Содержание к диссертации
Стр.
СОДЕРЖАНИЕ 2
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
РАЗДЕЛ 1
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 19
1.1.Особенности развития шелководства в мире и в СНГ. Формирование технологий на базе средств механизации
и автоматизации 19
1.2. Обзор исследований некоторых наиболее
трудоемких технологических процессов шелководства
и уровень их механизации 26
Гренажное производство 26
Заготовка корма для шелкопряда 32
Выкормка гусениц тутового шелкопряда 38
Определение шелконосности коконов и их сортировка 44
Замаривание живых коконов 48
Технологический процесс микроанализа бабочек тутового шелкопряда на зараженность возбудителями болезней 53
РАЗДЕЛ 2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 63
2.1. Эффективность использования новых технических
средств на процессах изготовления съемников и изоляцион
ных мешочков 63
Обоснование направления исследований процессов изготовления съемников и изоляционных мешочков 63
Методика исследования процессов изготовления съемников и изоляционных мешочков 64
Технологические процессы изготовления съемников
и изоляционных мешочков 66
Основные параметры механизма перфорирования и режимы его работы 68
Устройство и работа опытного образца машины для изготовления съемников 72
Результаты испытаний экспериментального образца машины для перфорирования бумаги съемников 76
Устройство для перфорирования бумаги в процессе изготовления изоляционных мешочков в гренопроизводстве 78
Экономическая эффективность использования новых технических средств для перфорирования бумаги в технологических процессах 81
Заключение 84
2.2. Технологический процесс выкормки шелкопряда с ис
пользованием нового выкормочного оборудования 86
Выбор направления исследования процесса выкормки шелкопряда 86
Методика исследования процесса механизированной раздачи корма и удаления подстилки 86
Устройство и принцип работы нового выкормочного оборудования 87
Эксплуатационно-технологическая оценка процесса выкормки шелкопряда с новым оборудованием 91
Экономическая оценка внедрения нового выкормочного оборудования 92
Заключение 94
2.3. Перспективы использования солнечной энергии на
некоторых технологических процессах шелководства 95
2.3.1. Обоснование необходимости исследования эффек
тивности гелиоустановок на энергоемких процессах в
шелководстве 95
Методы изучения путей использования солнечной энергии в производстве коконов и грены 96
Принципиальные возможности разработанных гелиоустановок 98
Экспериментальные исследования тепловых
режимов гелиоустановки 102
Заключение 107
2.4. Новый способ определения шелконосности коконов
тутового шелкопряда 108
Обоснование направления исследования шелконосности коконов 108
Методика изучения традиционного и нового
процессов определения шелконосности коконов 109
Анализ традиционной технологии процесса 113
Конструкции и работа опытных образцов устройств
для определения шелконосности коконов 115
Системы прямой раздвижной шкалы в весах с дуговым ходом стрелки 119
Устройство для взрезания коконов в технологическом процессе определения их шелконосности 124
Использование приборов для определения шелконосности в производственном процессе 126
Результаты испытания новых технических средств в технологическом процессе определения шелконосности коконов 128
Экономическая эффективность внедрения нового технологичекого способа определения шелконосности
коконов 129
Заключение 131
2.5. Повышение эффективности технологического процесса
приготовления препаратов для промышленного микро
анализа бабочек тутового шелкопряда на зараженность 133
2.5.1. Обоснование направления исследования процесса
приготовления препаратов для микроанализа 133
2.5.2. Методика и организация исследований тради
ционного и нового процессов приготовления препаратов
для микроанализа 135
Результаты изучения процесса приготовления препаратов при существующей технологии 140
Основные физико-механические свойства материала обработки 144
Описание принципиальной схемы устройства
для приготовления препаратов 150
Основные параметры рабочих органов, режимы работы и их влияние на производительность устройства и качественные показатели процесса 154
Опытные образцы устройства и испытания их в условиях производства 160
Экономическая эффективность усовершенствованной механизированной технологии промышленного
микроанализа бабочек шелкопряда 163
Заключение 165
2.6. Усовершенствование технологического процесса
отбраковки дефектной грены 167
2.6Л. Обоснование выбора направления исследования 167
