автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технологии и технические средства комбайнового и раздельного способов уборки льна

у

I

ГСКБ ПО МАШИНАМ ДЛЯ УБОРКИ ЛЬНА И КОНОПЛИ ЗАО "Завод "БЕЖЕЦКСЕЛЬМАШ" Всероссийский научно-исследовательский проектно-технологический институт механизации льноводства (ВНИПТИМЛ) Россельхозакадемии

На правах рукописи

ЧЕРНИКОВ Виктор Григорьевич

ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОМБАЙНОВОГО И РАЗДЕЛЬНОГО СПОСОБОВ УБОРКИ ЛЬНА

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства 05.20.04 - Сельскохозяйственные и мелиоративные машины

Диссертация в виде научного"' доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

/. Л

г. Тверь - 1999

¿/¿Г //л

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

Официальные оппоненты: Академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Листопад Г.Е.

Доктор технических наук, профессор Шеповалов В.Д. Доктор технических наук Шмонин В. А.

Ведущая организация - Калининская зональная Государственная машиноиспытательная станция

Защита состоится " ^ " ... 1999 г. в ./.9.. часов

на заседании диссертационного совета Д 169.06.01 в НИИ сельскохозяйственного машиностроения (ОАО "ВИСХОМ") по адресу: 127247, г.Москва, Дмитровское шоссе, .

С диссертацией в виде научно ознакомиться

в библиотеке ОАО "ВИСХОМ".

Диссертация в виде научног? 1999 года.

Ученый секретарь диссертационно: совета, доктор технических наук профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Лен-долгунец, исконно российская культура, известная в стране еще в 3-2 веках до н.э., является уникальной безотходной технической культурой, все составные части которой могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства.

Лен-долгунец как прядильную культуру, применяют для изготовления натуральной ткани, используемой при пошиве одежды и других предметов бытового назначения. Другие составные части льна применяют в целом ряде отраслей народного хозяйства при производстве большой номенклатуры технических изделий. Льняное масло из семян широко используют в качестве пищевого продукта, а также в химической, авиационной и медицинской промышленности. Мякину используют на корм животных. Отходы волокна применяют для изготовления прошивного ватина, а также как уплотнитель-утеплитель. Костру используют для изготовления мебели, всевозможных утеплителей, упаковочной тары и т.п. Лен может быть использован для изготовления высокоэффективного сорбента для очистки воды и воздуха от вредных примесей.

С середины XVIII века лен занимал первое место в "российской отпускной торговле". Ежегодно его вывозилось за рубеж на 90 млн. рублей золотом, в то время как вывоз зерна в тот же период не превышал 12 млн.руб. золотом.

Однако в последние годы, посевные площади льна систематически снижаются. По сравнению с довоенным временем посевные площади льна уменьшились в 8 раз и составляют в настоящее время немногим более 100 тыс. га.

Резко снизились показатели по урожайности - в России средняя урожайность льноволокна составляет 2,7 ц/га, семян - 1,3 ц/га .

Наиболее сложными и трудоемкими технологическими операциями являются уборочные операции, а среди них операции по приготовлению и подбору льнотресты, на выполнение которых расходуются более 70% от общих .трудозатрат при возделывании льна.

Причин ухудшения ситуации в отрасли льноводства много, одной из "чк является повсеместное внедрение комбайновой технологии уборки незрелого льна-долгунца с последующей искусственной сушкой биологичес-- сырого льновороха, что приводит к большим потерям семян и требует ■■чфштельного расхода жидкого топлива - до 200 кг на сушку 1 т готово-• вороха.

. | В современных условиях, когда в сельском хозяйстве происходит ра-иЬупнение сельскохозяйственных предприятий, наряду с комбайновой -оркой целесообразно внедрять двухфазную (раздельную) технологию

уборки льна-долгунца. Она обеспечивает не только более высокий выход волокна, но и значительно снижает технологические потери семян, повышая их качество. Так, при этом способе уборки всхожесть семян составляет 92% (против 80% при комбайновой уборке), энергия прорастания семян увеличивается на 12%, урожайность льносоломы - на 15%.

Применение двухфазного способа уборки льна-долгунца обеспечивает •получение урожайности льна-долгунца до 8-10 ц/га, семян - до 4 ц/га, улучшает качество волокна на один-полтора сортономера, снижает потери семян не менее чем на 25%, а расход топлива на сушку льновороха уменьшает в 2-3 раза.

