Совершенствование технологического процесса и органа вторичной сепарации картофелеуборочной машины

В работе обоснована актуальность проблемы средств механизированной уборки картофеля и рабочих органов вторичной сепарации, проведен анализ их конструктивных особенностей и применения на картофелеуборочных машинах.

Предложена конструктивно-технологическая схема рабочего органа вторичной сепарации — продольная прямоточная сепарирующая горка с клубнеотражателем, снабженным обрезиненными пальцами, выполненными в виде усеченного конуса с закругленной вершиной. Разработана методика определения рациональных конструктивных и кинематических параметров клубнеотражателя на основе механико-математического моделирования процесса вторичной сепарации усовершенствованным рабочим органом, при которых повреждения и потери клубней не превысят уровня, определенного агротехническими требованиями.

Проведены лабораторные испытания усовершенствованного рабочего органа, которые подтверждают результаты теоретических исследований (расхождение результатов не превышает 5%). Проведены исследования физико-механических и размерных характеристик компонентов клубненосного вороха на протяжении периода уборки.

Проведены хозяйственные испытания и технико—экономическая оценка уборочных машин с усовершенствованным рабочим органом вторичной сепарации, которые подтвердили их высокие агротехнические показатели, по сравнению с серийными аналогами.

Основные результаты исследований используются при проектировании и производстве уборочных машин.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

АТП — агротехнические показатели;

АТТ — агротехнические требования;

ВИСХОМ — Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения;

ВНИИКХ — Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйстваг. — годга — гектар;

ГАТУ — государственный агротехнологический университетГАУ — государственный аграроинженерный университетгг. — годы;

ГСКБ — Государственное специализированное конструкторское бюро;

ГСХА — государственная сельскохозяйственная академия;

ГУ — государственный университетдр. — другоекг — килограммкм — километрм — метрмин. — минутамлн. — миллионмлрд. — миллиард;

МПа — мегапаскаль;

Н — Ньютон;

НИР — научно-исследовательская работа;

НСМ — нормативно-справочные материалы;

ОАО — открытое акционерное обществооб. — оборот;

ПФЭ — полнофакторный экспериментрад — радианрис. — рисунокруб. — рублей;

РФ — Российская Федерацияс — секунда;

СХИ — сельскохозяйственный институт;

США — Соединенные Штаты.

Америкит — тоннат.д. — так далеет.е. — то естьт.п. — тому подобноетабл. — таблицатыс. — тысяча;

ФРГ — Федеративная республика Германияц — центнер;

ЦМИС — Центральная машиноиспытательная станцияч — часчел. — человекшт. — штук;

С — градус Цельсия;

FAOUN — Food and Agriculture.

Organization of the United Nations.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНА ВТОРИЧНОЙ СЕАПАРЦИИ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ, а — большая полуось эллипса Авс — шаг расстановки пальцев вдоль площадки контакта, моси клубнеотражателя, мb — малая полуось эллипса площадки контакта, мЬк — ширина клубня, мВг — ширина полотна горки, мdK — толщина клубня, мd^Mm ~ минимальное толщины клубня по исследований, мdpmin — минимальная облицовочного слоя клубнеотражателя, мd*ботшх — максимальное значение диаметра стебля ботвы по данным исследований, м;

Евз — кинетическая энергия соударяющихся тел, Дж;

Евс — модуль упругости материала поверхности пальца, Н/м ;

Ек — модуль упругости клубня, Н/м" - h6Cmin — минимальное расстояние между вершинами пальцев клубнеотражателя и концами пальцев сепарирующей горки, м;

Ьелг — рабочий зазор между валом клубнеотражателя и концами пальцев сепарирующей горки, м;

Квс — удельное количество пальцев на поверхности клубнеотражателя, шт/м;

1вс — длина пальца клубнеотражателя, м;

1К — длина клубня, м- 1к*мах ~ максимальное значение длины клубня картофеля по данным исследований, мпа, Щ> Щ — коэффициенты, зависящие от кривизны главных нормальных сечений взаимодействующих тел в точке контакта и размеров полуосей эллиптической площадки контактапко — частота вращения клубнеотражателя, об/минNn — высота пальца полотна горки, м;

