Технологические основы ресурсосберегающей системы машин для производства плодов арбуза (стр. 2 )

По результатам НИОКР, проведенным совместно с Кировоградским ГСКБ по посевным машинам разработаны агротехнические требования на сеялку бахчевую комбинированную СБН-3, сеялка была изготовлена заводом «Красная звезда» опытной партией, прошла испытания на государственных МИС и рекомендована в производство.

Глава 4. Формирование надземной массы растений и размещения плодов на поле. Применение машинно-тракторных агрегатов при производстве плодов бахчевых культур в настоящее время сдерживается отсутствием технических средств для механизированного формирования надземной массы растений. В связи с этим доля работ, выполняемых вручную при возделывании арбузов и дынь в орошении, к настоящему времени достигает 90% [41].

По результатам НИОКР, проведенным совместно с ГСКБ по культиваторам и сцепкам (г. Ростов-на-Дону) разработаны агротехнические требования, разработана конструкция и выпущена опытная партия культиваторов КНБ-5,4. Культиваторы испытаны на Поволжской и Южно - Украинской МИС и получили рекомендацию в производство. В опытах гг. операции по формированию листо-стебельной массы производились специальными рабочими органами опытного образца культиватора КНБ-5,4. Они навешиваются впереди трактора и включают в себя плетеотводы с фиксаторами плетей. Процесс обрезки плети на выбранном расстоянии от оси ряда выполняется диском-фиксатором плетей при снятом корпусе плетеотвода.

В целях исключения контакта рабочих органов с ранее уложенными плетьми процесс формирования ленты начинали не дожидаясь смыкания плетей в междурядьях, а когда их длина не превышала 50-60 см (первая обработка) [55,57,76].

Исследования проводили с арбузом сорта Астраханский. Схема посева

180х110см.

Вариант 1. Ступенчатая укладка плетей на ленту шириной 60,100 и 140 см при первой, второй и третьей обработках соответственно.

Вариант 2. Ступенчатая обрезка плетей на ленту шириной 60,100 и 140 см при первой, второй и третьей обработках.

Вариант 3. Аналогичен варианту 1, только третья обработка выполнена обрезкой на ширину ленты 140 см.

Вариант 4 (контроль). Возделывание без формирования надземной массы (при естественном расположении плетей).

Наблюдения и учеты показали, что:

- трех - четырехкратная культивация междурядий в 10-15 раз снижает количество сорняков на посевах; дополнительно одна –две культивации под плетьми широкозахватными плоскорезами способствуют практически полному уничтожению сорняков в междурядьях (варианты 1-3) к моменту уборки, в то время как в контроле за оставшиеся 20-30 дней сорняки отрастают вновь и масса их достигает 2-3 кг/м2; вручную справиться с ними практически невозможно;

- варианты опыта не отличались по срокам прохождения основных фенологических фаз развития растений;

- по динамике роста и созревания плодов по годам наблюдались существенные различия отдельных вариантов, но в целом по опыту их нельзя считать закономерными; диаметр зрелых плодов арбуза составлял – 18,2…20,0 см;

- к моменту уборки в полосе ± 50 см относительно оси ряда в вариантах с формированием надземной массы расположено 91-96%, а в контроле 83% плодов; в середине междурядья в исследуемых вариантах плодов не было, а в контроле – 12%;

- на делянках контроля все плоды были укрыты, если не листостебельной массой культуры, то сорняками, а на делянках вариантов 1-3 до 54-65% плодов были открыты, что облегчает уборку, но вызывает необходимость принимать меры для предотвращения поклева плодов птицами;

-  урожайность арбуза в отдельные годы составила 13,0-28,6 т/га (табл.1) и существенно не различалась по вариантам опыта.

