автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Усовершенствованный технологический процесс и параметры рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации

На правах рукописи

Огняник Александр Васильевич

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ПОЛИСТНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ПАЧЕК ТАБАЧНЫХ ЛИСТЬЕВ И ИХ ОРИЕНТАЦИИ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 2012

005018529

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИТТИ Россельхозакадемии)

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Виневский Евгений Иванович

Официальные оппонента - доктор технических наук, профессор

Плешаков Вадим Николаевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Кузнецов Геннадий Яковлевич

Ведущая организация - Государственное научное учреждение

Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (г. Зерноград)

Защита состоится «18» апреля 2012 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.08 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13, корпус факультета энергетики и электрификации, ауд. № 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».

Автореферат отправлен на сайг Минобрнауки РФ http://mon.gov.ru «14 »марта2012 г.

Автореферат размещен на сайте Кубанского ГАУ http://kubsau.ru « 14 » марта 2012 г.

Автореферат разослан « (6 » марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного ^/""Я/уИ^-

совета, доктор технических наук /у г/a B.C. Курасов

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одной из наиболее важнейших задач, стоящей перед АПК страны, является модернизация производства сельскохозяйственного сырья, которая должна решаться путем разработки и внедрения машинных технологий, обеспечивающих сокращение затрат труда, потерь урожая и повышения качества получаемого сырья востребованного перерабатывающей промышленностью.

Технология послеуборочной обработки табака сопряжена с большими затратами трудовых и энергетических ресурсов. На производство 1 т табачного сьфья необходимо затратить свыше 1200 чел-ч, израсходовать около 1,5 т условного топлива. Для устранения этих недостатков требуется разработка рабочих органов для полистного разделения пачек табачных листьев и ориентации.

Работа выполнена в период 2002-2010 гг. во ВНИИ табака, махорки и табачных изделий в результате выполнения заданий НТП Россельхозакадемии на 2001-2005 гг. (ГР № 01.20.0 404888) и на 2006-2010 гг. (ГР № 01.20.0 404894. ГР № 01.20.0 404896, ГР № 01.20.0 404890), а также по государственным контрактам с Департаментом сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края № 4.1.8/67 - 2006, № 4.1.8/32 - 2007.

Рабочая гипотеза - повышение производительности труда возможно достигнуть путем применения усовершенствованной технологической схемы послеуборочной обработки табака и разработки рабочего органа, осуществляющего полистное разделение пачек листьев табака и их ориентации.

Цель работы - повышение производительности процесса подготовки листьев табака к сушке путем разработки усовершенствованного технологического процесса и рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Задачи исследований:

1. Обосновать усовершенствованный технологический процесс полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

2. Разработать схему рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

3. Изучить физико-механические свойства свежеубранных листьев табака.

4. Оптимизировать параметры и режимы работы рабочих органов полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

5. Разработать методику расчета параметров технологического процесса и режимов работы рабочих органов полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

6. Испытать экспериментальный образец рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации и определить эффективность его применения.

Объект исследования — технологические процессы, рабочие органы для подготовки листьев табака к сушке; свежеубранные и неферментированные листья табака различных сортотипов и ярусов ломок.

Предмет исследования — выявление закономерностей эффективного функционирования рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке.

Методы исследований. Для определения основных параметров рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке применялись методы теоретической механики и математического анализа. Экспериментальные исследования проводились с целью проверки теоретических выводов, а также выявления ранее неизвестных закономерностей. Обработка и анализ результатов экспериментальных исследований проводилась методами математической статистки.

Научную новизну работы составляют:

1. Научно-обоснованный усовершенствованный технологический процесс и рабочий орган для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

2. Механико-математическая модель процесса разделения пачек табачных листьев и их полистная ориентированная подача на дальнейшую обработку.

3. Закономерности влияния физико-механических свойств листьев табака на режимы работы рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

4. Зависимости степени расщипки пачек табачных листьев и производительности рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации от его конструктивных и режимных параметров.

Новизна технических решений и полезность разработок подтверждена двумя патентами РФ на полезные модели.

Практическую ценность работы составляют:

1. Усовершенствованный технологический процесс и рабочий орган для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации, позволяющий повысить производительность процесса подготовки табака к сушке.

2. Методика расчета параметров технологического процесса и режимов работы рабочих органов для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Результаты работы могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями при разработке средств механизации для послеуборочной обработки табака.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование усовершенствованного технологического процесса полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

2. Оптимальные параметры и режимы работы органов для полистного разделения пачек табачных листьев, их ориентации и очистки от примесей.

3. Методика инженерного расчета параметров технологического процесса и режимов работы рабочих органов полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

4. Экономическая эффективность применения рабочих органов для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Реализация результатов исследований. Экспериментальный образец линии подготовки табачных листьев к сушке прошел ведомственные испытания на опытно-селекционном участке ГНУ ВНИИТТИ в соответствии с ОСТ 70.10- 2002 «Машины и оборудование для послеуборочной обработки табака и махорки. Программа и методы испытаний».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научных конференциях ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» в 2003-2009 гг. Результаты исследований отмечены дипломом III степени краевого конкурса на лучшую научную и творческую работу среди аспирантов (соискателей) высших учебных заведений Краснодарского края за 2006 г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 20 научных работ, в том числе два патента РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 2,52 п.л., из них на долю автора приходится 1,4 п.л.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы, включающего 141 наименование, в том числе девять - на иностранном языке и приложения. Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста, включая 50 страниц приложения, содержит 57 рисунков, 33 таблицы.

В экспериментальной части диссертации использован материал, полученный автором совместно с инженерами К.Г. Громовым, С.К. Папуша, Е.И. Шид-ловским и H.H. Виневской. Автор выражает благодарность сотрудникам ГНУ ВНИИТТИ И.Б. Пояркову и Г.И. Чаленко, принимавшим участие в разработке экспериментальных установок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель работы, научная новизна, практическая значимость и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе приведен обзор способов уборки и подготовки табака к сушке и применяемых при этом машин, исходные требования к качеству подготовки табачных листьев, обзор и анализ научно-исследовательских работ по теме исследования.

