автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса вывозки яблок из сада и обоснование параметров вибрационной установки для уплотнения их в контейнерах

1. ВВЕДЕНИЕ

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Технологические схемы вывозки плодов из сада

2.2. Характеристика тары для вывозки плодов из

2.3. Погрузочно-разгрузочные и транспортные средства для вывозки плодов из сада в контейнерах

2.4. Использование вибрации для уплотнения плодов в таре

2.5. Цель и задачи исследования

2.6. Общая методика исследований

3. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЯБЛОК

3.1. Краткое состояние вопроса

3.2. Сопротивляемость плодов циклическим нагрузкам

3.2.1. Описание прибора и методика проведения опыта

3.2.2. Результаты опытов и их анализ

Выводы

4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ ЯБЛОК ВИБРАЦИЕЙ В КОНТЕЙНЕРЕ

4.1. Анализ движения виброплощадки и массы плодов при различных типах колебаний

4.2. Определение условий нарушения равновесия массы яблок в контейнере при различных типах колебаний

4.2.1. Влияние вертикальных колебаний на плоды в контейнере

4.2.2. Влияние горизонтальных колебаний на плоды в контейнере

4.2.3. Влияние круговых колебаний на плоды в контейнере

4.2.4. Определение величины степени уплотнения яблок в контейнере

4.3. Определение нагрузок, действующих на плоды при уплотнении различными типами колебаний

4.3.1. Вертикальные колебания яблок в контейнере

4.3.2. Горизонтальные колебания яблок в контейнере

4.3.3. Круговые колебания яблок в контейнере

4.4. Определение допустимых параметров вибрации для уплотнения яблок в контейнере при различных типах колебаний

4.4.1. Вертикальные колебания яблок в контейнере

4.4.2. Горизонтальные колебания яблок в контейнере

4.4.3. Круговые колебания яблок в контейнере

4.5. Проверка режимов уплотнения при циклических нагрузках на плоды

4.6. Определение потребной мощности для уплотнения плодов вибрациеи в контейнерах

Выводы

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ

ЯБЛОК ВИБРАЦИЕЙ В КОНТЕЙНЕРАХ

5.1. Описание экспериментальной установки

5.2. Методика определения степени уплотнения плодов в контейнерах

5.3. Зависимость степени уплотнения плодов в контейнерах от параметров вибрации

5.4. Методика определения повреждаемости плодов в контейнерах при перевозке из сада до места хранения

5.5. Зависимость повреждаемости плодов в контейнерах от параметров вибрации после перевозки из сада до места хранения

5.6. Исследование распространения колебаний в контейнере с плодами

5.7. Обоснование рациональной компоновки агрегата для уплотнения плодов вибрацией в контейнерах

5.8. Описание устройства макетного образца агрегата для уплотнения плодов вибрацией в контейнерах и его хозяйственных испытаний

Выводы б. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АГРЕГАТА ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ПЛОДОВ В КОНТЕЙНЕРАХ НА МЕСТЕ СБОРА И ВЫВОЗКИ ИХ ИЗ САДА (ВУК-3)

6.1. Государственные испытания агрегата ВУК

6.2. Экономическая эффективность агрегата ВУК

6.2.1. Показатели экономической эффективности рассматриваемых технологий вывозки плодов из

6.2.2. Экономический эффект от увеличения вместимости контейнеров за счет виброуплотнения массы плодов

6.2.3. Экономический эффект от лучшего сохранения качества плодов

Решениями ХХУ1 съезда КПСС предусмотрено увеличить в 19811985 годы среднегодовое производство продукции сельского хозяйства по сравнению с предыдущим пятилетием на 12.14%, а уровень производительности труда повысить на 22-24% [i]

Решающим условием выполнения этих задач является всемерное укрепление материально-технической базы сельского хозяйства,последовательное и неуклонное осуществление курса на его интенсификацию, расширение комплексной механизации и автоматизации прриз-водственных процессов, ускорение внедрения достижений науки.техники и передового опыта. Все мероприятия, направленные на подъем сельского хозяйства, в полной мере- относятся и к садоводству.

По данным Института питания Академии медицинских наук СССР, для полноценного питания человеку в среднем в год необходимо 91 кг плодов, ягод и винограда, в том числе плодов и ягод 81 кг [72] .

Для удовлетворения все возрастающей потребности населения в плодах и ягодах предстоит увеличить их к 1985 году в целом по стране до 12,6 млн.т, к 1990 году - до 16 млн.т [4б]

Выполнить поставленные задачи можно при условии значительного повышения производительности труда и обеспечения сохранности качества плодов на всех этапах производства на основе создания совершенной техники с использованием последних достижений науки.

