авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< 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 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

из ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ

Максимов, Павел Леонидович

1. Универсальные текнические средства для уБорки

корнеклдБнеплодов

1.1.

Российская государственная Библиотека

diss.rsl.ru

2003

Максимов, Павел Леонидович

Универсальные текнические средства для

уБорки корнеклуБнеплодов [Электронный

ресурс]: Дис.... д-ра теки. наук

: 05.20.01

.-М.: РГБ, 2003 (Из фондов Российской

Государственной Библиотеки) Сельское козяйство — Меканизация и электрификация сельского козяйства — Тракторы, сельскокозяйственные машины и орудия — Машины для уБорки и о5ра5отки урожая — Машины для уБорки корнеклуБнеплоды. Текнологии и средства меканизации сельского козяйства Полный текст:

http://diss.rsl.ru/diss/03/0856/030856033.pdf Текст воспроизводится по экземпляру, накодятцемуся в фонде РГБ:

Максимов, Павел Леонидович Универсальные текнические средства для у5орки корнеклубнеплодов Москва Российская государственная Библиотека, год (электронный текст).

4-f'-0^-5/^'i^S Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

На правах рукописи

щ, МАКСИМОВ Павел Леонидович УДК 631.356-027. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ УБОРКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ Специальность:

05.20.01 -технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Президиум ВАК России

Научный консультант (решение от - доктор технических наук, старший научный сотрудник присудил ученую степень Д О К Т О Р А TW/ наук Рейнгарт Э.С.

''Начальник упр;

р1вления ВАК России /fC^ Ижевск ОГЛАВЛЕНИЕ '# ВВЕДЕНИЕ Глава 1 СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ МЕХА­ НИЗАЦИИ УБОРКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ 1.1 Анализ существующих технологий и технических средств для уборки корнеклубнеплодов 1.2 Способы и средства для удаления ботвы корнеклубнеплодов... 1.2.1 Способы и средства для удаления ботвы моркови на корню... 1.2.2 Способы и средства для удаления ботвы картофеля 1.3 Выкапывающие рабочие органы корнеклубнеуборочных машин i 1.4 Сепарирующие рабочие органы корнеклубнеуборочных машин 1.5 Цель и задачи исследования Глава 2 АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНИЧЕ­ СКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ УБОРКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ 2.

1 Некоторые физико-механические свойства корнеклубне­ плодов и ботвы, требования, предъявляемые к уборочным машинам 2.2 Анализ теоретических исследований рабочих органов для удаления ботвы моркови на корню 2.3 Анализ теоретических исследований рабочих органов для выкапывания корнеплодов моркови выжимными копача­ ми 2.4 Анализ теоретических и экспериментальных исследований сепарирующих рабочих органов корнеклубнеуборочных машин. Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КОРНЕКЛУБНЕ (t УБОРОЧНЫХ МАШИН 3.1 Рабочий орган для удаления ботвы моркови на корню 3.1.1 Конструкция и принцип действия 3.1.2 Определение параметров бича 3.1.3 Определение мощности на привод ботвоудаляющего рабочего органа •. 3.2 Роторно-пальчатый выкапывающий рабочий орган 3.3 Центробежно-выжимной сепаратор ЦВС-1М 3.3.1 Обоснование радиуса барабана сепаратора и давления пруткового элеватора на барабан 3.3.2 Кинематический анализ работы пальчатого полотна 3.3.3 Дальность и высота полета корнеплодов после их схода с пруткового транспортера 3.4 Центробежно-выжимной сепаратор ЦВС-1 3.4.1 Разрушение почвенного пласта сжатием в приемной камере сепаратора 3.4.2 Ременно-инерционное устройство для отделения ботвы картофеля от клубней внутри машины РИБ 3.4.2.1 Зона захвата клубней 3.4.2.2 Зона свободного полета и отрыва клубней 3.4.2.3 Зона очесывания клубней 3.4.2.4 Определение параметров клубнеприемного элеватора.. Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬ­ НЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ УБОРКИ КОРНЕ­ КЛУБНЕПЛОДОВ 4.1 Экспериментальные установки и условия проведения исследований отдельных рабочих органов 4.1.1 Устройство для отделения ботвы моркови на корню 4.1.2 Лабораторно-полевая установка для исследования центробежно-выжимного сепаратора ЦВС-1М и роторно пальчатого выкапывающего органа РПК 4.1.3 Математическое планирование полнофакторных экспериментов и методика проведения опытов 4.2 Результаты экспериментальных исследований рабочих органов 4.2.1 Устройство для удаления ботвы моркови 4.2.2 Результаты производственных испытаний ботвоудаляю щего рабочего органа 4.2.3 Результаты экспериментальных исследований роторно пальчатого выкапывающего рабочего органа 4.2.4 Результаты экспериментальных исследований сепаратора ЦВС-1М 4.2.5 Оптимизация величины диаметра барабана сепараторов ЦВС 4.3 Создание универсальных корнеклубнеуборочных машин 4.3.1 Универсальная ботвоуборочная машина УБ-2 4.3.2 Копатель-валкователь-ботвоудалитель КБВ-1 4.3.3 Миникомбайн - копатель ОМК - 1 4.3.4 Универсальный комбайн МК-2 4.3.5 Корнеклубнеуборочный комбайн УКК-2 i • ^ Глава 5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДО­ ВАНИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРА­ БОТАННЫХ МАШИН ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ ВВЕДЕНИЕ В настоящее время более 80 % картофеля и столовых корнеплодов про­ изводится в индивидуальных, крестьянских и фермерских хозяйствах на не­ больших площадях. Большая доля всех трудозатрат (до 70 %) приходится на их уборку.

Под термином «корнеклубнеплоды» в данной работе рассматриваются корнеплоды моркови и клубни картофеля.

Высокопроизводительные уборочные машины в настоящее время прак­ тически не востребованы из-за своей дороговизны и отсутствия унифициро­ ванных рабочих органов, позволяющих убирать различные корнеклубнеплоды.

Переход к рыночным отношениям, проведение земельной реформы, формирование многоукладной экономики в аграрном секторе Российской Фе­ дерации существенно изменяют систему и принципы создания сельскохозяй­ ственной техники.

Сегодня хозяйствам нужны простые, надежные и недорогие техниче­ ские средства, легко настраиваемые на уборку различных корнеплодов и кар­ тофеля. Однако создание многофункциональной уборочной машины при от­ сутствии унифицированных выкапывающих, сепарирующих и ботвоудаляю щих устройств затруднительно. Необходим непрерывный поиск технических решений, направленных на повышение потребительских свойств вновь созда­ ваемых машин. Как показывают результаты исследований, проведенных в по­ следнее время, существуют еще значительные резервы дальнейшего совер­ шенствования технических средств для уборки корнеклубнеплодов на базе создания принципиально новых рабочих органов. При этом необходимо стре­ миться к разработке универсальных машин с быстросменными рабочими орга­ нами, для уборки различных корнеклубнеплодов.

Из всех корнеклубнеплодов, наибольшие трудности представляет меха­ низация уборки корнеплодов моркови, что связано с некоторыми специфиче­ скими особенностями культуры, такими как их высокая чувствительность к механическим повреждениям, большая глубина залегания в почве, значитель­ ная густота посевов (до 50 корнеплодов на погонный метр рядка) и др. Поэто­ му большее внимание в работе уделено разработке технических средств и ра­ бочих органов для уборки корнеплодов моркови.

Корнеплоды моркови и клубни картофеля значительно различаются по своим физико-механическим свойствам. Несмотря на это, многолетние парал­ лельные разработки, теоретические и экспериментальные исследования позво­ лили установить, что имеется множество предпосылок для универсализации уборочных машин на основе разработанных технических средств и рабочих органов.

Макетные образцы разработанных рабочих органов и машин изготовле­ ны в учебных мастерских Ижевской государственной сельскохозяйственной академии, то есть учебного заведения. Поэтому, не имея возможностей для из­ готовления оригинальных узлов и деталей, из-за скромной производственной и экспериментальной базы, мы вынуждены были использовать максимально уз­ лы и детали картофелеуборочных машин, выпускаемых промышленностью массово и имеющих вследствие этого невысокую стоимость и большую экс­ плуатационную надежность. Таким образом, машины для уборки клубней кар­ тофеля, их рабочие органы, явились базой для универсализации и унификации технических средств для уборки корнеклубнеплодов.

Создание универсальных малогабаритных корнеклубнеуборочных ма­ шин, отвечающих современным условиям, сдерживается необходимостью в разработке научных основ технологического процесса и основных рабочих ор­ ганов для уборки моркови и картофеля в широком диапазоне почвенно - кли­ матических условий, что и составляет научную проблему, от решения которой зависит повышение производительности труда, качества продукции, сокраще ние потерь и повреждений, снижение материалоемкости уборочных машин и эксплуатационных затрат в этой области сельскохозяйственного производства.

Поэтому проблема, посвященная научным основам разработки универ­ сальных машин для уборки моркови и картофеля является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Исследования и разработки по данной теме проводились в соответствии с государственной программой по созданию машин для отраслей растениевод­ ства (постановление № 50 от 20.12.1995 Межведомственного экспертного Со­ вета при Министерстве сельского хозяйства РФ), а так же явились составной частью работ, выполняемых в НПО "Россия" по теме К 03.08.01."Изыскать и исследовать новые рабочие органы универсальных машин для обрезки, выкоп ки и погрузки в транспортные средства вороха лука и моркови" и Ижевской ГСХА по теме 8.3.2. "Совершенствование конструкций и исследование машин для уборки картофеля и овош;

ей".