1.- Урожайность арбуза, т/га

Варианты	Годы исследования	В среднем по опыту
1974	1976	1977
1(укладка) 2(обрезка) 3(комбин.) 4(контроль)	24,0 28,1 28,6 26,5	13,0 14,9 13,9 13,5	19,2 19,1 22,1 15,2	18,7 20,7 21,5 18,4

Примечание: Fф < F05

Выявилась необходимость продолжения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы в направлении изыскания рабочего органа, обеспечивающего наряду с укладкой обрезку сомкнувшихся в междурядье плетей. Она завершилась в 1985 году совместно с Николаевским филиалом ГСКБ по овощеводству разработкой агротехнических требований, конструкции и изготовлением опытного образца укладчика-образчика овоще - бахчевых культур (условная марка УОК-5,4). Образец прошел ведомственные испытания в Астраханской обл. и был рекомендован на государственные.

Глава 5. Выбор технологии и технических средств для внутрирядной обработки посевов. Для механизации прополочных работ в защитной зоне овощных культур в ВИСХОМе разработана конструкция прополочного агрегата ПАУ-4 (, , 1980). В соответствии с трехрядной системой машин для бахчеводства этот агрегат был переоборудован в трехрядных и изготовлен в двух модификациях. Одна из них агрегатировалась с самоходным шасси Т-16, (аналогично ПАУ-4), а другая – с пропашным трактором класса 1,4 (ПАУ-3).).

Испытания прополочного агрегата на базе шасси Т-16 проведены во ВНИИОБе в течение гг. на арбузах. Обработку в рядках проводили в фазе одного-трех настоящих листочков. Сорняков (щирица, куриное просо, вьюнок полевой, тростник) в обрабатываемой зоне было 120-315 шт/м2.Твердость и влажность почвы в слое 0-5 см составляла, соответственно, 5,2-7,8 кг/см2 и 9,2-15,0%.Площадь необработанной зоны около растения составила для арбузов 360-760 см2.С увеличением расстояния между гнездами в ряду от 30 до 140 см эффективность применения ПАУ-3 на обработке защитных зон практически достигает своего максимума – затраты труда снижаются в 1,75 раза, а расходы на оплату труда на 30% в сравнении с обработкой защитных зон вручную.

Обработка защитных зон полольным агрегатом ПАУ-3 позволяет проводить механизированную обработку междугнездий арбузов вплоть до периода плетеобразования. При этом поврежденными или совершенно заваленными почвой оказываются растения в 0,5% учтенных гнезд.

Значительно снизится расход гербицидов при использовании приспособления к бахчевым сеялкам для внесения гербицидов [а. с. № 000]

Глава 6. Обоснование технологии и средств механизации уборки

плодов арбуза на продовольственные цели. Климатические условия возделывания бахчевых культур в поливных условиях Нижнего Поволжья обуславливают экономическую целесообразность многоразовых сборов плодов арбуза. [,1971]. Анализ технологических карт показывает, что на уборку вручную и погрузо-разгрузочные работы затрачивается до 50% общих затрат труда [65]. При уборке наиболее трудоемким является вынос плодов к дороге. На практике применяют приспособления и инвентарь, заменяющие ручной труд, широкозахватные транспортеры и экспериментальные образцы арбузоуборочных машин [,1982].

Результаты работы [1978г.] легли в основу разработанных во Всесоюзном НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства агротехнических требований на широкозахватный бахчеуборочный транспортер. Он был включен в «Систему машин на 1976-80 гг.». Материалы НИОКР и испытаний переданы в Ташкентский филиал ГСКБ по машинам для садов и виноградников зоны Средней Азии, где транспортер был сконструирован, изготовлен и под маркой ТШП-25 прошел государственные испытания на Поволжской и Южно-Украинской МИС. В 1976 году по результатам испытаний транспортер был рекомендован в производство и выпущен опытной партией.

Широкозахватный транспортер ТШП-25 с захватом 25 м обеспечивает повышение производительности труда на сборе и погрузке плодов арбуза в транспортные средства не менее, чем в 2,5 раза в сравнении с работой вручную.

