, на показатели их работы и надежности. Обоснованы методы получения и обработки информации, которая необходима и достаточна, чтобы обеспечить достоверность оценок показателей качества работы и надежности техники для производства клюквы, с учетом тоге, что эти показатели являются случайными в вероятностно-статистическом смысле.

В главе 3 "Теоретические предпосылки обоснования параметров и режимов работы машин комплекса" установлены зависимости параметров рабочего органа для посадки черенков кустарничковых ягодных культур от размеров посадочного материала и технологических режимов работы агрегата. Теоретически обосновано использование эффекта ударного воздействия рабочих органов на растения для отделения ягод в затопленных водой чеках, что позволило определить необходимые параметру уборочного хедера и режимы технологического процесса. Разработаны математические модели оп ' тимизации системы обслуживания машин для уборки ягод на воде, предложе-

на методика определения ущерба от простоя машины, с учетом потерь урожая ягод, обусловленных удлинением срока уборки, а также потерь, связанных с недоиспользованием машины и труда обслуживающего ее персонала.

Установлено, что потери клюквы и повреждения растений при "сухой* уборке минимальны при использовании технологической схемы, включающей два очесывающих транспортера.

Выявлены зависимости параметров сортировального устройства от режимов его работы и физико-механических свойств ягод, что позволяет обосновать оптимальную схему сортировки.

Согласно проведенным исследованиям по обоснованию типа и параметров машины для посадки черенков, только дисковый рабочий орган, с разрезными обжимающими катками, в отличие от испытываемых шнеково-го, спирального, дискового со сплошными катками, соответствует агротехническим требованиям.

Вероятность заделывания черенков в почву за один проход машины по чеку для случая, когда /.>/ (рис.2),

Р(х, Ф)=2' ¡.•к

(1)

где / - длина черенка;

1. - расстояние между дисками машины.

к 1

Рис.2. Схема для определения вероятности Р(х,<р), если /<Х

Рассматривая технологический процесс при двух взаимноперпендику-лярных проходах машины, можно выделить следующие события пересечения черенка с траекториями дисков: А - при проходе машины вдоль чека;

Б - при проходе машины поперек чека (соответственно вертикальные и горизонтальные линии на риС.З).

,Ум

<1 > ¡Ум

ч V 2 У"

ь ь ь

Рис.3. Схема посадки (заделывания черенков) при взаимноперлендикулярных проходах машины: 1 - черенок; 2 - траектории дисков посадочной машины

Учитывая, что положение черенка относительно вертикальных линий никак не влияет на его положение относительно горизонтальных линий, можно считать события А и Б независимыми.

С учетом выражения (1) вероятность того, что черенок окажется вдавленным в почву, хотя бы при одном из проходов машины, если 1>1 (см. рис.3),

= (2) 1.-я

Согласно агротехническим требованиям к посадке дисковой машиной, расстояние должно быть не менее 12 см. Черенки же после машинной резки имеют длину до 25 см и более. С учетом этого определена зависимость для варианта, когда расстояние между дисками меньше дойны посадочного материала (рис.4):

' /?(х,<р)=_?_-( I -агссоэ^ //)+/- 7/г - 1г). (3)

Ья ^ ' ■

Р(А+Б) = Р(А) + Р(Б) - Р(АБ) = Р,Г2-Р,;

И)

У

Ё. 2

О

Ё.

' 2.

Используя выражения (1)...(4), можно при выбранных начальных условиях, с необходимой вероятностью (рис.5), спрогнозировать технологический процесс посадки, определить необходимые режимы работы и количе-

Рис.5. Вероятность заделывания черенков кустар-ничковых ягодных культур в почву; л - количество •проходов посадочной машины

1-1= 12 см; 2 - = 14;

3-£ = 16;

4-1= 18; ■ 5.- /. = 20 см.

Для обоснования параметров рабочего органа посадочной машины воспользовались теорией планирования эксперимента. Математическая модель для оценки технологического эффекта вдавливания дисками черенков в почву, когда выходной переменной (функцией отклика) является процент их заделывания, имеет вид:

У = 48,417-1,083Х, -2,5Х2 + 32,167Х3 + 0,833Х,Х2 -г5Х,Х3 -3,083ХгХ3, (5)

где Х1 - скорость движения агрегата; Х2 - расстояние между дисками; Хз - толщина кромки диска.

Полученные оптимальные значения параметров (1/а =' 1,16 м/с; и = 128,19 мм; = 7,0 мм) соответствуют результатам теоретических положений, согласно которым девяностопроцентное заделывание черенков в почву возможно за два взаимноперпендикулярных прохода машины, когда расстояние между дисками 12 см, при средней длине посадочного материала 15 см.

Технологией выращивания крупноплодной клюквы предусматриваются два способа уборки - "сухой" и на воде, выбор и соотношение которых определяются возможностями производства. На промышленных плантациях большую часть урожая собирают, затапливая плантацию водой и сбивая ягоды специальным хедером.

Установлено, что основная масса ягод отделяется от побегов при ударном воздействии прутков, которые, пригибая плодоносящие побеги, скользят вдоль них и ударом отрывают ягоды. Незначительная часть "слабозак-репленных" ягод отделяется в результате воздействия потока воды, создаваемого прутковым барабаном, однако в целом это не является характерным для водного способа уборки.

Принципиальная схема силового взаимодействия прутка хедера с ягодой представлена на рис.6.

Для определения силы, отрывающей при ударе ягоду от побега, использованы уравнения Лагранжа. В качестве обобщенных координат приняты X и е, где е - угол отклонения (в радианах) побега от вертикали. Уравнения Лагранжа для рассматриваемой системы запишутся в следующем виде:

1 = 0, и ^-£1 = 0,, (НдХ дХ * «Й3ё Эе "

где Г - кинетическая энергия системы, Дж;

О, и О, - обобщенные силы, Н и Н м соответственно.

У '

~Л

N. а Gn

/////Л V/ ЧИП

L.

