автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование органа выносной сепарации картофелеуборочных машин

На правах рукописи

БЕЗНОСЮК РОМАН ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНА ВЫНОСНОЙ СЕПАРАЦИИ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН

Специальность: 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

И I'

и :

Рязань-2013

005062237

005062237

Работа выполнена на кафедре «Техническая эксплуатация транспорта» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева» (ФГБОУ ВПО РГАТУ)

Научный руководитель: Рембалович Георгий Константинович

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Пшеченков Константин Александрович,

доктор технических наук, профессор, ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха» Россельхозакадемии, заведующий лабораторией

Чаткин Михаил Николаевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО МГУ им. П.П. Огарева, заведующий кафедрой сельскохозяйственных машнн

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт механизации сельского хозяйства Россельхозакадемии (ГНУ В ИМ), г. Москва.

Защита состоится « 4 » июля 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.М. Бахтина ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва».

Автореферат разослан «3» июня 2013 г. и размещен на официальных сайтах Минобрнауки РФ htlD://vak2.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» lillp://\v\v\v.mrsu.ru «3» июня 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Величко С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Производство картофеля по машинным технологиям является одним из перспективнейших направлений развития мирового агропромышленного* комплекса. Его возделывают в более чем 130 странах мира на площади 20 млн. га, с которой ежегодно собирают свыше 300 млн. тонн клубней. Россия стабильно занимает лидирующие места в списке производителей картофеля по величине валового сбора (9-14% от мирового объема производства). В 2012 году в РФ данную культуру выращивали на площади около 2 млн. га, было собрано более 29 млн. тонн. Трудозатраты на производство картофеля в нашей стране зачастую достигают 500 чел-ч на 1 га, что делает его выращивание экономически неэффективным. Решением данной проблемы является использование машинных технологий производства этой культуры, которые предусматривают в том числе применение высокоэффективной производительной техники для подготовки поля, посадки, культивации, защиты растений, уборки и послеуборочной доработки продукции. Основные трудо- и энергозатраты (до 60% и более) при этом приходятся на заключительную стадию технологического процесса производства "второго хлеба" - уборку. Данная ситуация связана в первую очередь с недостаточной эффективностью сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин. В связи с этим повышение эффективности функционирования картофелеуборочных машин, в том числе путем совершенствования технологического процесса и органов выносной сепарации, является актуальной научно-технической задачей.

Степень разработанности темы. Систематизация и критический анализ материалов по тематике исследования проведены на основании работ известных ученых: Н.В. Бышова, С.Н. Борычева, П.М. Василенко, Н.И. Верещагина, Н.Ф. Диденко, М.Н. Ерохина, И.М. Зорина, H.H. Колчина, В.Ю. Кривошеева, М.Н. Летошнева, A.B. Паршкова, Г.Д. Петрова, К.А. Пшеченкова, Г.К. Рембаловича, A.A. Сорокина, Н.В. Тютрина, М.Б. Угланова, И.А. Успенского, М.Н. Чаткина, К. Baganz, А. Kern, W. Noack, А. Peis и др. Однако, не смотря на большое количество технико-технологических решений по повышению эффективности процесса выносной сепарации, возможности совершенствования данного процесса и технических средств для его осуществления далеко не исчерпаны.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО РГАТУ на 2011...2015 гг. по теме «Совершенствование технологических процессов, разработка и повышение надежности технических средств возделывания, уборки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных культур в условиях ЦФО РФ» (номер гос. регистрации 01201174432), и согласуется с распоряжением Председателя Правительства РФ Д.А. Медведева №1233-р «Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура на 2012-2015 годы».

Цель исследований - повышение эффективности функционирования картофелеуборочных машин совершенствованием органов выносной сепарации.

Объект исследований - технологический процесс выносной сепарации в картофелеуборочных машинах.

Предмет исследований - теоретические и экспериментальные закономерности технологического процесса выносной сепарации в картофелеуборочных машинах.

Научная проблема заключается в необходимости повышения эффективности функционирования картофелеуборочных машин, в том числе путем совершенствования органов выносной сепарации.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

1. Конструктивно-технологическая схема усовершенствованного органа выносной сепарации картофелеуборочных машин.

2. Методика обоснования рациональных конструктивных и кинематических параметров лопастного отбойного валика органа выносной сепарации картофелеуборочных машин.

3. Аналитические зависимости, полученные на основе экспериментальных исследований и характеризующие взаимосвязь основных агротехнических показателей (полноты сепарации, потерь и повреждений клубней) с частотой вращения лопастного отбойного валика, углом наклона сепарирующей горки и с величиной подачи клубненосного вороха.

4. Результаты полевых испытаний и исследований эффективности функционирования картофелеуборочных комбайнов, оснащенных усовершенствованным органом выносной сепарации.

5. Технико-экономическая оценка применения усовершенствованного органа выносной сепарации в картофелеуборочных комбайнах.

Научную новизну работы составляют:

методика обоснования , рациональных конструктивных и кинематических параметров лопастного отбойного валика органа выносной сепарации картофелеуборочных машин;

- аналитические зависимости, описывающие взаимосвязи полноты сепарации клубненосного вороха, потерь и повреждений клубней с конструктивными и кинематическими параметрами усовершенствованного органа выносной сепарации с учетом величины подачи вороха.

Практическую значимость работы представляют:

1. Оригинальная конструктивно-технологическая схема органа выносной сепарации (патент РФ № 95960) картофелеуборочных машин, оснащенного лопастным отбойным валиком, его рациональные параметры и режимы работы.

2. Результаты оценки агротехнических показателей работы картофелеуборочных машин, оснащенных органом выносной сепарации с лопастным отбойным валиком.

3. Оценка технико-экономической эффективности применения картофелеуборочных машин, оснащенных органом выносной сепарации с лопастным отбойным валиком.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены посредством моделирования технологического процесса выносной сепарации в картофелеуборочных машинах на основе известных методов теоретической механики и сопротивления материалов. Обоснование конструктивных и кинематических параметров усовершенствованного органа выносной сепарации проводилось как по известным, так и по разработанным оригинальным методикам, в том числе с использованием пакетов программ «Microsoft Office» и «MathCAD». Лабораторные исследования эффективности функционирования органа выносной сепарации выполнены с использованием теории планирования эксперимента по плану 23 ПФЭ. Обработка результатов исследований проведена методами математической статистики. В поле оценка условий проведения испытаний и эффективности функционирования картофелеуборочных машин проводилась согласно ГОСТ 20915-75, ГОСТ Р 52778-2007 и СТО АИСТ 8.5-2006. Достоверность основных положений работы подтверждена сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований (расхождение не более 2,6%), и положительными результатами хозяйственных испытаний.