При разработке агротехнических требований на комбайн для уборки плодов арбуза и других бахчевых культур мы ориентировались на наличие лент плодово-стебельной массы, сформированных культиватором КНБ-5,4.

Нами в условиях орошения дождеванием проведены многолетние полевые опыты с целью выявления состава плодов арбуза у сортов разной скороспелости по степени зрелости в разные сроки и способы уборки, определения методики выбора калибрующего диаметра. Получены данные по таким сортам разной скороспелости, как Десертный 83, Мелитопольский 142, Астраханский и Волжский 7.

При выборочных сборах по размеру, регламентированного ГОСТом качества продукции (количество незрелых и перезрелых плодов не должно превышать 3,0%) можно добиться только при подборе плодов с диаметром более 200-210 мм. Полнота сбора товарных плодов при этом будет составлять всего лишь 1,4-7,9%.

Стандартной товарности (Т ст ≥ 97%) достигают плоды всех сортов только для первых двух сроков сбора, нетоварные плоды представлены в основном незрелыми. В третий срок сбора нетоварная часть представлена для всех исследованных сортов большей частью перезрелыми плодами, которые не могут быть отделены от товарных по размеру. Наибольшая товарность убранных плодов в этот срок сбора составляет 93,0, 81,0 и 80,0% для сортов Десертный 83, Мелитопольский 142 и Волжский 7, соответственно.

Полнота сбора товарных плодов для первого и второго сроков уборки по сортам в этих условиях составит, соответственно, 8,0-24,0-12,0 и 86,0-10,0-12,0%.

Полноту сбора товарных плодов в 8-24% нельзя считать достаточной при осуществлении машинных выборочных сборов, так как при наличии на поле к этому времени до 20,0 т/га товарных плодов уборке будут подлежать только 1,6-4,8 т/га. Использование сложной уборочной машины при такой низкой сборовой урожайности явно нецелесообразно.

Снижение допустимой товарности подобранных машиной плодов до 90 или 80% (с учетом последующей их сортировки на уборочной машине или на стационарном пункте хозяйства) позволит довести полноту выборочных сборов по размеру до практически приемлемых значений (табл.2).

При отсутствии в настоящее время технических средств для сортирования плодов арбуза по степени зрелости ни на комбайне, ни на сортировальном пункте заслуживает внимание такой прием, как подбор плодов из валков или лент, сформированных опытными сборщиками вручную (а. с. № 000).

2.-Качественные показатели плодов арбуза собранных по размеру

Показа- тели	Сроки уборки	Товарность собранных плодов, %
80,0	90,0
Десерт- ный 83	Мелито- польс- кий 142	Волж- ский 7	Десерт- ный 83	Мелито- польский 142	Волж- ский 7
Полнота сбора товарных плодов,%	первый второй третий	94 100 100	100 52 82	85 88 56	60 100 100	80 20 0	16 22 0
Калибрую- щий диа- метр, мм	первый второй третий	160 140 140	140 176 156	160 166 183	180 140 140	170 200 не достигает	205 215 не достигает

В этом случае возможно соблюдение требований ГОСТа 7177-80 по зрелости подобранных комбайном плодов. На комбайн разработаны агротехнические требования, конструкция его разработана в ВИСХОМе (ответственный исполнитель канд. техн. наук ) и изготовлена его опытным заводом. В течении гг. комбайн проходил заводские и лабораторно-полевые испытания на полях хозяйств Камызякского района Астраханской области [81].

По расчетным данным затраты труда на уборку плодов арбуза комбайном в 2,5…3,9 раза меньше, чем при уборке транспортером.

Глава 7. Обоснование технологии и технических средств для погрузо-разгрузочных работ. Общепризнанным является положение о перспективности контейнерных перевозок плодов бахчевых культур. Они обеспечивают как увеличение производительности труда на выполнение погрузочно-разгрузочных работ, так и снижение потерь продукции[ Методические рекомендации…,1974; ,1987; и др.]. Исследованиями Всесоюзного НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства обоснована принципиальная возможность механизированной выгрузки плодов арбуза с загрузкой их в контейнеры. Расчетным путем определено, что механизированная уборка арбузов с последующей послеуборочной обработкой на механизированном пункте экономически целесообразна.