Значительный вклад в изучение процессов подготовки табачных листьев к сушке и создание конструкций устройств внесли И.Г. Нефедов, Г.И. Стоянов, В.А. Шувалов, П.И. Милай, Е.М. Лейбовский, И.П. Подгорный, В.З. Аверков,

И.П. Леонов, В.И. Каценко. Также значительный вклад в решение отдельных вопросов переработки табака и совершенствование конструкций внесли изобретатели из США, Германии, Молдавии.

На основании анализа литературных источников выдвинута гипотеза, что повышение производительности труда возможно достигнуть путем применения усовершенствованной технологической схемы послеуборочной обработки табака и разработки рабочего органа, осуществляющего полистное разделение пачек листьев табака и их ориентации. На основании изложенного сформулирована цель и поставлены задачи исследований.

Во втором разделе представлено теоретическое обоснование параметров и режимов работы рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Рабочий орган представляет собой барабан (рисунок 1) диаметром £> и длиной Ь с внутренними лопастями. Барабан расположен под углом к горизонту у. Ширина лопасти - /г. Лопасти расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, число лопастей - К . Обозначим угол поворота барабана а, его угловую скорость вращения - со, частота вращения в единицу времени - п. Вес пачки листьев, помещаемой в барабан, - СП, его масса - т. Коэффициент трения пачки листьев по материалу барабана - /. Размеры пачки листьев ахЬхс. Так как рассматриваем плоское тело (пачку), то а>с и Ь>с.

ренними лопастями можно разделить на фазы: I фаза - движение пачки листьев по внутренней поверхности барабана; II фаза - перемещение пачки листьев по поверхности внутренней лопасти; III фаза — падение пачки листьев на внутрен-

нюю поверхность барабана; IV фаза - расслоение пачки листьев под действием удара о внутреннюю поверхность барабана.

После падения на внутреннюю поверхность барабана и расслоения пачка листьев вновь пройдет комплекс четырех фаз. Таким образом, достаточно рассмотреть поведение пачки в каждом процессе одного комплекса, чтобы сделать вывод о поведении ее при перемещении по всей длине барабана. Рассмотрим поведение пачки в каждой из фаз.

Первая фаза. Пачка листьев попадает в барабан в точке С (рисунок 2) и начинает подъем до уровня, соответствующего углу поворота акр.

|ЛЯ | = кп ■ т ■ Уйа/) - сила сопротивления среды.

Если пачка листьев находится в I квадранте, то условие ее скольжения по внутренней поверхности барабана имеет вид

mg■s\na > /•" + Ля.

Проведя преобразования, получим

зт(аг-<з) га ...

--->—; (1)

$\п<рсо+кпсо%<р g

Так как максимальное значение 5ш(а-<р) = 1, то условие скольжения

примет вид

Рисунок 2 - Схема сил, действующих на пачку листьев в барабане

г

В барабане движение пачки листьев зависит от относительной скорости и сил, действующих на них. Этими силами являются пщ - вес пачки листьев; тгсо2 - центробежная сила (здесь г - радиус цилиндра, со - его угловая скорость); N - нормальная реакция поверхности барабана; |г| = N ■ щ<р - сила трения;

Предельное значение показателя кинематического режима кпр, при котором пачка листьев находится в относительном покое в барабане и движется вместе с ним

(3)

sin <р • cúk¡) + кп cos (р

Из выражения (3) определим критическую угловую скорость барабана, при

которой начнется скольжение пачки листьев

ш\р sin (р + raKVkn cos ср - g = 0. Решая квадратное уравнение относительно сокр, получим

(4)

0} ,

-/- кп cos <р + yj(rkn cos <pf 4 4 -gr sin ср

2-г$тср (5)

Вторая фаза - перемещение пачки листьев по поверхности внутренней лопасти. Движение пачки листьев происходит в двух плоскостях: вдоль лопасти в плоскости Х02 (рисунок 3), угол наклона р которой зависит от угла поворота барабана; вдоль лопасти в плоскости ГОг (рисунок 4), зависящей от угла наклона барабана.

Рисунок 3 - Схема определения траектории движения пачки по лопасти в плоскости Х02

Движение пачки листьев по лопасти будет продолжаться до тех пор, пока пачка не соскользнет с нее. В поперечном сечении лопасть перпендикулярна касательной, проведенной к окружности сечения барабана в точке ее пересече-

ния с плоскостью лопасти. В связи с этим угол наклона лопасти в поперечном сечении барабана равен углу поворота барабана.

Рисунок 4 - Схема определения траектории движения пачки по лопасти в плоскости УОХ

Рассмотрим силы, действующие на пачку листьев, в процессе ее движения по лопасти:

- сила тяжести Сп пачки, направленная вертикально вниз

Сп = т8>

где т — масса табачного листа, кг;

- сила аэродинамического сопротивления /?„ пачки, направленная в противоположную сторону от перемещения

Я„=кптУг, где кп - коэффициент парусности; V - скорость пачки, м/с.

Скорость движения пачки листьев по лопасти будет равна

V = ^ + К,2 = ^«.-»»»"И - А) + _ в) (б)

где Л = 5 =

кп к-п

Третья фаза - падение пачки листьев на внутреннюю поверхность барабана. Пачка листьев табака в момент отрыва от лопасти имеет скорость У направленную вертикально вниз (рисунок 5). Найдем уравнение движения пачки листьев табака, если проекция на ось л: силы сопротивления движению равна

Я = -кптУ2, где т - масса пачки табака, V — проекция на ось х его скорости, кп - коэффициент парусности. Ось х направлена по вертикали вниз.