В настоящее время как в СССР так и в ряде других стран, занятых производством плодов, широко используется для внутрихозяйственных перевозок крупнообъемная тара - контейнеры вместимостью 250-400 кг. При этом в процессе транспортировки их из сада потери от снижения качества плодов в результате механических повреждений составляют 6-11% [10, 31, 47, 56, 63] .

Таким образом, результаты труда, достигнутые при применении современных агроприемов, значительно утрачиваются на завершающей операции - вывозке плодов из сада.

Необходимым условием уменьшения повреждений плодов при транспортировке является плотная упаковка.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что повреждения можно снизить, если плоды уплотнить вибрацией [45,64,68,81,88,94, 95,98] . Данный способ упаковки обладает рядом положительных качеств, основными из которых являются: малая трудоемкость, высокая степень сохранения качества плодов при транспортировке,увеличение вместимости тары. В СССР разработана вибрационная установка ВУ-1,5 для уплотнения яблок в ящичной таре. Выпуск ее был освоен Кишиневским опытным заводом производственного объединения "Плодсельхозмаш".

Положительный эффект от применения вибрационного уплотнения плодов может быть использован и для снижения повреждений их при вывозке из сада в контейнерах.

Однако ряд обстоятельств, связанных с применением контейнеров (значительно большая высота слоя плодов в таре, перевозка из сада в незакрытом виде, необходимость работы непосредственно в саду, закладка на хранение без товарной обработки и др.) не позволяют механически перенести опыт использования ВУ-1,5. Данная работа посвящена исследованию и обоснованию параметров виброустановки для уплотнения и вывозки плодов из сада в контейнерах.

На защиту выносятся следующие основные положения:

I. Некоторые физико-механические свойства яблок наиболее распространенных в Центрально-Черноземном районе сортов, влияющие на качество плодов при уплотнении их вибрацией.

2. Теоретический анализ условий нарушения равновесия массы яблок в контейнере при различных типах колебаний, показавший наибольшую эффективность действия круговых колебаний и определивший максимальную величину степени уплотнения яблок в контейнере, а также данные об энергетических затратах при выполнении процесса уплотнения яблок вибрацией в контейнерах.

Расчет допустимых параметров вибрации для уплотнения яблок в контейнере при вертикальных, горизонтальных и круговых колебаниях.

3. Результаты экспериментальных исследований процесса уплотнения яблок вибрацией, устанавливающие основные зависимости качественных показателей от параметров вибрации и позволившие установить хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных об оптимальности основных параметров и режимов работы виброустановки, результаты исследования распространения колебаний в контейнере с плодами и обоснование рациональной компоновки агрегата для уплотнения и вывозки плодов из сада.

4. Сведения о высокой эффективности исследуемого способа уплотнения плодов вибрацией, свидетельствующие о лучшем, на 7.10%, использовании емкости контейнера и более высокой, на 4.7%9 сохранности плодов при транспортировке по сравнению с неугоютненными при повышении производительности труда в 1,4 раза по сравнению с существующей технологией вывозки, снижении прямых издержек в 1,5 раза, что обеспечивает годовой экономический эффект от внедрения агрегата в размере 6592 руб.

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте садоводства им. И.В.Мичурина.

Экспериментальные исследования проведены в опытно-производственном хозяйстве Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени НИИС им.И.В.Мичурина и в совхозе им.В.И.Будаговского Мичуринского района Тамбовской области.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В садоводческих хозяйствах широкое применение получает контейнерная технология уборки и вывозки плодов. В результате проведенного анализа установлено, что предварительным уплотнением вибрацией можно лучше использовать емкость контейнеров и снизить повреждения плодов при транспортировке.

2. Для обоснования режимов уплотнения с помощью специально от экономии тары от лучшего сохранения качества плодов окупаемости агрегата разработанного прибора (авторское свидетельство № 394694) исследованы прочностные характеристики плодов при циклическом характере действия нагрузок. Установлено, что степень повреждения плодов зависит в основном от амплитуды колебаний и числа циклов воздействия.

3. Теоретически проанализировано влияние вертикальных, горизонтальных и круговых колебаний на состояние плодов в контейнере в процессе уплотнения. Установлены предельные значения ускорений при превышении которых нарушается равновесие в относительном расположении плодов и обеспечивается их подвижность. Получены зависимости, позволяющие определить нагрузки, действующие на плоды в процессе уплотнения с безударным и ударным движением плодов.

4. На основе анализа безударного, ударного и циклического характера действия нагрузок исходя из отсутствия повреждений плодов при вибрации получено соотношение для определения допустимых режимов уплотнения:

5. Исследованиями, проведенными на экспериментальной виброустановке с применением специально разработанного устройства для измерения параметров вибрации (авторское свидетельство № 391408), установлен характер изменения амплитуды и ускорения колебаний по слоям плодов в контейнере. Полная прорабатываемость среды обеспечивается при вертикальных и круговых колебаниях на режиме с амплитудой 1,5 мм, частотой 30 Гц и выше.