Здесь следует сразу же оговориться, что эффективность двухфазной (раздельной) уборки льна-долгунца в значительной степени зависит от погодных условий региона, где расположены посевы льна.

В связи с изложенным полагаем, что сочетание обеих технологий для уборки льна-долгунца в настоящее время является насущной проблемой льноводства.

Создание технических средств для осуществления комбайновой и раздельной уборки льна поможет возрождению культуры льна-долгунца и является одной из самых актуальных и первоочередных задач отрасли льноводства.

Работа выполнялась в 1971-1998 г.г.в соответствии с указанными документами:

-Программа ГНТК СССР N 01.51.20 и Госплана СССР N Д/10 на 1981-1986 г.г. "Создать и внедрить высокопродуктивные сорта льна-долгунца, технологические процессы и средства механизации и уборки", а также "Создать и изготовить оборудование и машины для прогрессивной технологии льнопродукции" (тема N4, задания 03.02.01, 03. 02.02 и 03.02.03);

- Постановление СМ СССР от 04.04.1983 г. N 271 "Создать и освоить в производстве агрегат льноуборочный универсальный";

- Научно-техническая программа Госагропрома СССР 0.С.X. 21, утвержденная Президентом ВАСХНИЛ 12.09.1986 г. "Разработать и внедрить интенсивную технологию производства льна-долгунца, средства механизации и автоматизации, новйе высокопродуктивные сорта, обеспечивающие увеличение сборов и улучшение качества льносоломки и тресты на 1986-1990 г.г.", в том числе по отдельному заданию предусматривалось "Разработать подборщик-очесыватель для подбора льна из лент с очесом семенных коробочек с целью сокращения сроков уборки";

- Федеральная целевая научно-техническая Программа на 1992-1995 г.г, "Разработать и освоить зональные интенсивные ресурсосберегающие техно-

логии возделывания, уборки и первичной обработки льна-долгунца и конопли в Российской Федерации на основе создания и применения новых комплексно-устойчивых высококачественных сортов, новейших средств механизации и автоматизации" (подпрограмма "Лен и конопля"), одобренная Коллегией Минсельхоза России и Президиумом Россельхозакадемии (Постановление от 8.10.1992 г. N 10/9) и являющаяся составной частью общей Федеральной Программы, получившей наименование "Возрождение Российского льна";

- Совместная Программа Исполнительного Комитета Союза Белоруссии и России от 23.07.1997 г. "Повышение рентабельности производства и переработка льна на основе прогрессивных ресурсосберегающих технологий и техники на 1998-2000 г.г." (п. 2.8 - Льноуборочный комбайн, п. 2.9. -Льнотеребилка, п. 2.10,- Подборщик-очесыватель лент для двухфазной технологии уборки льна).

Цель работы - разработка высокоэффективных технологий и технических средств комбайнового и раздельного способов уборки льна.

Методика исследований. Разработка технологических процессов, методов расчета и проектирования основывалась на методах теоретической механики с использованием математических моделей по некоторым ответственным узлам с учетом агрофизических показателей льна-долгунца.

За основу методики экспериментальных исследований принимались существующие методики испытаний льноуборочной техники, в частности ОСТ 70.8.9.-80 "Машины для уборки льна. Программа и методы испытаний", которые дополнялись частными методиками для изучения рабочих органов подборщиков тресты, подборщиков-очесывателей лент льна, рабочих органов комбайнов по подбору, очесу и транспортированию стеблей льна.

Экспериментальные исследования, первичная апробация, государственные испытания и широкая работа в хозяйственных условиях проведены в научных учреждениях НПО "Нечерноземагропромлен" , на заводе "Бежецк-сельмаш". Калининской, Кировской, Львовской и Литовской машиноиспытательных станциях, в льносеющих хозяйствах Львовской, Калининской и Смоленской областей.

Научную новизну работы составляют:

- комбинированный способ уборки льна-долгунца, при котором в начальный период лен убирают по раздельной (двухфазной) технологии, а затем, по мере его поспевания, - по комбайновой технологии;

- математические модели, описывающие процессы подбора и очеса стеблей льна, динамические процессы льнокомбайнов и подборщиков тресты в условиях нормальной эксплуатации.

Новизна обоснованных в ходе исследований машин и рабочих органов

защищена 43 авт. свид., 9 патентами РФ, из них 2 патента [93, 94] - на новые способы уборки льна-долгунца.