Рбот — усилие, с которым ботва удерживает клубень картофеля на поверхности полотна горки, НРк — расстояние между окончаниями соседних пальцев полотна горки, мРа — расстояние между основаниями соседних пальцев полотна горки, мРсдв — сжимающая сила (равнодействующая давлений по площадке контакта), Нотр ~ ударная сила, необходимая для отрыва ботвы от клубня, НРЭ отр — усилие отрыва ботвы от клубня, Н;

Ртах — максимальная сжимающая нагрузка на клубень, приводящая к каким-либо его повреждениям, Нqn — подача вороха на поверхность горки, т/га;

Rejl — радиус вала клубнеотражателя, м;

RKi-i — радиус кривизны клубня картофеля в сечении 1−1, м;

Rk2−2 ~ радиус кривизны клубня картофеля в сечении 2−2, мгв — радиус вершины пальца клубнеотражателя, мг0 — радиус основания пальца клубнеотражателя, м;

SGC — удельное количество промежутков между пальцами клубнеотражателя, шт/м;

SK"m ~ площадь эллиптической площадки контакта клубня с обрезиненным пальцем в момент соударения, м" ;

S, 12 — удельное количество промежутков между пальцами горки, шт/м;

Sy — минимальная площадь проходного сечения устройства, м~- S}, d — ударный импульс взаимодействия клубня с пальцем, кг-м/сзначение данным толщина пальцев.

U — потенциальная энергия упругой деформации соприкасающихся тел клубня картофеля и пальца клубнеотражателя, Дж;

Vec — скорость вершины пальца клубнеотражателя, м/с;

Vz — скорость полотна горки, м/с- — скорость клубня картофеля, м/с;

Wimax — максимальная секундная производительность разработан н ого устройства, кг/с;

W2тах — максимальная секундная производительность сепарирующей горки двухрядной картофелеуборочной машины, кг/сWM — производительность уборочной машины, га/ч;

А? ~ угол наклона сепарирующей горки, рад;

Уб — объёмный вес растительных остатков, кг/м3;

Уб+п — объемный вес вороха, проходящего через поперечное сечение устройства, кг/м3- уп — объёмный вес почвы, кг/м ;

С — угол между осями симметрии пальцев в поперечном сечении клубнеотражателя, радц — упругая постоянная соприкасающихся тел;

X — суммарная абсолютная деформация клубня и пальца в процессе их соударения, м;

Лвс — абсолютная деформация пальца в процессе соударения, м;

Як — абсолютная деформация клубня в процессе соударения, м. цвс — коэффициент Пуассона материала поверхности пальцацк — коэффициент Пуассона клубняакв — величина наибольшего контактного напряжения между клубнем и пальцем, Н/м ;

YJz — сумма главных кривизн соприкасающихся тел, 1/мг — время удара, сcdko — угловая скорость вращения клубнеотражателя, рад/с.

ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕПАРИРУЮЩЕЙ ГОРКИ СНАБЖЕННОЙ КЛУБНЕОТРАЖАТЕЛЕМ С ПАЛЬЦАМИ, а — число определяемых коэффициентов моделиЬ1о—Ъ1123 «b2q.b2i23 и b30. b3i23, b40. b 123, Ь'0—^34, Ь 0. Ь 34, Ь 0. b 34, b8o. b834 — соответствующие коэффициенты регрессии при кодированных членах уравненияЬк — ширина клубня картофеля, мЬкЭмт — минимальная ширина клубня картофеля, мbk3cr — средняя ширина клубня картофеля, м;

Ь — абсолютное значение /'-го коэффициента регрессииdK3 — толщина клубня картофеля, мd3MiN — минимальная толщина клубня картофеля, мdk ср ~ средняя толщина клубня картофеля, м;

Л,™

— диаметр стебля ботвы, мсРботшх ~ максимальное значение диаметра стебля ботвы, мF — критерий Фишераfag — число степеней свободы дисперсии воспроизводимостиfN — число независимых оценок дисперсийfu — число степеней свободы каждой оценкиfy — число степеней свободы эксперимента;

Gmax— значение критерия Кохренап.