Реализация результатов исследования. Усовершенствованные органы выносной сепарации с лопастным отбойным валиком картофелеуборочных машин изготовлены и прошли опытно-производственную проверку в период массовой уборки картофеля (конец августа - начало октября) 2009-2011 гг. в крестьянско-фермерском хозяйстве ИП «Чесноков А.В.» Ухоловского района и ОАО «Аграрий» Касимовского района Рязанской области на общей площади более 150 га.

Личный вклад автора состоит в обобщении теоретических и экспериментальных результатов исследований, проведенных автором как самостоятельно, так и в соавторстве. При этом автору принадлежат: участие в постановке проблемы в целом, задач аналитических и экспериментальных исследований, непосредственное проведение теоретических исследований и экспериментов, обработка результатов и их интерпретация, участие в написании статей и выводов по ним.

Апробация результатов. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на всероссийских и международных научных конференциях Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева (2009...2013 гг.), Мордовского ГУ (2009 г.), Московского ГАУ им. В.П. Горячкина (2011 г.), Саратовского ГАУ (2011 г.), ГНУ ВИМ Россельхозакадемии (2011 г.), на Международной выставке инноваций «Expopriority'2011» (Москва, Экспоцентр, 2011 г.), Московских международных салонах изобретений и инновационных технологий «Архимед-2012» и «Архимед-2013». Автор награжден специальным призом Министерства сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области в рамках конкурса «Молодой ученый года-2012» имени академика И.П. Павлова.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, в том числе 6 — в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, получено 2 патента РФ: на полезную модель и на изобретение. Общий объем публикаций составил 4,46 п.л., из них лично соискателю принадлежит 1,49 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 153 наименований, в том числе 16 на иностранных языках и приложений. Работа изложена на 168 страницах текста, содержит 13 таблиц и 71 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и ее народнохозяйственное значение. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ современных технологий уборки картофеля и конструктивно-технологических схем органов выносной сепарации картофелеуборочных машин» проведен анализ состояния вопроса, определены цель и задачи исследования.

Проведенный анализ современного состояния технологий уборки и средств выносной сепарации показал, что зачастую существующие органы для ее осуществления в картофелеуборочных машинах не могут обеспечить необходимую полноту разделения и достаточную производительность во всем диапазоне условий эксплуатации, а дальнейшее их совершенствование необходимо вести в направлении повышения агротехнических показателей и производительности уборочной техники в изменяемых параметрах их функционирования.

Выявлено, что наиболее перспективным схемно-конструктивным решением органа выносной сепарации является прямоточный наклонный пальчатый транспортер, с расположенным над его поверхностью клубнеотражателем.

Поставлены следующие задачи исследования:

1. Усовершенствовать конструктивно-технологическую схему органа выносной сепарации для повышения эффективности функционирования картофелеуборочных машин.

2. Разработать методику обоснования рациональных конструктивных и кинематических параметров усовершенствованного органа выносной сепарации картофелеуборочных машин из условия минимизации потерь и повреждений клубней.

3. В рамках лабораторного эксперимента выявить аналитические зависимости, позволяющие оценить показатели работы усовершенствованного органа выносной сепарации, и уточнить его рациональные конструктивные и кинематические параметры.

4. Определить в конкретных почвенно-климатических условиях размерно-массовые характеристики компонентов клубненосного вороха, оказывающие влияние на параметры и режимы работы сепарирующих органов картофелеуборочных машин.

5. Оценить эффективность функционирования серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин в рамках хозяйственных испытаний.

6. Определить экономический эффект от применения усовершенствованного органа выносной сепарации в современных картофелеуборочных машинах.

Во второй главе «Теоретические исследования эффективности функционирования органа выносной сепарации картофелеуборочных машин» по результатам анализа применяемых в настоящее время типов сепарирующих горок и процесса отделения клубней от примесей нами предлагается рабочий орган выносной сепарации с клубнеотражающим устройством (рис. 1).

вид А

ШШСЕЬ

30000000(3000®«

э©е©©0О0©00©00

0000000000000(3 Э0000 0 0000000

©©е©©©©©©©©©©. © © © © ©..©.© © © © © ©.л э

I

лС.

1 — разделительная горка; 2 - загрузочный транспортер; 3 — транспортер выгрузки; 4 —лопастной отбойный валик; 5 —лопасть.

Рисунок 1. Конструктивно-технологическая схема усовершенствованного органа выносной сепарации (патент РФ №95960).

Устройство работает следующим образом. Картофельный ворох, содержащий клубни, комки почвы, ботву и растительные остатки, транспортером 2 подается на разделительную горку 1. При падении клубней и комков почвы на наклонную поверхность горки благодаря различным значениям упругих и фрикционных свойств компонентов, коэффициента

трения качения, размеров и удельного веса на рабочей ветви пальчатого полотна происходит процесс сепарации картофельного вороха. При этом основная масса клубней скатывается по поверхности пальцев на выгрузной транспортер 3 устройства, а примеси удерживаются пальцами полотна и поднимаются вверх к отбойному валику 4, который от привода получает вращательное движение навстречу вороху. Часть клубней с удерживающими их растительными остатками так же пальчатым полотном горки подается к валику 4. Перед выбросом примесей непосредственно на поле последние (комки почвы, камни и растительные остатки) вступают в контакт с лопастями 5 отбойного валика 4. В процессе вращения отбойного валика 4 лопасти 5 совершают круговые движения, в результате чего каждая из них воздействует на поступающую массу картофельного вороха. При этом растительные остатки проходят в рабочий зазор между пальчатой поверхностью горки и отбойным валиком 4 и выносятся за пределы уборочной машины на поле, а клубни в результате взаимодействия с лопастями 5 отбойного валика 4 скатываются вниз по наклонному полотну горки на транспортер выгрузки 3 клубней.

При теоретическом обосновании параметров разработанного устройства будем считать, что клубни движутся сплошным равномерно распределенным по ширине полотна горки потоком; масса клубней, приходящихся на одну лопасть отбойного валика, соизмерима с массой лопасти. Поэтому при их взаимодействии учитывается масса клубней и масса лопасти.