Практическую ценность работы составляют разработанные технологии, параметры машин и рабочих органов для подбора и очеса стеблей льна; рекомендации по системам автоматического управления (САУ) льнокомбайнов и подборщиков тресты; предложения по совершенствованию надежности очесывающих аппаратов гребневого типа, поперечных транспортеров, теребильных ремней, подбирающих аппаратов льнокомбайнов и подборщиков тресты, а также комлеподбивающих механизмов, обеспечивающих выравнивание комлей стеблей перед их вязкой.

Реализация результатов исследований. По результатам научных исследований при участии автора совместно с рядом КБ и НИИ разработаны и поставлены на производство более 30 льноуборочных машин. Состояние с внедрением последнего поколения машин показано ниже.

Поставлены на производство.

1. Льноуборочные комбайны ЛК-4Т, ЛК-4А, ЛКВ-4Т, ЛКВ-4А. Выпущено 89636 шт. Получено 17 авт. свид. и 5 патентов РФ. Получена "Серебряная медаль" ВДНХ за разработку льнокомбайна ЛКВ-4Т в 1970 г.

2. Подборщики тресты ПТН-1 и ПТП-1. Выпущено 18000 шт. Получено 8 авт. свид. и 1 патент РФ. Получена "Бронзовая медаль" ВДНХ за разработку подборщика ПТП-1 в 1972 г,

3. Оборачиватели лент льна 0СН-1 и 0СП-1. Выпущено 15000 шт.

4. Ворошилка лент льна ВЛ-3. Выпущено 5000 шт.

5. Льнорасстилочная машина ЛРМ-2. Выпущено 1260 шт.

Получено 6 авт. свид. Получена "Золотая медаль" ВДНХ в 1968 г.

6. Подборщик-молотилка ЛМН-1. Выпущено 603 шт.

7. Плющильный аппарат АП-1. Выпущено 100 шт.

Выпущены опытными партиями.

1. Сепаратор сырого вороха СВ-1. Выпущено 18 шт.

Получено 1 авт.- свид.

2. Подборщик-очесыватель типа ПОЛ-1,5. Выпущено 6 шт.

Выпущены опытные образцы.

1. Подборщик-очесыватель ЛПЛ-1,5.

2. Сдваиватель лент льна.

3. Льноуборочный комбайн "Русь".

В 1998 г. комбайн "Русь" прошел государственные испытания на Калининской и Белорусской МИС и рекомендован к выпуску опытной партией.

Результаты исследований полностью использованы ГСКБ завода "Бе-жецксельмаш" в течение 1970-1998 г.г. при создании комплекса машин для

комбайновой и раздельной технологий уборки льна-долгунца.

Внедрение рекомендаций соискателя позволило снизить затраты труда при использовании комбайнового способа уборки льна-долгунца в 4,5 раза, при раздельной уборке - в в 5,3 раза.

Апробация работы. Основные положения доложены, обсуждены и одобрены Учеными советами Центрального научно-исследовательского, проект-но-технологического и конструкторского института механизации льноводства (ЦНИПТКИМЛ) и Всероссийского научно-исследовательского института льна (ВНИИЛ) в 1986, 1993, 1996 и 1998 г.г.; на заседаниях кафедры сельскохозяйственных машин Ленинградского СХИ (1978, 1986 г.г.), на технических совещаниях лаборатории машин для лубяных и других технических культур ВИСХОМа (1979, 1985, 1992, 1997 г.г.); на заседаниях и конференциях Калининского филиала ГОСНИТИ (1975-1989 г.г., 1992 г.); на заседании Президиума отделения РАСХН по Нечерноземной зоне РФ "Лен в Нечерноземье" (1993 г. -Санкт-Петербург-Пушкин); на научно-производственной конференции (1993г., г.Псков); на научной конференции Костромского СХИ (1975 г.); на Международной конференции "Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве" (1996, Минск); на III Международном симпозиуме по льну (1993, Бонн); на 4-ом международном симпозиуме Ассоциации льна ФАО (1996, Руан); на Международном научно-практическом семинаре "Реализация научных разработок в производстве и комплексной переработке льна" (1997 г., Тверь); на расширенном заседании секции научно-технического совета по техническим культурам ОАО "ВИСХОМ" (1998 Г. ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 102 печатные работы, в том числе монография, 43 авт. свид. и 9 патентов РФ на изобретения. Общий объем публикаций составил 39,1 печ.л., из них лично автора 27 печ. л.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Лен-долгунец остается главной технической культурой и основным источником натурального сырья для производства льняных тканей, характеризующихся большой прочностью, эластичностью, долговечностью и устойчивостью против гниения.