1К — длина клубня картофеля, мо h мах — максимальная длина клубня картофеля, м;

1кэСр ~ средняя длина клубня картофеля, мт — число повторностей в jом опытетв — масса вороха на поверхности горки площадью 1 м, кг;

ПТ О m к — масса клубней на 1 м поверхности сепарирующей горки, кгмПТппР — масса почвенных примесей на 1 м² поверхности сепарирующей горки, кгпт m рпр — масса растительных примесей на 1м~ поверхности сепарирующей горки, кгm к — масса клубней в таре, кгmTnnp — масса почвенных примесей в таре, кгm1'р"р — масса растительных примесей в таре, кгN — число опытов;

Р omp ~ усилие отрыва ботвы (стебля со столонами) от клубнями картофеля, Н;

РЭотрмлх — максимальное усилие отрыва ботвы (стебля со столонами) от клубня картофеля, Нqn — подача вороха на поверхность горки, кг/с;

Qnnp — полнота удаления почвенных примесей, %;

Qpnp — полнота удаления растительных примесей, %- t — значение критерия Стыодента при выбранном уровне значимостиtyQ — число дней с начала уборкиVzскорость полотна горки, м/сjc] — рабочий зазор, мх2 — подача вороха, кг/сх3 — количество клубней в ворохе не отделенных от стеблей ботвы, %- х4 — частота вращения клубнеотражателя, об/мины х i0 — натуральное значение /-го фактора на нулевом уровнек }1 х i их i — соответственно, кодированные и натуральные значения /-го факторахij — значение / -го фактора в jом опыте;

Xqj — значение qго фактора в jом опытеyj — среднее арифметическое значение выходного параметра для одного jго опыта при «ш» повторностяху, — значение параметра оптимизации, вычисленное по уравнению регрессии для условий jго опытаyj — значение выходного параметра в jом опыте;

У/ — в уравнении регрессии — полнота сепарации почвенных примесейу2 — в уравнении регрессии — полнота сепарации растительных примесейУз ~ в уравнении регрессии — повреждения клубнейу4 — в уравнении регрессии — потери клубней;

S2j — дисперсия в j — ом опыте при т" повторностяхд2у— дисперсия воспроизводимостиды — квадратичная ошибка коэффициента регрессииdi — натуральное значение интервала варьирования /-го факторат — среднеквадратическое отклонение;

Пк — потери клубней, %.

ГЛАВА 4. ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ СЕПАРИРУЮЩЕЙ ГОРКОЙ.

В — масса алюминиевого стаканчика, кг;

В] - масса стаканчика с почвой до сушки, г;

В2 — масса стаканчика с сухой почвой, кг;

В0 — влажность почвы, %;

F— площадь штампа, мh — средняя высота, мт1^, т2КЛ, m3M — масса клубней, соответственно, на нижней пленке, верхней пленке и в бункере комбайна, кгт >т, т2пп, т5пп — масса почвы, соответственно, на нижней пленке, верхней пленке и в бункере комбайна, кг;

I 2 з т Рт т Рп5 т Рп ~ масса растительных примесей, соответственно, на нижней пленке, верхней пленке и в бункере комбайна, кг;

Р — сила, с которой почва сопротивляется вдавливанию штампа твердомера, Нq — жесткость пружины, Н/м;

Орп — полнота удаления растительных примесей при работе сепарирующих рабочих органов, %;

R — твердость почвы, Н/м;

IIK1 — потери клубней в процессе работы сепарирующего рабочего органа, %.

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ СЕПАРИРУЮЩЕЙ ГОРКОЙ.