Рассмотрим, с точки зрения повреждаемости клубней, наиболее неблагоприятный случай, при котором клубень с неоторванным растительным остатком движется поступательно со скоростью о вместе с полотном горки (рис. 2). Будем считать, что растительный остаток жестко связан с полотном горки, беспрепятственно проходит под лопастью отбойного валика, которая жестко закреплена на последнем и отстоит от его оси вращения на расстояние Я, а плоскость лопасти составляет с ней угол /?. Ось отбойного валика параллельна оси ведущего барабана полотна горки. Следовательно, нижняя кромка лопасти параллельна плоскости полотна горки в положении, когда лопасть перпендикулярна полотну горки. Таким образом, зазор Ъ между полотном горки и лопастью одинаков по всей ширине лопасти.

Для построения математической модели рассмотрим кинематику движения клубня и лопасти до их взаимодействия.

Клубень с неоторванным растительным остатком движется поступательно со скоростью полотна транспортера о.

Удар будем считать абсолютно неупругим, то есть клубни в конце первой фазы удара движутся вместе с лопастью.

Найдем скорость произвольной точки В лопасти при вращении лопасти с угловой скоростью со вокруг оси отбойного валика (рис. 2).

Радиус-вектор точки Б:

Р1 = -У1-ыпр1 + у1-созр-]+(11 + г)-к (1)

Вектор угловой скорости лопасти:

а) = -ы-], (2)

О>ХрБ =

7 к ы О

У1 • соя Р (Я + г)

где I], к - единичные орты осей Ох, Оу, Ог, /? - угол между лопастью и осью отбойного валика, рад; Я - расстояние от оси отбойного валика до верхнего края лопасти, м; г - расстояние от верхнего края лопасти до произвольной точки В, лежащей в её плоскости, м; со - угловая скорость вращения лопастного отбойного валика, рад/с.

Тогда вектор скорости точки В равен:

Т О

-у^т/?

= (о • (Я + ¿)Т + ы • у1 • эт/? • к (3)

Уравнение изогнутой оси лопасти в плоскости Ох,2 можно получить, используя уравнение начальных параметров:

(4)

где - максимальный прогиб в направлении оси Ох,, м; к - высота лопасти, м.

Уравнение изогнутой оси лопасти в направлении оси Оу, имеет аналогичный вид:

У1<>) = ^-(3 -Л-г2-г3) (5)

где /у - максимальный прогиб в направлении оси Оу,, м

Является общепринятым допущение о пропорциональности скоростей точек оси прогибов:

........... "00

/

/

(6)

Ось

йращения

Лопаешь отВойного Ьалика

(3—угол между лопастью и осью отбойного валика, рад; Л - высота лопасти, м; Ъ — зазор между лопастью и полотном горки, м; Я —расстояние от оси отбойного валика до верхнего края лопасти, м; со —угловая скорость отбойного валика, рад/с; V — скорость клубня, полотна, м/с;: — координата произвольной т.В по оси О:; и - вектор скорости клубня; Рв —радиус-вектор точки В; Оху: — система координат связанная с отбойным валиком; Ох ¡у,:, - система координат, связанная с лопастью

Рисунок 2 - Схема взаимодействия лопасти и клубня

Скорость произвольной точки В лопасти в начале второй фазы удара: ьВх1Ы = а ■ (R +z) ' eos/?■ (3 ■ h ■ z2 - z3)

"Syi(1) = tú ■ (Я + z) • sin/? + ^ • (3 ■ ft • z2 - z3) (7)

Wflzl(1) = • Vi • sin|3 По теореме Карно потерянная кинетическая энергия системы клубень -лопасть за время первой фазы удара равна кинетической энергии потерянных скоростей клубня и лопасти. Определяем скорость совместного движения клубня с лопастью в начале 2-ой фазы удара.

Из закона сохранения энергии во второй фазе удара кинетическая энергия системы полностью переходит в потенциальную энергию деформации лопасти и клубня. Отсюда найдем прогибы лопасти от удара (рис.3).

_ Fn • eos /? • h3 _ Ря ■ sin /? ■ h3

~~ 3 -F •/ 'y ~ 3 • F ■ 1 ^

° cn Ly 1 Л n 'xl

где 4-i, Iyl - осевые моменты инерции поперечного сечения лопасти относительно осей Ox¡ и Oy¡ uA; Еп- модуль упругости материала лопасти, Па.

г — текущая координата поперечного сечения лопасти; x¡(z) — перемещение точки оси лопасти с координатой z по направлению оси x¡, м; y¡(z) - перемещение точки оси лопасти с координатой z по направлению ocuy¡, м; fx- fy — прогибы в месте удара клубня о лопасть, м; Oxi, Oy¡ — главные центральные оси инерции поперечного сечения; R -расстояние от оси вращения отбойного валика до лопасти; v - вектор скорости клубня.

Рисунок 3 - Схема деформирования лопасти при косом изгибе.

Зная силу давления на клубень из решения задачи Герца о давлении шара на плоскость, найдем максимальное напряжение в клубне, позволяющее судить о прочности клубня:

где Fn - сила нормального давления клубня на лопасть, Н; RK - радиус

клубня, м; Ек - модуль упругости клубня, Па.

Условие прочности для клубня запишется в виде:

0,338- [4 • Fmax • cos р ■

■ Еп

(Ek+E„)2 Rk2

w

(10)

где [а] - максимально допустимое нормальное напряжение в клубне, Па (по критерию повреждаемости).

Допустимое значение силы нормального давления клубня на лопасть:

[I'm ах! *

И3 ' (Efe + Еп)2 • Rk2

(И)

0,3383 • 4 • cos р ■ Ек2 • Еп2 Допустимое значение угловой скорости лопастного отбойного валика:

[comax] = ^-v)/(R + h) (12)

где т - продолжительность второй фазы удара, с; с - условный параметр, введенный для упрощения расчетов

С=2-(1б-М-[(а-Ь)2-а-Ь])"(8'Й2"А:_

-V(-8 • Ъ2 ■ к)2 - 4 • (16 • Ь* - [(а - Ъ)= • а ■ Ь]) ■ [fc2 + (а - Ь)2 ■ а ■ Ь - d ■ (а + Ь)])

где

к, =

[а]3- (Ек + Еп)2 - Rkz-b - 2- a - (b2 + а- Ь)

_ 1

/С/' ьс =

0,3383 ■ 4 • cos р • Ек2 ■ Еп2 ■ D h3 (cos2 р sin2 р

3•En I I

yl

; dc=(f:2+f;2)(m + ^M);

Б — диаметр клубня, м; Са - жесткость растит, остатков на растяжение, Н/м.