На основании выполненной НИР были разработаны агротехнические требования. В «Систему машин… на гг.» оборудование вошло под названием «Линия для сортирования и затаривания арбузов» (позиция Р 64.09).

В 1981-84 гг. была обоснована технологическая схема и конструктивные параметры линии, техническая документация была разработана и изготовление линии осуществлено силами опытно-конструкторского бюро Всесоюзного НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства в 1985. Для испытаний в производственных условиях механизмы линии смонтированы на заготовительном пункте в с. Копановка, Енотаевского района, Астраханской области (рис.3). В процессе испытаний произвели оценку технико-эксплуатационных показателей процесса от погрузки плодов в поле до затаривания в контейнеры на заготовительном пункте.

Рис. 3. Схема технологического процесса

1 - гидравлический подъемник; 2 - приемный бункер; 3 - клапан подвижный; 4 - дозатор; 5 - транспортер инспекционный; 6 - ручей отхода; 7 - транспортер отхода; 8 - транспортер наклонный; 9 - рольганг для порожних контейнеров; 10 - площадка поворотная укладчика; 11 - лоток укладчика; 12 - рольганг для заполненных контейнеров; 13 - упор поворотный. А 1... А4 - автопогрузчики; I-VIII - операторы.

Оценку сохранности плодов в контейнерах проводили при затаривании по трем вариантам технологического процесса. Сбор плодов в кучи у дороги проводили ленточным транспортером конструкции Енотаевского РТП. Сорт - Астраханский, плоды соответствовали арбузам массового сбора. Диаметр составлял 17, 5 ... 27,3см, масса-2,1 ... 8,1 кг.

По первому варианту плоды вручную грузили в оборудованный чаканными матами кузов автомобиля навалом высотой 80-90 см, транспортировали на заготовительный пункт, где перегружали вручную в расположенные на земле контейнеры.

По второму варианту плоды в поле грузили вручную сразу в контейнеры на автомашине. После доставки на заготовительный пункт контейнеры выгружали автопогрузчиком.

По третьему варианту плоды доставляли на заготовительный пункт аналогично варианту 1, но перегружали контейнеры на линии. При этом разгрузка автомашины и загрузка арбузов в контейнеры выполнялись механически, без применения ручного труда.

Оценку сохранности плодов в контейнерах провели на 8 и 22 сутки после хранения под навесом заготовительного пункта. Контейнеры с плодами были предъявлены комиссии под условными номерами и расшифрованы только после первичной обработки полученных данных. Итоговую оценку сохранности плодов производили по двум показателям: стандартности и приведенной сохранности плодов в контейнерах.

На каждый вариант по технологии загрузки было поставлено на хранение по шесть контейнеров СП-5-0,60-3 (ТКБ-67). По три с картонным вкладышем и по три без вкладыша.

В результате работы выявлено, что при механизированном затаривании снижение стандартности происходит в основном за счет наличия плодов с нажимами и пятнами антракноза на коре. Количество разбитых и помятых плодов не превышает 3,8%, а в среднем составляет 1,5%.

По результатам испытаний основными причинами перевода плодов в нестандарт как на 8-е, так и на 22-е сутки хранения были загнивание плодов и сильные нажимы.

На 8-е сутки хранения количество стандартных плодов в контейнерах изменялось в пределах от 86,3 до 95,0%, приведенная сохранность - в пределах от 89,3 до 95,8%. Наименьшими были показатели для контейнеров, загруженных плодами в поле. Стандартность плодов составляла 86,3…88,0%, а приведенная сохранность – 89,0…89,3%. В этих же контейнерах было и наибольшее количество отхода (загнивших плодов) –7,7…10,0%, что в основном и послужило более резкому снижению качества плодов этого варианта.