Экспериментальные исследования и хозяйственные испытания рабочих органов и машин проведены: в учебно-опытном хозяйстве «Июльское» Ижев­ ской ГСХА, совхозе «Боткинский» Боткинского района УР, ООО «Юськи»

Завьяловского района УР, СПК «Сюгаильский» Можгинского района УР в те­ чение 1988...2002 г.

Автор участвовал в конкурсе объявленном, Госагропромом СССР, ЦС ВОИР, Минсельхозмашем СССР по совершенствованию и разработке новых картофелеуборочных машин ( удостоен призового места;

Постановление кол­ легии Госагропрома СССР от 30.05.88 г. № 40).

Образцы разработанных машин демонстрировались на всероссийских выставках: «АГРОТЕХ - 94» и «АГРО-ИЖЕВСК - 2003» (вручен диплом за внедрение новых технологий в производстве сельскохозяйственной техники).

^ Глава 1 СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ УБОРКИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ 1.1 Анализ существующих технологий и технических средств для уборки корнеклубнеплодов В решении вопросов совершенствования технологии, изыскания конструк­ ций машин и рабочих органов для уборки корнеклубнеплодов в нашей стране принимали участие и внесли большой вклад известные ученые Л.С. Бакулев, Н.И.

Верещагин, В.И. Дзюба, Н.Н. Колчин, Ю.Л, Колчинский, Л.М. Максимов, В.И.

Пантюхов, Г.Д. Петров, А.А. Попов, Э.С. Рейнгарт, А.А. Сорокин, В.А. Хвостов, В.П. Юрчук, Л.М. Ямбаев и многие другие.

Из зарубежных ученых вклад в разработку новых машин и рабочих органов внесли Т. Furuya, К. Hingst, J. Blackbeard, R. Upton, К. Ziegler и др.

Технологический процесс уборки столовых корнеплодов состоит из удале­ ния ботвы, извлечения корнеплодов из почвы, отделения их от почвенных и рас­ тительных примесей и нестандартных корнеплодов, транспортировки, хранения и переработки урожая. Состав операций и их последовательность определяются технологией уборки столовых корнеплодов и комплексом уборочных машин и могут видоизменяться в конкретных хозяйствах (регионах).

Для уборки моркови наибольшее применение находят три технологии [46]:

1. Ручная уборка, когда трактор производит подкапывание скобой (напри­ мер СНУ-ЗС), разрушая связь корнеплодов с почвой. Затем корнеплоды вручную подбираются и отделяются от почвы и ботвы, загружаются в мягкую или жесткую тару. Уборка сопровождается большими затратами труда - от 1000 до чел.ч/га и большими потерями урожая, достигающими 30...35% в виде оставлен­ ных в почве корнеплодов.

2. Теребление, когда подкопанные корнеплоды извлекаются из почвы за ботву. После отделения ботвы и налипшей почвы корнеплоды загружаются в транспортное средство идущее рядом с уборочным агрегатом. Сепарация остав­ шихся прчвенных и растительных примесей и нестандартных корнеплодов осу,ф ществляется на стационарных линиях. Подбор потерь осуществляется вручную.

3. Выкапывание. Предварительно ботва удаляется на корню, затем корне­ плоды выкапываются вместе с почвой и отделяются от нее в машине. Отделение оставшихся почвенных и растительных примесей и нестандартных корнеплодов может осуществляться как вручную, непосредственно в поле, так и на стационар­ ных линиях.

При тереблении корнеплоды легко отделяются от почвы и др. примесей, од­ нако качество работы машины в значительной степени зависит от состояния бот­ вы на момент уборки, засоренности поля, физико-механических свойств почвы, схемы посева и др. факторов. На широкополосных, а также в отдельных случаях и на двухстрочных посевах моркови, нашедших применение в Удмуртской республике, машины теребильного типа неэффективны из-за больших потерь корнеплодов [52, 53, 73]. К концу уборочного сезона, когда ботва начинает отми­ рать, качество уборки моркови резко ухудшается и при однострочном посеве.

Выкапывают морковь специальными или переоборудованными машинами для уборки картофеля и сахарной свеклы.

Машины выкапывающего типа менее требовательны к состоянию агрофона, они более просты по конструкции и.надежны в работе, имеют более высокую производительность. Главной проблемой такой технологии уборки корнеплодов является неудовлетворительное качество предварительного удаления ботвы и большое количество по^вы в ворохе.

Наши наблюдения, проведенные в хозяйствах Удмуртской республики, спе­ циализирующихся на выращивании овощей, показали, что потери, при ручной уборке моркови, могут достигать 18...35%.

Крупные хозяйства в настоящее время значительно сократили площади за­ нятые под выращиванием моркови. Большая доля этих площадей, до 80 % и больше, перешла к мелким и средним производителям, которые кроме моркови р выращивают примерно в тех же объемах картофель.

Сроки начала уборки определяются состоянием растений и назначением урожая. Для потребления в свежем виде ранней продукции морковь начинают убирать в фазе пучковой спелости. Для закладки на длительное хранение убирают вызревшие корнеплоды. В условиях Удмуртской республики, чем позднее убрана морковь, тем она лучше храниться. (Оптимальные сроки уборки - конец сентября, начало октября). При этом предпочтительнее использование выкапывающих ма­ шин, так как большая часть ботвы к этому времени отмирает.

Ворох моркови, убранный машинами выкапывающего и теребильного типа, содержит корнеплоды стандартные и нестандартные, а также почвенные и расти­ тельные примеси. Способы дальнейшей обработки вороха зависят от сложившей­ ся практики потребления корнеплодов. В зарубежных странах столовые корне­ плоды потребляют в основном в консервированном виде, в нашей стране - в све­ жем виде.

Для консервирования поверхностные повреждения кожицы корнеплодов не имеют значения, так как при переработке корнеплоды бланшируются и очищают­ ся от кожицы, а при закладке на хранение эти повреждения приводят к значитель­ ным потерям (загниванию) продукции. Поэтому за рубежом к качеству продук­ ции, поступающей с поля, предъявляются невысокие требования. Ворох, посту­ пающий с уборочных машин, очищается от растительных и почвенных примесей, корнеплоды моются и сортируются. Поэтому линии для послеуборочной обработ­ ки, устанавливаемые как на крупных перерабатывающих заводах, так и на мелких фермах, содержат моечную машину, сортировку и переборочные столы. Мытая морковь хранится хуже, К концу хранения в ней меньше каротина, она быстро те­ ряет сахарозу и интенсивнее дышит из-за повреждений кожицы щетками во время мойки. Поэтому при закладке корнеплодов на длительное хранение ее не моют.

Хорошо сохраняется морковь, обработанная в глиняном или меловом растворе.

Для подготовки корнеплодов моркови к реализации и хранению, по сло­ жившейся в нашей стране технологии (в основном с использованием уборочных машин теребильного типа), используются линии сортировки корнеплодов ПСК-6 и ЛСК-20, на которых из машинного вороха отделяются примеси и не­ стандартные корнеплоды.

Вопросам исследования, обоснования параметров и режимов работы техни­ ческих средств для уборки столовых корнеплодов посвящены работы известных ученых Д.Ю. Адамониса, Л.С. Бакулева, Э.Д. Галушко, В.П. Дика, Э.С. Рейнгар та, Б.М. Франкштейна, В.И. Федорова, В.А. Хвостова и др.

В последние годы в области механизации уборки столовых корнеплодов в нашей стране и за рубежом наибольшее применение нашли машины теребильно­ го типа, обеспечивающие высокое качество обрезки ботвы, а так же сепарации почвенных комков, камней и других примесей.

Машины теребильного типа обеспечивают высокие показатели на полях с высокой афотехникой возделывания, хорошо развитой и неполегшей ботвой.

К недостаткам машин такого типа следует отнести: узкую специализацию, ма­ лую производительность и высокую стоимость.

В большинстве зон России уборка моркови начинается с конца августа и продолжается до конца сентября - начала октября месяцев [24].

По данным Л.С. Бакулева [22], среднесуточный прирост урожайности в пе­ риод с 1 сентября по 25 сентября составляет от 5 до 7 ц/га. За это время урожай­ ность в условиях Нечерноземья увеличивается в 1,5 раза и к концу сентября дос­ тигает максимума (60 т/га). Динамика изменения качественных показателей ма­ шинной уборки моркови по данным Ю.Л. Колчинского [55] показана на рис. 1.1.