Методика исследования традиционного и нового процессов отбраковки грены 167
Традиционная технология отбраковки дефектной
грены 170
2.6.4. Связь качественных показателей отбраковки грены
с параметрами и режимами работы опытной установки 172
Анализ работы электрической части машины 175
Параметры электронного блока автоматики 177
Устройство и работа опытного образца машины УДГ-ЗМ 180
Новая технология отбраковки дефектной грены при использовании опытных образцов машин 184
Экономическая эффективность новой технологии
отбраковки дефектной грены 190
Заключение 192
2.7. Повышение эффективности технологического процес
са расфасовки промышленной грены 193
2.7.1. Направление исследования процесса расфасовки
грены 193
Методы изучения путей повышения эффективности процесса расфасовки грены 195
Теоретические предпосылки некоторых вопросов исследования и их использование 198
Показатель сыпучести грены 198
Форма и размеры отверстий питателей и каналов дозаторов 200
Условия работы основных контактных групп в системах автоматического управления машин в гренопроиз-водстве 201
Производительность дозатора грены 203
Производительность и точность на процессе расфасовки грены 204
Основные физико-механические свойства грены,
как продукта дозирования 208
2.7.6. Зависимость параметров весового бункера дозатора
грены от конструкции гренопровода 212
Характеристика автоматического дозатора грены АДГЧООМ 213
Экономическая оценка нового технологического
процесса расфасовки грены 218
Заключение 219
РАЗДЕЛ 3
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 221
ВЫВОДЫ 234
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 238
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 240
ПРИЛОЖЕНИЕ 266
8 ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ АДГ-2; АДГ-100М - модификации опытных образцов автоматического дозатора грены;
АТТ - агротехнические требования;
3-1 ул; 15-2 ул - Белококонная 1 и 2, улучшенная (породы шелкопряда); БРЦИШ - блок расчета цифровой индикации шелконосности коконов; ЖШ-К - жатка шелковицы - кустовая (опытный образец); КВШ - косилка ветвей шелковицы (опытный образец); Кс и Ки - коэффициенты, показатель сыпучести и модуль помола; МКМ - микромикрон;
САНИИШ-9; САНИИШ-22 - среднеазиатский НИИШелководства 9 и 22 (породы шелкопряда);
Т-13; Т-16 - Туркменская 13 и 16 (породы шелкопряда); УПБ-2 - устройство для перфорирования бумаги;
УДГ-2; УДГ-2М(Э); УДГ-ЗМ - модификации опытных образцов устройства для отбраковки дефектной грены;
fn и fc— коэффициенты трения покоя и скольжения; 6р - среднее квадратичное отклонение (стандарт); 5 і - средний квадрат отклонения (дисперсия).
Введение к работе
Состояние проблемы и актуальность исследований темы.
Натуральный шелк пользуется большим спросом во многих странах. По потребительским свойствам он выше других текстильных волокон. Большая прочность, высокая упругость, гигроскопичность, красота тканей, незаменимость до сих пор шелкового волокна в некоторых технических производствах, делает натуральный шелк уникальным.
По ряду причин шелководство во многих регионах СНГ, в том числе в Украине и России, фактически пришло в упадок, особенно за последние 10-12 лет. Это подтверждает наш запрос о состоянии науки и практики в шелководстве СНГ по данным интернета за эти годы.
Объем производства коконного сырья в Украине сократился в несколько раз. Продукция отрасли, в новый период рыночных отношений, не конкурентноспособна на внутреннем и внешнем рынке в связи с большой себестоимостью и низким качеством сырья (Э.Х.Таджиев, Н.Нурмухамедов,1984; В.А.Головко, А.З.Злотин,1993; Э.Х.Таджиев, А.К.Каримов, Б.Т.Саипов,1994; Дж.Шаванси, 1992).
Однако анализ развития отрасли в нашем регионе, в СНГ, результаты научных наработок и опробирование их в условиях производства позволяет оптимистически взглянуть на проблему повышения эффективности и возрождения шелководства.
В Китае, Японии, Индии, Вьетнаме и некоторых других странах традиционного шелководства применяют многократные, 4-8 кратные выкормки шелкопряда. В Украине, России и других странах СНГ имеют место только однократные выкормки, что очень сдерживает развитие отрасли. Причин этому много, например, отсутствие подготовленной кормовой базы, средств механизации и автоматизации на большинстве технологических процессов, недооценка значения и возможностей отрасли дерективными органами и как следствие незаитересованность работников в эффективности
10 непривлекательного, в основном, тяжелого ручного труда, приносящего доход только около трех месяцев в году.