Рисунок 5 - Схема падения пачки листьев табака

Возьмем начато отсчета на оси х в месте отрыва пачки от лопасти. Запишем начальные условия движения: при ¿ = О, х = 0, V = У„. Изобразим материальную точку во время движения на расстоянии х от начального положения. К пачке листьев табака приложены следующие силы: Сп - вес, Н - суммарная сила сопротивления движению, направленная в сторону, противоположную движению, т. е. по вертикали вверх. Составим дифференциальное уравнение движения в проекции на ось х

Я Л

(7)

Проведя ряд математических преобразований, получим скорость пачки листьев табака в момент касания внутренней поверхности барабана

V =

М]-е~2к"хУ

(8)

Четвертая фаза — расслоение пачки листьев под действием удара о внутреннюю поверхность барабана (рисунок 6). Ось х направим по вертикали вниз. Обозначим: Уп - скорость центра тяжести пачки листьев в начале удара, I)п - в конце удара, т - масса пачки листьев.

Рисунок 6 - Схема удара пачки листьев табака о поверхность барабана

Пачка листьев состоит из п-го количества листьев и поэтому можно записать

Пачка листьев после удара о внутреннюю поверхность барабана расслаивается на п-е количество листьев. Единственной мгновенной силой является реакция внутренней поверхности барабана. Ударный импульс 5 этой реакции направлен перпендикулярно к ней (рисунок 6). Поэтому уравнение об изменении количества движения материальной точки в приложении к пачке листьев запишем в виде

тип-тУп=5. (9)

Кинетическая энергия пачки листьев 1¥п до удара равна

т

пУгп__{т, + т2 + ...+ /и) И,

(10)

2 2 4 ; Если принять, что удар пачки листьев о внутреннюю поверхность барабана является абсолютно неупругим, то в конце удара скорость листьев будет равна нулю

У„= 0. (11)

Тогда =^ +т> . (12)

/=1 2

Таким образом, количество работы на расслоение пачки листьев при условии, что листья после удара и расслоения неподвижны, будет равно кинетической энергии пачки листьев до удара

Ы + т2 + -+ т»Ж

(13)

Теоретически обоснован технологический процесс ориентации табачного

листа. На табачный лист, находящийся в воздушном потоке, воздействует сила тяжести С,, и сила воздействия воздушного потока Рв (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схема сил, действующих на табачный лист в воздушном потоке

х-

При этом, С„ прикладывается к центру тяжести (ц.т.), а Рд - к геометрическому центру (г.ц.). При этом создается момент сил с центром в точке С.

МС1=С,гсо%Р(к-х), (14)

где р - угол между направлением действия силы тяжести и нормалью к средней жилке; к - расстояние между г.ц. и ц.т.; х - расстояние между осью вращения и г.ц.

М ,,в= Рв-$\па-соър ■ х, (15)

где а - угол наклона воздушного потока.

Рп = Рв-Зт,* (16>

где рн - динамическое давление воздушного потока, Па; 8ПЛ - площадь проекции листа на плоскость, перпендикулярную направлению силы действия воздушного потока, м'.

Составим дифференциальное уравнение вращения листа при нахождении его в воздушном потоке

с/2 В

У.,7--т- = С7 -собР(к-х) + рн-5Ш1 -БШСГ -СОБ/?*,

Ж1,

(17)

где К„, - момент инерции листа относительно оси перпендикулярной плос-

кости листа, кг м .

Условно принимая, что масса листа сосредоточена в его средней жилке, тогда можно определить, как для однородного стержня относительно оси, проходящей через его центр тяжести

у _ т.,г11 т~ 12

(18)

где тл - масса листа, кг; /,7 - длина листа, м.

Учитывая, что G,7 = преобразуем g

d2Ji _ m,, ■со%р(к-х)-\2 ^ рн-Sm,-sma-со$(] ■ x\2 dt2 g ■ т ., ■ l2,, m„ -1

(19)

'.i 'л

Решим квадратное уравнение относительно t.

t--

/

\2

6(k-x)-cosfî -Sfj,, -sinor -cos^j^f I S'h, т,гК7 J

2| 6(^-x)'Cos/g [ 6■ pR-Sw, -sing-cosp-x

S-l), J

(20)

Подставляя значения экспериментальных данных в уравнение (20), можно определить время ориентации табачного листа.

В третьем разделе представлены программа и методика экспериментальных исследований. Экспериментальная часть работы была выполнена в лаборатории механизации и послеуборочной обработки табака ГНУ ВНИИТТИ. Исследования проводились на специально сконструированных приборах и установках, а также на экспериментальном образце линии для подготовки табака к сушке ЛПТС-360. Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась методами общей теории статистики. Для обработки результатов многофакторного эксперимента использовались программы Excel, MathCAD.

В четвертом разделе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Определены размерно-массовые характеристики листьев табака: длина, ширина и масса листа. Установлено, что средние значения размерных характеристик листьев различных ломок колеблются в пределах 24...35%.; средние

значения размерных характеристик черешка листьев различных ломок колеблются в пределах 25... 27 %; дисперсионный анализ объемов выборок размерных характеристик листьев табака различных ломок показывает, что в основном они имеют существенное различие.; дисперсионный анализ объемов выборок размерно-массовых характеристик черешковых и сидячих листьев сортов табака Трапезонд 15 и Юбилейный показывает, что они имеют существенное различие между собой.

Определены статические коэффициенты трения листьев табака о различные конструкционные материалы (сталь, эмаль, пластик, дюраль, резина, дерево). По результатам дисперсионного анализа можно сделать вывод, что они имеют между собой существенное различие.

Разработана принципиальная схема рабочего органа для механического полистного разделения пачек табачных лиртьев и их ориентации (рисунок 8). Устройство содержит барабан 1 , расположенный под углом к горизонту для перемещения табачных листьев, лопасти 2, расположенные параллельно образующей барабана, приводные катки 3, подающий транспортер 4 и выносной транспортер 5. На входе и выходе барабана 1 имеются торцевые стенки 6, 7 с приемным 8 и выходным 9 окнами соответственно.

