Овощеводство в нашей стране является одной из самых крупных и наиболее трудоемких отраслей сельскохозяйственного производства. Переход к рыночным отношениям, проведение земельной реформы, формирование многоукладной экономики в аграрном секторе России существенно изменили систему и принципы создания новой сельскохозяйственной техники. Сложившийся диспаритет между ценой на сельскохозяйственную продукцию и ценой на оборудование и энергоносители, требуют совершенствования технологий и технических средств в производстве сельскохозяйственной продукции. В то же время, по данным министерства экономического развития, энергозатраты на единицу производимого продукта в России в 2−3 раза выше, чем у индустриально развитых стран.
В Российской Федерации наибольшую площадь посадок по сравнению с другими овощными культурами занимает картофель. Своевременное и эффективное проведение мероприятий по уборке, послеуборочной обработке и подготовке семенного материала к посадке снижает себестоимость и потери при хранении, повышает его семенные и продовольственные качества.
Какая бы технология обработки картофеля не применялась, одной из важнейших операций является разделение на фракции. Именно на нее приходится основная доля повреждений клубней, ведущих к потерям при хранении [57]. Кроме того, этот процесс энергоемок, а энергию следует рассматривать как один из двух существенных факторов эффективности производства (наряду с материальной составляющей) [62]. Продукция, изготавливаемая из сырья, приобретает за счет энергии те свойства, которые определяют ее потребность.
Энергоносители рассматриваются в экономике как предмет труда наряду с сырьем и материалами. При оценке себестоимости продукции учитываются затраты на топливо и энергию. Систематическое снижение себестоимости продукции рассматривается как одно из основных условий повышения эффективности производства. Следовательно, энергосбережение нужно рассматривать не только как средство снижения затрат на производство, но и как средство повышения его общей эффективности.
Для сортирования клубней картофеля на фракции по размерам в отечественной и зарубежной практике известны картофелесортировальные машины с различными рабочими органами: роликовыми, транспортерными, грохотными, барабанными и комбинированными [98, 157, 158]. Все они имеют свои достоинства и недостатки.
Более предпочтительной, с точки зрения снижения травмирования клубней, точности их сортирования, производительности является картофелесортировка центробежного типа с эластичной сетчатой рабочей поверхностью. Она имеют простую конструкцию, низкую стоимость, высокую производительность.
Цель работы состоит в исследовании и разработке ресурсосберегающих мероприятий и технологии фракционирования картофельного вороха.
Научная новизна. В результате работы:
• разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема центробежного классификатора с жестко-эластичной поверхностью;
• разработаны математические модели, дающие возможность расчета энергоемкости технологического процесса;
• получены аналитические зависимости для определения геометрических и кинематических параметров нового рабочего органа;
• определены условия транспортирования клубня, рассматриваемого как твердое тело по наклонной поверхности вращающегося решета под действием центробежной силы;
• обоснованы основные энергетические параметры и режимы работы центробежного классификатора с жестко-эластичной поверхностью, ранее не применяемые в сельском хозяйстве.
Новизна технического решения подтверждена патентом Российской Федерации № 2 236 310.
Практическая ценность работы определяется следующими основными результатами:
• разработан и испытан опытный образец лабораторной установки с производительностью 1т/ч, обеспечивающей эффективное выполнение фундаментальных и прикладных исследований;
• разработан типовой технологический процесс и передан на производственные испытания в ООО «Ижлен — Arpo»;
• в учебных пособиях для проведения лабораторных работ «Ситовой анализ» и «Изучение машин для просеивания».
Реализация результатов исследований. Работа основана на обобщении результатов исследований соискателя, выполненных самостоятельно и в содружестве с инженерами, учеными, технологами и специалистами Специального конструкторского технологического бюро «Продмаш» (Ижевск), ООО «Ижлен — Arpo» и ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА».
Для разработки исходных требований к технологии калибрования картофельного вороха на кафедре ТОПИЛ ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» был создан опытный образец установки центробежной сортировки и внедрен в производство ООО «Ижлен — Arpo» на котором соискателем исследованы режимы работы установки при различных параметрах. После апробации образца и получения положительных результатов, разработана техническая документация на установку центробежной сортировки производительностью 8 т/ч, и передана на проектирование в ООО «СКТБ-Продмаш» г. Ижевска.