Графически зависимость максимально допустимой угловой скорости вращения [сотах] лопастного отбойного валика от высоты лопасти при различных скоростях перемещения клубня на поверхности органа выносной сепарации представлена на рисунке 4а, а зависимость [со„ш] от модуля упругости

а)

0.1 0.15

h. м

3 КА ^ Ю

б)

1х10и1.5х1062х106 3*106 Еп, Па

а) от высоты лопасти при различных скоростях движения клубня; б) от модуля упругости материала лопастей при различных углах Д

Рисунок 4 - Зависимости допустимой угловой скорости вращения лопастного отбойного валика от конструктивных параметров последнего.

материала лопасти Еп при различных величинах угла - на рисунке 46. Поскольку на большинстве картофелеуборочных машин поступательная скорость полотна выносной сепарации составляет порядка 1 м/с, а высота лопасти к имеет конструктивные ограничения по габаритам, величину [сотах] целесообразно ограничить значением 16,4 рад/с, что соответствует частоте вращения 153 об/мин, для ограничения повреждений клубней в пределах агротехнических требований.

Таким образом, в результате теоретического обоснования выявлены рациональные конструктивные и кинематические параметры усовершенствованного органа выносной сепарации: частота вращения отбойного валика - 153 об/мин, высота лопастей отбойного валика 100 мм, при угле их наклона к плоскости, перпендикулярной оси валика, 28°.

В третьей главе «Лабораторные исследования эффективности функционирования усовершенствованного органа выносной сепарации картофелеуборочных машин» представлены программа, методика и результаты лабораторных исследований эффективности работы усовершенствованного органа выносной сепарации. Была принята следующая программа исследований, включающая: 1) исследование показателей работы серийного органа выносной сепарации; 2) проведение полнофакторного эксперимента на усовершенствованном органе выносной сепарации; 3) обработку результатов исследований и их оценку.

Объектом исследований выступала лабораторная установка, содержащая усовершенствованный орган выносной сепарации, представленная на рис. 5.

1 - емкость для предварительного размещения и подачи вороха на поверхность органа выносной сепарации; 2 - продольная прямоточная пальчатая горка; 3 - лопастной отбойный валик; 4 - мотор-редуктор; 5 - емкость для сбора и взвешивания клубней; 6 -емкость для сбора и взвешивания почвенных и растительных примесей; 7 - ведущий вал; 8 -цепной привод вращения ведущего вала горки и вала вращения лопастного отбойного валика; 9 —лопасть; 10 — боковой ограничитель полотна горки. Рисунок 5 - Лабораторная установка.

На первом этапе эксперимента (на серийном органе выносной сепарации) исследовались основные показатели работы: полнота сепарации примесей, потери и повреждения клубней.

На втором этапе эксперимента устанавливали усовершенствованное устройство и проводили полнофакторный эксперимент по плану 23, определяя те же показатели. Переменными факторами выступали: Х[ - подача вороха, кг/с; Х2 - угол наклона горки, градус; Хз - частота вращения лопастного отбойного валика, об/мин. Основные уровни и интервалы варьирования факторов представлены в таблице 1.

По результатам второго этапа исследований получены аналитические зависимости, характеризующие полноту отделения примесей, потери и повреждения клубней в зависимости от варьируемых факторов.

Таблица 1 - Уровни и интервалы варьирования факторов при исследовании усовершенствованного органа выносной сепарации_

№ Факторы Единицы измерения Интервал варьирования Верхний уровень Нижний уровень

Натуральное значение Натурально е значение Кодированное значение Натурально е значение Кодированное значение

1 2 3 4 5 6 7 8

1 XI кг/с б 7,8 +1 1.8 -1

2 х2 градус 10 35 +1 25 -1

3 Хз об/мин 40 170 +1 130 -1

Полнота сепарации почвенных примесей: ус = 90.0- 3.5 • X} - 4.5 ■ х2 + 2.6 ■ х3 - 1.6 ■ ■ х2 (13)

Повреждения клубней: уп = 1.84+0.49-X!- 0.46-х2 + 0.60- х3 - 0.11- х4 ■ х3 - 0.07-х^ - х2 -х3 (14)

Потери клубней:

ук = 2.17 + 0.26■ X! - 0.58 ■ х2 - 0.87 ■ х3 - 0.14 • х4 • х2 + 0.17 ■ X! • х3 + 0.16 ■ хх • х2 • х3 (1 5) При анализе выражений (13...15) установлено, что рациональная величина угловой скорости вращения лопастного отбойного валика усовершенствованного органа выносной сепарации по результатам лабораторных опытов находится в пределах 154... 157 об/мин (при этом расхождение с результатами теоретических исследований составляет 2,6%, что подтверждает достоверность исследований). Результаты сравнительной оценки агротехнических показателей серийного и усовершенствованного органов выносной сепарации приведены на рисунке 6.

В четвертой главе «Полевые исследования эффективности фунщионирования картофелеуборочных машин с усовершенствованным органом выносной сепарации» представлена программа, методика и результаты

2,43

5,43

2,18

Серийный Усовершен.

Серийный Усовершен.

Полнота сепарации, % 90,1

78,4 —

И—

Серийный Усовершен.

Рисунок 6 - Результаты сравнительной оценки показателей работы серийного и усовершенствованного органов выносной сепарации (средние значения показателей)

хозяйственных испытаний и исследований эффективности работы картофелеуборочных комбайнов 011-1500 и КПК-2-01 с усовершенствованным органом выносной сепарации.

Исследования проводились в соответствии с ГОСТ 20915-75, ГОСТ 28713-90 и СТО АИСТ 8.5-2006 на полях Рязанской области в период массовой уборки картофеля в 2009-2011 годах.

Программа полевых исследований включала в себя исследования размерно-массовых свойств культуры картофеля, и хозяйственные испытания усовершенствованных картофелеуборочных комбайнов КПК-2-01 (рис. 7) и 011-1500 (рис. 8...9).

При проведении исследований определялись: полнота сепарации примесей, повреждения и потери клубней.

В качестве объектов исследований были приняты: серийные и усовершенствованные картофелеуборочные комбайны КПК-2-01 и 011-1500.

