CC BY
13
УДК 631.22.013
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СТРИЖКИ ОВЕЦ
И ВЫЧЕСЫВАНИЯ ПУХА КОЗ
Ю.А. Хлопко, В.А. Ротова, А.М. Осипова, Д.Ю. Драницин
Рассмотрены вопросы эффективности технологических процессов стрижки овец и вычесывания пуха коз с позиции сложной биотехнической системы «человек - машина - животное».
Ключевые слова: биотехническая система, стрижка овец, вычесывание пуха, исполнитель, эффективность процесса, заточной аппарат.
Прогноз развития животноводства на краткосрочную перспективу показывает, что поголовье овец и коз к 2020 году должно увеличиться на 29%, а производство шерсти на 43% к показателям 2012г.
В Оренбургской области, как и по России в целом, наблюдается медленный рост поголовья, некогда крупной отрасли животноводства - овцеводства. К сожалению, в настоящее время животноводство страны далеко не в полной мере обеспечивает население в качественных продуктах питания, а промышленность в качественном сырье.
Учитывая вышеизложенное, развитие животноводства возможно при переводе отрасли на более эффективные технологии и оборудование, при которых использование возможно развитие и реализация генетического потенциала животных. При этом необходимо обеспечить управление продукционными процессами с учетом количества и качества конечной продукции.
Определение перспективных направлений по повышению эффективности процессов стрижки овец и вычесывания пуха коз, мы начали с анализа структурно-функциональной схемы сложной биотехнической системы «человек-машина-животное» [1].
Функционирование рассматриваемых процессов определяется надежностью (качеством функционирования) звеньев сложной биотехнической системы, где приоритетное место отводится непосредственно исполнителю - оператору. На втором месте - техническое звено (стригальная машинка, вычесывающее устройство, вспомогательное оборудование). Следует отметить, что техническая готовность оборудования во многом также определяется человеческим фактором. Исходя из выше изложенного, нами представлены основные направления по повышению эффективности процессов стрижки овец и вычесыванию пуха у коз (рис. 1).
Совершенствование стригальной машинки
Снижение массы и вибрации машинки
Совершенствование режущего аппарата
Увеличение числа двойных ходов
Оптимизация микрогеометрии режущей пары
Оптимизация ширины захвата
Выбор материала режущей пары и оптимизация его термообработки
Разработка принципиально новых конструкций
Обеспечение качественной заточки режущих пар
Оптимальные параметры заточки на ленточном заточном аппарате
Оптимизация режима эксплуатации оборудования
Обслуживание технологи ческого оборудования
Повышение надежности
Повышение эффективности процессов стрижки овец и чески коз
Оптимизация организации процессов
Поточный способ организации процесса
Совершенствование скоростных способов
Совершенствование вычесывающих устройств
Снижение массы устройства
Материал вычесывающих элементов
Оптимизация количества вычесывающих планок
Обеспечение эвакуации вычесанного пуха
Минимизация усилия воздействия на кожный покров вычесанный пух
Повышение квалификации операторов Комплекс средств для подготовки операторов
Оптимизация режима трудовой деятельности
Физическая реабилитация операторов
Рис. 1. Основные направления по совершенствованию процессов
стрижки овец и чески коз
Можно отметить три основных направления: совершенствование технических средств (стригальной машинки, вычесывающих устройств, вспомогательного технологического оборудования); повышение надежности; оптимизация организации процессов. Отделом биотехнических систем Оренбургского научного центра УрО РАН совместно с Оренбургским государственным аграрным университетом проведен ряд исследований по этим направлениям.
1. Совершенствование технических средств.
Предложена новая конструкция режущего аппарата стригальной машинки. Режущий аппарат состоит из двух гребенок с увеличенным шагом зубьев и ножа совершающего возвратно-поступательные движения между ними. Его использование позволяет снизить энергозатраты, понизить высоту среза, уменьшить количество сечки [2].