В контейнерах с картонными вкладышами качество плодов было несколько выше во всех вариантах загрузки. Количество стандартных плодов составляло 88,0-95,0% против 86,3-92,9% в контейнерах без вкладыша, а приведенная сохранность – 89,0…95,8% против 89,3…95,1%.

На 22-е сутки хранения количество стандартных плодов в среднем по вариантам уменьшилось до 75,2-82,4%, а приведенная сохранность до 82,9-87,2%. Меньшие показатели – у контейнеров, загруженных на линии. Количество стандартных плодов составляет 75,2…79,8%, а приведенная сохранность до 82,9…86,6%.

Как и на 8-е сутки хранения наибольшее количество отхода наблюдается в контейнерах, загруженных плодами в поле (12,8-16,1%) против 6,7-9,4% в контейнерах, загруженных плодами на заготовительном пункте.

Результаты анализа статистической обработки полученных данных методом двухфакторного дисперсионного анализа качественных признаков показывают, что имеются статистические достоверные различия в изменении доли стандартных плодов как между вариантами технологического процесса (фактор А), так и по срокам хранения (фактор В). Различия достоверны на 0,1-5,0%-ном уровне значимости. Оборудование контейнеров картонными вкладышами не привело к статистически значимому увеличению сохранности плодов.

С практических целей, учитывая динамику снижения всей товарной части плодов, представляет интерес анализ доли приведенной сохранности плодов в контейнерах. В этом случае статистически достоверным оказалось влияние только фактора В (продолжительность хранения плодов в контейнерах). Влияние места и способа загрузки контейнеров оказалось статистически не достоверным.

Итоговые расчетные показатели, полученные на основании хозяйственных испытаний, свидетельствуют (табл.3) о эффективности применения линии.

3.-Показатели экономической эффективности загрузки арбузов в контейнеры

на линии в сравнении с загрузкой вручную(в ценах 1989 года)

Наименование показателя	Значение показателя
Годовая экономия труда, чел.-ч Годовой экономический эффект, руб. Экономический эффект от производства и использования за срок службы, руб. Лимитная цена линии, руб. Проект оптовой цены, руб.	16102 20866 75876 81909 22032

Глава 8. Изыскание технических средств и обоснование инструментальных методов контроля качества арбузов. Экспериментальная проверка регламентированного ГОСТ 7177-80 метода определения состава партий плодов арбуза по зрелости показала, что оценка по 20%-ной пробе, сопровождается определенной ошибкой (вместо 3-27% фактической примеси незрелых плодов можно получить от 0 до 64%) и потерями «на разрез» стандартных плодов.(от 7 до 20% от массы выборки).

При определении качества партии плодов, доставленных в кузове автомобиля навалом по методике статистического приемочного контроля (ГОСТ ),результаты проверки не могут быть признаны удовлетворитель

ными ни одним из возможных планов контроля(табл.4).

4.- Показатели планов контроля

Число дефектных плодов в пробе, С	Количество плодов в пробе на разрез для партии в 1660 шт.,
10	50
α	β	Qр, %	α	β	Qр,%
0 1 2 3 4	0,27 0,04 0,00 - -	0,35 0,73 0,92 - -	0,00 10,0 20,0 - -	- 0,45 0,18 0,08 0,02	- 0,04 0,12 0,27 0,45	- 2,0 4,0 6,0 8,0

Здесь Qр = 100 Сi /ni - фактически обнаруженное количество (%) дефектных (недозрелых или перезрелых) плодов в пробе, %,

Сi – число обнаруженных при разрезе дефектных плодов, шт.,

ni – количество плодов в пробе на разрез, шт.