Уборка моркови для реализации начинается 20 августа. Недобор из-за относи­ тельно низкой урожайности (около 25 т/га) компенсируются более высокими (в раза, больше, чем в сентябре) закупочными ценами. В период с 10 по 20 сентяб­ ря убирается до 30 % посевов. Урожайность моркови достигает в этот период до 55 т/га. В это время использование машин теребильного типа более предпочти­ тельно, чем выкапывающих. Результаты исследований машин теребильного типа (Е-825, ЕМ-11), [24] показали, что первую половину сентября они работают каче­ ственно: потери урожая не превышают 3 %, качество обрезки соответствовало аг-' ротехническим требованиям у 95,6...95,8% корнеплодов, количество примесей в =" -• 80 •• ьИ У 40 • »

/ ^ $ \ -^^ ^ ^ 15 25 5 15 25 5 август сент)1брь эктябрь Рис. 1.1. Динамика изменения показателей уборки моркови:

1 - индекс изменения урожайности корнеплодов, %;

2 — выручка от реализации продукции с учетом затрат на подбор потерь, руб/кг;

3 и 4 - соответственно потери и повреждения корнеплодов при машинной уборке, % ворохе составляло 3,1...3,6 %, производительность за час сменного времени - 0, до 0,08 га.

После 21 сентября урожайность достигает максимума, но условия работы ухудшаются, выпадают дожди, при этом ботва разрастается, полегает. При пер­ вых заморозках ботва теряет прочность, становится хрупкой и качество уборки урожая машинами теребильного типа ухудшается, что приводит к значительному росту потерь.

Неустойчивая погода, увеличение вероятности заморозков предъявляют бо­ лее высокие требования к производительности машин. В этот период убирается до 40% площадей. Морковь, убранная в этот период, лучше хранится [24, 31]. До­ казано, что в этот период экономически более оправдано применение машин вы­ капывающего типа.

Машины выкапывающего типа менее требовательны к агрофону, проще по конструкции, более производительны. Данная работа посвящена разработке уни­ версальных технических средств, предназначенных для уборки, как клубней кар­ тофеля, так и корнеплодов моркови. Требованию универсализации больше соот­ ветствуют именно машины выкапывающего типа.

Первые отечественные образцы специальных машин выкапывающего типа для уборки столовых корнеплодов созданы в начале 60-х годов. Среди них пред­ ставляет интерес однорядная, элеваторная, навешиваемая на самоходное шасси Т 16 - машина КБШ-1 для уборки моркови (рис. 1.2, 1.4 а). Машина состоит из бо­ твореза роторного типа 1 с эластичным копирующим катком, копача 2, имеюще­ го лемех и два активных пальчатых-диска, и двух сепарирующих элеваторов:

продольногоЗ и поперечного 4. Комбинированный копач (узкий лемех с актив­ ными боковинами) ограничивает поступление почвы на машину, однако поверх­ ность элеваторов не обеспечивала полноту сепарации. В 1962—1966 гг. было вы­ пущено несколько опытных партий машин КБШ-1.

^•^Г^Ж^О^ГЖЖ'^Ж^ Рис. 1.2. Схема машины для уборки моркови КБШ-1:

1 -ботвоудаляющий механизм;

2-выкапывающее устройство;

3,4- продольный и поперечный элеваторы УМП-2 (рис. 1.3, 1.4 б) (ВИСХОМ совместно с ГСКБ по машинам для ово­ щеводства) полунавесная машина предназначена для обрезки черешков ботвы, выкапывания корнеплодов, отделения от почвы и пофузки вороха в рядом иду­ щий транспорт.

\ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Рис. 1.3. Схема машины УМП-2 для уборки моркови:

1 - ботвоудалитель;

2 - дисковые копачи;

3 - основной элеватор;

4 -скребковый транспортер;

5 - поперечный элеватор;

6 - подъемный барабан;

7 -транспортер переборщик;

8 - выгрузной транспортер.

Морковные грохотные копатели МКГ-1,4, МКГ-1,4М (рис. 1.4 в,г ), на базе лукового копателя ЛКГ-1,4, предназначены для дообрезки черешков ботвы, ос­ тавшихся на корнеплодах после ботвоуборочной машины, выкопки корнеплодов, отделения их от почвы и погрузки в рядом идущий транспорт.

Машина КУД, навесная на трактор Т-38. К основным рабочим органам ма­ шины относятся ботвосрезающий аппарат, выкапывающий рабочий орган, про­ дольный и поперечный элеваторы и выгрузной транспортер (некоторые образцы были оборудованы бункером - копильником).

По производительности, чистоте вороха моркови и некоторым другим пока­ зателям машина КУД-1 превосходит машину КБШ-1. К недостаткам ее относят­ ся: сложность и трудоемкость при агрегатировании с трактором, который не при­ меняется в основных зонах возделывания столовых корнеплодов.

В свеклосеющих районах нашей страны для уборки моркови используются свеклоуборочные комбайны КС - 6 и РКС - 6 [39, 40, 90].

Рис. 1.4. Машины для уборки моркови выкапывающего типа:

а - однорядная машина КБШ-1;

б - двухрядная машина УМП-2;

в - двухрядная машина МКГ-1,4М;

г - двухрядная машина МКГ-1,4;

д - обрезчик ботвы УБМ-2;

е - корнеуборочная машина УКМ-2.

В НИИ овощного хозяйства была разработана трехрядная машина с исполь­ зованием выкапывающих рабочих органов от РКС-6.

Использование переоборудованных машин решает в некоторой степени про­ блему механизированной уборки, но при том имеются существенные недостатки.

Картофеле- и лукоуборочные машины могут использоваться лишь на легких и средних по механическому составу почвах.

Работа свеклоуборочных машин со­ провождается значительными потерями и повреждениями (из-за непосредствен­ ного контакта захватывающих вилок с корнеплодами). Потери и повреждения мо­ гут достигать 15% и 27% соответственно, а при уборке на тяжелых почвах на­ блюдается значительное количество примесей в ворохе до 60 % [90].

Из всех вышеупомянутых машин, разработанных в нашей стране, ни одна не была поставлена на производство из-за низких афотехнических показателей.

Из зарубежных специальных машин выкапываюш^его типа представляет ин­ терес однорядная машина «Витсед Сениор» (рис. 1.5) фирмы «Рут Харвестер»

(Великобритания) [45]. Ботвоудалитель машины выполнен в виде закрепленных на вертикальном валу четырех бичей из стального троса с металлическими нако­ нечниками и четырех лопастей для отвода ботвы;

копирующим устройством для ботвоудалителя являются передние колеса машины.

9.

Рис.1.5. Схема машины «Витсед Сениор» для уборки столовых корнеплодов:

1- ботвоудалитель;

2 - ограничивающие диски;

3 - выжимные копачи;

4,5 продольные транспортеры;

6 - транспортер - переборщик;

7-транспортер пере­ борщик;

8 - площадка для рабочих;

9 - загрузочный транспортер.

Этой же фирмой выпускаются: картофелеуборочный комбайн "Витсед" и це­ лый ряд- свеклоуборочных машин "Витсед РБ Стандарт", "-Витсед континетл" с присоблениями для уборки моркови.

Для уборки моркови применяют также переоборудованные картофелеубо­ рочные комбайны фирм "Джонсон", "Бенедикт", швейцарской фирмы "Самро" [45]. В США фермерские хозяйства для уборки моркови применяют специальные и частично переоборудованные свеклоуборочные машины фирмы "Чикаринг и К°"[90]..

Фермерские хозяйства за рубежом, как правило, не специализируются на производстве одного вида продукции, поэтому основным требованием, предъяв ляемым к разрабатываемым машинам, является использование картофелеубороч­ ных и свеклоуборочных машин со сменными рабочими органами.

Технологический процесс уборки картофеля, независимо от применяемых средств механизации, включает следующие основные операции: подкапывание (выкапывание) клубней^ отделение (сепарация) клубней от йочвы, отрыв клубней от ботвы, удаление ботвы и растительных примесей, отделение камней и других примесей, погрузка клубней в тару или транспортные средства. Могут быть и до­ полнительные операции: предварительное удаление ботвы или сортирование клубней на фракции.

При уборке картофеля с сильноразвитой ботвой, для предотвращения заби­ вания рабочих органов, как простейших машин, так и комбайнов, ботву предвари­ тельно удаляют. Удаление ботвы (химическим или механическим способом) об­ легчает не только работу машин, но и труд рабочих, занятых на подборе клубней после картофелекопателей [108].

В настоящее время практическое применение находят три основных способа уборки:

1 - выкапывание клубней картофелекопателями с укладкой их на поверх­ ность и последующим ручным подбором;

2 - уборка комбайнами;

3 —комбинированная уборка.

При втором способе различают три варианта: прямое комбайнирование, раздельная (двухфазная) комбайновая уборка (подбор комбайнами валков, заранее уложенных на поверхность поля картофелекопателями) и уборка комбинирован­ ным способом.

При комбинированном способе уборки в междурядье двух рядков, убирае­ мых комбайном, картофелекопателем - валкоукладчиком укладываются клубни с двух или четырех смежных рядков. Таким образом, комбайн подкапывает два рядка и одновременно подбирает уложенный в междурядья валок клубней с двух или четырех рядков. Производительность комбайна при этом повышается.

Однако использовать комбинированный способ уборки можно только в бла гоприятньк условиях, когда комбайн удовлетворительно работает при прямом комбайнировании.

Раздельный способ целесообразно использовать в условиях повышенной влажности. ' ' Для осуществления этих способов уборки применяют простейшие орудия — копачи, картофелекопатели швыряльного и просеивающего типа, картофелекопа­ тели - валкоукладчики и картофелеуборочные комбайны.

