авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование процессов изготовления и использования семенных капсул на основе отходов животноводства и птицеводства

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Сухов Алексей Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕМЕННЫХ КАПСУЛ НА ОСНОВЕ
ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА И ПТИЦЕВОДСТВА

Специальность: 05.20.01 – Технологии и средства
механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Мичуринск-наукоград

2013

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Тырнов Юрий Алексеевич

Официальные оппоненты: Горшенин Василий Иванович,
доктор технических наук, профессор / ФГБОУ ВПО
«Мичуринский государственный аграрный
университет», кафедра «Тракторы
и сельскохозяйственные машины», заведующий

Антонов Николай Михайлович,

доктор технических наук, профессор / ФГБОУ ВПО

«Волгоградская государственная

сельскохозяйственная академия»,

кафедра «Механизация животноводства
и переработки сельскохозяйственной продукции»,
профессор

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное
учреждение высшего профессионального
образования «Пензенская государственная
сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «11» июля 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.041.03 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, д. 101, корпус 1, зал заседаний диссертационных советов.

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

Автореферат разослан «6» июня 2013 г. и размещен на сайтах

www.vak.ed.gov.ru. и http://mgau.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент В.Ю. Ланцев

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Дальнейшее повышение урожайности сельскохозяйственных культур тесно связано с технологической и технической модернизацией отрасли, биологизацией земледелия на основе широкого применения отходов животноводства и птицеводства.

Внесение отходов, содержащих в своем составе основные химические элементы (азот, фосфор, калий) и микроэлементы, необходимые для роста и развития растений, улучшает динамику биологических процессов в почве. Наилучший эффект достигается при локальном внесении удобрений в зону развития корневой системы растений в процессе посева.

В связи с этим экономически целесообразно, при высокой стоимости минеральных удобрений создание нового посевного материала в виде капсул, изготавливаемых методом прессования и содержащих в своем составе, в определенных соотношениях: навоз КРС, птичий помет, дефекат и т.д., в количествах и с питательной ценностью, необходимых для нормального развития растений в конкретных почвенных условиях. Капсулирование семян позволяет, по мнению ученых и практиков, защитить их от низких температур, стимулировать рост и развитие растений. Посев такими семенами рекомендуется проводить раньше агротехнического срока для данного региона, что способствует повышению урожайности и более раннему созреванию растений.



Производство капсулированных семян не требует закупки сложного оборудования, компонентов исходных смесей для их приготовления и открывает возможности утилизации отходов животноводства и птицеводства, использования семян отечественной селекции.

Вместе с тем, к настоящему времени ни в отечественной, ни в зарубежной практике на рынках не представлено специализированных машин для посева капсулированных семян.

Поэтому разработка и дальнейшее совершенствование технологических процессов изготовления и высева семенных капсул, создание высевающих систем для их посева является актуальной научной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук» (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии) в соответствии с заданиями Россельхозакадемии 09.04.06.05 «Разработать исходные требования на модернизацию пропашной сеялки для высева капсулированных семян и конструкторскую документацию для изготовления опытного образца», 09.03.05.08 «Разработать техническую документацию модернизации пропашных сеялок с введением в их конструкцию компонентов нового поколения», 09.01.03.05 «Обосновать технологические режимы использования современных комплексов машин, в т.ч. зарубежного производства для возделывания и уборки картофеля и сахарной свеклы» и межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ.

Степень разработанности темы. Общая теория формирования твёрдых брикетов и гранул из сыпучих материалов разработана в достаточной степени в нанотехнологиях, порошковой металлургии, в производствах керамики, медицине в процессах связанных с уплотнением бурых углей, торфа, растительных материалов, отходов промышленности, переработке овощей и фруктов и т.д.

Конструктивно-технологические схемы устройств для прессования материалов многообразны, однако применительно к производству семенных капсул шарообразной формы из отходов животноводства и птицеводства наиболее приемлемым и экономически целесообразным является метод холодного двухстороннего прессования в закрытых пресс-формах, пуансонами со значительной кривизной поверхности. Требование по форме семенной капсулы в виде шара обусловлено особенностями новой высевающей системы (патент РФ №2475012).

Общепринятой технологии изготовления капсулированных семян не существует, имеются отдельные разрозненные по целям и задачам публикации в литературных источниках, слабо отражающие обоснованность научных подходов и конструкторских решений.

Это обуславливает необходимость теоретического обоснования процесса прессования исходных смесей с компонентами на основе отходов животноводства и птицеводства, существенно отличающихся по свойствам от ранее исследуемых материалов в сельском хозяйстве.

Цель исследований – обосновать режимы и параметры технологического процесса прессования смеси навоза КРС и птичьего помета, обеспечивающие получение семенных капсул с требуемыми свойствами и разработать устройство для их посева.