SK — площадь, занимаемая машиной, м2;

VK — рабочая скорость агрегата, км/чWT — техническая производительность машины, га/чт — коэффициент использования времени смены;

Б — балансовая стоимость машины, руб.;

В2 — годовой объем работ, выполненных машиной, гаВр — ширина захвата машины, мЕ&bdquo- - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений- 3] и 32 — приведенные затраты на единицу работы, производимой с помощью базового и нового вариантов, руб/га;

За — амортизационные отчисления, руб/га;

Згсм ~ затраты на горюче-смазочные материалы, руб/га;

30 — оплата труда механизаторов, руб/га;

Зр — оплата труда рабочих на подборе, руб/га;

3То — затраты на техническое обслуживание и ремонт, руб/гаЗжс — эксплуатационные затраты, руб/га;

Кп — коэффициент, учитывающий издержки на доставку машины в хозяйства при покупкеКу — удельные капиталовложения, руб/га;

Кхр — удельная стоимость 1 м² машиноместа, руб/ м2 — Л— число механизаторов, челЛр — число рабочих на подборе, челHd — норма амортизационных отчислений, %- хр — норматив затрат на амортизацию и ремонт мест хранения техники, %;

Нгсм ~ норма расхода горючесмазочных материалов, кг/чНп — нормативная прибыль от капитальных вложений, руб/га;

Нто — норматив затрат на техническое обслуживание и ремонт, %;

Нхр — норматив затрат на хранение одной машины, руб;

П — оптовая цена машины, руб;

Стар — тарифная ставка рабочих на подборе за выполненную работу, руб/ч;

Стар — тарифная ставка механизатора за выполняемую работу, руб/чТгод — годовая загрузка машины, чТгод — годовая загрузка машины, чЦгсм — комплексная цена горючесмазочных материалов, руб/кгЭэ — экономический эффект от внедрения усовершенствованной машины с разработанным устройством, руб.

Среди продуктов питания, составляющих основу продовольственного рынка России, картофель занимает особое место, оказывая существенное влияние, как на формирование структуры рынка, так и на обеспечение продовольственной безопасности страны. Это четвертая по распространенности культура после кукурузы, пшеницы и риса [9,10,46,95]. В 2007 г. глобальное производство картофеля достигло 320 млн.т. (табл. 1).

Таблица 1 — Крупнейшие производители картофеля по данным FAOUN (Food and Agriculture Organization of the United Nations) [165].

Страна производитель Китай Российская Федерация Индия Украина США Германия Польша Беларусь Голландия Франция.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11.

Объем производства в 2007 г., тыс. т 72 000 36 784 26 280 19 102 17 653 11 604 11 221 8744 7200 6271.

Потребление картофеля получает все большее распространение в развивающемся мире, на который сегодня приходится более половины мирового урожая (табл. 2).

Таблица 2 — Производство картофеля в мире [165].

Страны 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 млн. т.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10.

Развитые 183,13 199,31 177,47 174,63 165,93 166,94 160,97 159,99 155,56.

Развивающиеся 84,86 101,95 108,50 128,72 135,15 145,92 152,11 160,12 165,15.

В мире 257,25 301,27 285,97 303,36 301,08 312,86 313,09 320,11 321,69.

До начала 1990;х гг. большая часть картофеля выращивалась и потреблялась в Европе, Северной Америке и странах бывшего Советского Союза. Позднее значительно увеличилось производство картофеля и спрос на него в странах Азии, Африки и Латинской Америки, где объем производства увеличился с менее чем 30 млн. т в начале 1960;х гг. до 165 млн. т в 2007 г. В.

2005 г. впервые объем производства картофеля в развивающихся странах превысил соответствующие показатели производства в странах развитого мира. Китай в настоящее время является крупнейшим производителем картофеля, а почти треть мирового урожая картофеля убирается в Китае и Индии. Азия и Европа являются ведущими регионами производства картофеля и в 2007 г. на их долю приходилось более 80% мирового производства этой культуры [46, 165].

По данным Федеральной службы государственной статистики в 2007 г. валовой сбор картофеля в России составил 36,8 млн. т (табл.2) при урожайности 12,8 т/га убранной площади [95,164]. Посевные площади под данной культурой составили в хозяйствах всех категорий 2,86 млн. га, доля сельскохозяйственных организаций — 5,7%, в фермерских хозяйствах — 2,9%, в хозяйствах населения 91,4% [164].