Устройство работает следующим образом. Листья подаются на подающий транспортер 4, который перемещает их к приемному окну 8. С подающего транспортера 4 пачки листьев через приемное окно 8 попадают в барабан 1 и падают в сектора между лопастями 2.

Рисунок 8 - Схема устройства для полистного разделения пачек та-

бачных листьев

Барабан 1 вращается и лопасти 2 подхватывают пачки листьев, поднимают их до положения, когда сила тяжести превысит силу трения и пачки соскальзывают с лопасти вниз, при ударе о стенку барабана 1 или ребро лопасти 2, пачки

испытывают сдвиговые нагрузки и разбиваются полистно. Перемещение листьев в барабане 1 осуществляется за счет угла наклона оси барабана 1 к горизонту. Более узкие вначале лопасти 2 способствуют частому падению пачек табака, широкая часть лопастей 2 на выходе из барабана 1 способствует тому, что листья плавно и равномерно сбрасываются на выносной транспортер 5.

Лопасти барабана расщипки более широкой стороной направлены в сторону выгрузки (рисунок 9). Листья, падая с узкой части лопасти, расположенной в секторе загрузки лучше разделяются, а с широкой точно падают на выносной транспортер.

Рисунок 9 - Схема расположения лопастей барабана Оптимизированы параметры рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев с использованием математического метода планирования многофакторного эксперимента в виде центрального композиционного ортогонального плана второго порядка, предложенного Боксом и Уилсоном.

Установлено влияние угла наклона барабана, частоты вращения барабана и количества внутренних лопастей барабана на производительность и степень расщипки пачек табачных листьев. Уравнение поверхности отклика для производительности в кодированных значениях факторов от взаимодействия угла наклона, частоты вращения, количества внутренних лопастей имеет следующий вид

У = -14,13.x,2 -10,40*22 -34,03*3 + 25,60*.*, + 5.30*,*, +

3 (20)

+ 11,85*2;сз+28,46*,+96,91^+13,90*3+252,96, где У- производительность, кг/ч; *,, *2, *, - кодированные значения факторов.

Пересчитав кодированные значения коэффициентов при факторах *,, *2, *3 в натуральные, получим уравнение отклика вида У = /(Х,,Х2,Х3).

У = -33,05*,2 - 0,96X1 -9,17X1 + 3,44*,*, + 6,18*,*3--0,85*2;Г3+422,35*,+17,26*,+32,66*3 -1587,72,

где *, - угол наклона барабана, град; *2 - частота вращения барабана,

мин; *3 - количество лопастей.

Для нахождения экстремума уравнения (21) приравняем нулю его частные производные и решив полученную систему уравнений получим *, =7,82; *2 =21,34; *3=3,42.

Подставив полученные данные в уравнение (21) получим максимальное значение производительности У =403,91 кг/ч.

Таким образом, оптимальными значениями режимных параметров являются: угол наклона барабана - 7,82°; частота вращения барабана - 20,34 мин"1; количество лопастей - 3,42.

Найденные оптимальные значения точно реализовать на практике не удается. Поэтому принимаются значения угла наклона барабана, частоты вращения барабана и количества лопастей наиболее близкие к оптимальным, а именно: угол наклона барабана - 8°; частота вращения барабана - 20 мин 4; количество лопастей-4. Подставив эти значения в уравнение (21), получим: К = 400,28 кг/ч.

Полученное максимальное значение производительности рабочего органа для расщипки пачек табачных листьев является высоким, а последующее оборудование технологической линии не может обеспечить такую производительность, также следует учесть низкий процент расщипки пачек табачных листьев при подобной производительности.

Ограничивающим фактором для определения оптимального значения производительности является степень расщипки пачек табачных листьев.

Для этого проведен многофакторный эксперимент изучения влияния угла наклона барабана, частоты вращения барабана и количества внутренних лопастей барабана на степень расщипки пачек табачных листьев.

Уравнение поверхности отклика для степени расщипки пачек листьев табака в кодированных значениях факторов от взаимодействия угла наклона, частоты вращения, количества внутренних лопастей имеет следующий вид

У = 8!,74 - 7,44*, + 0,90х2 + 8,55*3 - 4,2(Ц2 -6,64*32 - 1,22*,*,, (22) где У - степень расщипки, %; х,, х2, х3- кодированные значения факторов.

Пересчитав кодированные значения коэффициентов при факторах *,, *2, *3 в натуральные, получим уравнение отклика вида У = /(Х,,Х2,Х}). У = -270,23 + 98,77*,-1,82^+17,41^-7,62^-1,47^-0,61Х,Х3, (23)

Для построения графиков влияния производительности и степени расщипки от частоты вращения барабана при различных углах наклона и количестве лопастей барабана, фиксируем один из факторов (угол наклона барабана) на определенном уровне (6, 7 и 8 град.).

Для нахождения оптимального значения производительности проведено графическое исследование графиков влияния производительности и степени расщипки от частоты вращения барабана при различных углах наклона и количестве лопастей барабана (рисунки 10, 11, 12).

В результате проведенного трехфакторного эксперимента определены оптимальные параметры и режимы работы рабочего органа для полистного разделения пачек и ориентации табачных листьев, влияющие на степень расщипки пачек листьев и производительность процесса подготовки листьев табака к сушке: частота вращения - 20 мин"', количество лопастей - 6 штук, угол наклона барабана - 7 град.

0 : 4 « 8 10 12 Ы 1« 18 20 :: 24 Частот вращешщХ25. шш-1

—*~Х?г=1.6 • Х?1=2 -»-¿м —-¿г-* -^¿1-6.4

Рисунок 10 - Влияние частоты вращения барабана и степени расщипки при угле наклона барабана 6 град.