Рис.6. Схема силового взаимодействия закрепленной на побеге ягоды и прутка барабана

Кинетическая энергия системы равна

ч

(6)

где ш„ - масса ягоды, кг; т„ - масса побега, кг;

I - момент инерции ягоды относительно начала координат О, кг м2. Обобщенные силы находятся из выражений

О, = -Я-cosa +F2-sine, Oe=-G, /„-G„-/„-ff COS (a +Е)_1_./.+Л/./,,

где R - сила удара прутка об ягоду, Н; a - угол наклона силы удара к горизонту (а = р), рад.; F - сила отрыва ягоды от побега, Н; .

GB - вес ягоды, Н;

/„ - плечо веса ягоды относительно точки 0, м;

G„ - вес побега, Н; • ..

/„ - плечо веса побега относительно точки 0,м;

N - сила, выталкивающая растение (побег с ягодой) из воды, Н,

Приняв Л/7„ » Gn ln+G„ l„, и подставив в выражение (7), получим

(Г)

QF=-R COSta Е v 'Sine

Исследуя движение системы с помощью уравнений в обобщенных координатах, получаем

/ё = -Я-соз(а+е)—:-. * 'вте

(9)

Для определения углового ускорения ягоды в момент удара рассмотрена схема перемещения системы "ягода - побег" (рис.7).

За время, равное половине продолжительности контакта между ягодой и прутком, скорость ягоды вырастает от нуля до \fcasp, ягода переместится на расстояние АХ, а побег повернется на угол Де. Так как, Де достаточно мало, то Дх » Д£-/.П, где !.„ - длина побега, м.

. д£ ТГП7ТГПТТП7

Рис.7. Схема перемещения "ягода - побег" в момент удара.

Приняв движение ягоды равноускоренным, получим

.. _У-СОВР г-У-СОЭР ■■ г-У СОЭр

х -772— г и ^ •

Решая систему уравнений (9) относительно Яг, получаем

1 /СОБСС вше

2-у-созр

г-виги:

2 п /„-Ц-СО^а+р) где [Я]- максимальное усилие для отделения ягоды от побега, Н.

(Ю)

Скорость удара прутка об ягоду, обеспечивающего ее отрыв от побега, находим из выражения (10)

г-

_ 1 /-сова-эки тя + = т„ + —

2 /.

С05(а+р)

(11)

• совр

где t - продолжительность контакта соударяемых тел, определяемая по формуле:

2&432 ( 5

\0,4

Г . (12)

г;

где к} и к2 - коэффициенты, зависящие от геометрических параметров и физико-механических свойств соударяемых тел; ун - начальная относительная скорость, м/с.

Анализ формулы (11) показывает, что возможный диапазон изменения скорости не окажет существенного влияния на время взаимодействия ягоды с прутком.

Расчеты на ЭВМ при варьировании t в диапазоне [0,07...0,008 с] показали, что скорость удара рабочего органа об ягоду, обеспечивающая отрыв последней, изменяется в зависимости от физико-механических свойств ягод крупноплодной клюквы и побегов в пределах 1,0...3,7 м/с.

Поскольку комплекс машин для сбора ягод на отдельно взятом чеке состоит из уборочных хедеров и сопутствующих технических средств (устройство для сгребания ягод и транспортера для их выборки из воды, предварительной очистки и погрузки), а также учитывая, что потери урожая клюквы за час простоя уборочной машины составляют 1,616 млн.руб., или более 90 процентов от суммарного ущерба от простоя - уборочному комплексу придается звено обслуживания с передвижным ремонтным средством.

Особенности формирования и обеспечения работоспособности уборочного комплекса, а также объемы промышленной заготовки ягод должны учитываться при оптимизации систем обслуживания. Если парк машин состоит из т хедеров и работоспособность комплекса поддерживается системой обслуживания, 'состоящей из Э постов, то при автономной работе

часть из них простаивает, когда количество поступивших в систему обслуживания хедеров меньше числа постов. Поэтому рассмотрен вариант обслуживания ягодоуборочных комплексов, включающих четыре и более машины, с взаимопомощью постов, ремонта.

Совместная деятельность постов увеличивает интенсивность обслуживания. Функция // (Б), представляющая суммарную интенсивность, является неубывающей и при определенных значениях в достигает максимального постоянного уровня. Практически число постов ограничено (5тах = 4). В принятых пределах интенсивность суммарного потока обслуживании пропорциональна числу постов, т.е. ¡л (Э) = //5.

Для оптимизации систем обслуживания и ремонта машин для уборки ягод на воде по экономическому критерию использована целевая функция, учитывающая фактическую надежность техники, ущерб от простоя основных и сопряженных средств механизации, обслуживающего персонала, средств ремонта, производительность машин комплекса, урожайность и экологическую устойчивость культуры и ряд других факторов.

Целевая функция системы обслуживания комплекса для уборки клюквы на воде с взаимопомощью постов ремонта

У>,5)=СЛ + Уо)М3>|

1--

*?о (т-Я)!

г(1 + К)Ср

,-0'

(13)

где См - ущерб от простоя ягодоуборочной машины и работающего на ней персонала;

У„ - коэффициент, учитывающий потери от простоя сопряженных средств механизации в долях от стоимости простоя основных машин; К - коэффициент, учитывающий издержки, связанные с восстановлением поста (в долях от стоимости его работы);

коэффициент эксплуатационной надежности ягодоуборочной машины; р- плотность потока отказов машины; Ср - стоимость работы поста ремонта;

С0 - ущерб от простоя поста в ожидании требования на обслуживание.

Для сравнения результатов теоретических исследований выполнен расчет систем обслуживания с автономной работой постов ремонта как при отсутствии, так и при наличии полнокомплектного резерва ягодоуборочных машин.

Для обоснования технологической схемы "сухой" уборки ягод, типа рабочих органов и их сочетания в том или ином варианте использован метод регрессионного анализа.

Получено уравнение для оценки процесса, когда функцией отклика является процент общих потерь продукции (ягоды и поврежденные побеги)

У= 6,180+ 1,179*, + 0,479*2 + 0,380*3 - 0,487*^2 , (14)

где Х1 - скорость движения агрегата; Х2 - тип подающего устройства; Хз • материал гребня.