Производство картофеля в России в последние годы устойчиво растет, несмотря на ежегодное сокращение посевных площадей [164]. Рост производства обеспечивается за счет интенсификации производства и размещения большей части посевных площадей в крупных специализированных картофелеводческих хозяйствах, что позволяет повышать среднюю урожайность и достигать увеличения производства картофеля в нашей стране, несмотря на устойчивую тенденцию сокращения площадей. За последние 10 лет площади под картофелем в России сократились на 10%, но его производство за этот же период выросло на 12%. Таким образом, средняя урожайность картофеля за этот период выросла более чем на 20% [164].

В существенной степени снижение эффективности производства связано со снижением уровня технической оснащенности сельских товаропроизводителей. Сложившееся положение усугубляется тем, что 50.70%) машинно-тракторного парка выработало свой срок службы и требует повышенных затрат на поддержание его в работоспособном состоянии [123].

Имеется необходимость в повышении эффективности сельскохозяйственного производства, что невозможно только за счет увеличения урожайности культуры, а должно сопровождаться широкой механизацией технологии ее возделывания и уборки [124].

За последние годы наблюдается сокращение количества картофелеуборочных комбайнов в сельскохозяйственных организациях (табл. 3), что обусловлено выходом из строя старой техники и невозможностью приобретения новых высокотехнологичных импортных комбайнов, т.к. высокая их стоимость — в среднем около 70. 100 тыс. евро [112] — делает их малодоступными для отечественных сельхозпредприятий. В настоящее время из-за нехватки и высокой стоимости техники остро стоит вопрос обоснованного увеличения агротехнических сроков проведения механизированных работ [123].

Таблица 3 — Обеспеченность сельскохозяйственных организаций РФ комбайнами (на конец года) [164].

Обеспеченность комбайнами, 1970 1980 1990 1995 2000 2003 2004 2005 2006 2007 нагрузка на комбайн.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11.

Приходится картофелеуборочных комбайнов на 1000 10,6 21,3 24,5 55,9 45,7 38,9 32,9 32,3 31,3 29,4 га посадки, шт.

Приходится на один картофелеуборочный комбайн посадки, га 95 47 41 18 22 26 30 31 32 34.

Отметим, что трудозатраты на уборку картофеля составляют до 75% всех трудозатрат [95,111,128,141]. Их снижение возможно за счет применения новых машинных технологий и сельскохозяйственной техники, отвечающей всем АТТ, предъявляемым к уборочным машинам [149]. При наименьших затратах труда должны обеспечиваться: чистота клубней в таре 95% и более, повреждения — до 5% и потери не более 4.6% клубней [95,102,138].

Между тем практика работы картофелеуборочных машин показывает, что они не в должной мере удовлетворяют этим требованиям. Даже при оптимальных условиях уборки в таре для клубней имеется значительное количество почвы и растительных примесей [19,22,23,25,76,110,116]. Последнее связано с несовершенством сепарирующих органов картофелеуборочных машин, которые делятся на 2 группы: органы первичной сепарации и органы вторичной сепарации.

Первая группа характеризуется высокой степенью сепарации почвы, достигающей в оптимальных условиях 80.92%, хорошей пропускной способностью картофельного вороха — на данном этапе развития картофелеуборочной техники не менее 40 кг/с на каждый рядок, малыми повреждениями клубней. В результате работы первичных сепараторов клубнесодержащая масса имеет соотношение клубней к примесям 1/1. 1/3, при этом в оставшемся ворохе еще в значительном количестве находятся комки и ботва, которые предстоит отделить от урожая на рабочих органах вторичной сепарации [74]. Но по данным различных исследователей потери клубней на рабочих органах вторичной сепарации могут достигать 8. 10% [29,48,116,126]. Это выше АТТ и, следовательно, неприемлемо.

Таким образом, разработка надежных, высокопроизводительных, обеспечивающих минимальный уровень повреждений клубней органов вторичной сепарации, которые унифицированы с картофелеуборочными машинами, выпускаемыми отечественной промышленностью и эксплуатируемыми в хозяйствах, а также обоснование параметров данных отделителей примесей, является актуальной задачей.