400

- 350

зим

>•

¡* 250

200

г. 1 50

а

то

с

0

-г

Л

і/

100 90

К Ці ІД II 10 IX 2У Чпсготг вращения (Х21 міш- І

-ХЗ-І.4 -ХА-І.6

ХЗг-З

-ХЗ-Ч

-Х3=6 - Х.ІІ—5

-ХЗ-6.-І - ХЗг-б.-І

Рисунок 11 - Влияние частоты вращения барабана и степени расщипки при угле наклона барабана 7 град.

Угол наклона 7 град. (XI =0)

-і л N ю і; І4 іб 15 :о Чїісготп вращения і Х2 і. >яш- I

-ХЛ-1.6 -Х3|=1.б

хзі-:

-Х5=о -Х3і=6

Рисунок 12 - Влияние частоты вращения барабана и степени расщипки при угле наклона барабана 8 град.

Проведены исследования влияния технологий подготовки листьев табака к естественной сушке на ее продолжительность: закрепление листьев табака на шнур без прорезания средней жилки; ручное прорезание средней жилки листьев табака с последующим закреплением на шнур; машинное прорезание средней жилки листьев табака с последующим закреплением на шнур технологической линией. Сравнительный анализ графиков сушки табака (рисунок 13) показывает, что продолжительность сушки листьев, подготовленных к сушке на технологической линии, в сравнении с ручной технологией, сократилась в 1,7 раза.

Вл агосоде ржан

•«е, «г/кг 1 - контроль;

2 - ручная технология прорезания;

3 - машинная тех-

2,5 2

1,5 Х^ / нология прореза-

I '

0,5 - ----- ■ ~......... г_______- '----в__НИЯ.

О

О 100 200 300 400 500 600

Время, час

Рисунок 13 - Влияние технологии подготовки листьев табака к сушке на продолжительность естественной сушки

Проведены ведомственные испытания экспериментального образца рабочего органа для разделения пачек табачных листьев в составе технологической линии для подготовки листьев табака к сушке (рисунок 14).

Рисунок 14 - Экспериментальный образец устройства для полистного разделения пачек табачных листьев

Установлено что предложенные параметры и режимы работы экспериментальных рабочих органов позволили достичь ориентированной полистной подачи табака, механизировать ручной труд и снизить затраты труда в 2,5 раза.

Представлена методика инженерного расчета параметров рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке, которая может быть использована при проектировании и настройке линий для подготовки листьев табака к сушке.

В пятом разделе представлен расчет экономической эффективности использования предлагаемых рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке. Планируемые капиталовложения окупятся в течение 1,6 сезона и позволят получать годовой доход в размере 116622,7 руб. за счет снижения прямых эксплуатационных затрат на 28...29%.

Общие выводы

1. Теоретически обоснованы основные параметры технологического процесса и режимы работы рабочего органа для полистного разделения пачек и ориентации табачных листьев.

2. Разработана конструктивно-технологическая схема рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации в составе линии для подготовки табака к сушке (патент РФ на полезную модель № 71513 «Технологическая линия подготовки листьев табака к сушке»). Рабочий орган состоит из барабана и лопастей, при этом барабан установлен под углом к горизонту, а лопасти расположены параллельно образующей барабана, имеют клиновидную форму с увеличением ширины в сторону выходного окна (патент РФ на полезную модель № 40846 «Устройство для полистного разделения массы табачных листьев»).

3. Анализ физико-механических свойств листьев табака показал, что как размерно-массовые характеристики листьев черешковых и сидячелистных сор-тотипов табака, так и коэффициенты трения листьев табака о различные конструкционные материалы имеют между собой существенную разность.

4. В результате многофакторного эксперимента второго порядка оптимизированы основные параметры и режимы работы рабочих органов для полистного разделения пачек и ориентации табачных листьев: частоту вращения барабана расшипки - 20 мин'1, количество лопастей в барабане - 6 штук, угол наклона барабана - 7 градусов.

5. Разработана методика инженерного расчета основных параметров технологического процесса и режимов работы рабочего органа для полистного разделения и ориентации пачек табачных листьев, на основе которой определены минимальные параметры: радиус барабана расщипки RMf = 0,4 м; длина барабана расщипки Ь.юр -2 м; минимальная угловая скорость вращения барабана расщипки а> = 1 мин'1;

6. Испытаниями экспериментального образца рабочего органа для полистного разделения пачек и ориентации табачных листьев установлено, что произ-

водительность технологического процесса машинной подготовки к листьев табака к сушке, в сравнении с сушествующей технологией, повысилась в 1,8 раза, а его применение окупится в течение 1,6 сезона и позволит получить годовой доход в размере 116622,7 руб. за счет снижения прямых эксплуатационных затрат на 2 8... 29%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Огняник, A.B. Новая техника для табаководства / Е.И. Виневский, А.Е. Лысенко, H.H. Виневская, A.B. Огняник // Достижения науки и техники АПК. -2007. - № 7. - С. 43-45.

2. Огняник, A.B. Технологическая линия для подготовки листьев табака к сушке / A.B. Огняник // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2009. -№ 7. -С. 9-10.

3. Огняник, A.B. Теоретико-экспериментальная оптимизация параметров рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке / A.B. Огняник // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс].- Краснодар: КубГАУ, 2011. - № 09(73). - 7 с. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/20I l/09/pdf/36.pdf.

4. Патент на полезную модель № 40846 РФ A0ID45/I6. Устройство для полистного разделения массы табачных листьев / Е.И. Виневский, A.B. Огняник, А.И. Петрий [и др.]. - Опубл. 10.10.2004, Бюл. № 28.

5. Патент на полезную модель №71513 РФ A01D45/16. Технологическая линия подготовки табака к сушке / A.B. Огняник, Е.И. Виневский, И.Б. Поярков [и др.]. - Опубл. 20.03.2008, Бюл. № 8.

