Введение к работе
Актуальность темы. В целевой программе развития сельского хозяйства и улучшения продовольственного обеспечения населения, принятой июньским (1985 г.) Пленумом ЦК ШРП, поставлены задачи по увеличению объемов производства пищевых продуктов, расширению ассортимента продуктов питания путем рационального использования плодов ягод, грибов и других полезных видов растений.
В производстве лекарственных средств и ряда ценных продуктов важное место занимает облепиха, в ягодах которой содержится целый комплекс витаминов, масла и другие биологически активные вещества, эффективное воздействие которых на организм человека подтверждено практикой современной мировой и народной медицины. Особое качество ягод облепихи заключается в их проти-ворадиактивноы воздействии.
В условиях МНР облепиха произрастает вдоль берегов рек северо-западной части страны в виде естественных зарослей пло-щедыо около 30 тыс.га и на культурных плантациях, урожай ягод на которых (50...80 ц/га) в 3...6 раз выше, чем з диких зарослях. В результате последовательных мероприятий, принятых Правительством ШР и при' сотрудничестве с Советским Союзом в Монголии успешно ведутся работы по расширению посевных площадей культурных высокоурожайных сортов облепихи и использования получаемого урожая ее ягод.
По перспективному плану развития народного хозяйства МНР в стране в ближайшие годы намечается организация нескольких специализированных хозяйств по облепихе, строительство новых заводов и реконструкция существующих цехов по переработке ягод. В плане также предусмотрено, что к 2000 году заготовка ягод облепихи будет доведена до 3200 тонн в год.
Для успешного выполнения этой Еажной задачи необходимо радикально решить ряд вопросов механизации заготовки урожая облепихи и ее последующей переработки, которые задерживают дальнейшее расширение культурных плантаций, т.к. в настоящее время 8 всех трудовых затрат при возделывании облепихи приходится на
уборку урожая.
Применение приметивши приспособлений для повышения производительности труда повреддает кусты, а после наступления мороза ухудшаются условия труда сборщиков. В связи с этим большая часть урожая естественных и культурных плантаций остается неубранной и ежегодно погибает, что приводит к постоянному недостатку сырья на предприятиях-, перерабатывающих ягоды облепихи.
Для создания надежной сырьевой базы промышленности за счет расширения культурных плантаций и полного сбора плодов"со всей площади, занятой облепихой, требуется внедрение механизированного способа заготовки ягод. Это одна из основных проблем, требующих неотложного решения в народном хозяйстве ВДР.
В связи с отим разработка научных основ динамики рабочих процессов отрыва ягод облепихи с кустов различными способами, методов расчета и выбора оптимальных параметров механизированного сбора и на этой основе обоснование конструктивных параметров о5лепихоуборочной машины и ее рабочих органов, является крупной научной проблемой, решение которой позволяет повысить эффективность разработки, проектирования, изготовления и внедрения системы машин и механизмов для заготовки ягод облепихи с одновременный решениеы ряда социальных задач. Решение проблемы проектирования и изготовления облепихоуборочной машины вибрационного типа должно базироваться на комплексном подходе, включающем: внешнюю среду (агрофон), оператора.машину и предмет груда - куст облепихи.
Цепь -работы. Разработка научных основ динамики рабочих процессов отрыва ягод от ветвей куста облепихи различными способами, методов расчета и выбора оптимальных параметров механизированного сбора, и на этой основе обоснование конструктивных параметров облепихоуборочной <« и ее рабочих органов.
Объекты исследования. В качестве основных объектов исследования использовались дикие заросхи облепихи и ее районированные и перспективные сорта "Витаминная", "Дар Катуни", "Золотой початок", "Масличная", "Новость Алтая", "Хэс", "Удаангом", "Чандмакь", "Щербинка" и другие; михропрофвль обжепихового поля; стенды, макеты; опытные образцы облепихоуборочной маяння и ее рабочие органы; устройства для создания и регулирования
частоты и амплитуды вибрации ветвей; для определения усилий отрыва ягод от них, а также осевой жесткости и жесткости на изгиб кустов; различные приборы для измерений; машины и механизмы по уборке различных плодов, ягод и др.культур, изготовляемые рядом стран.
Метод исследования. Для решения поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы. В основу теоретических исследований положено математическое моделирование колебательного процесса ветви с ягодами и их отрыв от ветвей; математическая модель облепихоуборочной машины.
Экспериментальное исследование направлено на получение необходимых данных для обоснования механизированных методов, параметров машины и ее рабочих органов и апробации математических моделей и проверка полученных теоретических результатов в конкретных технических разработках. В работе широко использованы численные методы исследования и методы оптимизации параметров, а также вычислительная техника, оборудование для скоростной киносъемки и тензометрироБания движущихся процессов.