Отсутствие технических средств на основных процессах в гренопроизводстве, заготовке и раздаче корма шелкопряду, выкормке, на базах первичной обработки коконов, несовершенная технология не учитывающая внедрение новой техники и многое другое не позволяет вывести шелководство на более высокий уровень.
Сложные технологические процессы требуют высокой квалификации и многолетнего опыта специалистов, что часто отсутствует из-за низкой оплаты труда, большой текучести кадров при преобладании ручного, непроизводительного труда.
Ученым и специалистам предстоит еще очень многое сделать, однако, широкое использование уже того, что сделано и разработано, успешно испытано и внедрено в некоторых хозяйствах, позволит серьезно поднять технический уровень отрасли, снизить трудозатраты, себестоимость продукции и улучшить ее качество.
Шелководство во всем мире до настоящего времени остается самой слабомеханизированной отраслью сельского хозяйства. Главными причинами этого всегда были специфика отрасли, дешевая рабочая сила в странах традиционного шелководства и трудности в создании технических средств, обеспечивающих качественную работу с живым биологическим продуктом (Р.А.Гусейнов, 1970; К.М.Рождественский, 1970; Ю.М.Ремидовский, Э.Х.Таджиев, А.М.Мирзаходжаев,1980; В.Я. Янов и др.,1984).
Одним из важных путей повышения народнохозяйственного значения отрасли считаем усовершенствование технологии производства грены и коконов тутового шелкопряда на основе комплексной механизации основных процессов в шелководстве.
В мировом шелководстве также много проблем. Это периодические подъемы и спады спроса на изделия из натурального шелка, также низкий уровень механизации трудоемких процессов (В.А.Головко, А.З.Злотин,
И.А.Кириченко, 1993). Основной производитель коконного сырья - Китай, не имеет серьезных технических средств на основных технологических процессах (В .А.Головко, 1991; Дж.Шаванси,1992). Однако, уникальное трудолюбие китайцев, качественное, строгое выполнение технологических требований, позволяет им удерживать мировое лидерство в объеме производства коконов и шелка-сырца. Такое же положение с механизацией в Кореи, Вьетнаме, Индии, Болгарии и др. Это еще одна предпосылка необходимости широкого внедрения созданной у нас техники и усовершенствованой технологии, что позволит выгодно конкурировать с другими странами.
В Японии (также одной из ведущих стран шелководства) в настоящее время наблюдается резкое снижение производства коконов и как результат, шелка-сырца. Причина та же - трудоемкость производства, уход работников в другие более популярные отрасли. Хотя процессы несколько лучше механизированы, чем в других странах. Но это в основном малая кустарная механизация и ее тоже далеко недостаточно. Большой спрос на натуральный шелк привел к тому, что Япония импортирует коконы и шелк-сырец из Кореи, Китая, частично из СНГ, ведутся переговоры о создании совместных предприятий ( А.М.Мирзаходжаев, А.К.Каримов, 1988; Дж.Шаванси, 1992).
Решению научных и практических вопросов увеличения производства коконного сырья и повышению его качества на основе механизации технологических процессов посвящены работы ряда ученых и практиков (Р.М.Мухамеджанова, 1982; А.Мирзаходжаева, 1991-1994; Ж.Мурадова,1982; Н.Ф.Опанасенко, 1981-1984; В.А.Струнникова, 1960; А.Ф.Свиридова, 1969; Г.Я.Цай, 1983; Э.Ф.Шапакидзе, 1992-1993; В.Я.Янова, 1984). Однако, эти исследования фрагментарны и их результаты слабо внедряются в производство.
Работы направленные на усовершенствование технологии шелководческих процессов путем широкого внедрения комплексной механизации и автоматизации позволят снизить трудозатраты, повысить качество продукции. Более привлекательный механизированный труд уменьшит текучесть кадров и даст толчок к более эффективному
12 использованию достижений ученых в шелководстве. Поэтому эти исследования и разработки представляют теоретический и практический интерес.
Уровень механизации в гренопроизводстве составляет менее 30%; на базах первичной обработки коконов до 35%; на выкормке гусениц не более 12% (В.Я.Янов, С.А.Сабиров, С.П.Павляк, 1984). На производство 1 кг коконов в Узбекистане (ведущей шелководческой стране СНГ) затрачивается 7-12 чел/час, а выход шелка-сырца из сухих коконов составляет 32-35%, тогда как в передовых шелководческих странах мира эти показатели составляют 2,5-3 чел/час и 40-42% (А.М.Мирзаходжаев, В.Я.Янов,1994).
