Введение к работе
Актуальность темы. Благодаря высокому содержанию в клубнях крахмала (14-25%), белка высокого качества (1,4-3,0%) и витаминов, картофель приобрел статус многоцелевой культуры, востребованной в пищевой промышленности, животноводстве, спиртовом, крахмалопаточном, глюкозном, каучуковом, декстриновом и др. производствах.
Перспектива развития картофелеводства РФ во многом зависит от эффективности производства культуры, где около 92% валового сбора урожая приходится на личные подсобные и крестьянско-фермерские хозяйства с большой долей ручного труда.
На основании сведений, предоставляемых Росстатом, общий объем валового сбора картофеля с площади 3 млн. га составляет 38,5 млн. т., где около 60% урожая приходится на Центральный и Приволжский федеральные округа. Средняя урожайность в Российской Федерации составляет 12,8 т/га, что в сравнении с урожайностью стран Евросоюза в 2,7 раза меньше.
В настоящее время известно множество агротехнических приемов, позволяющих значительно повысить урожайность культуры, одним из которых является качественно выполненная предпосадочная калибровка клубней, что обеспечивает проведение посадки с минимальным количеством пропусков в рядках, исключает высев двойными клубнями и увеличивает однородность всходов.
Выполненный анализ существующих отечественных и зарубежных конструкций машин для калибрования картофеля позволил установить, что в специализированных технических средствах, адаптированных к условиям мелкотоварного производства и в полном объеме отвечающих по технологии всем требованиям на данную операцию, картофелеводческая отрасль испытывает недостаток.
В данной ситуации наиболее актуальным техническим решением является модернизация существующих картофелесортировальных машин барабанного типа. Работа выполнена в соответствии с приоритетным научным направлением ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» по теме № 2 «Модернизация инженерно-технического обеспечения АПК», пп. «Разработка образцов сельскохозяйственных машин, орудий и мобильной техники» (гос. рег. № 01201151795), а также целевой программе «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия Саратовской области на 2008–2012 годы» (закон Саратовской области № 228 от 09.11.2007 г.).
Цель исследований. Повышение точности калибрования клубней картофеля по размерам барабанной картофелесортировальной машиной с новой рабочей поверхностью.
Объект исследований. Технологический процесс калибрования клубней картофеля барабанной картофелесортировальной машиной с новой рабочей поверхностью.
Методика исследований. Теоретические исследования работы предлагаемой картофелесортировальной машины проводились в соответствии с основными законами классической механики и прикладной математики. Часть необходимых расчетов была выполнена с применением ЭВМ. Для проведения экспериментальных исследований составлялись частные методики, которые оценивались в соответствии с общепринятыми методиками и рекомендациями по обработке и оценке экспериментальных данных, в основу которых положены теория вероятности и математическая статистика.
Научная новизна. Теоретически обоснованы конструктивно-кинематические параметры разработанной картофелесортировальной машины с жесткой многогранной сортирующей поверхностью с калибрующими отверстиями правильной шестиугольной формы (Свидетельство РФ на полезную модель № 103268). Получены уравнения, описывающие процесс взаимодействия клубней картофеля с жесткими плоскими решетами с правильными шестиугольными отверстиями, учитывающие режим работы установки, ее конструктивные параметры и физико-механические свойства клубней.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Проведенные исследования позволили обосновать конструктивные параметры и технологические режимы работы экспериментальной картофелесортировальной машины с жесткой многогранной сортирующей поверхностью, которая имеет следующие эксплуатационно-технологические показатели: коэффициент точности сортирования по машине в целом = 92,5%, производительность Q = 3,1 т/ч при удельном расходе электроэнергии Nуд = 0,29 кВтч/т.
В настоящее время картофелесортировальная машина внедрена и работает в ФСО «Родники» Калининского района Саратовской области.
Апробация. Основные результаты исследований диссертационной работы доложены и обсуждены на конференции «Вавиловские чтения – 2006», на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова кафедры «Процессы и сельскохозяйственные машины в АПК» в 2008-2011 гг., на Всероссийской научно-практической конференции: «Проблемы и перспективы развития сельского хозяйства России» (г. Саратов, 2008 г.), на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора В. В. Красникова (г. Саратов, 2008 г.), на Международной научно-практической конференции, посвящённой 70-летию профессора В.Ф. Дубинина (г. Саратов, 2010 г.).
На защиту выносятся следующие научные положения:
1. Результаты исследований физико-механических свойств клубней картофеля сортов, получивших наибольшее распространение в Приволжском федеральном округе.
2. Конструкция и принцип работы барабанной картофелесортировальной машины с новой рабочей поверхностью.
3. Теоретическая модель процесса взаимодействия клубней картофеля с плоскими решетами с правильными шестиугольными отверстиями при непрерывном изменении угла наклона решета.
4. Результаты экспериментальных исследований процесса калибрования клубней картофеля разработанной картофелесортировальной машиной.
5. Эксплуатационно-технологическая и экономическая оценка применения барабанной картофелесортировальной машины в условиях крестьянско-фермерского хозяйства.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 статьи – в изданиях, включённых в «Перечень ведущих журналов и изданий…» ВАК РФ. Общий объем публикаций составляет 4,34 печ. л. (из них лично соискателю принадлежит 2,68 печ. л.). Получен патент на полезную модель РФ № 103268.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 236 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 59 иллюстраций и 5 приложений. Список использованных источников включает 121 наименование, из которых 2 на иностранном языке.