Выбор средств механизации определяется конкретными условиями хозяйст­ ва: типом почвы и влажностью ее в период уборки, размером и рельефом полей, наличием на них камней, общей площадью, занятой под картофелем, урожаем картофеля и т.д. Например, комбайн наиболее целесообразно использовать на по­ лях с легкими и средними почвами, длинными гонами и высокой урожайностью клубней;

картофелекопатели швыряльного типа - на мелких участках с переув­ лажненной почвой.

Наряду с перечисленными основными типами технологических процессов механизированной уборки картофеля существуют многочисленные их разновид­ ности и варианты, в соответствии с которыми видоизменяются и схемы приме­ няемых машин. Рассмотрим основные типы картофелеуборочных машин и ору­ дий... • Копачи (рис. 1.6, а) подкапывают грядки картофеля, нарушают связь кустов с почвой и частично выпахивают клубни картофеля на поверхность поля. Копачи агрегатируются с садово-огородными тракторами и мотоблоками.

Подкапывающим рабочим органом обычно служит двухотвальный корпус (типа корпуса окучника). При работе корпус проходит посередине рядка, раскрывая его на две стороны. Затраты труда на подбор клубней после подкопа их копачами со­ ставляют 190— 250 чел.-ч/га. Потери в почве до 30 % [108].

Копатели швыряльного типа — швырялки (рис. 1.6, б) выкапывают кусты и разбрасывают клубни и почву из грядки в сторону, перпендикулярно ходу маши ны на расстояние до 3,5 м. Картофелекопатели швыряльного типа выпускают, как правило, однорядные, навесные на тракторы.

Рис. 1.6. Схемы простейших картофелекопателей • Технологический процесс осуществляется следующим образом: при движе­ нии копателя лемех подрезает почвенный пласт, который в момент схода с лемеха разрушается и разбрасывается по поверхности поля фебенками вращающегося ротора. После прохода копателя получается полоса шириной 1,5—3 м, на поверх­ ности которой располагается основная масса клубней. Бригаду подборщиков (13—18 чел.) размещают так, чтобы каждый подборщик имел участок длиной 15—25 м.

Недостатками копателей швыряльного типа являются большие потери клубней (количество клубней, засыпанных почвой, до 25 %), невозможность под­ бора клубней сразу после прохода копателя, а также повышенные повреждения клубней, особенно при работе на сухой почве. Затраты труда на подбор клубней после копателей швыряльного типа на 20—25 % выше, чем после картофелекопа­ телей просеивающего типа [108].

К преимуществам копателей швыряльного типа относится возможность ис­ пользования их на почвах повышенной влажности и их засоренных мелкими кам­ нями. В России наиболее широко их используют в Северо - Западных районах. За рубежом машины этого типа применяют главным образом в Скандинавских стра­ нах.

Картофелекопатели элеваторного типа (рис, 1.7) подкапывают грядки и пе­ ремещают подкопанный пласт на сепарирующие рабочие органы. Сепарирующие рабочие органы чаще всего применяют двух основных типов: прутковые элевато­ ры (картофелекопатели КТН-2, КТН-2В) и качающиеся грохоты.

fC%K^"'f W М Л'/' У/У W *777—777—7^7-Г;

Г7-у7Г Рис. 1.7. Схема картофелекопателя элеваторного типа В некоторых конструкциях в качестве сепарирующих рабочих органов ис­ пользуют также кулачковые и валковые грохоты. Подкопанный пласт вместе с кустами картофеля поступает на элеватор (грохот), почва просеивается через за­ зоры между прутками, клубни, ботва и оставшиеся комки почвы сбрасываются сзади машины на поверхность поля. Затем клубни подбирают рабочие.

Для работы в более тяжелых условиях в картофелекопателях устанавливают последойательно два-три прутковых элеватора (например, 'в картофелекопателе КСТ-1,4),а также оборудуют их битерами, рыхлителями и сепарирующими ре­ шетками.

Затраты труда на подбор клубней после картофелекопателей просеивающе­ го типа колеблются в пределах 70—130 чел.-ч/га в зависимости от урожая и поч венно-климатических условий [108].

Картофелекопатели - валкоукладчики (рис. 1.8) в отличие от обычных кар­ тофелекопателей, как правило, имеют дополнительные устройства для удаления ботвы из машины и поперечные транспортеры, позволяющие укладывать клубни в узкий валок с двух, четырех или шести рядков.

V/v /// /V/' /^/ / v Рис. 1.8, Схема картофелекопателя - валкоукладчика УКВ- ш Примером такой машины является картофелекопатель УКВ-2. Он дает воз можность повысить производительность труда рабочих при подборе клубней, а также обеспечить двухфазную комбайновую уборку.

Картофелеуборочные комбайны (рис. 1.9 и 1.10) осуществляют подкапыва­ ние грядок, отделение клубней от почвы, ботвы и других примесей и сбор клубней в тару. Комбайны являются наиболее эффективными машинами для уборки кар­ тофеля, позволяющими даже при наличии четырех— шести рабочих, обслужи­ вающих переборочный стол, снизить затраты труда по сравнению с ручным под­ бором после картофелекопателей в 3—4 раза.

Поэтому проблема совершенствования рабочих органов комбайнов для улучшения качественных показателей и повышения производительности в на­ стоящее время очень актуальна.

За рубежом, главным образом в США, находят некоторое применение спе­ циальные машины-подборщики, предназначенные исключительно для подбора клубней из валков, уложенных картофелекопателями - валкоукладчиками. При прямом комбайнировании эти машины работать не могут.

Рис. 1.9. Схема картофелеуборочного комбайна ККУ-2А mm.

т~гг, Рис. 1.10, Схема картофелеуборочного комбайна КПК- Подборщик по номенклатуре рабочих органов практически мало отличается от комбайна, но имеет более узкое назначение. Поэтому целесообр^но оснастить картофелеуборочный комбайн приспособлением для подбора валков.

Выше была приведена классификация картофелеуборочных машин по ха­ рактеру выполняемого ими технологического процесса. Конструкции картофеле­ уборочных машин можно также классифицировать по количеству убираемых ряд­ ков: одно-, двух- и многорядные.

Швыряльные картофелекопатели выпускают в большинстве случаев одно­ рядными, так как второй ротор, установленный на копателе, засыпает клубни, вы­ копанные первым ротором. Картофелекопатели элеваторного типа выпускают в одно и двухрядном исполнении. Увеличение ширины их захвата нерационально, так как при этом значительно повышается масса копателей, а затраты труда на уборку практически не снижаются, поскольку они определяются главным образом числом рабочих, занятых на подборе клубней с 1 га, которое остается постоянным и не зависит от захвата картофелекопателя.

Картофелеуборочные комбайны обычно изготовляют одно- и двухрядными.

Создание многорядных комбайнов сдерживается ограниченным тяговым усилием колесных пропашных тракторов. Гусеничные же тракторы большой мощности, обладая достаточными энергетическими ресурсами и хорошей тяговой способно­ стью, неприемлемы для агрегатирования с картофелеуборочными комбайнами из за сильного повреждения клубней гусеницами. Разработанные и выпущенные в небольшом количестве четырехрядные самоходные комбайны КСК-4-1 не нашли широкого применения.

Комбайны семейства КПК (рис. 1.10), широко использующиеся до настоя­ щего времени на полях страны, имеют большие недоработки в конструкции и из за этого сильно травмируют клубни и имеют значительные потери.

Из-за сложной экономической ситуации в стране выпуск высокопроизводи­ тельных картофелеуборочных комбайнов практически прекращен, из-за отсутст­ вия сбыта. Следует особо отметить, что за последние 5 лет в Удмуртской респуб­ лике, например, не продано ни одного, нового комбайна.

Выпускаемые в настоящее время копатели выполняются по известным, от­ работанным схемам, имеющим свои традиционные недостатки к которым добав­ ляются • конструктивные и технологические отклонения при изготовлении и сборке. В результате такие машины изначально не могут качественно выполнять уборочные операции.

Основные недостатки копателей:

- потери достигают 26%;

- рабочие скорости не превышают 2 км/ч;

- конструктивная схема практически всех простейших копателей идентична и не обеспечивает набор клубней в тару;

- отсутствует устройство для отделения ботвы от клубней;

- невозможность последующего прохода агрегата без предварительного сбора клубней с валка предыдущего прохода.

Изложенные выше материалы позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Эффективность работы выкапывающих машин и затраты на последую­ щую доработку моркови и картофеля в значительной степени зависят от качества удаления ботвы, выкапывания и сепарации их в уборочной машине. Все эти убо­ рочные операции необходимо рассматривать комплексно и во взаимосвязи.

2. Установлено отсутствие технических средств выкапывающего типа, обеспечивающих соблюдение агротехнических требований предъявляемых к уборке столовых корнеплодов. В то же время, имеется удачный опыт зарубежных фирм и фермерских хозяйств по использованию технических средств для уборки картофеля на уборке столовых корнеплодов.

3. Учитывая почвенно-климатические условия в Удмуртской республике, сроки уборочных работ, большое количество небольших хозяйств, занимающих­ ся производством нескольких видов корнеклубнеплодов, существует необхо димость разработки универсальных технических средств для уборки корнепло­ дов моркови и клубней картофеля.

4. Разработка технических средств должна осуществляться на основе прин­ ципиально новых технических решений. Основной упор необходимо сделать на поиск конструкций, обоснование технологического процесса и основных пара­ метров рабочих органов, связанных с удалением ботвы на корню, выкопкой и отделением от примесей корнеплодов моркови, с учетом их физико механических свойств на основе машин для уборки картофеля.