Узкосезонность, раздробленность, сложность технологических процессов, отсутствие баз подготовки технических специалистов и другое -причины низкого уровня механизации и автоматизации шелководства. Для такого короткого (15-30 дней) срока эксплуатации, неэффективно и порой экономически невыгодно приобретать относительно сложные и дорогостоящие машины, содержать в хозяйствах, проводящих одну выкормку в год, соответствующую технику, которую должны обслуживать квалифицированные специалисты. Материально-техническая база шелководства за последние 40 лет почти не менялась, а с 90-х годов прошедшего столетия еще более ухудшилась.
Поэтому рост производства коконов не сопровождается снижением себестоимости продукции и повышением ее качества, а наоборот, так как эти показатели находятся в прямой зависимости от уровня механизации отрасли.
Реализация коконов на договорной основе по свободным ценам, коллективная форма организации и оплаты труда требуют изыскания новых экономических путей производства коконов и повышения их качества. От решения этих вопросов будет зависеть доход работников отрасли, их заинтересованность и развитие отрасли в целом. В первую очередь, необходимо пересмотреть направление работ научных и конструкторских организаций и переориентировать их на создание простых, дешевых средств малой механизации, совершенствование технологии и модернизацию существующей техники.
13 Связь работы с научными планами, темами. Диссертация выполнена в соответствии с тематическими планами и темами научно-исследовательских работ Туркменского научно-исследовательского института земледелия, по проблеме OCX 25, теме 03.03, номер госрегистрации № 6328437, Украинского института шелководства УААН, по заданию 08, УДК 63824, номер госрегистрации ОА 01001241 Р, и Украинского института животноводства УААН, по заданию П.06.07.
По всем темам автор диссертации являлся руководителем и ответственным исполнителем.
Цель и задачи исследований. Разработать способы технологических процессов шелководства на базе создания новых технических средств.' Для достижения цели поставлены следующие задачи:
Изучить существующие традиционные технологические процессы гренажного производства, выкормки гусениц шелкопряда, раздачи кормов, промышленного микроанализа бабочек шелкопряда, определения шелконосности коконов для выявления недостатков технологий;
Исследовать физико-механические свойства продуктов обработки -грены, бабочек шелкопряда, перфорируемой бумаги и др.
Разработать и испытать новые механизированные технологии для следующих трудоемких процессов шелководства:
изготовления съемников и изоляционных мешочков для гусениц, грены и бабочек шелкопряда;
создания микроклимата в червоводнях, морки и сушки коконов;
определения шелконосности коконов;
приготовления препаратов для промышленного микроанализа бабочек шелкопряда;
отбраковки дефектной грены в воде и растворе поваренной соли;
расфасовки промышленной грены.
Определить оптимальные параметры и режимы работы созданных нами машин и их систем автоматического управления;
Изучить эффективность применения новых технических средств и дать сравнительную экономическую оценку базовых и новых технологических процессов шелководства;
Разработать рекомендации производству по повышению эффективности шелководства на базе создания новых средств механизации и автоматизации трудоемких процессов.
Объектами исследований являлись технологические процессы шелководства, новая техника на этих процессах, грена, коконы, бабочки шелкопряда, бумага для изготовления съемников и изоляционных мешочков, тепловые режимы гелиоустановок.Работа проводилась в период с 1969-2002 г.г. в научно-исследовательских институтах Туркменистана и Украины на гренажных заводах основных шелководческих регионов СНГ (рис.1). Основные положения выносимые на защиту.