Наиболее распространёнными среди устройств для вторичной сепарации являются сепарирующие горки и их комбинации [25,52,56,94,102]. Они заложены в основе технологических схем большинства отечественных и зарубежных картофелеуборочных комбайнов и копателей-погрузчиков. Продольная прямоточная пальчатая горка в сочетании с установленным над её рабочей поверхностью клубнесбрасывающим устройством получила наибольшее распространение благодаря относительной простоте конструкции при достаточно высоких АТП качества сепарации и эксплуатационной надежности. Однако практически ни одна из существующих конструкций рабочих органов вторичной сепарации данного типа не обеспечивает достаточно полного выполнения АТТ, что подтверждено результатами испытаний [19,22,23,25,53,76,84].

Поэтому необходимо дальнейшее их совершенствование и разработка клубнесбрасывающих устройств, которые соответствовали бы требованиям максимальной производительности и надежности при низких значениях повреждений, потерь картофеля и высокой чистоте клубней в таре.

Целью настоящей работы является повышение эффективности технологического процесса вторичной сепарации картофелеуборочной машины за счет снижения потерь и повреждений клубней путем совершенствования рабочего органа вторичной сепарации.

Работа по совершенствованию органа вторичной сепарации картофелеуборочных машин велась в течение 2005.2008 гг. в Рязанском ГАТУ, на полях картофелеводческих хозяйств Рязанской и Тульской областей в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО «Рязанский ГАТУ им. П.А. Костычева» на 2000.2010гг. по теме № 19 от 17.01.2001 «Комплексное решение механизированной уборки картофеля».

В процессе теоретических и экспериментальных исследований нами разработан рабочий орган вторичной сепарации — продольная прямоточная горка с клубнеотражателем, снабженным пальцами. Пальцы размещены продольными рядами по всей рабочей поверхности клубнеотражателя на равном расстоянии друг от друга и имеют форму усеченного конуса с закругленной вершиной. Поверхность пальцев выполнена обрезиненной. Получен патент РФ на полезную модель № 63 637 «Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей» от 10.05.2007.

Положения, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованная конструктивно-технологическая схема рабочего органа вторичной сепарации — продольная прямоточная сепарирующая горка с клубнеотражателем, снабженным обрезиненными пальцами;

2. Механико-математическая модель процесса вторичной сепарации клубненосного вороха в картофелеуборочной машине усовершенствованным органом вторичной сепарации;

3. Закономерности изменения физико-механических и размерных характеристик компонентов куста картофеля сортов различной скороспелости на протяжении уборочного периода, а также результаты исследования характеристик компонентов клубненосного вороха.

4. Математические модели, характеризующие полноту сепарации почвенных и растительных примесей, потери и повреждения урожая при работе сепарирующей горки оснащенной клубнеотражателем с пальцами, полученные в результате лабораторных исследований эффективности её функционирования.

5. Результаты полевых испытаний и исследований эффективности функционирования усовершенствованных и серийных комбайнов КГЖ-2−01.

6. Результаты технико-экономической оценки применения разработанного органа вторичной сепарации на картофелеуборочных комбайнах КПК-2−01.

Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на межвузовских научно-практических конференциях Рязанского ГАТУ им. П. А. Костычева (2005. .2008 гг.), Ижевской ГСХА (2005 г.), ВНИИКХ им. А.Г. Jlopxa (2006 г.), Брянской ГСХА (2006 г.), международных научно-практических конференциях Московского ГАУ им. В. П. Горячкина (2007 г.), Мордовского ГУ им. Н. П. Огарева (2007 г.).

Результаты исследований переданы на ОАО «Рязанский завод сельскохозяйственных машин» и ООО «РКЗ-комплект», где они используются при проектировании новых и модернизации серийных органов вторичной сепарации картофелеуборочных комбайнов КПК-2−01. Усовершенствованные картофелеуборочные машины эксплуатируются в картофелеводческих хозяйствах Рязанской и Тульской областей, при этом общая площадь, убранная данными комбайнами за два года, составила более 150 га.