Россия традиционно являлась крупнейшим в мире производителем и экспортером льна. Дореволюционная Россия производила и продавала льна за границу до 85% от мирового объема. Ежегодно от его продажи страна получала 90 миллионов рублей золотом.

В структуре растениеводства дореволюционной России лен занимал около 13% площадей, а в объеме получаемого дохода около 70%.

Перед первой мировой войной, в 1913 г., во всем мире посевы льна-долгунца составляли 1,4 млн. га, из них на долю России приходилось 1,2 млн. га или 85%.

Будучи самой высокодоходной культурой в льносеющей зоне, в большинстве хозяйств производство льна в последнее время стало убыточным.

Площади посева льна в России снизилось с 327 тыс. га в 1992 г. до 104 тыс. га в 1998 г. или более чем в 3,0 раза, что составляет лишь около 10% мировых посевов льна-долгунца.

Сократились площади под этой культурой в несколько раз в Тверской, • Смоленской, Вологодской, Новгородской, Костромской, Псковской, Ярославской и в ряде других основных льносеющих областях Нечерноземья.

Спад посевных.площадей льна в ближайшие годы видимо будет продолжаться. Так, по прогнозу на 1999 год планируется посеять в России около 100 тыс. га льна-долгунца.

Производство льняных тканей в России только за период 1990-1995 г. г. сократилось в 4,7 раза, в том числе тканей бытового назначения в 5,0 раз.

Подобное положение в отрасли льноводства обьясняется целым рядом причин.

Одной из главных причин является отсутствие заинтересованности у производителей и переработчиков в расширении производства, недостаточное их техническое оснащение и материальное обеспечение, низкая культура производства и технологическая дисциплина.

Ситуация обостряется непрерывным моральным старением и физическим износом плохо ремонтируемого оборудования и льноуборочных машин. Диспаритет цен сельскохозяйственной и промышленной продукции еще в большей степени осложняет положение льнопроизводящих хозяйств.

Льняное поле получает все меньше удобрений всех видов, нередко отсутствие или нехватка гербицидов и пестицидов приводит к несвоевременному выполнению или вообще отказу от использования крайне необходимых для льна агротехнических приемов. В итоге, как минимум, снижение качества льноволокна и потери урожая, достигающие порой 55-60% от общего производимого урожая.

В связи с распадом СССР Среднеазиатские республики стали самостоятельными государствами, поэтому ранее дешевый источник сырья - хлопок стал малодоступен текстильным предприятиям России. Поэтому значение льна для России приобретает еще большее значение.

В тоже время в зарубежных странах с развитой льняной промышленностью объем производства льняных тканей и изделий из года в год возрастает. наиболее быстрыми темпами производство и переработка льна

р: * /Х-

ГО С 5

5/

растет в Китае, достигшие уже уровня стран ЕЭС. Во Франции и Бразилии объем производства льняной продукции за этот период увеличился примерно вдвое.

Помимо организационно-экономических мероприятий необходима разработка зональных специализированных технологий и средств механизации на основе развития фундаментальных и прикладных исследований.

Основы теории льноуборочных машин освещены в трудах М.И.Шлыкова, А.С.Маята, Л.М.Клятиеа, М..Н.Шрейдера, Г.А.Хайлиса, А.Б.Лурье, М.И.Ле-тошнева, П. Ф. Прибыткова, С. Г. Порфирьева, И.М.Махова, М.М.Ковалева, Л. Ю.Гурвича, Н.Н.Быкова, И. С.Нагорских, В. Д.Шеповалова, Г.Е. Листопада, А.Ф.Еругина, В.И.Сизова, Л.В.Родионова и многих других ученых.

Однако несмотря на значительный опыт создания основ теории и отдельных машин для различных способов уборки льна-долгунца конструкторские организации отрасли льноводства до настоящего времени не имеют всеобъемлющих рекомендаций по комплексу машин, что сдерживает их создание и внедрение в производство.

Кроме того, до настоящего времени отдельные машины создавались, опираясь на эмпирические данные и на аналоги сеноуборочных машин и пресс-подборщиков для этих же целей, что не всегда соотв