Анализ выражения (14) показал:

а) общие потери продукции минимальные и не превышают четырех процентов при движении со скоростью 1,18 км/ч агрегата, оборудованного очесывающим транспортером с гребнем из полиуретановых зубьев;

б) скорость движения агрегата влияет на качество сбора ягод более существенно, нежели другие рассматриваемые факторы (1,179>0,479> 0,380 ). Увеличение скорости агрегата до 2,15 км/ч сопровождается ростом потерь на 1,67%;

в) при замене подающего очесывающего транспортера на подборщик дополнительные потери продукции составляют около одного процента, что с учетом агротехнических требований к процессу уборки существенно.

При анализе влияния фактора Хз на критерий оптимизации можно отметить, что зубья, изготовленные из полиуретана, способствуют снижению потерь продукции на 0,38%.

На втором этапе регрессионного анализа процесса уборки ягод ставилась задача оптимизировать режимы работы и установочные параметры выбранного образца. Поисковыми исследованиями выявлены наиболее существенные факторы, влияющие на полноту уборки и снижение повреждений растений. В окончательном виде математическая модель технологического процесса уборки ягод имеет вид

Y = 6,887 + 0.837Х, - 0,962^2 + 0,250Х3 - 0,637A',Ar2,

(15)

где Х1- скорость движения агрегата; Х2 - глубина очеса ягодника;

Х3 - расстояние между осями ведомых валов очесывающих транспортеров.

Анализ этой модели показал, что существенное влияние на полноту отделения ягод двумя очесызагащими транспортерами оказывает совместное взаимодействие скорости движения агрегата и глубины очеса.

В основу сортировки ягод в большинстве случаев положено свойство их упругости. При этсм' параметрами, влияющими на процесс, являются (рис.8): коэффициент восстановления (&„); высота падения (ht), угол наклона пластины к горизонтали (es*); высота преграды (h2) и расстояние от нее до центра удара (as)-

Поскольку величина Л у ограничена физико-механическими свойствами ягоды, и как следствие значение |и| невелико, принимаем, что траектория движения ягоды после удара имеет вид параболы.

При фиксированных значениях Л», сц. О, кв, и имеем

Ah§+Bh2+C=0,

откуда

(16)

где A=C0S2[o4+0);

B=2-COSa„[a2 cos (а4 +Q )-2;h,-COSa4(k. + tga4)-•Siny-COS (0+2y)j ;

где у =а< +arctg-î—

K.

С = a2 COS2a4[a2 - 4 • h, • (kî + tgJa4)- siny • COSfy - a4)|.

Рис.8. Схема для определения параметров операции сортировки ягод.

Выражение (16) позволяет определить высоту технологической преграды очистного устройства с учетом физико-механических свойств ягод.

В диссертации описаны условия сортировки ягод, получены зависимости выполнения этой,операции от различных факторов.

В 4-й главе "Исследования технологических процессов" приведены результаты экспериментов, которые подтверждают и уточняют теоретические предпосылки, а также служат для определения показателей эксплуатационной надежности и оптимальной системы обслуживания парка машин для уборки ягод на воде.

Девяностопроцентное заделывание черенков 8 почву обеспечивается за два взаимноперпендикулярных прохода машины, когда расстояние меж-. ду дисками 12 см, а средняя длина посадочного материала 15 см.

Зависимости (рис.9) позволяют установить минимальные значения частоты вращения и оптимальные углы установки рабочих элементов битера и барабана машины для распределения черенков по плантации, обеспечивающие качественное выполнение-технологического процесса.

Исследования процесса контактного нанесения гербицида на сорную растительность на плантациях ягодных культур показали, что оператор механизированного устройства, при химической обработке сорняков, подвергается воздействию гербицида в концентрациях, не превышающих допусти-

мые, и, в отличие от зарубежных аналогов, не контактирует с обработанными растениями.

Рис.9. Зависимость коэффициента вариации (v) нормы внесения черенков (по массе) от:

а - частоты вращения

1- битера;

2- барабана;

б -угла отклонения от радиального направления: 1 - пальцев битера

(сад = const), 2- пальцев барабана (садт = const).

200 о5/мин

V.

Vo

зо 20

5

к к J

Ю 20 30 40 град Процесс отделения ягод от побегов при "мокром" способе уборки обеспечивается, когда окружная скорость хедера находится о пределах 1,0...3,7 м/с. Графические зависимости скорости от основных параметров

приведены на рис.10. %

Рис.10. Влияние угла нак^ лона силы удара к горизонту а на скорость У, при которой обеспечивается отрыв ягод от побегов:

1 - 8 = 40°; •

2 - £ = 30

3 - е = 20'

4 - е = 10°.

0,5

5 \5 25 с*,град Для разделения клюквы на фракции необходимо, чтобы расстояние от центра падения до технологической преграды не превышало 35 см, угол наклона отражающей поверхности и высота преграды были соответственно не

более 40° и 5,8 см. Результаты исследований технологического процесса сортировки ягод приведены на рис.11.

"г.

см 6

/Ъ

к

м.

V

-10

20

• 30 а,.см

о.-(5

0,25

0,35

0,45

0,55 кЕ

20.

40

60

80 (14,см

1о

20

30

. град

Рис.11. Зависимость высоты преграды наклонной отражающей пластины сортировального блока от:

1 - расстояния ал от центра падения до преграды (Л, = 30 см; а, = 30»; кв - 0,4; 0 = 90")

2- коэффициента восстановления (упругости) ягод (кв)

(Л, = 30 см; а4 = 30°; а2 = 10 см; 0 = 90°)

3- высоты падения ягод Л1 («г = Ю см;

«4 = 30°; кв = 0,4; 0 = 90°)

4 - угла наклона пластины о* (А» = 30 см; а г = 10 см; кя = 0,4; 0 = 90").

Для повышения качестеа и технического уровня уборочной техники, удовлетворгмия потребности в запасных частях к ней, а также решения других вопросов, связанных с обслуживанием машинного парка, необходимо выявить фактическую надежность машин.