Рекомендуется применение усовершенствованного органа вторичной сепарации с установленными рациональными параметрами на картофелеуборочных комбайнах КПК-2−01, поскольку использование на данных машинах сепарирующей горки оснащенной клубнеотражателем с пальцами (патент РФ № 63 637), позволяет повысить их технико-экономическую эффективность.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что наиболее перспективным органом вторичной сепарации в современных картофелеуборочных машинах является продольная пальчатая горка с установленным над её поверхностью клубнесбрасывающим устройством.

2. Разработана для повышения полноты отделения примесей, снижения потерь и повреждений клубней конструктивно-технологическая схема рабочего органа вторичной сепарации (патент РФ № 63 637), включающего продольную прямоточную сепарирующую горку, с установленным над её поверхностью клубнеотражателем, снабженным обрезиненными пальцами с закругленной вершиной и размещенными продольными рядами по всей рабочей поверхности клубнеотражателя на равном расстоянии друг от друга.

3. Разработана механико-математическая модель процесса вторичной сепарации картофельного вороха новым рабочим органом, на основе которой определены рациональные конструктивные и кинематические параметры устройства — шаг расстановки пальцев вдоль оси клубнеотражателя — 50ммдлина пальца клубнеотражателя — 100 ммрабочий зазор между валом клубнеотражателя и пальцами сепарирующей горки — 117 ммрациональная частота вращения клубнеотражателя — 115 об/минтолщина обрезиненного слоя поверхности пальцев — не менее 2,1 мм.

4. Получены в результате лабораторных исследований усовершенствованного органа вторичной сепарации математические модели, характеризующие полноту отделения почвенных и растительных примесей, а также потери и повреждения клубней при работе нового рабочего органа, на основании которых уточнены и окончательно приняты рациональные параметры устройства — величина рабочего зазора между пальцами полотна горки и валом клубнеотражателя, равная 118 ммчастота вращения клубнеотражателя, равная 110 об/мин (расхождени с результатами теоретических исследований не превышают 5%).

5. Получены, в результате исследований физико-механических и размерных характеристик компонентов куста картофеля закономерности изменения усилия отрыва ботвы от клубня Р отр (ty6) и диаметра стебля ботвы бот (tye) У сортов «Удача», «Романо», «Ресурс» в период с 25 августа по 25 сентября, а также установлено, что с повышением влажности почвы с 16% до 24% трение скольжения комков о прорезиненное полотно увеличивается в 2,8 разавеличина усилия, требуемого для разрушения комка, уменьшается в 1,7 раза.

6. Определено по результатам полевых исследований и испытаний картофелеуборочных комбайнов КПК-2−01, что у усовершенствованных машин КПК-2−01 в сравнении с серийными, полнота сепарации почвенных и растительных примесей выше в 1,02 раза, и составляет 93,1% (по массе) — потери на рабочих органах снизились в среднем в 1,29 раза и составляют 4,3%- повреждения клубней снизились в среднем в 1,28 раза и составляют 7,8%.

7. Установлено по результатам технико-экономической оценки работы серийных и усовершенствованных машин КПК-2−01, что суммарный экономический эффект от использования на машинах КПК-2−01 органа вторичной сепарации в виде продольной прямоточной сепарирующей горки с клубнеотражателем, снабженным обрезиненными пальцами, в расчете на 1 га составляет 2877,7 руб./га (цены 2007 г.).

Результаты исследований переданы на ОАО «Рязанский завод сельскохозяйственных машин» и ООО «РКЗ-комплект», где они используются при проектировании новых и модернизации серийных органов вторичной сепарации картофелеуборочных комбайнов.

Усовершенствованные картофелеуборочные машины эксплуатируются в картофелеводческих хозяйствах Рязанской и Тульской областей, при этом общая площадь, убранная данными комбайнами за два года, составила более 150 га.

Рекомендуется применение усовершенствованного органа вторичной сепарации с установленными рациональными параметрами на картофелеуборочных комбайнах семейства «КПК», поскольку использование на данных машинах продольной сепарирующей горки с клубнеотражателем, снабженным пальцами (патент РФ № 63 637), позволяет повысить их технико-экономическую эффективность.