4.6 Выводы по главе.
1. Результаты лабораторных и производственных испытаний подтвердили правильность теоретических выводов. Использование определенных теоретически параметров и режимов работы классификатора обеспечило высокий коэффициент точности сортирования.
2. По результатам обработки данных получены следующие качественные и эксплуатационно-технические показатели для установки центробежной сортировки.
Коэффициент использования технологического времени 0,98.
Коэффициент надежности технологического процесса 0,98.
Производительность в час чистого времени, т/ч 1,25.
Производительность в час сменного времени, т/ч 0,98.
Максимальная индивидуальная производительность, т/ч 1,7.
Удельная металлоемкость экспериментальной установки, кг/т/ч 1,4.
3. Рациональные величины факторов, определяющих точность калибрования: угол наклона к горизонту сетки решета — 5. 7° радиус решета — 900. .950 мм частота вращения рабочего органа — 0,65. 0,7 с" 1.
4. Примененное в классификаторе рабочее полотно из капроновых нитей с шестигранной удлиненной форой ячейки обладает высокой надежностью и пропускной способностью, в процессе работы не забивается грязью и растительными остатками. Повреждаемость клубней рабочим органом составляет 0,8. 1%.
5. Энергоемкость установки центробежной сортировки, разработанной и изготовленной по результатам исследований данной диссертации, снижена по сравнению с энергоемкостью грохотной установки в два раза.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ КАРТОФЕЛЕСОРТИРОВКИ С ЖЕСТКО-ЭЛАСТИЧНОЙ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ.
Расчет экономической эффективности использования центробежной картофелесортировки с жестко-эластичной рабочей поверхностью выполнен на основе данных, полученных при лабораторных и производственных испытаниях экспериментального образца. Разработанная конструкция установки центробежной сортировки, рабочий орган которой представляет собой круглое решето, с поверхностью выполненной из эластичной капроновой сетки с шестигранной удлиненной ячейкой имеющей жесткие продольные элементы, предназначена для калибрования картофеля на три фракции.
В настоящее время для калибрования картофеля на фракции наибольшее применение на территории Удмуртии нашли грохотные картофелесортировки, входящие в комплект картофелесортировальных пунктов. В данной машине сортирование клубней осуществляется на прямоугольных решетах, совершающих возвратно-поступательные движения.
Практика использования грохотных картофелесортировок показала, что при всех неоспоримых достоинствах данного способа сортировки у них высоки непроизводственные потери энергии, расходуемой на возвратно-поступательное движение рабочего органа. Кроме того, конструкция их такова, что для отвода каждой фракции требуется установка отдельного конвейера с самостоятельным приводом.
Предложенный экспериментальный образец имеет более высокую удельную производительность единицы продукции на единицу затраченной энергии, низкую металло-энергоемкость, а также возможность использования данного образца, как в составе комплексов, так и автономно, что при современной системе ведения картофелеводства значительно выгодно для мелкотоварных сельхозпроизводителей. Предлагаемая конструкция при сортировании семенного материала выгодно отличается низкой повреждаемостью клубней.
В качестве базового сравнимого варианта, как наиболее подходящего по техническим, технологическим и эксплуатационным показателям, выбрана грохотная картофелесортировка, работающая на базе ООО «Ижлен — Arpo». Сравниваемые устройства отличаются в первую очередь конструкцией рабочего органа, устройством привода и отводящих конвейеров, что и позволило получить экономический эффект.
При расчете применялась методика оценки сельскохозяйственных машин и определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ [26, 41, 80, 103].
Определение годового экономического эффекта основано на сопоставлении приведенных затрат на единицу продукции по базовой и новой технике, которые представляют собой сумму себестоимости и нормативной прибыли. При этом должна быть обеспечена сопоставимость сравниваемых вариантов новой и заменяемой базовой машины по объему продукции, качественным показателям работы и социальным факторам, включая влияние и на окружающую среду.
В соответствии с действующей методикой определяют затраты труда и текущие издержки на единицу продукции. Текущие издержки (приведенные затраты) складываются из затрат на заработную плату с начислениями, стоимости электроэнергии, затрат на хранение, на амортизацию и ремонт.
Оптовая цена экспериментального образца принята равной стоимости его изготовления в условиях ООО «СКТБ-ПРОДМАШ» и скорректирована на коэффициент изменения затрат в зависимости от серийного изготовления.