Экспериментальные исследования эксплуатационной надежности разработанных и защищенных авторским свидетельством уборочных машин проводились в .1993-1994 гг. в ягодоводческом хозяйстве "Бе л ару сия жу-равжы" Пинского района, имеющем крупнейшие в Европе плантации крупноплодной клюквы. ■

В процессе наблюдений фиксировался суммарный поток отказов уборочных хедеров всех групп сложности и время их восстановления (рис.12, 13). Установлено, что поток отказов хедеров распределяется по закону Пуассона, вероятность расхождения эмпирического и теоретического распределений (х2) не меньше, чем Лыч и равна 0,4, что больше нижнего доверительного уровня принятого 0,05.

Рис.12. Экспериментальное (1), теоретическое (2) распределения и доверительные границы (3) суммарного потока требований на обслуживание хедеров для уборки ягод на воде, (госпредприятие "Беларушя журавЫы" Пинского района, 1993 г.; т = 2 шт; Л = 1,57 1/сут.).

3 к, шт.

т.

ГШ

0,8 06

0,4 №

/ -—

/ \

\1 \2 N

1

1

Рис.13. Статистическое распределение (1), функция распределения (2) и доверительные границы (3) времени восстановления хедеров для уборки ягод на воде в госпредприятии "Беларускш журавЫы" Пинского района (период уборки 1993 г, отказы всех групп сложности).

С£4

(168

1,02 ±,Ч

Анализ результатов исследований показал, что в среднем от одного' хедера поступает простейший поток отказов с параметром 0,157-1/ч, время' восстановления уборочного хедера распределяется экспоненциально со средним значением 0,27 ч. Приведенная плотность потока отказов составляет 0,043. Узлами, лимитирующими надежность техники для уборки ягод на воде, являются рабочий орган и контрпривод.

Расчет по функционалу (13), выполненный при различных значениях плотности потока отказов р (от 0,043 до 0,3) для разных парков машин (от.1 . до 7), позволил установить, что ягодоуборочные комплексы, имеющие, например, четыре, единицы техники, целесообразно обслуживать четырьмя постами ремонта, оснащёнными технологическим оборудованием. Удельные затраты у (т, б) составляют 53,5 тыс.руб. за 1 ч, что почти в два раза эко-. номичнее, чем для аналогичного варианта обслуживания с применением полнокомплектного резерва или при автономной работе постов (рис.14).

чм,

тысий

га-1ч но,о А 05,0 {00.0

ТЬйРУЯ

70.0 55,0 40,0

1

б, ШТ.

Л-

■-г

ч 4

Рис.14 Удельные затраты у(т, в) в зависимости от количества постов Б в системе ремонта:

а • при автономной их работе и отсутствии полнокомплектного резерва (п=0):

б - при полной взаимопомощи постов ремонта и отсутствии полнокомплектного резерва (л=0)

2 ^ 5 Б.ШТ.

Показатели функционирования для всех четырех рассматриваемых систем обслуживания ягодоуборочного комплекса (при автономной работе постов ремонта и с их взаимопомощью; без полнокомплектного резерва и при его наличии) приведены в диссертации.

В глпвд 5 "Результаты исследований" приводятся результаты работы машин и механизмов, прошедших проверку в производственных условиях на клюквенных чеках и посадках голубики.

Анализ работы машин показал, что при неравномерности распределения черенков по чеку 12%, сменной производительности посадочной машины 0,45 га и неравномерности заделки черенков в почву на заданную глубину 17%, применяемая техника соответствует агротребованиям на посадку.

Устройство вальцовое, движущееся по чеку со скоростью 4,4 км/ч, выполняет за один проход обработку сорняков, растущих выше яруса клюквы, с 90-процентным уничтожением.

Срезание с измельчением-обработанной и высохшей сорной растительности качественно выполняется косилкой, обеспечивающей средневзвешенную длину измельченных частиц 35 мм (при среднеквадратическом отклонении высоты среза по ширине захвата агрегата 2,3 см).

Конструкция отечественного уборочного хедера обеспечивает качественное и практически без простоев, связанных с очисткой барабана от растительных остатков, выполнение работ. При этом производительность на 20...25% выше, чем у американского аналога.

Установлено, что при высоте падения ягод на деревянную поверхность сортировочного устройства 30 см и коэффициенте восстановления 0,4 удельный вес некондиционных ягод в общем объеме товарной продукции не превышает 3%, твердых, попавших в отходы 4,0...4,3%. При этом углы наклона отражающей пластины к горизонтали и технологической преграды составляли соответственно 30°и 90°, высота преграды 4,0 см, расстояние от нее до центра удара 10 см.

Расчеты показали, что, в среднем, за первые шесть лет выращивания крупноплодной клюквы (до достижения запланированной урожайности) на производство одной тонны ягод необходимо израсходовать 151,5 кг черенков, затратить 19,9 чел.-ч,- внести 89 кг минеральных удобрений. Расход топлива и электроэнергии составляют соответственно 27,3 кг и 61,8 кВт-ч, а металла в виде средств механизации - 11,4 кг на тонну убранной продукции. В последующие годы (7-й...20-й) затраты ресурсов на единицу продукции не превышают уровня шестого года. Это объясняется некоторым уменьшением количества операций по уходу за растениями при одновременном росте затрат на уборку. Сравнение рекомендованных БелМИС к воспроизводству и использованию в условиях Республики Беларусь зарубежных машин и-отечественных аналогов (защищенных авторскими свидетельствами или патентом), показывает, что новые конструкции сравниваемых машин обеспечивают снижение полной энергоемкости на 28% при экономии 33% топлива, 5% металла и 25% затрат живого труда.

Экологоэкономическая эффективность химического механизированного способа борьбы с сорной растительностью на плантациях кустарничковых ягодных культур рассчитывалась по окупаемости производственных затрат, которые должны компенсироваться стоимостью сохраненного урожая, т.е.

П3£(Зг + Зу) -Кн Ур, (Т7)

где Па - порог денежных затрат на использование гербицидов, который должен покрываться сохраненной экологически чистой продукцией, руб./га;

3r - затраты на применение гербицида, руб./га;

Зу - расходы на уборку и доработку сохраненного урожая, руб./га; -

Ки - коэффициент накладных расходов;

Ур - минимально .необходимый уровень рентабельности.