6. Огняник, A.B. Обоснование параметров рабочих органов для расщипки пачек свежеубранного табака / A.B. Огняник // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: Материалы 5-й регион, науч.-практ.конф. молодых ученых / КГАУ. - Краснодар, 2003. - С.215-216.

7. Огняник, A.B. Параметры рабочих органов для расщипки пачек свеже: убранного табака / A.B. Огняник, Е.И. Виневский // Научное обеспечение про-

изводства и промышленной переработки табака: сб. науч. трудов / ГНУ ВНИИТТИ. - Краснодар, 2004. - Вып. 176. - С. 122-124.

8. Огняник, A.B. Основные параметры рабочих органов для расщипки пачек свежеубранного табака / A.B. Огняник // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: Материалы 6-й регион, науч.-практ. конф. молодых ученых / КГАУ. - Краснодар, 2004. - С. 223-224.

9. Огняник, A.B. Обоснование параметров рабочих органов технологической линии для подготовки листьев табака к сушке / A.B. Огняник, Е.И. Винев-ский, А.И. Петрий, Л.П. Пестова // Производство пищевых продуктов в соответствии с требованиями концепции здорового питания и другие вопросы: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. / ГУ ВНИТИММС и ППЖ.- Волгоград, 2004.-С. 346-348.

10. Огняник, A.B. Теория определения параметров рабочих органов для расщипки пачек свежеубранного табака/ A.B. Огняник, Е.И. Виневский // Проблемы повышения качества и безопасности табака и табачных изделий: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. / ГНУ ВНИИТТИ. - Краснодар, 2005. - С. 187-192.

11. Огняник, A.B. Оптимизация параметров технологической линии для подготовки листьев табака к сушке / Е.И. Виневский, A.B. Огняник // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. / ГУ ВНИТИММС и ППЖ. - Волгоград, 2005.-С. 322-324.

12. Огняник, A.B. Оптимизация параметров рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке / A.B. Огняник, Е.И. Виневский //' Приоритетные направления комплексных научных исследований в области производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции: Труды науч.-практ. конф. / РАСХН. - Углич, 2005. - С. 286-288.

13. Огняник, A.B. Расчет и оптимизация параметров рабочих органов для расщипки пачек свежеубранного табака / A.B. Огняник // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: Материалы 8-й регион, науч.-практ. конф. молод. ученых. - Краснодар: КубГАУ, 2006. - С. 323-325.

14. Огняник, A.B. Некоторые физико-механические свойства растений отечественных сортов табака / A.B. Огняник, Виневский Е.И., Громов К.Г. и др. // Сб. науч. трудов ВНИИТТИ. - Краснодар, 2008. - Вып. 177. - С. 203-208.

15. Огняник, A.B. Применение многофакторного эксперимента при оптимизации параметров рабочих / A.B. Огняник // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: Материалы II Всероссийской науч.-практ. конф. молодых учёных. - Краснодар, 2008. - С. 339-340.

16. Огняник, A.B. Параметры рабочих органов линии для технологических приёмов ускорения влагоотдачи при сушке / A.B. Огняник // Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. - Углич, 2009. - С.145-148.

17. Огня ник, A.B. Совершенствование технологического процесса и оптимизация параметров рабочих органов / A.B. Огняник // Сб. науч. трудов / ГНУ ВНИИТТИ. - Краснодар, 2009. - Вып. 178. - С. 313-318.

18. Огняник, A.B. Оптимизация технологической линии ЛПТС-720 для подготовки листьев табака к сушке / A.B. Огняник // Сб. докладов конференции-конкурса научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов за 2009 год. - М., 2009. - С. 178-190.

19. Огняник, A.B. Научные основы создания сквозных машинных технологий для производства конкурентоспособной табачной продукции // Научные основы создания сквозных аграрно-пищевых технологий производства табачной продукции высокого качества и повышенной безопасности / под ред. В.А. Саломатина / ГНУ ВНИИТТИ. - Краснодар, 2010. - С. 270-316.

20. Огня ник, A.B. Теоретические основы параметров рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке // Научное решение актуальных проблем производства, качества и безопасности сельхозпродукции: Материалы регион, конф. молодых ученых научных учреждений г. Краснодара / ГНУ ВНИИТТИ. -Краснодар, 2010. - С. 41-45.

Подписано в печать 12.03. 2012 г Бумага офсетная Печ. л,-1,0 Тираж 100 экз.

Формат 60><84 1/16 Офсетная печать Заказ № 197

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина,!3

61 12-5/3165

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий Россельхозакадемии

На правах рукописи

Огняник Александр Васильевич

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ПОЛИСТНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ПАЧЕК ТАБАЧНЫХ ЛИСТЬЕВ И ИХ .

Специальность: 05.20,01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н., доцент Е.И. Виневский

Краснодар - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................4

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОДГОТОВКИ ЛИСТЬЕВ ТАБАКА К СУШКЕ...............................................................................11

1.1 Подготовка табачных листьев к сушке......................................................11

1.2 Подготовка табачных листьев к сушке в массе.........................................21

1.3 Разделение листовоздушной массы............................................................25

1.4 Самоходные системы накопления табачных листьев...............................27

1.5 Технологические комплексы уборки и подготовки табака к сушке.......31

1.6 Выводы по главе...........................................................................................37

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОДГОТОВКИ ЛИСТЬЕВ ТАБАКА К СУШКЕ.......................................................................................................................40

2.1 Теоретические исследования технологического процесса полистного

разделения пачек табачных листьев в барабане с внутренними лопастями ...40

2.2 Теоретическое обоснование параметров технологического процесса ориентации табачного листа.................................................................................53

2.3 Выводы по главе...........................................................................................56

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................................................................58

3.1 Программа экспериментальных исследований.........................................58