Исходные данные для расчета экономической эффективности использования новой картофелесортировки и расчетные данные затрат на обработку картофеля представлены в таблице 5.1. ровки с жестко-эластичной поверхностью.
Показатели Обозначение Числовые значения.
Базового Нового.
1 Производительность, т/ч: — Основного времени- - Сменного времени Ос 8 6 10 8.
2 Годовая загрузка ч т 420 420.
3 Количество обслуживающего персонала чел. л 6 6.
4 Тарифная ставка руб./ч: — Оператора- - Рабочего Р0 7 5,50 7 5,50.
5 Оптовая цена руб. Цо 35 000 36 000.
6 Коэффициент перевода оптовой цены в балансовую К 1,10 1,10.
7 Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Ен 0,15 0,15.
8 Норма амортизационных отчислений % а 14,2 14,2.
9 Норма отчислений на ремонт % Р 9,00 9,00.
10 Затраты на хранение руб./ч Зх 0,02 0,02.
11 Установленная мощность электродвигателей кВт 2,5 1,2.
12 Коэффициент установленной мощности электродвигателей Км 0,80 0,80.
Показатели экономической эффективности использования экспериментального образца сведены в таблицы 5.2 и 5.3.
Как видно из таблицы 5.3, экспериментальный образец имеет преимущества по сравнению с грохотной картофелесортировкой. Экономический эффект от его применения составляет 44 520 рублей.
Показатели Формула Числовые значения.
Базового Нового.
1 Балансовая цена, руб. ЦБ=Цо-к 38 500 39 600.
2 Заработная плата, руб./т 47,5 38,25.
3 Амортизационные отчисления, руб./т з — Цв’а, А дс-Т-100 2,16 1,67.
4 Отчисления на ремонт, руб./т о Чб-Р Р С) с — Т ¦ 100 1,38 1,06.
5 Удельные затраты на электроэнергию, руб./т 3 0,01 -нукм Рс 0,0033 0,0005.
6 Удельные затраты на хранение, руб./т Рс 0,0033 0,0025.
7 Эксплуатационные издержки, руб./т и=з+зА+зР+э+х 51,0 41,0.
8 Удельные капиталовложения, руб./т к — Цб 15,27 11,78.
9 Приведенные затраты, руб./т П3 =и+Ен • Куд 53,3 42,7.
10 Затраты труда, чел. ч/т Зтр «Рс 1,0 0,75.
11 Лимитная цена, руб. ц! ^ +ц> 1а+Ен — 46 821.
Показатели Расчетная формула Значение.
1 Снижение затрат труда, % 3 — 3 TPs три т% 25,0.
2 Снижение эксплуатационных издержек, % игии Б 11 -100 иБ 19,6.
3 Снижение приведенных затрат, % П-П'М00 ПБ 19,8.
4 Снижение удельных капиталовложений, % К — к Уд Б УДн j qq КУДБ 22,8.
5 Годовой экономический эффект по приведенным затратам, руб./т Эгп = ПБПН 10,6.
6 Годовой экономический эффект на машину, руб. Эг = ЭГп • Т • Q 44 520.
7 Срок окупаемости капиталовложений, лет т ДБ 1 ОК — ^ 0,86.
Применение нового рабочего органа из эластичной капроновой сетки с жесткими продольными элементами, способного обрабатывать продовольственный и семенной материал картофеля при низкой степени повреждаемости клубней и достаточно высокой удельной производительности позволяет значительно сократить потери продукции при хранении и повысить качество работы сажалок.
Соответствующую прибыль можно получить за счет снижения уровня повреждаемости клубней в процессе калибрования. В таблице 5.4 приведены данные, характеризующие величину потерь клубней при хранении в результате нанесенных им повреждений перед закладкой на хранение [23, 106]. Количество обработанной продукции за сезон определяется по формуле:
ЗсУ,=<�Ж"Тс (5.1) где С) — производительность машины за час основного времени, т/час;
Ки — коэффициент использования рабочего времени смены, Ки = 0,6.0,85 [73,74];
Реум. — 10 0,8 • 200 = 1600 т. Выход готовой продукции в среднем составляет 90% [73, 74]. Исходя из этого условия, количество продовольственного картофеля, выделенного за сезон, составит 1440 т.