Установлено, что урожайность ягод, при которой эффективно применение действующей нормы внесения гербицидов, должна быть не менее одной тонны с гектара. Опыт выращивания крупноплодной клюквы в условиях Беларуси показывает, что фактическая урожайность значительно больше.

Анализ достигнутых результатов свидетельствует и о высокой экономической эффективности технологии; рентабельность производства ягод на 4-й год составляет 47%, а на следующий - 462%, коэффициент роста капитала - 14,5, срок его возврата - 3,32 года. Годовой эффект (на двадцатилетний период выращивания) в ценах ка начало 1997 г. составляет 1,045 млрд: рублей (45,6 тыс. долларов США по курсу .Национального банка Республики Беларусь) с одного гектара плантаций.

На основании материалов испытаний комплекса машин для выращивания крупноплодной клюквы приемочная комиссия организации заказчика ("Полесьеводстрой") рекомендовала разработанные машины к выпуску партией от 5 до 30 единиц, в зависимости от объемов производства ягодной продукции.

' В целях ускоренного и устойчивого развития производства ягод семейства брусничных и обеспечения населения Республики Беларусь этой высокоценной продукцией Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь утверждены организационно-технологические мероприятия по их выращиванию.

Согласно договору между НПО "Белсельхозмеханизация" и дирекцией строящихся предприятий Брестского облагропрома в специализированное хозяйство "Журавинка"- Березовского района Брестской области переданы документация и комплекс машин (14 наименований) для выполнения всего цикла работ. _ .

Наборы средств механизации эксплуатируются на чеках хозяйства "Беларусюя журавшы" Пинского района и ряда других, занимающихся производством клюквы, а также на плантациях лекарственных трав в Республике Беларусь и Российской Федерации.

27

ВЫВОДЫ

1. Увеличение валовых сборов ягод семейства брусничных требует освоения их промышленного производства. В диссертации разработаны научные основы создания, эффективной эксплуатации и дальнейшего совершенствования средств механизации для промышленного возделывания и уборки крупноплодной клюквы. • .

2. Разработана математическая модель выполнения процесса посадки кустарничковых культур в зависимости от вероятности и режимов работы машин, позволяющая Минимизировать расход дефицитного посадочного материала.

3. Разработана математическая модель процесса химического способа борьбы с сорняками и определены граничные значения урожайности, обеспечивающие окупаемость производственных затрат при его выполнении на промышленных ягодных плантациях.

4. Теоретическими исследованиями обоснован и практически реализован процесс отделения ягод от побегов в затопленных водой чеках (а. с. 1706448 СССР). Скорость удара рабочего органа об ягоду, обеспечивающая отрыв последней, изменяется в зависимости от физико-механических свойств растений в пределах 1,0...3,7 м/с. Установлено, что потери ягод и повреждения растений при уборке "сухим" способом минимальны (не превышают 5%) при использовании технологической схемы, включающей Два очесывающих транспортера с расстоянием между осями ведомых валов от 260...350 мм, и скорости движения агрегата 0,33...0,60 м/с.

5. Теоретическими и экспериментальными исследованиями выявлена эксплуатационная надежность уборочных машин. Установлено, что суммарный поток отказов всех групп сложности согласуется с законом Пуассона и составляет 0,157 ч-1 на одну машину, время восстановления работоспособности распределено по экспоненциальному закону с параметром потока восстановлений 3,75 ч"1, а приведенная плотность потока отказов равна 0,043. Эти показатели позволяют учитывать требования надежности при проектировании и эксплуатации ягодоуборочной техники.

6. Разработана математическая модель функционирования системы обслуживания машин для уборки ягод на воде', позволяющая выбрать оптимальное количество постов ремонта с учетом потерь урожая, простоя уборочной техники и персонала. Оптимизация системы обеспечивает уменьше-

ние совокупных затрат на обслуживание уборочной техники для парка из четырех машин со 107 до 53 тыс.руб./ч, а количество ремонтируемых и ожидающих ремонта машин - на 0,85 ед./см, повысить коэффициент технического использования на 12%. . "

7. На основе свойства упругости ягод получены теоретически и подтверждены экспериментально оптимальные сочетания режимов работы сортировочного устройства. При падении ягод на деревянную поверхность с высоты 30 см и коэффициенте восстановления 0,4 качественная сортировка выполняется при углах наклона отражающей пластины к горизонтали и технологической преграде соответственно 30° и 90°; расстояние от центра удара до технологической преграды должно составлять 10 см, высота преграды - 4,0 см. При этом доля твердых ягод, попавших в отходы, равна 4,0...4,3%, а количество некондиционной продукции в объеме товарных ягод не превышает 3%, что соответствует агротребованиям.

8. Использование разработанных машин и механизмов обеспечивает в сравнении с зарубежными аналогами снижение суммарной энергоемкости на 28% при экономии 33% топлива, 5% металла и 25% затрат живого труда. На производство тонны крупноплодной клюквы необходимо расходовать 151,5 кг черенков, 19,86 чел.-ч труда, 27,3 кг топлива, 61,8 кВтч электроэнергии, и .11,4 кг металла в виде средств механизации, 89 кг минеральных удобрений в год.

9. Использование механизированной технологии выращивания крупноплодной клюквы на базе разработанных машин и оптимальных режимов их работы обеспечивает рентабельность производства на 5-й год 462%, коэффициент роста капитала - 14,5, срок его окупаемости - 3,3 года, годовой эффект в расчете на гектар плантаций - 45,6 тыс.долларов США.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

.•1. Мисун Л.В. Научные и технологические основы производства крупноплодной клюквы.- Минск: Бел.издат. "Хата", 1995. - 135 с.

2. Мисун Л.В. , Костюк B.C., Пасеко А.П. Теоретическое обоснование процесса посадки черенков ягодных культур // Межведомств, тематич. сборник Механиз.и электриф.сельск. хоз. Вып.35. Механиз. зем-лед.,животнов.и кормопроизв. гМинск: БелНИИМСХ, 1996,- С.260-267.

3. Мисун Л.В., Агейчик В.А. Обоснование параметров хедера для убор-. ки ягод на воде // Межведомств, тематич. сборник Механиз. и электриф.

сельск. хоз. Вып.35. Механиз. землед., животное, и кормопроизв. - Минск: "БелНИИМСХ", 1996.- с.247-259.

4. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П. Аспекты механизированной технологии возделывания клюквы крупноплодной // Сб.науч.трудов ВНИИПТИМЭСХ. Результаты исследований и разработки по механизации производственных процессов в растениеводстве. - Зерноград, 1991. -с.41-45.

5. Мисун Л.В. Совершенствование механизированной технологии производства крупноплодной клюквы в Беларуси // Агропанорама.- 1997, № 1. С.32-34.

6. Нагорский И.С,, Мисун Л.В. Энергетический анализ промышленной технологии выращивания крупноплодной клюквы в условиях Республики Беларусь// Весщ ААН РБ. - 1995, - № 1. - с.107-114.

7. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П. Техника для производства клюквы на промышленных плантациях // Садоводство и виноградарство. -1989, № 10 - с.33-35.

8. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П., Корниевич С.П. Некоторые результаты испытаний импортных машин для возделывания клюквы крупноплодной на промышленных плантациях Белоруссии // Сб. на-учн.трудов Брусничные в СССР. - Новосибирск: Наука,1990. - с.172-175.

9. Каплун Г.П., Круглый П.Е., Мисун Л.В. Обеспечение бесперебойной работы кормоуборочных комбайнов // Кормопроизводство. - 1984, Na 5. -с.32-33.

10. Мисун Л.В. Обеспечение эксплуатационной надежности комбайнов кормоуборочного комплекса на основе совершенствования методов восстановления их работоспособности: Автореф.дис. ...канд.техн.наук: 05.20.03 / ЦНИИМЭСХ. - Минск, 1986. - 15 с.

11. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П., Корниевич С.П. Исследование комплекса машин для уборки крупноплодной клюквы на воде // Тез.докл. республиканской конф., посвященной 50-летию Латв.с.-х. академии,- Елгава, 1989. - с.50-51.

12. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Шаповалов И.Я., Пасеко А.П. Прогноз экономической эффективности комплекса машин для промышленного производства крупноплодной клюквы в условиях БССР // Сб.научн.трудов Центр.НИИ мех.и электр.с.-х. НЗ СССР. Механизация и автоматизация с.-х.производства.Вып.2. - Минск: Ураджай, 1989. - с.169-175.

13. Буслович С.Ю., Новицкий В.Ф., Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Па-секо А.П. Технология и гигиенические ' аспекты обработки гербицидами плантаций клюквы крупноплодной // Защита растений и охрана природы. Часть III. Гербология. Тез.докл.научн.-произв.конф. - Вильнюс: Литовское НТО сельского хозяйства, 1989. - с. 15-16.

14. Мармалюков В.П., Мисун Л.В.; Пасеко А.П. Как ■ механизировать возделывание крупноплодной клюквы // Сельское хозяйство Белоруссии. -1991, № 1. - с. 14-15.

■ 15. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П., Кучинский Е.Т. Технология и средства механизации для посадки крупноплодной клюквы // Эколого-биологическое изучение ягодных растений семейства брусничные и опыт освоения их промышленной культуры в СССР. Тез.докп.Межреспубл.конф. -ЦБС АН РБ, Ганцевичи, 1991. - с.116-117.

16. Мармалюков В.П.', Мисун Л.В., Пасеко А.П., Дерюго И.В., Корние-вич С.П.. Средства, механизации по уходу за промышленными плантациями крупноплодной клюквы // Эколого-биологическое изучение ягодных растений семейства брусн. и опыт освоения их промышленной культуры в СССР. Тез.докл.Межреспубл.конф. - ЦБС АН РБ, Ганцевичи,1991.-с.111-112.

17. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П., Кучинский Е.Т. Результаты испытаний машин для "сухой" уборки клюквы // Эколого-биологическое изучение ягодных растений семейства брусничные и опыт освоения их промышленной культуры в СССР. Тез.докл.Межреспубл.конф. -ЦБС АН РБ, Ганцевичи, 1991. -с.113-114.

18. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П., Корниевич С.П. Технология для сортировки и доочистки ягод // Экологобиологи^ческое изучение ягодных растений семейстйа брусничные и опыт освоения их промышленной культуры в СССР. Тез.докл.Межреспубл.конф. - ЦБС АН РБ, Ганцеви-чи.1991. - с.115. ...

19. Мармалюков В.П., Мисун Л.В., Пасеко А.П., Шило H.H., Вере-нич Ф.Л. Технико-экономическая эффективность применения комплекса машин для выращивания клюквы крупноплодной и способы их поддержания в работоспособном состоянии // Эколого-биологическое изучение ягодных растений семейства брусн. и опыт освоения их промышленной культуры в СССР. Тез.докл.Межреспубл.конф. - ЦБС АН РБ, Ганцевичи, 1992. - с.116.

20. A.c. '1706443 СССР, МКИ3 А 01Д46/00. Устройство для отделения ягод / В.П Мармалюков., В.В.Раловец, Б.Л.Лавор, А.П.Пасеко, Л.В.Мисун,

A.М.Олейник (СССР) - № 4658150/15; Заявлено 01.03.89; Опубл. 23.01.92.Бгол. № 3 - 3 с.

21. А.с. 1711708 СССР, МКИ3 А 01Д 46/00. Устройство для сбора ягод /

B.П.Мармалюков, В.П.Чеботарев, П.И.Чуксин, Л.В.Мисун, А.П.Пасско, А.И.Соркин, М.Д.Зеленченок (СССР) - № 4726920/15; Заявлено 04.08.90; Опубл. 15.02.92, Бюл. № 6 - 3 с.

22. Мисун Л.В. Математическая модель процесса уборки ягод брусничных культур // Моделирование с.-х. процессов и машин. Тез.докл.научн. техн.конф,- Минск, 1994. - с.37-38.

23. Мисун Л.В. Экономико-экологическая модель определения границы эффективности применения гербицидов (на примере промышленного выращивания клюквы крупноплодной) // Моделирование с.-х. процессов и машин. Тез.докл.научн.техн.конф,- Минск, 1994. - с.166-169.