1.2 Способы и средства для удаления ботвы корнеклубнеплодов 1.2.1 Способы и средства для удаления ботвы моркови на корню Уборка столовых корнеплодов машинами выкапывающего типа произво­ дится двумя способами: однофазным и двухфазным. При однофазном способе все уборочные операции (обрезка ботвы и выкопка корнеплодов) выполняются ма­ шиной за один проход. Но в основном уборка столовых корнеплодов в настоящее время выполняется в две фазы, т.е. удаление ботвы и выкапывание корнеплодов выполняются отдельными машинами. Это связано с тем, что удаление ботвы, по сравнению с выкапыванием осуществляется на более высоких скоростях.

Согласно ГОСТ 1721-85 и 1722-85 и исходным требованиям, обрезка ботвы должна производиться таким образом, чтобы у максимального количества корне­ плодов оставшиеся черешки ботвы находились в пределах от О до 20 мм. При этом головки корнеплодов не должны быть срезаны или повреждены.

Стандарты разных стран отличаются друг от друга, поэтому отличаются и афотехнические требования. Ботва у моркови в ряде стран (США, Франция) об­ резается вместе с головкой корнеплода.

Обрезка с головкой с точки зрения возможностей механизированного вы­ полнения является более простой задачей, чем обрезка ботвы на определенной высоте от головки, ввиду того, что не требуется высокая скорость резания, воз­ можно применение рабочих органов с копирами, расположенными впереди или сзади ножа и обеспечивающих максимальную точность отслеживания. Ботва вме­ сте с головками легче поддается сбору, поэтому она меньше засоряет рядки и не подвергает забиванию последующие рабочие органы.

Удаление ботвы моркови на корню может быть выполнено химическим или механическим способом. Исследования К.Д. Матвеева [70] показали, что обра­ ботка ботвы моркови дефолиантами приводит к ее частичному обезвоживанию, однако прочность ботвы практически не снижается, а полное высыхание ботвы сопровождается загниванием сердцевины корнеплода, при этом теряется кормо вая ценность ботвы и не исключена возможность проникновения химикатов в корнеплоды. Поэтому до настоящего времени в мировой практике применяются в основном механические' ботвоудалители срезающего и обламывающего типов.

Первые можно разделить на три основные фуппы: активные дисковые, пассивные плоские, ротационные. Вторые подразделяют на ленточные, щеточ­ ные, лопастные.

Классификация способов удаления ботвы и типы рабочих аппаратов для от­ деления ботвы столовых корнеплодов показана на рис. 1.11.

Активные дисковые ботвоудаляющие аппараты (схемы 1...8) широкое распро­ странение получили с начала 60-х годов и используются в машинах КБШ-1, УМП-2, СКК-2А, БМ-6, БМ-4 отечественного производства [2, 24, 45,46], в ком­ байне John Deere233 производства США и др. Конструктивно режущая поверх­ ность дискового ножа выполняется сплошной, сегментной или зубчатой.

Дисковые режущие аппараты имеют существенные недостатки: малый диа­ пазон (от О до 0,1 м) перемещения ножа по высоте, значительная масса подвиж­ ных частей, сложная конструкция механизма привода подвески ножа и копира;

при расположении корнеплодов, высоко выступающих над поверхностью, наблю­ даются повреждения копирами;

при высокоразвитой ботве и повышенных ско­ ростях движения агрегата не обеспечивается качественная обрезка ботвы ножами, так как затрудняется отслеживание гребенками копиров поверхности головок. С целью совмещения обрезки ботвы с доочисткой головок исследовались различные варианты дисковых аппаратов: активные дисковые с пассивным гребенчатым ко­ пиром;

с комбинированным копиром (схема 4), гребенчатым копиром и ще­ точным доочистительными элементами [7], закрепленными в нижней части ножа, в виде эластичных прутков или плоских лент (схема 5,6). При копировании го­ ловок пассивными гребенчатыми копирами ножи срезают ботву, а затем доочи стительные элементы удаляют остатки ботвы черешков. Однако в ходе проверки было установлено, что аппараты ненадежны, имеют сложную конструкцию и что совмещение операций также не дает необходимого качества обрезки и, поэтому, дальнейшие работы в этом направлении проводить нецелесообразно.

удаление ботвы на корню{ способы и типы) Обрывающи!!

Ленточный Лопастяои Щеточвып оо Ч 12 f JJIIIL 4Г J) П 11 1* Рис. 1.11. Классификация способов удаления ботвы столовых корнеплодов на корню Ботвоудаляющий аппарат с горизонтальной осью вращения (схема 7) и рас­ положенным сзади копирующим катком исключает примятие ботвы копиром и обеспечивает минимальное, по сравнению с другими, расстояние от зоны обрезки до зоны копирования (0,16 м). Один из недостатков этой схемы состоит в том, что из-за расположения копира сзади происходит отслеживание профиля рядка, а не головок корнеплодов, поэтому нож срезает выступающие головки. Другой недос­ таток - качество обрезки ботвы в значительной степени зависит от точности вож­ дения. Траекторией движения ножей является окружность, которая может касать­ ся поверхности только в одной определенной точке. В ГСКБ г. Днепропетровска был разработан бескопирный ротационный аппарат с жестко закрепленными ло­ пастными ножами (схема 10), установленный на самоходной ботвоуборочной машине МБС-6. Срезанная ротационным аппаратом верхняя часть ботвы подает­ ся на приемный шнековый транспортер, измельчается и загружается в транспорт­ ное средство, удаленные дисковым аппаратом остатки ботвы выбрасываются до очистителем на убранное поле и не подбираются. Однако такая технология об­ резки ботвы не нашла применения в отечественных конструкциях, из-за отсутст­ вия в хозяйствах хранилищ для силосования измельченной ботвы и экономиче­ ской нецелесообразности подобного технологического процесса. В странах За­ падной Европы (Чехия, Польша, ФРГ, Франции) в условиях каменистых почв и повышенной влажности применяют следующие типы удаляющих аппаратов: пас­ сивные плоские с активным зубчатым или пассивным гребенчатым копиром (схемы 8,9);

ротационное бескопирные (схема 11).

В машинах 3-ОЦХ (Чехия), ОБЦ-2 (Польша), V-100 (ФРГ) используются в основном пассивные плоские аппараты с активным зубчатым копиром (схема 8), но из-за значительной массы подвижных частей (системы подвески и копира) количество нормально обрезанных корнеплодов машиной 3-ОЦХ достигает всего 70%.

Для удаления ботвы в мировой практике используются, как правило, ротор­ ные косилки, которые измельчают ботву и подают ее в рядом идущий транспорт, как в косилке КИР-1,5 или в бункер, как в машине УБД-ЗА, КИР-1, 5Б (рис.1.12).

I.• •Д^^ /у/ /V/' у^^ / V //У/ Рис. 1.12. Схема роторной косилки КИР-1,5 Б:

1 - противорежущая пластина;

2 - роторный барабан;

3 - направляющий трубо­ провод;

4 - бункер;

5 - гидроцилиндр подъема и опрокидывания бункера.

Использование роторных косилок, обладающих многими преимуществами (они просты, надежны в работе, имеют высокую производительность) не рещает проблему механизированной обрезки ботвы ввиду того, что они не обеспечивают удаления ботвы в соответствии со стандартами на товарную' продукцию из-за не­ удовлетворительного копирования косилками рядов корнеплодов.

Наибольшее развитие в последнее время, среди механических ботвоудали телей, получили ботвоудалители обрывающего (обламывающего) действия: лен­ точные, щеточные и лопастные ботвоудалители.

Ленточные ботвоудалители разработаны и исследованы Д.Ю. Адамонисом [2]. Из-за сложности и низкой эксплуатационной надежности (часто забиваются землей и растительными остатками) они не нашли применения в уборочных ма­ шинах.

Большую группу ботвоудалителей обрывающего действия представляют щеточные. К.Д. Матвеевым [70] изучен процесс механизированного удаления ботвы моркови на корню щеточными очистителями и обоснованы оптимальные параметры очистите лей: диаметр ворса - 0,004 м, плотность ворса — 15... (шт/м^)х10'*, радиальная деформация 0,03...0,04 м, окружная скорость 18... 19 м/с.

В условиях Украины получены неплохие результаты (полнота отделения ботвы составляет от 88 до 98 %).

Однако проведенные исследования машины УБМ-2 показали, что, на харак­ терной для Центральной и Северо-Западной зон России с сильно развитой ботвой моркови, использование щеточных очистителей является малоэффективным по следующим причинам: высокий процент повреждения головок корнеплодов прутками (до 16,7 %) в виде царапин;

быстрый износ и поломка прутков, полнота отделений ботвы составляет от 54 до 67 %, что не соответствует требованиям ГОСТ 1721-85.

Ботвоудалители с горизонтальной осью вращения (рис. 1.13, а) имеют невы сокие качественные показатели, так как бичи, испытывая значительные сопротив­ ления воздуха и почвы, изгибаются. При этом сбивающее действие невелико по той причине, что в первоначальный момент удара бич действует на растительную крону и пригибает стебли к земле, в результате этого уменьшается скорость ударного взаимодействия между бичом и стеблями, а она оказывает решающее влияние на качество работы этого типа ботвоудалителей. При работе рабочего ор­ гана (рис1 1.13, б) появляется боковая составляющая воздействия бича на корне­ плод, но эффективность работы ботвоудалителя при этом возрастает не намного.

Эластичный бич ботвоудалителей, изображенных на рис. 1.13, в, г, д, е в момент встречи с препятствием (комок почвы, бугорок, головка корнеплода) под дей­ ствием силы удара теряет устойчивость в горизонтальной плоскости, изгибается и проходит над препятствием. В конструкции по рис. 1.13, д кроме того, появляют­ ся вертикальные и горизонтальные колебания копирующей части, возникающие при взаимодействии ее с почвой и ботвой из-за изгибных деформаций промежу­ точных элементов. Более высокая точность отслеживания поверхности поля, а следовательно, и точность обрезки ботвы достигается путем использовании дис­ ковых ботвоудалителей снабженных индивидуальными каточковыми копирами с горизонтальной осью вращения, (рис. 1.13, а,б) и с осями вращения, близкими к горизонтальным: МКГ-1,4;

УДК-3;

ДСК-3) (рис. 1.13, в).

• Q au J:&.

(О ^ p 1Э-СГ •^p^ Д у Д Рис. 1.13. Конструкции лопастных ботвоудалителей.

Но применение копиров не дает желаемых результатов ввиду того, что зона копирования у них удалена от зоны обрезки на значительное расстояние L. По данным СВ. Кардашевского и В.А. Хвостова [137] корреляция между ордината­ ми траектории перемещения копира и ботвоудаляющего элемента исчезает при шаге копирования L 130 мм.

Таким образом, их всех рассмотренных типов ботвоудалителей наиболее полно отвечает этому требованию (шаг копирования должен быть минимальным) рабочий орган с вертикальной осью вращения показанный на рис. 1.13, е, разра­ ботанный в ИжГСХА [143]. В предложенной конструкции элементы ботвоудали теля выполнены эластичными, однако этой конструкции присущи недостатки удалителей, показанных на рис. (1.13, в, г, д).

Такой рабочий орган имел возможность копировать микрорельеф почвы.

Однако, головки корнеплодов выступающие над поверхностью сильно поврежда­ лись, а ботва в местах углублений оставалась не срезанной, при этом ботва плохо выносится за пределы рядка и зоны междурядья. Оставаясь на поверхности обра­ ботанной полосы, ботва препятствует производительной работе морковоубороч ного комбайна, забивая его рабочие органы.

Из изложенного выше следует, что ботвоудаляющие рабочие органы долж­ ны быть выполнены в виде пластин, изготовленных из эластичного материала и установленных в вертикальной плоскости. Повышение качества отделения ботвы может быть достигнуто путем индивидуального отслеживания головок корнепло­ дов эластичными рабочими элементами с приложением разрушающего усилия к ботве в непосредственной близости от головки корнеплода, т. е. в зоне повышен­ ной хрупкости ботвы [71]. Разрабатываемое устройство, практически не должно иметь отдельного копирующего механизма, так как значительная инерционность копирующих систем не обеспечивает индивидуальное отслеживание головок кор­ неплодов.

1.2.2 Способы и средства для удаления ботвы картофеля • Для машинной уборки картофеля в осуществлении операции удаления бот­ вы имеются два основных направления:

1 - предварительное удаление ботвы с поля перед уборкой клубней;

2 - отделение ботвы от клубней в картофелеуборочных комбайнах.

Предварительное удаление ботвы не обеспечивает полной ее ликвидации с поля и поэтому не исключает необходимости иметь ботвоудаляющие органы в комбайне.

В некоторых странах (США, Англия) находит применение способ предвари­ тельного удаления (дефолиации) ботвы с помощью опрыскивания химикатами.

Однако, учитывая, что опрыскивание необходимо производить за две-три недели до уборки, в большинстве районов нашей страны из-за сжатости сроков уборки этот способ применять затруднительно и не очень безопасно.


Устройства для предварительного удаления ботвы могут быть скомпоно­ ваны в виде отдельных самостоятельных машин или смонтированы как отдельные узлы на раме комбайнов перед подкапывающими рабочими органами.

Специальные машины для удаления ботвы известны двух типов:

ботводробители, разбрасывающие ботву по полю, и ботвоуборочные машины, со I бирающие ботву в бункер.

Машины первого типа распространены в России и ряде других стран (Гер­ мания, США, Швеция и др.), где ботву не используют как сырье для приготов­ ления силоса, а запахивают. В устройствах, предназначенных для этого, приме­ няют рабочие органы трех типов: теребильные, режущие, дробильные.

Испытания рабочих органов дробильного типа показали, что по сравнению с теребильными и режущими аппаратами дробильные более надежны и имеют лучшие качественные показатели.

^ Цепной дробитель имеет вертикальный вал с горизонтальным диском, с внешней стороны которого закреплены три калиброванные цепи длиной 450— * мм. При вращении диска (п = 950—1100 мин'') цепи располагаются горизонталь ' ' но и дробят ботву, отбрасывая ее на убранное поле. Достоинством цепного дроби теля является простота конструкции, недостатком — сравнительно низкий про­ цент удаления ботвы (50—60%), особенно при дроблении полеглой ботвы, и за­ бивание при дроблении сильно развитой зеленой ботвой.

Ботводробитель с горизонтальным валом представляет собой барабан с шарнирно закрепленными билами. Расположение бил по длине соответствует по­ перечному профилю грядок, что предусматривает возможность захвата полеглой ботвы в междурядьях.

Наибольшее распространение в России на уборке ботвы нашла косилка КИР-1,5. В качестве ботвоудаляющего рабочего органа используется ротор с го­ ризонтальным валом на котором закрепляются шарнирно молотки дробителя. Та­ кая машина удаляют около 60-70% ботвы. Расположенная в междурядьях ботва ножами (молотками) ротора не захватывается [108].

Практика использования различных рабочих органов для предварительного удаления ботвы показала, что они хотя и облегчают работу комбайнов, но не мо­ гут удалить ботву с поля полностью: в поле остается 30—35 % ботвы. Поэтому даже при предварительном удалении ботвы в картофелеуборочном комбайне не­ обходимы рабочие органы для окончательного отделения ботвы.

В комбайнах применяют ботвоудаляющие устройства, которые можно клас­ сифицировать по способам отделения, основанным на различии физико механических свойств ботвы и клубней картофеля.

Рабочими органами, действующими по способу разделения компонентов в за­ висимости от различия их коэффициентов трения (рис. 1.14, а, б, в) являются горки различных конструкций (продольные и поперечные). Применяются такие рабочие органы на комбайнах ККУ-2, «Пакман», «Джонсон», «Уидсед» и др.

Анализ работы горок показал, что ботва на них отделяется наиболее полно только в том случае, если стебли ботвы и клубни не имеют между собой связи и подача массы на горку равномерная и небольшая. В других случаях технологический V' процесс нарушается и потери клубней составляют до 15%. Поэтому горки могут быть использованы лишь тогда, когда процесс корректируют вручную. Примером такого применения является переборочный стол — поперечная горка, где рабочие переборщики корректируют процесс.

^^ ^^ i-Л Рйс. 1.14. Отделение клубней в зависимости от коэффициента трения:

а - продольная горка;

б - поперечная горка;

в — фрикционный баллон.

Способность растительных примесей отделяться в воздушном потоке от тяже­ лых компонентов (комков и клубней) привела к созданию ботвоотделяющих ра­ бочих органов пневматического типа (рис. 1.15, а, б, в ). Процесс, выполняемый такими рабочими органами, заключается в использовании различия коэффициен­ тов парусности компонентов, помещенных в воздушный поток.

\J/ -Ш '^J^^ •sE3* а б в Рис.1.15. Разделение компонентов в зависимости от аэродинамических свойств:

а - с наклонным воздушным потоком;

б - с горизонтальным воздушным пото­ ком;

в - с вертикальным воздушным потоком.

Известно, что коэффициенты парусности находятся в сложной зависимости не только от размеров и состояния самих тел, но и от состояния и рода среды, в которой тела находятся, а также от скорости движения тел относительно среды.

-' ^^ л\ш а б в г Рис. 1.16. Разделение компонентов в зависимости от размера:

а - барабан с большими просветами между прутками;

б - грохот с больши­ ми просветами между тростями;

в - редкопрутковый транспортер;

г — транспор­ тер с продольными щелями.

б в д Рис. 1.17. Комбинированные устройства для отделения ботвы:

а - редкопрутковый транспортер с очесывающим прутком;

б - горка с вали­ ком;

в г горка с валиком в сочетании с воздушным потоком;

г - грабельно пальчатый с валиком;

д — батарея валиков.

Анализ состояния массы стеблей ботвы и клубней показал, что коэффици­ енты парусности сильно варьируют, поэтому нельзя ожидать четкого разделения клубней от стеблей ботвы. Полностью отделяться могут только некоторые расти­ тельные примеси. При таком разнообразии массы нельзя подобрать оптимальный режим разделения в воздушном потоке. Практика работы комбайнов «Шотболт», К-4 и др. показывает, что при этом способе нет четкости разделения, 20 % клуб­ ней и более выбрасываются на поле вместе с ботвой.