3.2 Характеристика объекта исследований......................................................59

3.3 Методика определения коэффициента трения..........................................63

3.4 Методика проведения многофакторного эксперимента для оптимизации параметров рабочих органов................................................................................64

4 ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛИСТНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ПАЧЕК ТАБАЧНЫХ ЛИСТЬЕВ И ИХ ОРИЕНТАЦИИ..........................................................................................................66

4.1 Физико-механические свойства листьев табака........................................66

4.2 Результаты поисковых опытов....................................................................72

4.3 Устройство и технологический процесс рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.......................................75

4.4 Оптимизация параметров рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев........................................................................................78

4.5 Результаты ведомственных испытаний экспериментальных образцов рабочих органов для разделения пачек табачных листьев................................91

4.6 Методика инженерного расчета рабочего органа для полистного разделения и ориентации пачек табачных листьев............................................96

4.7 Выводы по главе.........................................................................................101

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОЧЕГО ОРГАНА ЛИНИИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТЬЕВ ТАБАКА................................103

5.1 Производительность линии послеуборочной обработки листьев табака......103

5.2 Определение годового экономического эффекта применения технологии послеуборочной обработки листьев табака......................................................104

5.3 Экономическая эффективность использования разрабатываемых технических средств............................................................................................108

5.4 Выводы по главе.........................................................................................110

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..................................................................................................111

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..............................................113

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................................................127

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших задач, стоящих перед табачной промышленностью России и стран СНГ, является создание сырьевой базы, обеспечивающей высококачественным, конкурентоспособным сырьем табачные фабрики для производства табачных изделий, отвечающих требованиям современного рынка [14,41,64, 103, 110, 116].

К настоящему времени Правительством Российской Федерации, Законодательным Собранием Краснодарского края принят ряд Постановлений, направленных на стабилизацию работы отрасли табаководства и предприятий табачной промышленности Южного Федерального округа за счет увеличения объемов производства табака и создание собственной сырьевой базы для табачной промышленности [34, 106, 107, 108].

Департаментом сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края совместно со Всероссийским научно-исследовательским институтом табака, махорки и табачных изделий была разработана программа «Производство табака и табачных изделий в Краснодарском крае» на 2004-2006 годы. Целью Программы является стабилизация работы отрасли табаководства и предприятий табачной промышленности в Краснодарском крае [108].

Для достижения основной цели необходимо решить следующие задачи:

- увеличение объемов производства и переработки табака;

- создание собственной сырьевой базы для табачной промышленности;

- создание новых рабочих мест в сельскохозяйственном производстве и предприятиях перерабатывающей промышленности, и по реализации табачных изделий;

- увеличение доходов бюджетов всех уровней.

В ходе выполнения Программы предусматривается укрепление материально-технической базы хозяйств, занимающихся возделыванием табака, его сушкой, ферментацией и промышленной переработкой [84, 108, 127, 129].

Успешное решение указанной проблемы во многом зависит от степени совершенства технологий и оборудования для послеуборочной обработки табака, которые не только закрепляют и развивают свойства свежеубранных листьев табака, но и определяют экономику табаководства. Чтобы высушить и ферментировать выращенный урожай необходимо затратить не менее 60 % трудовых и материальных ресурсов, расходуемых на производство табачного сырья [6, 80, 8, 9, 14, 33].

Для сушки табачных листьев используют естественные, комбинированные и искусственные способы сушки [102]. Каждый из применяемых способов имеет свои достоинства и недостатки. Естественные способы не требуют затрат технического тепла, позволяют при строгом соответствии рекомендованных технологий получать табачное сырье с высокими технологическими и курительными свойствами, но длительны и зависят от погодных условий. В мировой практике естественные способы сушки широко применяются для сушки табака восточного типа, а также для крупнолистных сортов сортотипа Берлей.

Искусственные способы сушки лишены целого ряда недостатков естественных способов высушивания табака и не зависят от погодных условий. Их технологические операции легче механизировать, а при их осуществлении меньше невозвратимые потери сырья. Однако для высушивания табака в искусственных условиях необходимо техническое тепло, что повышает себестоимость производства табачного сырья. Искусственные способы сушки, как правило, применяют для крупнолистных Табаков американского типа.

В последние десятилетия, как в нашей стране, так и за рубежом делаются попытки усовершенствовать существующие технологии послеуборочной обработки листьев табака путем создания улучшенных технологических процессов и режимов, более совершенных типов сушильных и ферментационных сооружений, механизации различных вспомогательных процессов [80, 97, 98, 101, 109].

Однако все это хотя и улучшает несколько существующее положение, но не вносит коренных изменений в принципиально устаревшую и не оправдывающую себя технологию послеуборочной обработки табака. Она по-прежнему не удовлетворяет требованиям современного производства и является основным тормозом в развитии сырьевой базы табачной промышленности.

Одним из возможных направлений совершенствования технологии послеуборочной обработки листьев табака является снижение энергоемкости сушки табака путем ускорения сушки их средних жилок [56]. Исследовались различные способы воздействия на ее ткань: нанесение поперечных и продольных надрезов, одностороннее разрушение эпидермиса, раздавливание (плющение) и прокалывание ткани. Исследованиями установлено, что наиболее эффективными способами воздействия являются комбинированное воздействие механических повреждений и электрического тока [56, 102].

Подобные установки для нанесения механических повреждений и электрического воздействия требуют для бесперебойной и эффективной работы соблюдения следующих обязательных параметров: полистная равномерная и ориентированная подача.

На сегодняшний день основная часть времени послеуборочной обработки тратится на разбор пачек табачных листьев привезенных с поля, т.к. в основном это ручной труд и подобные операции практически не механизированы.

Следовательно, из вышеизложенного вытекает необходимость изыскания и исследования технологии и рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке, что и является содержанием данной диссертационной работы.