Качественная заточка режущей пары является одним из основных факторов, влияющих на эффективность работы стригальной машинки в плане воздействия её на кожный покров животного, утомляемости исполнителя и качества получаемой продукции. Одним из основных параметров, определяющих качество заточки режущей пары, является шероховатость рабочих поверхностей ножа и гребенки, поскольку, как упоминалось, режущий аппарат стригальной машинки работает по принципу ножниц, и плотность прилегания ножа к гребенке будет во многом определять эффективность их работы. Предложена конструкция заточного устройства, исследован процесс ленточного шлифования. Нами выявлено, что зерна абразивной ленты, вступая во взаимодействие с обрабатываемой поверхностью, задают величину шероховатости поверхности, которая останется после обработки. Особенностью процесса ленточного шлифования является то, что абразивные зерна, совершающие процесс массового микрорезания, изнашиваются в процессе работы, т.е. их геометрические параметры постоянно изменяются, что влияет на выходные параметры процесса, такие как производительность шлифования, шероховатость обработанной поверхности, а также определяет величину рабочего ресурса ленты.
Опираясь на результаты исследований процессов ленточного шлифования А. Ф. Бабошкина [4], разработана модель образования шероховатости поверхности ножей и гребенок при их плоском шлифовании абразивной лентой с опорной плитой:
п 1 ¡~, Шл
К а « - I --, мкм
а 4 -у Р К3-ск-п0-13>
где акр - минимальная толщина среза, мкм; Кз - коэффициент затупления,
2
К3 = п0 п т ; Си - постоянная, зависящая от твердости шлифуемой детали; п0 - количество зерен на единичной площадке поверхности ленты, мм- ; /л - длина ленты, мм; /з - длина зоны контакта ленты с деталью по ходу движения ленты, мм; т - диаметр площадки износа зерна, мкм.
Для получения необходимого значения шероховатости, необходимо обеспечить толщину среза а не ниже значения акр, когда резание переходит в пластическое деформирование. Установленная зависимость толщины среза от основных параметров шлифования имеет вид:
а = в '1л XI 0 - 3 , мкм
¿3'Т'Л?реж'17л
где Q - производительность шлифования, мм3/с; Креж - число режущих кромок на ширине контакта; ил - скорость ленты, м/с;
В результате чего определены оптимальные параметры заточки элементов режущей пары. Разработано механическое ленточное устройство для вычесывания пуха коз. Устройство решает несколько задач: снижение травмирования кожного покрова животного, повышение производительности труда за счет минимизации силового воздействия, автоматизации механизма съема с зубьев вычесанного пуха, увеличения зоны вычесывания пуха.
Технический результат достигается за счет того, что вычесывающие элементы на планках расположены по развертке винтовой линии, что позволяет равномерно обрабатывать шерстно-пуховой покров козы, исключая нежелательные повторы. Наличие реверса и механизма автоматического подъема (опускания) встречных гребней позволяет снимать накопившийся пух с зубьев, не прерывая работу оператора [3].
2. Повышение надежности.
Для определения показателей надежности функционирования разработанного технологического оборудования, в лабораторных условиях были выявлены значения критических перегрузок, в результате которых устройства выходили их строя или резко повышалась энергоемкость того или иного технологического процесса. Несоблюдение рекомендованных режимов работы значительно увеличивало затраты времени на восстановление работоспособности.
Регулярность проверки технологического оборудования на его работоспособность, а также проведение предусмотренного обслуживания до начала процесса стрижки (чески) позволяет на 50...70% снизить затраты времени на устранение неполадок. Таким образов возможна экономия трудовых затрат что также сказывается на эффективность процессов в целом.
3. Оптимизация организации процессов.
Рассматриваемые процессы, как правило, носят сезонный характер, и длится очень непродолжительное время - 15-25 дней в году. Поэтому часть профессиональных навыков операторов теряется, кроме того, подготовка начинающих операторов требует особого внимания со стороны наставников, что приводит к увеличению продолжительности сроков стрижки (чески).