Ботвоотделение на решетчатой поверхности основано на разделении компо­ нентов по размерам (рис. 1.16), в частности для ботвы, комков почвы и клубней по длине. Если массу комков почвы, клубней и ботвы поместить на движущуюся по­ верхность с просветами, несколько большими, чем размеры клубней и комков, то клубни и комки почвы провалятся, а стебли ботвы задержатся (зависнут) на по­ верхности.

Многолетняя практика работы по созданию картофелеуборочных комбай­ нов выявила ряд рабочих органов для удаления ботвы данным способом. К ним относятся прутковый транспортер с большими просветами, грохоты с большими просветами между тростями, барабан с большими просветами между располо­ женными внутри прутками и др. Большинство таких рабочих органов применяют и сейчас в картофелеуборочных комбайнах, главным образом зарубежных («Джонсон», «Уидсед», Е665, Е675, «Экенгорд» и др.).

Испытания этих комбайнов показали, что в условиях России такие рабочие орга­ ны могут качественно выполнять процесс только при хорошо рассредоточенной массе без наличия клубней, прочно удерживаемых на столонах. В любых других случаях без наличия дополнительных рабочих органов для отрыва клубней будут наблюдаться потери (в среднем 6—30 %).

Принципы отрыва клубней основаны на различии разрывных усилий стеб­ лей ботвы и столонов и осуществляются главным образом протаскиванием массы стеблей ботвы с клубнями через щель, размеры которой меньше размеров клуб­ ней. Ботвоудаляющие органы, работающие по этому принципу, различаются в за­ висимости от того, как создается усилие протаскивания. Большое распростране­ ние имеют такие рабочие органы, как пара вращающихся навстречу один другому валиков, горка в сочетании с валиком, батарея валиков (рис. 1.17) и др., где уси­ лие протаскивания возникает в момент взаимодействия вращающихся валиков как равнодействующая сил трения валика о протаскиваемую массу. Подобные ботво­ удаляющие рабочие органы, как показали наблюдения за работой комбайнов ККР • 2, К- 1,«Брюнер», могут качественно работать лишь при небольшой подаче, когда масса ботвы подается рассредоточенно и равномерно. Этого практически достичь очень трудно.

В некоторых конструкциях комбайнов европейских стран для отделения ботвы используют ряд пальцев, перпендикулярных по отношению к направлению движения транспортера. Пальцы, как правило, изготовлены из стали и укреплены шарнирно на оси, вокруг которой они.могут качаться. В заданном положении они поддерживаются противовесами или пружинами. Иногда пальцы изготовляют из пластмассы или резиновых шлангов. Пальцы направляют растительные остатки, находящиеся на элеваторе, к валику, вращающемуся в сторону, противоположную движению полотна элеватора, который затягивает ботву вниз. На некоторых ком­ байнах, например фирмы «Гримме», предусматривается двух- трехкратное удале­ ние ботвы пальчатыми ботвоудалителями. Однако, они отделяют только 60—70 % ботвы.

ВИСХОМом и Рязанским ГСКБ разработан ботвоудаляющий орган, в кото­ ром предусмотрено разобщение операций ботвоотделения. Вначале происходит предварительное расслоение массы, стебли ботвы зависают, а клубни провалива­ ются. Затем стебли прижимаются сверху прорезиненным полотном и протаски­ ваются через щель между транспортером и очесывающим прутком. Такой ботво­ удаляющий орган нашел применение во многих образцах картофелеуборочных комбайнов отечественного производства.

Конструкция ботвоудаляющего органа (рис. 1.18) состоит из ботвоотводя щего разреженного транспортера 1, пруткового элеватора 2, прижимного транс­ портера 3, клубнеочесывающего валика 4 и компенсационных пружин 5. Устрой­ ство работает следующим образом: ботва, клубни и почва подаются на транспор­ тер 1, на котором происходит расслаивание массы — клубни и почва просыпают­ ся вниз на прутковый элеватор 2, а ботва с удерживающимися на столонах клуб­ нями зависает на прутках. Затем ботва прижимается сверху к редкопрутковому транспортеру 1 прижимным прорезиненным транспортером 3 и в таком состоянии продвигается к неподвижному очесывающему валику 4.

. Рис. 1.18. Ботвоудаляющее устройство транспортерного типа Здесь клубни очесываются и попадают на подъемный барабан 6, а ботва выносит­ ся из машины. ' ' Устройство громоздкое, объемное занимает обширное место на раме ком­ байна. Как показал опыт эксплуатации комбайнов, снабженных ботвоудалителя ми транспортерного типа при деформации (изгибе) очесывающего валика 4 и прутков разреженного транспортера 1 технологический процесс отделения клуб­ ней от ботвы нарушается, поэтому, потери клубней могут резко возрастать.


Следовательно, при изыскании нового ботвоудаляющего устройства необ­ ходимо разрешить следующие задачи:

- уменьшить габариты устройства;

- упростить его конструктивную схему;

Щ - сократить до минимума или устранить совсем вынос из машины клубней вместе с ботвой.

РОССИЙСКАЯ^.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА 1.3 В ы к а п ы в а ю щ и е рабочие о р г а н ы корнеклубнеуборочных м а ш и н Основными требованиями, которым должны удовлетворять выка­ пывающие рабочие органы уборочных машин, являются: срез (подкапывание) слоя почвы, разрушение, крошение пласта и передача срезанного слоя почвы на последующие рабочие органы машин.

Такое многообразие выполняемых задач обуславливает использование в корнеклубнеуборочных машинах выкапывающих органов всех типов: пассивных, активных и комбинированных (рис. 1.19) [46, 138].

В основу устройства пассивных лемехов машин заложен двухгранный клин. Процесс его работы заключается в следующем: при движении лезвие лемеха разъединяет сцепленные между собой частицы почвы и срезанный пласт под дей­ ствием недеформированной почвы скользит вверх по поверхности клина. Качест­ во работы лемеха зависит от типа и состояния почвы, а также угла установки и длины рабочей поверхности лемеха. Опыт работы машин для уборки корнеклуб­ неплодов показывает, что угол установки лемеха в зависимости от длины рабочей поверхности целесообразно выбирать в пределах 25-32°, Подкапывание слоя поч­ вы при малом угле установки лемеха (меньше 25°) сопровождается образованием сплошного пласта, при этом крошение почвы незначительное и последующая се­ парация ее чрезвычайно затруднена. Влияние рабочей длины лемеха на качество подкапывания выражается в том, что с увеличением длины скорость перемещения пласта по лемеху уменьшается. В силу этого при определенной длине лемеха происходит сгруживание почвы впереди него. Следует также, что расчетная дли­ на лемеха тем меньше, чем меньше сечение срезаемого слоя. Так для слоя почвы глубиной Н =15... 18 см длина лемеха должна быть не более 290 мм при угле ус­ тановки 25° и для слоя 5...8 см не более 130 мм при угле установки 15° [128].

Вследствие малой длины лемеха невозможно конструктивно решать вопро­ сы его компоновки с сепарирующими рабочими органами машины, поэтому пас­ сивные лемеха, несмотря на их простоту, не рекомендуется применять в машинах, когда требуется подкапывание почвенного пласта малой толщины.

ВЫКАПЫВАЮЩИЕ ОРГАНЫ КОРНЕКЛУБНЕУБОРОЧНЫХ МАШИН КОМБИНИРОВАННЬ1Е ПАССИВНЫЕ [Активные !_(ЛЕМЕХ) (С ПИТАТЕЛЕМ) -Г БАРАБАННЫМ! I БИТЕРНЫМ! [вАликовым I I дисковым С ЖЁСТКИМ ;

ПЛАВАЮЩИЕ! 1ДИСК0ВЫЕ |ВИБРАЦИ0ННЫ^ КРЕПЛЕНИЕМ J СПЛОШНЫЕ] |СЕКЦИОННЫЕ 4i^ ^-^^ i i Щ} Рис. 1.19. Классификация выкапывающих рабочих органов корнеклубнеуборочных машин (по Хвостову В.А.) Лемеха такого типа нашли ограниченное применение в машинах теребиль­ ного типа для подкапывания пласта с корнеплодами и на машинах КТН-2В, УКВ-2.

К числу активных выкапывающих рабочих органов относятся вращающиеся диски и колеблющийся лемех. Наиболее широко в отечественных машинах гро хотного типа (ККУ-2,ЛКГ-1,4, ККГ-1,4) применяются колеблющиеся лемеха для уборки картофеля, корнеплодов и лука. Лемеха такого типа используют и в ма шинах элеваторного типа (КСТ-1 А, ККУ-2А "Дружба").

Ввиду значительного снижения сопротивления при внедрении колеблю­ щихся (вибрационных) орудий в почву, вибрационная техника находит все боль­ шее применение. Исследования рабочих органов как пассивного, так и активного типов позволили установить ряд закономерностей [49], в том числе:

- длина скалываемых участков почвы находится в прямой зависимости от посту­ пательной скорости и амплитуды колебаний;

- между процессами, происходящими при разрушении пласта пассивными рабо­ чими органами и рабочими органами, приводимыми в колебательное движение, нет принципиальной разницы;

- тяговое сопротивление колеблющегося рабочего органа изменяется по периоди­ ческому закону, период изменения тягового сопротивления совпадает с периодом вынужденных колебаний рабочего органа, тяговое сопротивление уменьшается с увеличением амплитуды и особенно частоты колебаний, направление колебаний меньше сказывается на его значении.