Задачи исследований:

  • изучить физико-механические и реологические свойства, химический состав отходов животноводства и птицеводства, дать оценку возможных их соотношений в составе смеси при изготовлении семенных капсул и питательной ценности, сформулировать основные требования к параметрам капсулы;
  • теоретически обосновать давление и усилия при двухстороннем прессовании компонентов смеси в закрытых пресс-формах для обеспечения заданных характеристик и формы семенной капсулы в виде шара;
  • выявить теоретически работу внешних сил и внутренних сопротивлений при пластической деформации компонентов смеси, затраты мощности на реализацию процесса, временные характеристики этапов технологического процесса, производительность оборудования;
  • разработать конструктивно-технологические схемы устройства для прессования компонентов смеси и высевающей системы для посева капсулированных семян;
  • изучить физико-механические и прочностные свойства семенных капсул, провести экспериментальные исследования и обосновать режимы и параметры процесса прессования для получения семенных капсул с требуемыми свойствами;
  • определить затраты на изготовление и посев семенных капсул.

Научную новизну диссертационной работы составляют:

  • конструктивно-технологические схемы устройства прессования, семенной капсулы с внутренним каналом в форме усеченного конуса, высевающей системы для посева капсулированных семян;
  • теоретические зависимости для определения давления и усилия двухстороннего прессования компонентов смеси на основе отходов животноводства и птицеводства в закрытых пресс-формах, обеспечивающие заданные характеристики и форму семенной капсулы в виде шара;
  • теоретическое обоснование работы внешних сил и внутренних сопротивлений при пластической деформации смеси, затрат мощности на реализацию процесса, временных характеристик процесса и производительности оборудования.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретические зависимости, полученные в ходе исследований, позволяют обосновать параметры и режимы работы устройств для прессования многокомпонентных смесей, определить энергозатраты на осуществление процесса с учётом возникающих в процессе прессования пластической деформации, напряжений, физико-механических и прочностных свойств семенной капсулы.

Применение капсулированных семян открывает новые направления утилизации отходов животноводства и птицеводства, развития технических средств для посева нового технологического материала.

Полученные результаты исследований рекомендуются для широкого применения в сельскохозяйственном производстве, предприятиям и организациям, занимающимся утилизацией отходов, ВУЗам – при подготовке агроинженеров.

Объект исследований – процессы прессования смеси навоза и птичьего помета, высева капсулированных семян, конструктивные элементы высевающих систем и устройств для прессования.

Предмет исследований – закономерности формирования семенных капсул из отходов животноводства и птицеводства, высева капсулированных семян.

Аналитические исследования выполнены с использованием методов земледельческой механики, сопротивления материалов, теоретической механики, математики. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных, лабораторно-полевых и эксплуатационных условиях в соответствии с ОСТами, ГОСТами и частными методиками. Обработка экспериментальных исследований выполнена с использованием статистических методов с применением компьютеров.

Положения, выносимые на защиту:

  • результаты теоретических исследований по обоснованию параметров и режимов процесса прессования многокомпонентных смесей на основе отходов животноводства и птицеводства, определению энергозатрат на реализацию процесса;
  • результаты экспериментальных исследований;
  • технико-экономическое обоснование эффективности применения капсулированных семян и затрат на их производство и посев.

Степень достоверности и апробация результатов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

  • применением современной контрольно- измерительной и вычислительной техники;
  • объёмом экспериментальных исследований;
  • согласованностью теоретических и экспериментальных исследований.

Основные материалы диссертации доложены и одобрены

  • на заседаниях Бюро механизации, электрификации и автоматизации РАСХН (2010-2012 гг.);
  • на заседаниях Учёного совета ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии (2010-2012 гг.);
  • на областных семинарах и совещаниях (2010-2012гг.), выставке «День Москвы в Тамбовской области» (2010 г.);
  • на XV Международной научно-практической конференции 18-19 сентября 2009 года «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции. Новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства». ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии, г. Тамбов;
  • на XVI Международной научно-практической конференции 20-21 сентября 2011 года «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции. Новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства». ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии, г. Тамбов.

По теме диссертационной работы опубликовано 8 статей общим объёмом 2,8 печатных листа, из них лично автору принадлежат 1,9 п.л., в том числе 3 статьи в изданиях, поименованных в «Перечне ведущих журналов и изданий» ВАК РФ, 4 статьи опубликованы в сборниках научных трудов, материалах научно-практических конференций и журналах, 1 – в описании патента РФ.





Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 49 рисунков, 6 приложений. Список используемой литературы включает 151 наименование.

Содержание работы

Введение, в соответствии с ГОСТ Р 7.01.11-2011, включает следующие основные структурные элементы: актуальность темы исследования, степень её разработанности, цель и задачи, научную новизну, теоретическую и практическую значимость, методологию и методы исследования, положения выносимые на защиту, степень достоверности и апробацию результатов.

В первом разделе «Состояние вопроса, цель и задачи исследований» представлены результаты обзора и анализа ранее выполненных научных работ, патентного поиска.