Полученное значение Qр ГОСТом 7177-80 рекомендуется распространять на всю партию. Однако видно (табл. 4), что ни одна строка результатов анализа при определенном в пробу количестве плодов (10 и 50 шт.) не удовлетворяет выдвинутым ранее (наиболее употребительным в товароведческой практике) условиям (, 1989г.):

- риск поставщика α не должен превышать 0,03 (3%);

-  риск потребителя β не должен превышать 0,1 (10%);

-  приемлемый уровень качества Qо = 0,03 (3%);

-  неприемлемый уровень качества Q1 = 0,10 (10%).

Расчеты показывают, что этим условиям могут соответствовать данные при анализе не менее 80 плодов в пробе. Естественно, что разрезать такое количество плодов недопустимо. Отсюда вытекает настоятельная необходимость выявления методов и технических средств для неразрушающего контроля зрелости плодов арбуза.

Начиная с 70-х годов обнаруживается повышение интереса исследователей к изменению физико-механических, химических свойств плодов арбуза с созреванием. Однако, ни один из исследованных способов измерения параметров не позволяет пока установить четкие различия между четырьмя основными фазами зрелости плодов. Не имеется до сих пор и устройств для реализации имеющихся различий.

Выполненная нами работа показала, что [83]:

-  электропроводные свойства тканей коры и мякоти плодов арбуза с созреванием изменяются и могут использоваться для разработки технических средств контроля зрелости плодов; для определения сопротивления одинаково пригодны замеры в любом месте на поверхности плода с расстоянием между электродами 60 мм и более вплоть до диаметрально противоположного, исключая зоны, примыкающие к плодоножке и цветоложу; база электродов может быть расположена как вдоль, так и поперек оси плода;

сопротивление коры протеканию переменного тока частотой 1,0 МГц составляет 400…615 Ом, а мякоти – 1320…1740 Ом; с созреванием различия между сопротивлением коры и мякоти увеличиваются;

-  накол коры плода металлическим электродом диаметром 2 мм на глубину до 4 мм не ухудшает сохранность плодов как в полевых условиях (на плети), так и сорванных (при хранении на заготовительных пунктах и перевозимых навалом и в контейнерах);

-  показатели прибора для плодов незрелых, недозрелых, зрелых и перезрелых статистически различимы между собой; способ определения зрелости признан изобретением (а. с. № 000).

В соответствии с разработанным техническим заданием специалистами Астраханского радиотехнического техникума в 1980 году создана конструкция и изготовлено 5 опытных образцов прибора для определения степени зрелости арбузов (условная марка ЗА-1). Приборы проходили проверку как в Астраханской обл, так и на Быковской бахчевой опытно-селекционной станции (Волгоградская обл), на Украине и в Узбекистане. В целом по результатам проверки данные соответствуют полученным в Астраханской обл.

Замеры прибором проводили как в полевых условиях (в период от завязывания плода до его срыва), так и среди собранных в кучах, а так же после транспортировки навалом в автомашинах, железнодорожных вагонах и в контейнерах водным транспортом.

Вычисление коэффициентов корреляции между величиной силы тока (1) через плоды арбуза сорта Астраханский с такими показателями как размер(2), сумма сухих растворимых веществ в соке мякоти (3) и ее дегустационной оценкой (5) показали наличие статистически существенной связи между этими показателями (табл.5).

5.-Показатели корреляционного анализа

Частота тока, кГц	Индекс анализируемой связи	r ± tSr	tr
400	1-2 1-3 1-5	0,65±0,09 0,72±0,07 0,65±0,09	14,73) 19,93) 14,83)
1500	1-2 1-3 1-5	0,65±0,09 0,70±0,08 0,71±0,07	15,13) 18,23) 19,13)
Примечание: Теоретическое значение критерия t (Стьюдента) при V = 175-2=173 равны (1,96-2,58-3,29)

Рассчитанные на ЭВМ ЕС-1020 уравнения криволинейной регрессии зависимости силы тока через плод (J, mA) от зрелости (Z, баллов), суммы сухих растворимых веществ в соке мякоти (S,%) и массы плода (m, кг) имеют вид: