ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ С РАБОЧИМИ ОРГАНАМИСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН.
|
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Состояние вопроса по теме и выбор направления
исследования 9
1.2. Постановка задачи 16
ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОЦЕНКИПРОЧНОСТИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ.
2.1. Виды повреждений клубней картофеля 21
2.2. Особенности клеточного строения клубня картофеля 24
2.3. Влияние параметров ударных процессов на повреждаемость
клубней картофеля 28
I 2.4. Зависимость механических повреждений клубней картофеля от конструкции, формы, покрытия и режимов работы рабочих органов уборочных машин 29
2.1. Сортовые особенности и их влияние на устойчивость клубней к механическим повреждениям 31
2.2. Влияние удобрений на прочность клубней
I i картофеля 34
2.3. Приборы и методы оценки механической прочности клубней
1 картофеля 36
Ч 2.8. Выводы по 2 главе 47
i
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ.
3.1. Оболочка клеток клубней - основа их структурной организации
и прочности 48
3.2. Реологическая модель механических свойств мякоти клубней
картофеля 51
3.3. Теория прочности мякоти клубней картофеля 73
3.4. Повреждаемость клубней при действии ударных
нагрузок 76
3.5. Волны деформаций и напряжений в клубнях картофеля при
ударах 81
3.6. Взаимодействие клубней картофеля с рабочими органами
сельскохозяйственных машин 87
3.7. Выводы по 3 главе 95
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ, МАССОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЯКОТИ И КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ.
4.1. Методика и результаты определенияния геометрических и
массовых характеристик клубней картофеля 97
4.1. Методика и результаты испытаний механических свойств
клубней картофеля при статических нагрузках 105
4.2. Методика и результаты экспериментальных исследований
механических свойств клубней картофеля при ударных воздействиях 114
4.3. Обеспечение механической сохранности клубнях картофеля
при механизированном возделывании 122
4.4. Выводы по 4 главе 126
ГЛАВА 5. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. 128
1.1 Выводы по 5 главе 132
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 133
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 135
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Состояние вопроса по теме и выбор направления
исследования 9
1.2. Постановка задачи 16
ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОЦЕНКИПРОЧНОСТИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ.
2.1. Виды повреждений клубней картофеля 21
2.2. Особенности клеточного строения клубня картофеля 24
2.3. Влияние параметров ударных процессов на повреждаемость
клубней картофеля 28
I 2.4. Зависимость механических повреждений клубней картофеля от конструкции, формы, покрытия и режимов работы рабочих органов уборочных машин 29
2.1. Сортовые особенности и их влияние на устойчивость клубней к механическим повреждениям 31
2.2. Влияние удобрений на прочность клубней
I i картофеля 34
2.3. Приборы и методы оценки механической прочности клубней
1 картофеля 36
Ч 2.8. Выводы по 2 главе 47
i
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ.
3.1. Оболочка клеток клубней - основа их структурной организации
и прочности 48
3.2. Реологическая модель механических свойств мякоти клубней
картофеля 51
3.3. Теория прочности мякоти клубней картофеля 73
3.4. Повреждаемость клубней при действии ударных
нагрузок 76
3.5. Волны деформаций и напряжений в клубнях картофеля при
ударах 81
3.6. Взаимодействие клубней картофеля с рабочими органами
сельскохозяйственных машин 87
3.7. Выводы по 3 главе 95
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ, МАССОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЯКОТИ И КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ.
4.1. Методика и результаты определенияния геометрических и
массовых характеристик клубней картофеля 97
4.1. Методика и результаты испытаний механических свойств
клубней картофеля при статических нагрузках 105
4.2. Методика и результаты экспериментальных исследований
механических свойств клубней картофеля при ударных воздействиях 114
4.3. Обеспечение механической сохранности клубнях картофеля
при механизированном возделывании 122
4.4. Выводы по 4 главе 126
ГЛАВА 5. ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. 128
1.1 Выводы по 5 главе 132
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 133
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 135
Для улучшения материального и культурного благосостояния народа России в современных сложных экономических условиях, основной задачей народного хозяйства является удовлетворение спроса населения на основные товары народного потребления, в том числе на продукты питания.
Решению поставленной задачи должны способствовать: интенсивное развитие агропромышленного комплекса страны, предоставление, полной самостоятельности основному производственному звену сельского хозяйства, реорганизация управления производством, укрепление материально - технической базы на основе новейших достижений науки и техники.
Одной из важнейших отраслей сельского хозяйства нашей страны является картофелеводство. Картофель, занимая не более 3% посевных площадей, дает 14% валовой продукции растениеводства и почти 8% валового производства всего сельского хозяйства. Продукция картофелеводства широко используется на производственные цели, для технической переработки и в качестве корма в животноводстве. В мировом масштабе производства продуктов сельского хозяйства картофель, как наиболее продуктивная культура умеренного пояса, занимает также видное место.
В 1994 году, например, мировой сбор картофеля составил 265,4 млн. тонн с площади 18,2 млн. га при средней урожайности 14,0 т/га. Россия в 1999 году с площади 3,2 млн. га собрала 30,6 млн. тонн картофеля (средняя урожайность 9,6 т/га), что превышает 10% мирового его производства.
Следует подчеркнуть, что картофель не только богат крахмалом и служит источников питания, но и отличается большими запасами энергии и белка в расчете на единицу площади. Белок картофеля благодаря сбалансированности по аминокислотному составу должен быть отнесен к биологически наиболее ценному растительному белку. Со 100 г картофеля удовлетворяется дневная потребность человека в белке на 8%, а железа - на 10%, в витамине С - на 20- 50%, в витамине В - на 10% и энергетическая потребность на 3% .
Значение картофеля в питании человека в будущем, по мнению исследователей, не только не снизится, а наоборот, возрастет, из него будут производить новые пищевые продукты, полуфабрикаты. Для обеспечения более устойчивого развития отрасли в последние годы проводится целенаправленная работа по совершенствованию и внедрению интенсивных технологий возделывания картофеля, создаются новые высокоурожайные сорта, улучшается система первичного семеноводства. Продолжается специализация и концентрация картофелеводства. В 5 тыс. специализированных картофелеводческих хозяйствах страны (примерно 15% общего количества хозяйств возделывающих картофель) сосредоточено 50% посевных площадей и 57% общего валового производства картофеля в общественном секторе. Эти хозяйства являются основными поставщиками товарного картофеля .
Эффективность картофелеводства в значительной степени зависит от производства семенного картофеля. К составляющим этого производства относятся селекция, создающая генетическую основу семеноводства - сорт, и связанное с ней размножение семенного материала. Сорт во многом определяет урожай,как правило, новые сорта превосходят старые по урожайности. Исследованиями и практикой установлена высокая эффективность сортосмены: прибавка урожая составляет от 10 до 30% по сравнению со старыми сортами . Однако картофель - самая энергоемкая сельскохозяйственная культура, в настоящее время производство картофеля характеризуется высокой трудоемкостью. Около 500 Чел/ ч. затрачивается на возделывние 1 га картофеля, причем от 40 до 60 % из них приходится на уборку. Недостаток рабочих в этот период приводит к растягиванию сроков выполнения работ, что отражается на потере урожая в пределах 20% и более. В то же время разработанные и испытанные в производственных условиях интенсивные технологии призводства картофеля обеспечивают гарантированное получение урожайности культуры на уровне от 200 до 250 ц/га с затратами труда от 0.8 до 1 чел. ч. на 1 ц. продукции.
...
Решению поставленной задачи должны способствовать: интенсивное развитие агропромышленного комплекса страны, предоставление, полной самостоятельности основному производственному звену сельского хозяйства, реорганизация управления производством, укрепление материально - технической базы на основе новейших достижений науки и техники.
Одной из важнейших отраслей сельского хозяйства нашей страны является картофелеводство. Картофель, занимая не более 3% посевных площадей, дает 14% валовой продукции растениеводства и почти 8% валового производства всего сельского хозяйства. Продукция картофелеводства широко используется на производственные цели, для технической переработки и в качестве корма в животноводстве. В мировом масштабе производства продуктов сельского хозяйства картофель, как наиболее продуктивная культура умеренного пояса, занимает также видное место.
В 1994 году, например, мировой сбор картофеля составил 265,4 млн. тонн с площади 18,2 млн. га при средней урожайности 14,0 т/га. Россия в 1999 году с площади 3,2 млн. га собрала 30,6 млн. тонн картофеля (средняя урожайность 9,6 т/га), что превышает 10% мирового его производства.
Следует подчеркнуть, что картофель не только богат крахмалом и служит источников питания, но и отличается большими запасами энергии и белка в расчете на единицу площади. Белок картофеля благодаря сбалансированности по аминокислотному составу должен быть отнесен к биологически наиболее ценному растительному белку. Со 100 г картофеля удовлетворяется дневная потребность человека в белке на 8%, а железа - на 10%, в витамине С - на 20- 50%, в витамине В - на 10% и энергетическая потребность на 3% .
Значение картофеля в питании человека в будущем, по мнению исследователей, не только не снизится, а наоборот, возрастет, из него будут производить новые пищевые продукты, полуфабрикаты. Для обеспечения более устойчивого развития отрасли в последние годы проводится целенаправленная работа по совершенствованию и внедрению интенсивных технологий возделывания картофеля, создаются новые высокоурожайные сорта, улучшается система первичного семеноводства. Продолжается специализация и концентрация картофелеводства. В 5 тыс. специализированных картофелеводческих хозяйствах страны (примерно 15% общего количества хозяйств возделывающих картофель) сосредоточено 50% посевных площадей и 57% общего валового производства картофеля в общественном секторе. Эти хозяйства являются основными поставщиками товарного картофеля .