24. Мисун Л.В. Энергосберегающая технология промышленного выращивания крупноплодной клюквы в условиях Республики Беларусь // Проблемы энергоресурсосбережения - новые решения. Тез.докл. Между-нар.конф,- Минск, 1995. - с.136.

25. Мисун Л.В. Научные и технологические основы механизированного производства ягод семейства брусничных // Сб.трудов аспир. и док-тор.БАТУ. - Минск, 1996. - с.53-62.

26. Мисун Л.В. Некоторые аспекты состояния и совершенствования промышленной технологии производства крупноплодной клюквы // Розвиток мехажзацьн, електрифкацп, автоматизацм та технЫного сервюу стьскогосподарського Виробництва. Тези доповщей в двох частинах. - Гле-ваха, УААН, 1995. - ч.2. - с.174-175.

27. Пат.2051557 РФ, МКИ5 А 01 Д34/63. Машина для скашивания и измельчения растительности. / В.П.Мармалюков, Л.В.Мисун, М.И.Астахов, А.А.Шупилов, А.П.Пасеко, Б.Л.Лавор (РБ)) - Заявл. 28.03.95; Опубл.01.1996, Бюл. № 1. "

28. Мисун Л.В. Результаты исследований технологических процессов промышленного выращивания крупноплодной клюквы в условиях Республики Беларусь // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве. Тез.докл.междун.конф. - Минск, БелНИИМСХ, 1996,- с.79-80.

29. Полож.решение по заявке на изобрет.№ 5028182 Устройство для расчесывания и обрезки стелющихся побегов клюквы / В.П.Мармалюков',

А.П.Пасеко, Л.В.Мисун, А.А.Белькевич, С.П.Корниевич, Б.Л.Лавор (РФ) - За-явл.22.01.92; Выдано 20.02.96.

30. Млсун Л.В. Эффективность промышленной технологии производства крупноплодной клюквы в условиях Республики Беларусь // 'Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин. Тез.докл.второй республ.

■ конф. - Минск, БАТУ, 1996, с.168.

31. Мисун Л.В., Сороковик A.A. Обоснование параметров машины для посадки черенков кустарничковых ягодных культур // Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин. Тез. докл. второй республ. конф.-

' Минск, ВАТУ, 1996, с.45.

32. Мисун Л.В., Антоненков А.И., Ерошов А.И., Кольга Д.Ф., Лежнев A.B., Федорчук А.И. Экологическая безопасность на объектах агропромышленного комплекса. - Минск; БАТУ, 1S96.- 143 с.

33. Мисун Л.В. Оценка экологической опасности объектов АПК для водных источников (метод.указания).- Минск: БАТУ, 1996.-24 с.

■ 34. Мисун Л.В., Порохня А.Л. Эксплуатационная надежность машин для ' уборки ягод на воде // Перспективи розвитку мехашзаци, електриф'|каци, автоматизаци та техн!чного cepeicy стьськогосподарського виробництва. Тези'доповщей в пящ частинах. - Глеваха, УААН, 1996,- ч.5,- с.61.

35. Мисун Л.В. Методика оценки степени загрязнения окружающей среды передвижными источниками предприятий АПК (метод.указания).-Минск: БАТУ, .1997,- 11 с.

36. Мисун Л.В. Методика оценки стационарных объектов АПК по степени экологической опасности (метод.указания).- Минск: БАТУ, 1997.- 16 с.

37. Мисун Л.В. К вопросу промышленной уборки крупноплодной клюквы //. Эксплуатация, ремонт и восстан. сельскохозяйственной техники. Тез. докл. междун. научн.-практ.конф.- Горки, БСХА, 1997, с.78-80.

38. Карташевич С.М., Чеботарев В.П., Володько И.К., Мисун Л.В., Copo- . ковик A.A. Перспективы механизированной уборки брусники в условиях Республики Беларусь. Матер. Междун. научн.-практ. конф.,посвящ. 50-летию БелНИИМСХ. - Минск, БелНИИМСХ, 1997, с.95-96.

39. Карташевич С.М.," Чеботарев В.П., Мисун Л.В., Сороковик A.A. Обоснование технологической схемы машины для сбора ягод брусники сортовой // Современные технологии в АПК. Тез.докл. науч.-технич. конф,-Минск, БАТУ, 1997, с.58-59.

40. Мисун Л.В. Экологоэкономическая эффективность применения гербицидов на промышленных ягодных плантациях // Агропанорама.-1997, №4,

¿LO : .

РЕЗЮМЕ

МИСУН Леонид Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА клюквы" ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ЕЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

Ключевые слова: • брусничные культуры, клюква, физико-механические свойства, TexHiwecröie средства, параметры, режимы работы, комплексная механизация, оптимизация, эксплуатация, энергооценка, ресурсосбережение.

Объект исследований -. технологические процессы и средства механизации для производства крупноплодной клюквы в условиях Республики Беларусь (РБ).

Цель работы - научное обеспечение эффективной эксплуатации и ■механизированного возделывания крупноплодной клюквы путем обоснования требований к технологическим режимам, процессам и параметрам машин, разработки технических средств для ее промшленногр производства в условиях РВ.

Метод исследования и аппаратура. Использовались методы аналитической механики, теория вероятностей, планирование эксперимента. При исследовании средств механизации применялись технические средства измерения (тахометры, динамометры, плотномеры и др.), аппаратура диагностического контроля _ (стенды для эколо-го-технологической настройки узлов, регулировки и обкатки).

Полученные результаты и их новизна. Впервые получены матемаг тические модели посадки черенков кустарничковых культур. Обоснован принцип » разработан технологический процесс отделения ягод от побегов в затопленных водой чека?:. Разработаны модели оптимизации параметров и режимов работы технических средств для "сухой" уборки ягод и их сортировки. Новизна конструкций машин защищена патентом и тремя авторскими свидетельствами на изобретение.

Степень использования результатов. Результаты научных исследований реализованы в технических требованиях на комплекс машин-для производства клюквы. Приемочной комиссией генерального заказчика ("Пол'есьеводстрой") комплекс машин рекомендован к выпуску, а МСХиП РБ утверждены мероприятия по выращиванию брусничных культур с его применением. Машины комплекса эксплуатируются в специализированном хозяйстве "Яуравинка" Березовского района, на крупнейшей в Европе промышленной клюкв'енной плантации предприятия "Беларуси журав1ны" ( Пинский район ), в экспериментальной базе' ИБС HAH РБ "Яуравинка" Ганцевичского. района.

Область гфименения - эксплуатация средств механизации для промышленного возделывания и уборки ягодных культур и лекарственных трав.

Р Э 3 ю м э

М1СУН Леан1д Уладз!м1рав!ч

■ ПАВЫШЭННЕ Э5ЕКТЫУНАСЦ1 ПРАШСЛОЗАЙ ВЫТВОРЧАСЦ1 НУРАВ1Ш

ШЛЯХАМИ ПАЛЯШЭННЯ ЭКСПЛУАТАЦЫ1 I УДАСКАН'АЛЕННЯ СРОДКАУ МЕХАН13АШ1 ДЛЯ ЯЕ-ВЫРОШЧАВАННЯ

• Ключавыя словы: брусн!чныя культуры, журав!ны, ф1з1ка-матэ-матычныя уласц1васц1, тзхн1чные сродк!, параметры, рздамы работы, алтым1зацыя, комплексная механ!зацыя, эксплуатация, энергааценка, рэсурсазберажэнне.

Аб'ект даследаванняу. -.тэхкалаг!чныя працэсы 1 сродк1 меха-н1зацьй для вытворчасц! буйнаплоднай журав!ны на умовах Рзспубл!-к! Беларусь. . ' • • .

• 4 Мэта работы - навуковае забеспячэнне эфектыунай эксплуатацы1 i механ!заванай' апрацоук1 i уборк! буйнаплоднай журав1ны шляхам навуковага абгрунтазання пат-рабаванняу да тзхналаг!чных рэжымау, працзоау i параметрау машын, распрацоук! тэхн1чных сродкау для яе прашсловай вытворчасц! ва умовах РБ.

Метад даследавання i апаратура. ВыкарыстоувалЮя ыетады ана-лАтычнай механ1к1, тэорыя 1мавернасцей, планаванне эксперимента. Пры даследаванн! сродкау механ!зацы1 прымянял!ся тэхн!чныя сродк! вымярэння (тахометры, динамометры, платномеры i 1нш.), апаратура дыягнастычнага кантролю (стэнды для зколага-тэхналаг1чнай настрой^ вузлоу, рэгул1роук1 i абкатк1).

Агрыманыя вын!к! i !х'нав!зна. Упершыню атрыманы матэматыч-ныя мадэл! пасадк1 чаранкоу саматужных культур. Абгрунтаваны прынцып •! распрадаваны тэхалаг1чны працэс аддзялення ягадау ад парасткау у затопленых вадою чзках. Распрацаваны мадзл! аптым!за-цы! параметрау i рэжымау работы тэхн!чных сродкау для "сухой" .уборк! ягадау i ix сартавання. Нав!зна канструкцый машн абароне-на патэнтам i тршя аутарск1м! ■ пасведчанням! на вынаходства.

Ступень вккарыстання вын!кау. Вын!к1 навуковых даследанняу рэал!заваны у тэхн!чных патрабаваннях на комплекс машн для вытворчасц! журавгны. Прыемачнай кам!с!яй генеральнага заказчыка ("Палесьеводбуд") комплекс машын рэкамендаваны да выпуску, а MCTiX РВ зацверджаны мералрыемствы па вырошчванню брусничных культур з яго прымяненнем. Машыны комплекса эксплуатуюцца у спе-цьил1заванай .гаспадарцы "Журав1нка" Бярозаускага раена, на буй-нейшай у Еуропе прашсловай журав!навай плантацы! прадпрыемства "Беларуск!я журав!ны" (П!рск!раен), у э/б ЦБС HAH РБ "Журав1нка" Ганцав!цкага раена. ■

Вобласць прымянення - эксплуатация сродкау механ1зацы! для прамисловай апрацоук! !- уборк! ягадных культур ! лекавых трау.

S UM MARY

Misun Leonid Vladimirovich

INCREASE OF EFFICIENCY OF INDUSTRIAL PRODUCTION OF CRANBERRY BY DINT OF IMPROVING THE OPERATION AND PERFECT INS THE MEANS OF MECHANIZATION FOR GROWING

Key words: fcxberry crops, cranberry, physico-mechanical properties, technical means, parameters, working conditions, optimization, complex mechanisation, exploitation,energy evaluation, resources saving.

The object of research: technological processes and means of mechnization for production of large cranberries under the conditions of Republic of Belarus.

The aim of the work: scientific ensuring the efficient operation and mechanized cultivating larger cranberries through the substantiation of requirements for technological conditions processes and parameters of machines, deslghnlng the technical means for industrial production of cranberries under the conditions of Republic of Belarus.

Methods of research and apparatuses: methods of analytical mechanics, theori of probability, planning of experiment have been applied. While studying means of mechanization technical means of measuring (tachometers, dynamometers, density meters etc.) and apparatuses of diagnostic checking (stands for ecological and technological attuning the assemblies, adjustment and running in) were used.

The obtained results end their novelty: for the first time wathematic mô3ëls of shrub cuttings planting have been obtained. The principle has been substantiated and the technological process has been worked out cf separating berries from shoots in flooded checks. Models of optimization of technical means para-metrs and working conditions for "dry" harvesting of berries and their sorting have been v;orkcd out.The novelty of machines desigh has been protected by the patent and three author certificates.

The scale of the results application: the results of the scientific research have been incuded in the technical requirements of the machines complex for cranberries production. The selection committee of the head customer (Polesievodstroy) has recommended the machines complex for manufacturing and the Ministry of Agriculture and food of the Republic of Belarus approved the arrangements for growing the fcxberry crops with using this'complex. The machines of the complex have been used at the specialized farm "Zhuravinka", Bereza district, at the largest in Europe industrial cranberry plantation (Pinsk district), at the experimental field of the Central Botanical Gardens of the Byelorussian Academy of Sxiences "Zhuravinka", Ganzevichl district.

The field of application:operation of means of mechanization for industrial growing Sn3 harvesting berry plants and medicinal herbs.