6. Экспериментальными исследованиями установлены оптимальные режимы уплотнения (круговые колебания: амплитуда 1,52,0 мм, частота 25.35 Гц, продолжительность 30 с), обеспечивающие лучшее на 7.10$ использование емкости контейнера и более высокую на 4.1% сохранность плодов при транспортировке по сравнению с неуплотненными плодами.

7. На основе проведенных исследований совместно с ГСКБ ПО

Плодсельхозмаш" (г.Кишинев) разработан агрегат для уплотнения и вывозки плодов из сада в контейнерах ВУК-3. Наряду с более высокой сохранностью плодов при перевозках и лучшим использованием емкости контейнеров применение агрегата повышает производительность труда в 1,4 раза и сникает прямые издержки в 1,5 раза по сравнению с существующей технологией.

8. По результатам государственных испытаний принято решение о постановке агрегата ВУК-3 на производство. Кишиневским опытным заводом производственного объединения "Плодсельхозмаш" освоен его промышленный выпуск.

Годовой экономический эффект от использования агрегата ВУК-3 составляет 6592 рубля' .

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981 - 223 с.

2. Агрегат для уплотнения и вывозки яблок из сада /А.В.Четвертаков, В.С.Пустовалов, И.М.Брутер, В.С.Урсатий. Садоводство, 1975, № 10, с.24-25.

3. А.с.394694 (СССР). Прибор для исследования сопротивления плодов циклическим нагрузкам /А.В.Четвертаков, В.С.Пустовалов. Опубл. в Б.И., 1973, № 34.

4. А.с.391408 (СССР). Устройство для измерения параметров вибрации плодов в таре /А.В.Четвертаков, В.С.Пустовалов. -Опубл. в Б.И., 1973, № 31.

5. Ашмарин И.П., Васильев Н.Н., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов. Л.: Издательство Ленинградского университета, I975.-76 с.

6. Балашов В.М. Контейнеры лучше ящиков. Садоводство, 1970, № 9, с.12-13.

7. Беренштейн И.Б. Исследование некоторых физико-механических свойств яблок. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, 1974, № I, с.55-57.

8. Беренштейн И.Б. Исследования статических нагрузок на плоды в контейнерах. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, 1977, № 9, с.47-48.

9. Беренштейн И.Б., Баженев В.М. Определение оптимальной высоты наполнения контейнеров плодами. Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии, 1975, № I, с.42-44.

10. Беренштейн И.Б., Баккал И.И. Применение пакетов и контейнеров в хозяйствах Крыма. Садоводство, 1975, № 8, с.6-7.

11. Брутер И.М., Мокану А.А. Организация послеуборочной (товарной) обработки плодов. Кишинев: Изд. Картя Молдовеняске 1978. - 84 с.

12. Буров Ю.С. Технология строительных материалов и изделий. -М.: Высшая школа, 1972. 463 с.

13. Буряков А.Т. Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ. М.: Россельхозиздат, 1976.-168 с.

14. Вайнкоф Я.Ф., Квитко А.К. Вибрационная техника на вспомогательных транспортных операциях. М.: Машиностроение, 1964. - 164 с.

15. Варламов Г.П. Машины для уборки фруктов. М.: Машиностроение, 1978. - 216 с.

16. Варламов Г.П., Фрей О.Э. Размерные характеристики пальметтных садов и основные физико-механические свойства плодов. Тракторы и сельхозмашины, 1980, № 7, с.22-23.

17. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. - 159 с.

18. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов /Справочник под редакцией В.А.Баумана,И.И.Бы-ховского, В.Г.Гольдштейна. -М.: Машиностроение, 1970.-548 с.

19. Волков Б.Г. Работы по созданию средств механизации трудоемких процессов в интенсивном садоводстве и виноградарстве. Консервная и овощесушильная промышленность, 1980, № 12,с.22-24.

20. Воронков И.М. Курс теоретической механики. -М.: Наука, 1965.596 с.

21. Глебов В.И. Опыт работы райсовета колхозов. Садоводство, 1976, № I, с.9-12.

22. Десов А.Е. Вибрационные площадки. М.: Госстройиздат,1953. 72 с.

23. Десов А.Е. Вибряраваны&йбетон. М.: Госстройиздат, 1956. - 229 с.

24. Джафаров А.Ф. Влияние некоторых повреждений яблок на их сохраняемость: Автореф. Дис. . канд.техн.наук. -М.,1954. 17 с.

25. Доспехов: Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1963. - 336 с.30.у Ефремов Ю.В. Методика определения физико-механических свойств плодов. Материалы научной конференции (Саратовский институт механизации сельского хозяйства). Саратов, 1966, с.116-119.