Эффективность картофелеводства в значительной степени зависит от производства семенного картофеля. К составляющим этого производства относятся селекция, создающая генетическую основу семеноводства - сорт, и связанное с ней размножение семенного материала. Сорт во многом определяет урожай,как правило, новые сорта превосходят старые по урожайности. Исследованиями и практикой установлена высокая эффективность сортосмены: прибавка урожая составляет от 10 до 30% по сравнению со старыми сортами . Однако картофель - самая энергоемкая сельскохозяйственная культура, в настоящее время производство картофеля характеризуется высокой трудоемкостью. Около 500 Чел/ ч. затрачивается на возделывние 1 га картофеля, причем от 40 до 60 % из них приходится на уборку. Недостаток рабочих в этот период приводит к растягиванию сроков выполнения работ, что отражается на потере урожая в пределах 20% и более. В то же время разработанные и испытанные в производственных условиях интенсивные технологии призводства картофеля обеспечивают гарантированное получение урожайности культуры на уровне от 200 до 250 ц/га с затратами труда от 0.8 до 1 чел. ч. на 1 ц. продукции.
...
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы:
1. При расчетах напряжений и деформаций в клубнях картофеля мякоть считаем однородной сплошной средой. Модель мякоти состоит из упругой и упруго - вязкой частей, соединенных последовательно.
2. Предел прочности, модуль упругости и коэффициент вязкости мякоти клубней зависят от скорости относительной деформации. Разрушение происходит при достижении относительной деформации 0.08.
3. Расчет прочности клубней при сложном напряженном состоянии необходимо проводить с помощью феноменологической теории прочности Мора, учитывающей разную прочность мякоти клубней при растяжении и сжатии. У сорта "Невский" при ударе предел прочности сжатия 3 МПа, а растяжения -1.6 МПа.
4. При ударе работает только упругая часть модели. Модуль упругости у сорта "Невский" составил, в среднем, 45.6 МПа, а предел прочности - 3 МПа. У сорта "Пригожий" - соответственно: 20.3 МПа и 1.4 МПа.
5. Соударение клубней с рабочими органами приводит к распространению волн упругих деформаций со скоростью 200 м/с. При скоростях соударения от 9 до 13 м/с мякоть повреждается независимо от силы удара. Это необходимо учитывать при измельчении клубней.
6. Разработанные методики позволяют подбирать рациональное по жесткости и толщине упругое покрытие рабочего органа и определять предельно допустимые амплитудно - частотные характеристики колебаний рабочих органов, взаимодействующих с клубнями картофеля.
7. Предел прочности и модуль упругости мякоти рекомендуется определять методом внедрения цилиндрического наконечника в клубни картофеля.
8. Определенные в работе механические и размерные характеристики клубней картофеля позволяют по формулам контактной прочности проводить расчет любых случаев соударения клубней с рабочими органами.
9. Годовой экономический эффект от внедрения только одного приборного комплекса в селекции составит 8076 руб. в ценах 2001 года.
1. При расчетах напряжений и деформаций в клубнях картофеля мякоть считаем однородной сплошной средой. Модель мякоти состоит из упругой и упруго - вязкой частей, соединенных последовательно.
2. Предел прочности, модуль упругости и коэффициент вязкости мякоти клубней зависят от скорости относительной деформации. Разрушение происходит при достижении относительной деформации 0.08.
3. Расчет прочности клубней при сложном напряженном состоянии необходимо проводить с помощью феноменологической теории прочности Мора, учитывающей разную прочность мякоти клубней при растяжении и сжатии. У сорта "Невский" при ударе предел прочности сжатия 3 МПа, а растяжения -1.6 МПа.
4. При ударе работает только упругая часть модели. Модуль упругости у сорта "Невский" составил, в среднем, 45.6 МПа, а предел прочности - 3 МПа. У сорта "Пригожий" - соответственно: 20.3 МПа и 1.4 МПа.
5. Соударение клубней с рабочими органами приводит к распространению волн упругих деформаций со скоростью 200 м/с. При скоростях соударения от 9 до 13 м/с мякоть повреждается независимо от силы удара. Это необходимо учитывать при измельчении клубней.
6. Разработанные методики позволяют подбирать рациональное по жесткости и толщине упругое покрытие рабочего органа и определять предельно допустимые амплитудно - частотные характеристики колебаний рабочих органов, взаимодействующих с клубнями картофеля.
7. Предел прочности и модуль упругости мякоти рекомендуется определять методом внедрения цилиндрического наконечника в клубни картофеля.
8. Определенные в работе механические и размерные характеристики клубней картофеля позволяют по формулам контактной прочности проводить расчет любых случаев соударения клубней с рабочими органами.
9. Годовой экономический эффект от внедрения только одного приборного комплекса в селекции составит 8076 руб. в ценах 2001 года.