и 12 _

12 3 5 6_

Патент №95960

1 - комкоразрушающие катки; 2 - дисковые ножи; 3 - продольные гинеки; 4 - лемех; 5 - основной конвейер; 6 - поперечно установленные шнеки; 7 - дополнительный конвейер; 8 - редкопрутковый транспортер; 9 - продольная прямоточная пальчатая горка; 10-лопастной отбойный валик; 11 - ковшовый конвейер; 12 - переборочный стол; 13 - бункер.

Рисунок 7 - Технологическая схема усовершенствованного картофелеуборочного комбайна КПК-2-01.

13 12

11

I - комкоразрушающие катки; 2 - дисковые ножи; 3 - лемех; 4 - основной элеватор; 5 - ботвоудалители; б - каскадный элеватор; 7 - дополнительный элеватор; 8 — продольная прямоточная пальчатая горка; 9 - лопастной отбойный валик; 10 - подъемный конвейер;

II - поперечная пальчатая горка; 12 - переборочный стол; 13 - бункер

Рисунок 8 - Технологическая схема работы усовершенствованного картофелеуборочного комбайна 011-1500.

Рисунок 9 - Усовершенствованный орган выносной сепарации на комбайне 011-1500 (вид сзади).

Сравнительные полевые испытания показали (таблица 2), что у усовершенствованных картофелеуборочных машин КПК-2-01 и 011-1500 по сравнению с серийными машинами увеличивается чистота клубней в таре соответственно на 5,7% и 5,3%, потери уменьшаются на 3,1% и 2,8%, повреждения снижаются на 2,66% и 1,52%. При этом появляется возможность повышения рабочей скорости движения агрегатов при уборке, что позволяет увеличить производительность работы с 0,29 до 0,32 га/ч и с 0,39 до 0,41 га/ч соответственно.

Исходя из полученных значений агротехнических показателей, подтверждена эффективность применения органа выносной сепарации с целью повышения эффективности функционирования картофелеуборочных машин.

1 —лопастной отбойный валик;

2 - пальчатое полотно органа выносной сепарации; 3 — привод вращения ведущего вала горки и лопастного отбойного валика

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность функционирования картофелеуборочных машин с усовершенствованным органом выносной сепарации» изложена методика и результаты определения технико-экономической эффективности применения усовершенствованных картофелеуборочных комбайнов КПК-2-01 и 011-1500, оснащенных органами выносной сепарации с лопастным отбойным валиком.

Таблица 2 - Результаты полевых испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин КПК-2-01 и 011-1500

№ п/п Показатели работы Агротехнические требования Картофелеуборочные машины

КПК-2-01 DR1500

Серийный Усовер-шенств. Серийный Усовер-шенств.

1 Место проведения испытаний КФХ ИП «Чесноков A.B.» Ухоловского р-на Рязанской обл. ОАО «Аграрий» Касимовского р-на Рязанской области

2 Тип и механический состав почвы Чернозем выщелоченный, тяжелый суглинок Светло-серая лесная, средний суглинок

3 Сорт картофеля «Латона» «Ред скарлетт»

4 Влажность почвы, % 17...22% 14...19%

5 Максимальная глубина залегания клубня, м 0,18 0,18

6 Рабоч. скорость агрегата, км/ч 3,6 3,8 4,2 4,4

7 Производительность работы, га/ч >0,3 0,29 0,32 0,39 0,41

8 Нормативная годовая наработка машины, га 40 40 40 40

9 Качество выполнения технологического процесса, % - собрано в тару - оставлено на поверхности - оставлено в почве 94,1 4,1 1,8 97,2 1,0 1,8 94,4 3,9 1,7 97,2 1,2 1,6

10 Повреждения клубней по массе, % <10 9,19 6,53 8,03 6,51

11 Состав вороха (по массе), %: - клубни - примеси >80 78,9 21,1 84,6 15,4 84,8 15,2 90,1 9,9

12 Коэф-т использования времени смены >0,60 0,57 0,60 0,62 0,62

Выявлено, что суммарный экономический эффект от использования на картофелеуборочных машинах усовершенствованного органа выносной сепарации в расчете на 1 га уборочной площади составляет для комбайна КПК-2-01- 5,6 тыс. руб./га; для комбайна Б11-1500 -5,8 тыс. руб./га.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана конструктивно-технологическая схема органа выносной сепарации (патент № 95960), содержащая наклонную пальчатую поверхность с

установленным над ней лопастным отбойным валиком, лопасти которого установлены под наклоном к плоскости, перпендикулярной оси валика, и размещены продольными рядами по всей рабочей поверхности валика.

2. Разработана методика обоснования конструктивных и кинематических параметров усовершенствованного органа выносной сепарации картофелеуборочных машин из условия минимизации потерь и повреждений клубней, на основе которой выявлены рациональные параметры: максимально допустимая частота вращения отбойного валика — 153 об/мин, высота лопастей отбойного валика 100 мм, при угле их наклона к плоскости, перпендикулярной оси валика - 29 град.

3. В рамках лабораторного эксперимента выявлены аналитические зависимости, описывающие взаимосвязи полноты сепарации от примесей, потерь и повреждений клубней с конструктивными параметрами усовершенствованного органа выносной сепарации, и величиной подачи клубненосного вороха, а также уточнен диапазон рациональной частоты вращения лопастного отбойного валика 154...157 об/мин (расхождение с результатами теоретических исследований 2,6%).

4. Уточнены в конкретных почвенно-климатических условиях физико-механические и размерно-массовые характеристики компонентов клубненосного вороха, в частности, клубней картофеля сортов «Рэд скарлетт» и «Латона»; установлено, что среднее усилие отрыва клубней от растительных остатков не превышает 15,6 Н, а максимальный поперечный диаметр клубней составляет не менее 40 мм при коэффициенте формы 1,2. ..1,3, что необходимо учитывать при проектировании рабочих органов выносной сепарации.

5. В рамках хозяйственных испытаний выявлено, что применение усовершенствованных картофелеуборочных машин (оснащенных разработанным органом выносной сепарации, патент №95960) в сравнении с серийными обеспечивает повышение полноты сепарации с 78,9...84,8% до 84,6...90,1%, снижение потерь клубней с 5,6...5,9% до 2,7...2,9%, уменьшение повреждений клубней с 8,0...9,2% до 6,4—6,6% при повышении производительности машин на 0,02...0,03 га/ч.