На основе обзора и анализа выполнена классификация технологических процессов и способов прессования механических смесей по следующим основным признакам: фазовому состоянию смеси, температуре процесса, реологии смеси и развития процесса деформаций, мерам упрочнения структуры смеси, способам подачи смеси к формообразующим элементам рабочего инструмента, способу приложения давления, направлению деформации, контактному взаимодействию смеси с матрицей, обеспечению условий выталкивания прессовок без разрушений, рисунок 1.

  Классификация-0

Рисунок 1 – Классификация технологических процессов
и способов прессования смесей.

Выполненная классификация позволила сформулировать основные направления исследований по обоснованию процесса изготовления семенных капсул методом прессования и требования к компонентному составу исходной смеси:

  • наиболее целесообразным способом изготовления семенных капсул следует считать холодное сухое и полусухое дискретное двухстороннее прессование механических смесей в закрытых пресс-формах цилиндрического типа;
  • семенная капсула должна быть шарообразной формы с диаметром, соответствующим размерам ячейки высевающей системы;
  • верхний и нижний пуансоны должны совершать рабочие поверхности с радиусом кривизны, соответствующего размеру семенной капсулы;
  • состав исходной смеси должен содержать все необходимые в процессе вегетации растений питательные элементы и обеспечивать показатель кислотности почв в зоне высева семян рН=5,6...6,0 и более;
  • компоненты исходной смеси должны содержать составляющие, обеспечивающие повышенную влагоёмкость, пластичность и прочность семенной капсулы при использовании, транспортировке и хранении;
  • применение отходов животноводства и птицеводства, дефеката и торфа, содержащие все необходимые элементы питания растений, в том числе микроэлементы, могут быть рассмотрены как альтернатива использованию минеральных удобрений;
  • применение навоза и куриного помёта, обладающих высокой пластичностью позволит исключить синтетические пластификаторы, необходимые для упрочнения структуры механических смесей;
  • организация производства семенных капсул из отходов животноводства и птицеводства открывает возможности применения семян отечественной селекции и обеспечит резкое снижение затрат на приобретение семенного материала импортного производства;
  • для высева семенных капсул должны быть разработаны новые высевающие системы.

Во втором разделе «Теоретические исследования» представлен теоретический подход к обоснованию компонентов исходной смеси для изготовления семенных капсул и питательной их ценности, дано обоснование параметров семенной капсулы и процесса изготовления капсулированных семян, аналитическое обоснование давлений и усилий при прессовании компонентов смеси в закрытых пресс-формах, результаты теоретического обоснования работы внешних и внутренних сопротивлений при пластической деформации компонентов смеси, затрат мощности и представлено обоснование конструктивно-технологической схемы высевающей системы.

Разработка конструктивно-технологической схемы высевающей системы выполнена на основе анализа результатов теоретических положений Горячкина В.П., Желиговского В.А., Василенко П.М., Василенко В.В., Басина В.С., Брея В.В., Бузенкова Г.М., Гусинцева Ф.Г., Горшенина В.И., Зенина Л.С., Казарова К.Р., Полонецкого С.Д., Труфанова В.В., Цимбал А.Г. и патентного поиска.

Новизна технического решения высевающего аппарата защищена патентом РФ, рисунок 2.

1– бункер; 2– распределительная камера; 3 – капсулы; 4– корпус;
5 – ось вращения; 6 – цилиндрический диск; 7 – ячейка; 8 – ворошитель;
9 – боковая пластина; 10 – сошник; 11 – выгрузное окно; 12 – отражатель; 13 – обрезиненный ролик; 14 – ось.

Рисунок 2 – Высевающий аппарат для посева семян в капсулах
(патент РФ 2475012).

Высевающий аппарат для посева семян в капсулах, рисунок 2, содержит бункер 1 с распределительной камерой 2 для капсул 3, расположенный под ним корпус 4, в котором на горизонтальной оси вращения 5 установлен цилиндрический диск 6 с ячейками 7 и ворошителями 8, боковые пластины 9 для крепления полозовидного сошника 10, выгрузное окно 11, отражатель 12 и обрезиненный ролик 13, установленный на оси 14 с зазором не менее 0,2 максимального диаметра капсулы Dкmax между профилями боковых поверхностей обрезиненного ролика 13 и диска 6, имеющих одинаковый радиус кривизны.

Цилиндрический диск 6 с ячейками 7 закреплен на зубчатке посредством болтов через отверстия. На боковой поверхности диска 6 выполнены цилиндрические ячейки диаметром Dяч и глубиной Hяч равными 1,2 диаметра максимальной капсулы Dкmах и галтель радиусом Rгал =0,4Dкmах на внутреннем основании диска 6. На боковой поверхности ячеек 7 по ходу вращения диска 6 выполнена фаска глубиной 0,2Dкmах под углом естественного откоса капсул.
Криволинейный ворошитель 8 закреплён резьбовым соединением на торцевой поверхности диска 6 на окружности.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.