Научная новизна состоит в комплексном подходе і: язучепка процессов разработки и обоснования технологических и конструктивных параметров машин для уборки урожая ягод облепихи применительно к природнотклиматическим условиям МНР; всестороннем анализе свойств'ягод облепихи и кустов, подвергающихся действию механических вибраторов и воздушного потока; в определении теоретических зависимостей частоты и амплитуды возмущавшей силы от параметров ветвей и ягод облепихи, обеспечиващих отрыв ягод от ветвей при выбрационном способе уборки; в установлении оптимальных технологических параметров рабочего органа машины, определяющих наибольшую полноту сбора при наименьшем повреждении кустов; в определении рациональных параметров скоростей воздушного потока, обеспечивающих отделение ягод от ветвей, их транспортировки и витания в потоке; в оптимальном проектировании машины для уборки замерзших ягод облепихи (или ягод облепихи с большими размерами и с меньшими усилиями отрыва) путем сообщения колебаний плодоносящим ветвям; в обосновании снижения невозвратимых потерь урожая облепихи.
Новизна технических решений, подтверждающих теоретические выводы, защищена авторскими свидетельствами и реализована в конструкциях облепихоуборочных машин.
Положения, выносимые на защиту. В результате выполненной работы на защиту выносятся следующие основные положения:
-
Методика и результаты исследований физико-механических и аэродинамических характеристик облепихи, послужившие исходным материалом для выбора и обоснования параметров рабочего органа облепихоуборочной машины.
-
Элементы теории отделения ягод от ветвей при колебании плодоносящих ветвей и всасывании воздушным потоком отдельных ягод.
-
Оптимальные параметры технологического процесса механизированного сбора ягод облепихи, которые обеспечивают наибольшую полноту сбора при минимальном повреждении кустов при их вибрации.
-
Разработанные рабочие органы машины для уборки ягод облепихи и конструктивные схемы облепихоуборочных машин.
-
Методологический подход к исследованию взаимодействия облепихоуборочной машины с внешней средой, предметом труда и оператором, отвечающий оптимальному проектированию облепихоуборочной машины.
-
Методика оценки и прогнозирования динамической нагру-женности элементов металлоконструкции облепихоуборочной машины.
V. Технические решения, защищенные авторскими свидетельствами, направленные на создание облепихоуборочных машин.
Практическая значимость заключается в разработке и обосновании рабочих параметров машин для заготовки ягод облепихи применительно к природно-климатическим условиям МНР, обеспечивающих высокую производительность уборки урожая в различные периоды.
Разработанные математические модели системы "внешняя среда - оператор - машина - предмет труда" (куст облепихи) являются базой для дальнейшего совершенствования существующих конструк-
ций и создания новых облепихоуборочных машин, а также являются составными элементами автомагизированной системы проектирования (САПР).
Одновременно проведенные исследования выдвигают перед конструкторами новые задачи, связанные с проектированием облепихо-уборочной машины П-образного типа и с изучением условий труда операторов и сборщиков ягод облепихи в зимних условиях.
Реализация работы. Основные научные положения и результаты исследований внедрены: научно-производственным объединением "Облепиха" при создании первых образцов облепихоуборочных и облепихоочистительных маиин. В 1983-1988 гг. построены под руководством автора в Монголии четыре цеха по переработке ягод облепихи (получение сока, производство различных пищевых продуктов с повышенным содержанием витаминов, масла облепихи и т.д.), что дает реальный экономический эффект 800 тыс.тугриков в год. Ожидаемый экономический эффект - 1,6-2,5 млн.тугриков в год с каждого цеха.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались:
на научно-производственных конференциях профессорско-преподавательского состава ТИИИМСХ (г.Ташкент, 1973, 1974, 1975 гг);
на республиканских научно-практических конференциях, проведенных по вопросам облепихи (г.Улан-Батор, 1976, 1985, 1986 гг.);
на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МонГУ и МонПИ (г.Улан-Батор, 1976, 1979, 1981, 1982, 1984, 1987, 1988, 1989, 1990 гг.);
на научно-практическом семинаре Научно-производственного объединения "Облепиха" (г.Улан.*Гом, 1981, 1989 гг.);
на научном семинаре кафедры проектирования специальных лесных машин ЛГА им.СМ.Кирова, с участием ведущих ученых некоторых кафедр академии (г.Ленинград, 1990 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в двух книгах, 23 статьях и 5 авторских свидетельствах на изобретения общим объемом 14,5 п.л.
Результаты исследований отражены в 3 научных отчетах Монгольского Политехнического Института.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения. Работа изложена на 280 страницах машинописного текста, содержит 100 рисунков, список использованной литературы из 225 наименований и приложения на 107 страницах.
В приложениях даются кроме материалов, обработанных на ЭВМ, акты внедрения результатов научных исследований в производство и результаты исследования по интенсификации технологического процесса получения масла облепихи.