6. Суммарный годовой экономический эффект от применения усовершенствованного органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах составил: для комбайна КПК-2-01 - 225 тыс. руб. (5,6 тыс. руб./ га); для комбайна DR-1500 - 234 тыс. руб. (5,8 тыс. руб./ га).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Рембалович, Г.К. Результаты исследований эксплуатационной надёжности органов вторичной сепарации картофелеуборочных машин / Г.К. Рембалович, Р.В. Безносюк, И.А. Успенский // Вестн. Моск. Гос. Агроинженерного университета им. В.ГТ. Горячкина. -2009. - № 3(34). - С. 40-42.

2. Повышение надежности технологического процесса и технических средств машинной уборки картофеля по параметрам качества продукции / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, Р.В. Безносюк [и др.] // Техника и оборудование для села. - 2012. - № 3. - С. 6-8.

3. Технологическое и теоретическое обоснование конструктивных параметров органов вторичной сепарации картофелеуборочных комбайнов для работы в тяжелых условиях / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, И.А. Успенский [и др.] // Вестник РГАТУ. - 2012. №4. - С. 87-90.

4. Инновационные решения уборочно-транспортных технологических процессов и технических средств в картофелеводстве / Г.К Рембалович, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев [и др.] // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - №1. — С. 23-25.

5. Анализ эксплуатационно-технологических требований к картофелеуборочным машинам и показателей их работы в условиях рязанской области/ Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, A.A. Голиков [и др.] //ВестникРГАТУ. -2013. - № 1(17). - С. 64-68

6. Рембалович Г.К. Теоретические основы исследования рабочих органов на основе моделирования процесса вторичной сепарации в картофелеуборочных машинах / Г.К. Рембалович, Р.В. Безносюк // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. -№05(089).

Статьи в материалах конференций и других изданиях

7. Анализ схемно-конструктивных решений рабочих органов вторичной сепарации картофелеуборочных машин. / Г.К. Рембалович, Р.В. Безносюк, И.А. Успенский [и др.] // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : Сб. науч. тр. / МГУ им. Н.П. Огарева; редкол.: П.В. Сенин [и др.]. - Саранск: 2009. - С. 206-208

8. Успенский, И.А. Сепарирующая горка с лопастным отбойным валиком. / И. А. Успенский, Р.В. Безносюк, Г.К. Рембалович // Вестник РГАТУ. - 2010. - № 2 - С. 57-59.

9. Инновационные решения вторичной сепарации: результаты испытаний в картофелеуборочных машинах / Д.Н. Бышов, С.Н. Борычев, И.А. Успенский [и др.] // Вестник РГАТУ. - 2011. - № 4(12). - С. 34-37.

10. Безносюк, Р.В. Перспективный орган выносной сепарации с лопастным отбойным валиком / Р.В. Безносюк, Г.К. Рембалович, В.А. Павлов, H.A. Успенский // «Интеграция науки с сельскохозяйственным производством. Материалы научно-практической конференции». / Рязанский ГАТУ. - Рязань, 2011. - С. 54 - 56.

11. Безносюк, Р.В. Повышение надежности картофелеуборочного комбайна совершенствованием органа вторичной сепарации / Р.В. Безносюк, Г.К. Рембалович, Н.В. Бышов, И.А. Успенский // Материалы научно-практической конференции РГАТУ - Рязань, 2011.-С. 98-101.

12. Повышение надежности органов вторичной сепарации картофелеуборочных машин / Р.В. Безносюк, Г.К. Рембалович, Н.В. Бышов [и др.] // Материалы Межгосуд. науч,-технич. семинара, посвященного памяти В.В. Михайлова. — Вып.24. — Саратов: Издательство «КУБиК», 2011.-С. 6-10

13. Безносюк, Р.В. Лабораторные исследования сепарирующей горки с лопастным отбойным валиком картофелеуборочной машины / Р.В. Безносюк // Вестник РГАТУ. - 2012. -№ 1(13)-С. 54-56.

14. Инновационные решения уборочно-транспортных технологических процессов и технических средств в картофелеводстве / Г.К. Рембалович, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев [и др.] // Сборник научных докладов Международной научно-технической конференции. Часть 2.-М.: ВИМ, 2011. С. 455-461

Патенты

15. Патент на полезную модель № 95960, RU, М.кл.2 А 01 D 33/08 Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей / Безносюк Р.В., Бышов Д.Н. и др. - Опубл. 20.07.2010, бюл. №20

16. Патент на изобретение №2454850, RU, М.кл.2 А 01 D 33/08 Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей / Павлов В.А., Рембалович Г.К., Безносюк Р.В. и др.-Опубл. 10.07.2012.

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л 1 Тираж 100 экз. Заказ №974 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГБОУ ВПО РГА ТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано с оригинала макета заказчика

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ставропольский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

На правах рукописи

04201358752

Иванчева Елена Николаевна

КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОКАЗАНИЙ К ПРИМЕНЕНИЮ МЕТАЛЛОКОМПОЗИТНЫХ И СТЕКЛОКОМПОЗИТНЫХ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ

14.01,14-стоматология

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

научный руководитель доктор медицинских наук, Д.А. Доменюк

Ставрополь - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 5

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ ВИДЫ ОБЛИЦОВОЧНЫХ 15 ПОЛИМЕРНЫХ И КОМПОЗИТНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ НЕСЪЕМНЫХ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Способы соединения полимерного, композитного материала и 15 каркаса при облицовке несъемных зубных протезов

1.2. Типы отверждения облицовочных полимеров и композитов в 22 зубопротезной технике

1.3. Физико-механические параметры облицовочных полимеров и 25 композитов для несъемных зубных протезов

1.4. Современные представления о процессе формирования микробного 31 налета на поверхности зубов и зубных протезов

ГЛАВА И. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 44

2.1. Материалы экспериментального исследования 44

2.1.1. Эмаль естественных зубов 44

2.1.2. Облицовочные полимерные материалы для несъемных 45 протезов химического отверждения

2.1.2.1. Экспериментальные образцы 45

2.1.2.2. Зубные протезы 46

2.1.3. Облицовочные композиционные материалы для несъемных 49 протезов световой полимеризации

2.1.3.1. Экспериментальные образцы 49

2.1.3.2. Зубные протезы 50

2.2. Методы экспериментального исследования 53

2.2.1. Микроскопическое исследование структуры поверхности 54 полимерных, композитных облицовочных систем и естественных зубов