26. Зубанов М.П. Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей и грунта. M.-JI.: Машиностроение, 1964.-195 с.

27. Каверин В.А. О причинах механических повреждений плодов и овощей при транспортировании. Консервная и овощесушиль-ная промышленность, 1976, № 9, с.17-19.

28. ЖЬлянда Н.К., Беренштейн И.Б., Лубкин B.C. Математическая модель изменения товарных качеств плодов и овощей при транспортировании. Консервная и овощесушильная промышленность, 1977, № 5, с.32-34.

29. Майстренко Д.И., Вццряков В.Н. Контейнер для яблок. -Садоводство, 1974, № 8, с.25.

30. Метлицкий Л.В., Цехомская В.М. Уборка и хранение яблок.-М.: Пищепромиздат, 1956.-126 с.43/ Механизация работ в садоводстве /Я.З.Жилицкий, Н.П.Лосев, Ю.А.Марков и др. М.: Колос, 1973. - 352 с.

31. Морозов А.В. Решения ХХУ1 съезда КПСС в жизнь. - Садоводство, 1981, № 4-5, с.1-2.47/Мохач М., Томчани Т., Перечи Ш. Уборка, товарная обработка и хранение плодов. (Перевод с венгерского). М.: Колос, 1968. - 464 с.

32. Оптовые цены на автомобили, тракторы, прицепы, сельскохозяйственные и землеройные машины для промышленности и для реализации сельскому хозяйству (вып.6). ЦНИИГЭИ, 1975 - 240 с.

33. Потапов В.А. Усилия, действующие на плоды при транспортировании. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1978, № 9, с.43-45.

34. Проблемы механики. Вып.Ш /Под общей редакцией Х.Драйдена и Т.Кармана М.: Изд.иностранной литературы, I96I.-368 с.

35. Проведение исследований по хранению плодов семечковых культур и винограда. Методические указания. М.: Всесоюзная ордена Ленина академия сельскохозяйственных наук, 1972.-35 с.

36. Протасов В.Т., Перепелица В.И. Механизация погрузочно-транспортных работ при вывозке плодов из сада. Сборник научных работ НИЗИСНП, М.: 1973, т.6, с.97-101.

37. Протоколы государственных испытаний агрегата ВУК-3 № 33-58-73 Южно-Украинской машинно-испытательной станции (г.Херсон),49.73 Центрально-Черноземной МИС (г.Курск), № 54-73 Пушкинской МИС (Пушкино Московской обл.))

38. Пустовалов B.C. О степени уплотнения плодов вибрацией в контейнерах. Краткие тезисы докладов второй Всесоюзной конференции молодых ученых по садоводству. Мичуринск, 1976,с.190-191.

39. А.В.Четвертаков, М.Ш.Ройтбурд. -М.: 1977. 77 с.

40. Сперанский В.Г. Биологические основы сохраняемости плодов и овощей. М.:Госторгиздат 1961. - 127 с.

41. Сперанский В.Г. Сбор, сортировка и упаковка плодов. М.: Изд-во Центросоюза 1955. - 52 с.

42. Четвертаков А.В., Пустовалов B.C. Исследование колебаний контейнера с плодами. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1982, № 10, с.51-52.

43. Четвертаков А.В., Пустовалов B.C. Новая технология вывозки плодов из сада в контейнерах. Информационный листок137.76, ЦНГИ, Тамбов, 1976.

44. Четвертаков А.В., Пустовалов B.C., Стрельникова В.Н.

45. К методике оценки качественных показателей виброустановки для уплотнения плодов в контейнерах. Сб.науч.работ ВНИИС им.И.В.Мичурина, Мичуринск, 1975, вып.20, с.189-193.

46. Hanna M.A., Mohsenin N.N. Pack handling of apples. Agr.Eng. Ren., 1972, v.17, N2, p.154-167.84.v How "Applejack" is made. Fruit Grower, 1968, N4, p.24.

47. Jindal V.K., Mohsenin N.N. Analysis of a simple pendulumimpacting devise for determining dynamic strength of selected food materials. Transactions of the ASAE, 1976, v.19, N4, p.766-770.

48. Lange B. Einfluss der Art der Verkaufsverpackung auf Trans-portschaden bei 'Apfeln. Gartenbau, 1975, H.11, S.533-334.

49. New ideas about farm transport. Farm Mechanization, 1965, v.17, N186, p.20.

50. Noujoks L. Mechanische Fruchtbelastungen auf dem Transportund Einflusse vom Fahrzeug. Obstbau, 1969, Jg.9, H.12, S.178-180.

51. VVan de Vrie Stapelkisten in cejfers. De Fruittelt, 1974, bd. b4, N16, p.430-451.