Диссертация выполнена в соответствии: с тематическим планом научно-исследовательских работ ГНУ ВНИИТТИ РАСХН РФ 01.04.03. «Разработать научные основы ресурсосберегающих технологий послеуборочной обработки табака, обеспечивающих получение конкурентноспособного табачного сырья» (ГР № 01200404896, 2001-2005 гг.).

В предлагаемой диссертационной работе представлены результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований по изучаемой теме.

Целью настоящей работы является повышение производительности процесса подготовки листьев табака к сушке путем разработки рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Исходя из поставленной цели, задачами наших исследований являются:

1. Обосновать усовершенствованный технологический процесс полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

2. Разработать схему рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

3. Изучить физико-механические свойства свежеубранных листьев табака.

4. Оптимизировать параметры и режимы работы рабочих органов полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

5. Разработать методику инженерного расчета параметров технологического процесса и режимов работы рабочих органов полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

6. Испытать экспериментальный образец рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации и определить эффективность его применения.

Объект исследования - технологические процессы, рабочие органы для подготовки листьев табака к сушке; свежеубранные и неферментированные листья табака различных сортотипов и ярусов ломок.

Предмет исследования - выявление закономерностей эффективного функционирования рабочих органов для подготовки листьев табака к сушке. Научную новизну работы составляют:

1. Научно-обоснованный усовершенствованный технологический процесс и рабочий орган для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

2. Механико-математическая модель процесса разделения пачек табачных листьев и их полистная ориентированная подача на дальнейшую обработку.

3. Закономерности влияния физико-механических свойств листьев табака на режимы работы рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

4. Зависимости степени расщипки пачек табачных листьев и производительности рабочего органа для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации от его конструктивных и режимных параметров.

Новизна и полезность разработок подтверждена двумя патентами РФ на полезную модель (№ 40846, №71513) (Приложение А).

Практическую ценность работы составляют:

1. Усовершенствованный технологический процесс и рабочий орган для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации, позволяющий повысить производительность процесса подготовки табака к сушке.

2. Методика расчета параметров технологического процесса и режимов работы рабочих органов для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Реализация результатов исследований. Экспериментальный образец линии подготовки табачных листьев к сушке прошел ведомственные испытания на опытно - селекционном участке ГНУ ВНИИТТИ в соответствии с ОСТ 70.10- 2002 «Машины и оборудование для послеуборочной обработки табака и махорки. Программа и методы испытаний».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на заседании ученого совета ГНУ ВНИИТТИ Россельхозакадемии, научно-практических конференциях: КГАУ молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в 2002-2009гг.; ГНУ ВНИИТТИ

«Проблемы повышения качества и безопасности табака и табачных изделий»-28 сентября- 1 октября 2005г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 20 печатных работах, 2 патентах на полезную модель.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

1. Обоснование технологического приема повышения производительности при подготовке табачных листьев к сушке путем механического полистного разделения с ориентированной подачей.

2. Оптимальные параметры и режимы работы органов для полистного разделения пачек табачных листьев, их ориентации и очистки от примесей.

3. Методика инженерного расчета параметров технологического процесса и режимов работы рабочих органов полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

4. Экономическая эффективность применения рабочих органов для полистного разделения пачек табачных листьев и их ориентации.

Исследования являются результатом выполнения заданий НТП Россельхозакадемии, задание 01, этап 01.01. «Изучить закономерности взаимодействия управляемой воздушной среды с живой и отмирающей тканью табака в процессе вегетации, дефолиации, транспортирования и переработки» (2001-2005 г.г.) (номер государственной регистрации 01.20.0 404888); Задания научно-технической программы РАСХН РФ 01.04.02.03. «Разработать научные основы создания машинных технологий, мобильных и стационарных технических средств нового поколения для табаководства» (2001-2005 гг.) (номер государственной регистрации 01.20.0 404896); Задания научно-технической программы РАСХН РФ 01.04.03.02. «Научно обосновать систему технологических комплексов мобильных и стационарных технических средств для уборки и послеуборочной обработки табака в хозяйствах с различными площадями землепользования» (номер государственной регистрации 01.20.0 404890); Задания научно-технической программы РАСХН РФ 04. «Создать системы технологий, машин и оборудования для табачной отрасли» (номер

государственной регистрации 01.20.0 404894) и по проблеме «Создать высокоэффективные технологические процессы и оборудование с использованием новых принципов переработки сельскохозяйственного сырья» (ГР № 5070.7705009252.06.8.002.6, 2006-2010 гг.), а также по государственным контрактам с Департаментом сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края № 4.1.8/67 - 2006, № 4.1.8/32 - 2007.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 141 наименование, в том числе 9 - на иностранном языке и приложения. Содержательная часть работы изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунка, 33 таблиц.

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОДГОТОВКИ ЛИСТЬЕВ ТАБАКА К СУШКЕ

1.1 Подготовка табачных листьев к сушке

Табачная отрасль - это часть агропромышленного комплекса Российской Федерации. Послеуборочная обработка табака - один из важнейших этапов производства высококачественной табачной продукции.

Подготовка листьев табака к сушке - основной технологический процесс на этапе послеуборочной обработки табака, от которого в значительной степени зависит качество высушенного сырья. Он включает в себя такие трудоемкие операции, как транспортировка убранного листа, подсортировка и закрепление листьев, размещение листьев в сушильных камерах и т.д. [6, 58, 63, 111, 130].

Механизация отдельных операций только незначительно снижает затраты труда на их выполнение, оставляя то же количество ручных манипуляций, сохраняющих на прежнем уровне производительность труда в целом [46, 123].

Свести к минимуму потери и повреждения табачной массы на отрезке: поле - сушильный двор (камера). Расположить табак таким образом, чтобы он оптимально быстро высыхал и при этом давал качественное сырье. Также не допускается повреждение листа во время транспортировки его в бункер. И крайне желательна ориентированная укладка лис