анализ изучения традиционных технологий основных наиболее трудоемких процессов;
теоретические предпосылки некоторых вопросов исследования и их использование в решении практических задач (показатель сыпучести грены, форма и размеры основных узлов новых конструкций, условия работы систем автоматического управления в опытных установках, производительность и точность новых машин);
результаты изучения основных физико-механических свойств продуктов обработки-грены, бабочек, бумаги для перфорирования и др.;
результаты исследования оптимальных параметров и режимов работы новых средств механизации и автоматизации;
характеристики новых усовершенствованных механизированных технологических процессов шелководства;
Потери корма и подстилки
Влияние различных факторов на качество перфорирования бумаги
Способы измельчения и модуль помола бабочек при микроанализе
Тепловой баланс гелиоэлек-
трической установки
Качественные показатели отбраковки дефектной грены
Погрешность при определении
шелконосности и коэффициент
изменения массы коконов
Оптимальные параметры новых машин
Физико-механические свойства
материалов обработки
Разработка новых средств механизации
Комплект выкормочного
оборудования
Машины для изготовления съемников и изоляционных мешочков
Устройства для приготовления препаратов при микроанализе
Устройство для взрезания коконов
Машина для отбраковки дефект-
ной грены
Прибор для определения шелконосности коконов
Автоматический дозатор грены
Гелиоэлектрическая установка
Разработка рекомендаций по повышению
эффективности шелководства
Рис.1. Общая схема исследований по повышению эффективности технологических процессов шелководства
перспективы использования нетрадиционных источников энергии на некоторых процессах шелководства;
эффективность новых технологических процессов шелководства и уровень их рентабельности.
Научная новизна полученных результатов. Автором разработано новое направление комплексной механизации ряда технологических процессов гренажного производства, заготовки корма шелкопряду, промышленного микроанализа бабочек шелкопряда на зараженность возбудителями болезней, показаны пути энергосбережения на основе использования нетрадиционных источников тепла, что подтверждается 8 авторскими свидетельствами [35-40,51,52].
Впервые теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены некоторые важные физико-механические характеристики грены, бабочек тутового шелкопряда, выведены эмпирические формулы, связывающие оптимальные параметры новых машин, режимов их работы со свойствами продуктов обработки и их качеством. На этой основе создан комплекс принципиально новых средств механизации и автоматизации, и усовершенствованы технологии на основных наиболее трудоемких процессах производства коконов и грены.
Практическое значение полученных результатов. Производственная апробация подтвердила высокую эффективность использования новой механизированной технологии на процессах шелководства. Новая техника и технология внедрен . на гренажных заводах Украины, России, Туркменистана, Узбекистана, Грузии, Молдавии (Преднестровье) и Болгарии.
На большинство разработанных нами технических средств изготовлены комплекты технической документации, рабочих чертежей, отвечающих требованиям ЕСКД (единой системы конструкторской документации). Это может ускорить изготовлени серийных партий новых машин.
Опытные образцы этой техники демонстрировались на ВДНХ бывшего
і СССР и отмечены 9 медалями выставки (1 золотая, 4 серебряных и 4
бронзовых), на Международной выставке в Ираке (Багдад, 1990 г.).
За разработку и внедрение в производство новых технологий и комплекса
машин автор удостоен почетных званий - «Заслуженный изобретатель
Туркменистана» и «Лауреат Государственной премии в области науки и
техники» (1989 г.).
Апробация результатов диссертации. Материалы исследований
докладывались и получили положительную оценку на:
- научно-технической конференции смотра работ молодых ученых
* Туркменской ССР в области сельскохозяйственной науки (Ашхабад, 1974);
годовых отчетных конференциях научно-исследовательской работы сотрудников ТСХИ (Ашхабад, 1975-1977);
годовых республиканских координационных советах ТНИИ Земледелия МСХ ТССР (Ашхабад,1975-1991);
Всесоюзной научной конференции по обеспечению сельского хозяйства приборами (Москва, 1975);
5-ом Всесоюзном научно-техническом совещании по автоматизации производственных процессов в растениеводстве (Минск, 1978);
встрече специалистов с новаторами машиностроения на ВДНХ СССР (Москва,1979);
6-ом Всесоюзном научно-техническом совещании по автоматизации производственных процессов в растениеводстве (Каунас, 1982);
Всесоюзной научной конференции по применению элементов электроники и робототехники в сельском хозяйстве (Рига, 1985);
Международном симпозиуме по шелководству (Харьков, 1991);
- Международной научной конференции «Идеи И.И.Мечникова и
? развитие современного естествознания» (Харьков, 1996);
- научно-практической конференции «Проблемные вопросы развития
шелководства» (Харьков, 1993);
18 - юбилейной Международной научно-практической конференции «150 летХЗВИ» (Харьков,2001).
Публикации. Список опубликованных работ по теме диссертации включает 55 источников. Общий объем печатных листові90.В том числе 34 в научных статьях, в 1-ой отдельной брошюре, в 8 авторских свидетельствах, 5-ти рекомендациях в с.-х. производство по законченным научно-исследовательским работам и 7 в материалах научных конференций.