Разработанный тренажерный комплекс позволяет в короткие сроки восстановить утраченные профессиональные навыки и подготовить теоретические и практические основы у начинающих операторов.
Обучение на тренажерах возможно по различным режимам, начиная с ознакомления, формирования навыков, отработки приемов и доведения этих приемов до совершенства.
Экипировка операторов и средства снижения их физической усталости так же значительно влияют на эффективность. Работа стригаля (оператора) овец (чески коз) связана с большим расходом физической энергии и тесным контактом некоторых его участков тела с шерстным покровом животного.
Кроме того, процессы стрижки и чески, как правило, проводятся в закрытых помещениях, что вызывает обильное потоотделение оператора. Проникая через ткань одежды, пот соприкасается с шерстным покровом животного, впитывает биомеханические загрязнения, что приводит к снижению санитарно -гигиенических показателей на поверхности рук, ног, живота и спины оператора. Как следствие - на этих участках тела человека происходит закупоривание потовыводящих пор с последующим раздражением (зуд) или появлением гной-никовых очагов.
Технологический процесс стрижки (чески) связан с неравномерностью распределения нагрузки на функциональные органы человека. Так в 85-90% времени рабочего процесса тазобедренная часть оператора находится в статически нагруженном состоянии, что резко снижает общую работоспособность, а в некоторых случаях приводит к потере трудоспособности.
Для решения этих проблем необходимо создать специальную экипировку, включающую в себя нарукавники, наколенники, корсетно-бандажный пояс, который разгружает мышцы спины и одновременно проводит массаж спины, исключая разрыв мышц живота при чрезмерных нагрузках. Анализ исследований трудовой деятельности операторов биотехнических систем [5] свидетельствует о том, что одним из факторов его неэффективной работы является низкий уровень функционального состояния организма человека-оператора. Поэтому, на наш взгляд, дальнейшее повышение эффективности работы человека-оператора в биотехнических системах лежит в сфере интеграции его психических и физиологических возможностей с комплексом социально-бытовых мероприятий на рабочем месте. Рациональное сочетание режимов активной трудовой деятельности (процесс снятия руна с овцы, пуха с козы) с пассивным и активным отдыхом (физической реабилитацией) на реабилитационных устройствах, позволит увеличить производительность операторов на 17-23%.
Литература:
1. Хлопко Ю.А., Осипова А.М. Обоснование и перспективы развития механической обработки кожного покрова животных // Вестник ВНИИМЖ. 2012. №4. С. 124-128.
2. Осипова А.М., Хлопко Ю.А. Совершенствование процесса стрижки за счет модернизации режущего аппарата стригальной машинки // Техника в сельском хозяйстве. 2008. №6. С. 48.
3. Ротова В.А. Совершенствование технологии и технического средства для механизированного вычесывания пуха коз: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2009.
4. Бабошкин А. Ф. Теория и методы повышения эффективности шлифования абразивными лентами: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. СПб, 2005.
5. ВостриковВ.А., ХлопкоЮ.А. Комплекс мероприятий по повышению эффективности работы операторов биотехнических систем: тезисы научно-практ. конф. Оренбург, 1999.
Хлопко Юрий Александрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Ротова Виктория Анзорьевна, кандидат технических наук, старший преподаватель Осипова Анна Михайловна, кандидат технических наук, старший преподаватель Драницин Денис Юрьевич, аспирант
ФГБУН Оренбургский научный центр Уральского отделения Российской академии наук E-mail: otbiosistem@mail.ru Тел. (3532)77-26-19
The questions of process efficiency shearing and combing goats down from the position of a complex biotech system «man - machine - an animal». Keywords: Biotech system, sheep shearing, combing down, artist, efficiency of the process, the grinding machine.