2.2.2. Профилометрическое исследование рельефа поверхности 55

полимерных, композитных облицовочных систем и естественных зубов

2.2.3. Исследование гидролитической сопротивляемости 57 полимерных, композитных облицовочных систем и естественных зубов

2.2.4. Изучение колонизации полимерных, композитных 62 облицовочных систем условно-патогенной микрофлорой в эксперименте т-уйго

2.3. Материал и методы клинического исследования 63

2.3.1. Общая характеристика больных и методов 63 проведенного ортопедического лечения

2.3.2. Клинико-рентгенологические и функциональные 67 исследования

2.3.3. Индексная оценка гигиенического состояния 69 металлоакриловых, металлокомпозитных, стеклокомпозитных зубных протезов и естественных зубов

2.3.4. Методы статистической обработки полученных данных 72 ГЛАВА Ш. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 74 ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Результаты микроскопического исследования структуры 74 поверхности естественных зубов и полимерных, композитных облицовочных систем

3.1.1. Структура поверхности естественных зубов 74

3.1.2. Структура поверхности облицовочных полимерных 75 материалов для несъемных протезов химического отверждения

3.1.3. Структура поверхности облицовочных композитных 79 материалов для несъемных протезов световой полимеризации 94

3.2. Результаты профилометрического исследования рельефа 83 поверхности естественных зубов и полимерных, композитных облицовочных систем

3.2.1. Рельеф поверхности естественных зубов 83

3.2.2. Рельеф поверхности облицовочных полимерных материалов 84 для несъемных протезов химического отверждения

3.2.3. Рельеф поверхности облицовочных композитных 85 материалов для несъемных протезов световой полимеризации

3.3. Гидролитическая сопротивляемость полимерных, композитных 86 облицовочных систем и естественных зубов

3.4. Оценка колонизации полимерных, композитных облицовочных 91 систем условно-патогенной микрофлорой в эксперименте т-уйго ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 97

4.1. Результаты клинического применения облицовочных полимеров 97 химического отверждения при восстановлении дефектов зубов и зубных рядов металлоакриловыми зубными протезами

4.2. Результаты клинического применения облицовочных композитных 103 материалов световой полимеризации при восстановлении дефектов зубов и зубных рядов металлокомпозитными и стеклокомпозитными зубными протезами

4.3. Сравнительная эффективность клинического применения 110 полимерных, композитных облицовочных систем и естественных зубов

ГЛАВА У. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

133

129

114

131

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ:

ги - гигиенический индекс

ГС - гигиеническое состояние

дн - дентальный налет

др - дентальная реставрация

ЕЗ - естественный зуб

ИГ - индекс гигиены

изн - индекс зубного налета

иио - индекс интенсивности окрашивания

кем - конструкционный стоматологический материал

КТЛР - коэффициент температурного линейного расширения

кхс - кобальтохромовый сплав

лп - лазерная профилометрия

МАП - металлоакриловый протез

МП - мостовидный протез

МЕСП - металлокомпозитный протез

ПММА - полиметилметакрилат

СКП - стеклокомпозитный протез

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

УДМА - уретандиметакрилат

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

По данным Всемирной организации здравоохранения (2010) частичная адентия, наряду с кариесом и болезнями пародонта, относится к наиболее распространенной патологии зубочелюстной системы. Системный анализ изучения стоматологической ортопедической заболеваемости челюстно-лицевой области по данным обращаемости и планово-профилактической санации полости рта показывает, что на территории Российской Федерации частичная адентия составляет от 45,3% до 76,8% [48,65,102]. Значительная распространённость, высокая вероятность возникновения зубочелюстных деформаций при снижении жевательной эффективности определили медико-социальную значимость данной патологии [51,54,79,101].

При ортопедическом лечении дефектов зубных рядов широко используются современные виды несъемных зубных протезов, позволяющие достигнуть высоких функциональных и эстетических результатов с минимальными сроками адаптации [1,26,48,68,146]. Для эстетической облицовки каркасов зубных протезов применяются различные по своей структуре и природе материалы: керамика, полимеры и композиты [27,66,124,145,155,172]. Лидирующее положение керамики среди облицовочных материалов достигается оптимальным сочетанием эстетических, функциональных и оптических показателей, а также значительной износо- и водостойкостью. Пребывая в агрессивной среде полости рта, керамика является цветостабшгьным и биологически индифферентным материалом, приближаясь по основным показателям к параметрам естественных зубов [2,4,50,64,123].

Полимерные и композитные облицовочные системы успешно выдерживают конкуренцию за счет непрерывного технологического обновления. Рост качественных показателей металлоакриловых, металло-композитных и стеклокомпозитных зубных протезов происходит в

следующих направлениях: совершенствование качества каркаса, за счет разработки стоматологических сплавов и керомеров; модификация облицовочного покрытия, за счет внедрения материалов и способов их полимеризации с улучшенными эстетическими и биомеханическими параметрами; повышение надежности сцепления каркаса с облицовочным слоем, за счет введения наиболее эффективных адгезивных систем [11, 16, 20,26,29,32].

Проблема повышения эффективности ортопедического лечения дефектов зубных рядов с использованием несъемных протезов остается одной из актуальных в современной стоматологии. Результатами приводимых в научной литературе клинических исследований стали практические рекомендации, позволяющие обеспечить оптимальную конструкцию зубных протезов при минимальном количестве ретенционных пунктов, аккумулирующих дентальный налет для восстановления анагомо-функциональных свойств зубочелюстной системы [7,41,56,57,111,117].

Аргументированы способы уменьшения агрегации микробного налета в области тканей протезного ложа за счет совершенствования средств и методов профессиональной гигиены [6,45,81,96,127,134].

Доказано обоснованное улучшение состояния поверхности за счет уменьшения шероховатости и пористости, что позволяет не только снизить микробную обсемененность зубных протезов, но и уменьшить вероятность бактериальной и вирусной интоксикации, сведя к минимуму фоновую сенсибилизацию организма [18,28,39,53,70,94,107].

Следует констатировать, что в опубликованных результатах исследований отсутствуют сведения об устойчивости полимерных, композитных облицовочных материалов к образованию комплексных соединений со слюной.

Не установлена зависимость между морфологическими параметрами полимерных, композитных облицовочных систем (микроструктура, микрорельеф, гидролитическая сопротивляемость) и их устойчивостью к

осаждению микробной флоры из состава ротовой жидкости.

Нет сравнительных данных между структурными, поверхностными показателями облицовочных полимерных, композитных систем и твердыми тканями зубов, позволяющие спрогнозировать характер взаимодействия материала с биологическими средами полости рта.

Отсутствуют сведения о бактериальной обсемененности условно-патогенной микрофлорой полимерных и композитных облицовочных систем, а также не установлены факторы, влияющие на адгезию условно-патогенных микроорганизмов к поверхности облицовочного материала.

Не исследована динамика и интенсивность образования микробного налета на поверхности металлоакриловых, металлокомпозитных и стеклокомпозитных протезов.

Клинические наблюдения и результаты научных исследований убеждают, что невозможно повысить эффективность ортопедического лечения с использованием металлоакриловых, металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов без обоснованного выбора облицовочного материала, а также способа полимеризации, особенно при гипосаливации, повышенной минерализации и склонности к образованию дентального налета [110,133,140,151,158,172].

Избирательное применение облицовочных материалов, наименее подверженных микробной колонизации, будет способствовать уменьшению образования биопленки, как организованного взаимодействующего сообщества микроорганизмов, снижая риск развития воспалительных (аллергических) реакций со стороны тканей протезного ложа.

Сохранение стабильных показателей бактериальной обсеменённости позволит не только повысить эффективность механизмов санации, но и увеличить компенсаторные возможности микроэкологической системы при поддержании физиологических способов сохранения гомеостаза.

Это позволит улучшить общее гигиеническое состояние полости рта, обеспечить долговременную стабильность отдаленных клинических

результатов при сохранении конструкционной целостности и увеличении срока службы зубных протезов. Кроме того, избирательный подход к применению облицовочных полимерных и композитных материалов обогатит арсенал практических врачей качественными критериями оценки.

Перечисленные вопросы определили цель и задачи проведенного исследования.

Цель исследования: повышение эффективности ортопедического лечения дефектов зубов и зубных рядов с использованием металлокомпозитных и стекло композитных зубных протезов световой полимеризации на основании экспериментально-клинических исследований.

Задачи исследования:

1. Изучить структуру поверхности полимерных и композитных облицовочных систем, а также естественных зубов с помощью микроскопического исследования.

2. Установить рельеф поверхности полимерных и композитных облицовочных систем, а также естественных зубов с использованием профилометрического исследования.

3. Исследовать гидролитическую сопротивляемость полимерных и композитных облицовочных систем, а также естественных зубов.

4. Изучить колонизацию металлоакриловых, металлокомпозитных и стеклоком поз итны х зубных протезов условно-патогенной микрофлорой в эксперименте ш-у1И"0.

5. Провести сравнительную оценку гигиенического состояния поверхности зубов и зубных протезов из полимерных и композитных облицовочных материалов химического и светового типа полимеризации.

6. Обосновать целесообразность применения металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов светового типа полимеризации для повышения эффективности ортопедического лечения дефектов зубов и зубных рядов.

Научная новизна работы

Впервые представлено научное обоснование различной способности полимерных и композитных облицовочных материалов к формированию микробного налета.

Впервые на основании клинико-экспериментальных исследований проведено изучение устойчивости полимерных и композитных облицовочных систем к образованию комплексных соединений со слюной. Исследована динамика и интенсивность агрегации микробного налета на поверхности металлоакриловых, металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов.

Впервые выявлены основные морфологические показатели полимерных, композитных облицовочных систем (структура и микрорельеф поверхности, гидролитическая сопротивляемость), влияющие на адгезивные свойства микробной флоры полости рта.

Впервые получены данные сравнительного анализа структурных и поверхностных показателей облицовочных полимерных, композитных систем и твердых тканей зубов, позволяющие спрогнозировать характер взаимодействия полимерных, композитных облицовочных материалов с тканями и биологическими средами полости рта.

Впервые исследована колонизация металлоакриловых, металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов условно-патогенной микрофлорой в эксперименте т-ущо.

Впервые сформулированы обоснованные рекомендации по выбору и клиническому применению полимерных, композитных облицовочных материалов в зависимости от индивидуальных особенностей пациента. Доказано, что при восстановлении дефектов зубов, зубных рядов пациентам, имеющим повышенную минерализацию слюны, интенсивное образование дентального налета, при табакокурении и употреблении пищевых продуктов с высоким содержанием красящих веществ, применение металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов светового типа

полимеризации в комбинации с профессиональной гигиеной, позволяет значительно повысить эффективность ортопедического лечения в отдаленные после протезирования сроки и улучшить общее гигиеническое состояние полости рта.

Практическая значимость результатов исследования

Предложенные и обоснованные методы изучения структурных и поверхностных свойств могут быть использованы в прикладном клиническом материаловедении для определения качественных показателей полимерных, композитных облицовочных материалов.

Установление полимерных, композитных облицовочных систем с выраженной структурной однородностью, минимальной шероховатостью поверхности при высоких параметрах гидролитической сопротивляемости прогнозирует низкую адгезионную активность к микробной флоре ротовой полости.

Результаты клинико-экспериментальных исследований позволяют утверждать, что структура, свойства полимерного и композитного облицовочного материала определяются химическим составом, а также способом полимеризации.

Микробиологические исследования доказывают, что все полимерные и композитные облицовочные материалы подвержены колонизации условно-патогенными микроорганизмами. Степень колонизации зависит от химического состава, способа полимеризации, поверхностных и структурных свойств материала, но в большей степени от вида бактериальных культур.

Применение металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов светового типа полимеризации, обладающих низкой адгезионной активностью к микробной флоре ротовой полости, позволяет у пациентов с интактным пародонтом обеспечить стабильность адекватных механизмов резистентности при сохранении устойчивого равновесия между патогенной, условно-патогенной и полезной микрофлорой.

Индексная оценка бактериальной обсемененности поверхности зубов и стоматологических реставраций повысит информативность гигиенического состояния полости рта и может быть использована для определения сроков профессиональной гигиены.

Выявленная кратность проведения профессиональной гигиены является оптимальной с точки зрения профилактики для улучшения общего гигиенического состояния полости рта.

Личный вклад автора в исследование

Диссертантом определены основные идеи и дизайн исследования. Автор самостоятельно проанализировал современную литературу по проблеме повышения эффективности ортопедического лечения дефектов зубов и зубных рядов с использованием металлоакриловых, металлокомпозитных и стеклокомпозитных зубных протезов.

Изучил способы соединения облицовочного материала с каркасом несъемного зубного протеза, ос