Процесс подкапывания почвенного пласта колеблющимся лемехом можно разделить на две периодически повторяющиеся фазы: резания, когда направление перемещения лемеха при колебательном движении совпадает с направлением пе­ ремещений в переносном движении, и подбрасывания, когда эти перемещения противоположны одно другому. Такой процесс в большей степени способствует отделению почвы от корнеплодов и значительно облегчает дальнейшую сепара­ цию.

На процесс транспортирования почвы по поверхности лемеха значительно влияют свойства почвы и ее состояние. Песчаные малосвязные почвы транспор­ тировать хуже, чем глинистые и суглинистые. В то же время связные почвы хо­ рошо перемещаются по лемеху при относительно низкой влажности. Границей удовлетворительного транспортирования можно считать нижний предел пластич­ ности почвы.

Все вышеописанные органы, как пассивного, так и активного типа имеют один существенный недостаток: они поднимают на сепарирующие органы прак­ тически весь подкопанный ими пласт почвы с корнеплодами, что в значительной степени затрудняет последующую сепарацию.

Степень совершенства выкапывающих рабочих органов в значительной ме­ ре определяет параметры и энергоемкость последующих рабочих органов, и, в конечно^! счете, технологическую схему, а так же качество работы машины.

Чем меньше почвы сходит с выкапывающих рабочих органов вместе с кор­ неплодами и чем интенсивнее разрушены связи между отдельными частицами почвенного пласта, тем 'легче очистить корнеплоды от почвы. Требованиям огра­ ничения количества почвы и интенсивной ее деформации на уборке моркови наи­ более полно отвечают выжимные выкапывающие рабочие органы (копачи) ле мешкового, вильчатого и дискового типов (рис. 1.20).

Особенностью рабочих органов этого вида является наличие двух рабочих поверхностей, симметричных относительно вертикальной плоскости, проходящей вдоль убираемого ряда. Пласт почвы с корнеплодами при выкапывании проходит через сужающееся сечение, образованное этими плоскостями, в результате чего подвергается сжатию и "выжиманию" вверх.

Вы;

«(имные копачи работают на меньшей глубине, чем глубина залегания корнеплодов, поэтому забирают в несколько раз меньше почвы, чем картофеле­ уборочные машины, Лемешковые копачи представляют собой два симметрично расположенных лемеха, поставленных под углом к направлению движения машины. Имея более или менее развитую, чаще всего, плоскую рабочую поверхность, они воздейст­ вуют на корнеплод через деформируемую почву.

Вильчатые копачи - спаренные заостренные стержни, менее интенсивно сжимают пласт, поэтому имеют меньшее тяговое сопротивление, но недостаточ­ ная деформация вилками почвенного пласта приводит к необходимости непо­ средственного воздействия на корнеплод, при котором неизбежны повреждения.

В кЬнструктивном исполнении, как лемешковые, так и вильчатые копачи могут быть замкнутыми и разомкнутыми. Замкнутые копачи интенсивнее крошат пласт и имеют большую прочность, но больше повреждают корнеплоды и склон­ ны к забиванию.

Ротационные дисковые копачи (рис. 1.21) более сложны и материалоемки, но они поднимают в 2-3 раза меньше земли и более интенсивно деформируют почвенный пласт [138].

По типу привода различают: активные дисковые копачи, т.е. имеющие при­ нудительное вращение и пассивные, вращающиеся за счет реактивных сил под­ пора почвенного пласта. Они могут быть выполнены с периферийным лезвием (рис. 1.21, поз. 1,4), без сплошного лезвия, долотообразными, (рис. 1.21, поз. 2), пальчатыми (рис. 1.21, поз. 3,5,6).

По форме различают сферические и плоские диски. Диски с плоским лезви­ ем меньше повреждают корнеплода, чем сферические. Для снижения концентра­ ции давления на нижнюю, наиболее хрупкую часть корнеплода и уменьшения боковых порезов, угол между лезвием диска и боковой поверхностью корнеплода должен быть минимальным. Это условие выдерживается только у плоских дис­ ков.

На качество работы дисковых копачей влияет также форма лезвия, диски с гладким лезвием наиболее полно извлекают и меньше повреждают корнеплоды, так как, воздействуя на них через слой почвы, они сдвигают их к центру, при­ ближая к оси ряда.

w Классификация копачей выжимного типа дисковые вильчатые лемешковые пальчатые 03 D Я о и (U в со л зЯ о (U О я cd О и 1=:

1й VO я S Я е[ о я о я О Ui S с: са о о я о о S I о :Я Я сЗ о со 0) л 0) а.

СО о я О л с: ^ о я pa Я Рис. 1:20. Классификация копачей Ьыжимного типа для уборки корнеплодов Рис. 1.21. Формы дисковых копачей корнеплодоуборочных машин:

1- сферические с вырезным лезвием (комбайн СКД-2);

2 - сферические долото­ образные;

3 - пальчатые диски с подкапывающими вилками (РКС-6);

4 - пло­ ские с гладким лезвием;

5 - плоские пальчатые с подкапывающей скобой (машина КБШ-1);

6 - пальчатые с гибкими связями и подкапывающей скобой.

Кроме того, они не забиваются растительными остатками даже при работе на сильно засоренных участках. Диски с вырезанным лезвием и, особенно, долото­ образные интенсивно деформируют почвенный пласт, поэтому долотообразные диски применяют для выкапывания корнеплодов на сухих, твердых почвах.

Пальчатые диски также интенсивно крошат почву. Преимуществом их явля­ ется то, что из них легче освобождается выкопанный пласт почвы с корнеплода­ ми. Для снижения забиваемости растительными остатками спицы пальчатых дис­ ков необходимо устанавливать не радиально, а с отклонением от радиуса в на­ правлении, противоположном направлению вращения дисков.

Сравнительная оценка дисковых копачей с другими выкапывающими рабо­ чими органами показывает, что на почвах с оптимальной и повышенной влажно стью они забирают примерно в 3 раза меньше земли, чем лемешковые, а на сухих, твердых почвах в 6 раз [45,46]. Объясняется это тем, что при работе на сухих, твердых почвах лемешковые копачи забирают почвенные глыбы из междурядий, а также из нижерасположенных горизонтов почвы. Диски же вырезают узкую и офаниченную по глубине ленту ряда, количество же забираемой ими почвы с уменьшением ее влажности не увеличивается. Дальнейшее ограничение количе­ ства забираемой дисками почвы может быть достигнуто предварительным подка­ пыванием убираемых рядков. По такому принципу работало, в частности, подка­ пывающее устройство машины КУД-1, в котором ряд моркови вначале подкапы­ вался скобой, а затем корни извлекались дисками. При этом глубина хода дисков может быть уменьшена до 12 см без снижения полноты извлечения корнеплодов, а масса поступающей с 1 п. м почвы до 12-14 кг. Результаты работы выжимных копачей с предварительным подкапыванием в различных почвенно климатических условиях показывает, что ни один из наиболее перспективных выкапывающих рабочих органов не отвечает исходным требованиям на уборку моркови вследствие большого количества почвы, поступающей на сепарирующие органы, и высокой повреждаемости корнеплодов моркови [138].

Исходя из приведенного выше анализа выкапывающих рабочих органов, предназначенных для уборки моркови, можно отметить следующее:

- на легких по механическому составу почвах необходимы и достаточны простейшие выжимные копачи, лемешковые или вильчатые;

- в зависимости от зоны произрастания, принятой схемы посева необходи­ мо обосновать конструкцию, параметры и режимы работы копачей.

Вместе с тем остается актуальным вопрос разработки машины с выкапы­ вающим рабочим органом, отвечающим исходным требованиям на уборку мор­ кови и способным работать на тяжелых переувлажненных почвах. Такой копач должен обеспечивать минимальное количество почвы поступающей на сепари­ рующие рабочие органы, что в большей мере присуще дисковым копачам вы­ жимного типа с предварительным подкапыванием пласта.

1.4 Сепарирующие рабочие органы корнеклубнеуборочных машин Поступаюш;

ий в машину ворох содержит кроме корнеклубнеплодов почвенные и растительные примеси. В зависимости от условий работы и ти­ па машины содержание почвы в исходном ворохе может составлять от до 98%. Содержание растительных примесей (свободная ботва, сорняки) обычно не превышает 5%, однако даже небольшое (2...4%) количество их делает ворох непригодным ни для реализации, ни для хранения [45].

Сепарация корнеплодов от почвы не имеет принципиальных отличий от сепарации клубней картофеля. Поэтому в машинах для уборки столовых корнеплодов, как правило, сепарирующие рабочие органы, которые по ти­ пу и параметрам подобны аналогичным рабочим органам картофелеубороч­ ных машин.

Наибольшее распространение в мировой практике получили прут­ ковые элеваторы (рис. 1.22).

Прутковые элеваторы обладают высокой производительностью (80...150кг/с) и эффективностью сепарации (50...90 %), малой чувстви­ тельностью к наклонам машины, вызванным изменениями рельефа поля, возможностью транспортирования пласта вверх при угле наклона до 20...22°, сравнительно низкой залипаемостью просветов [36,108,115].

Серьезным недостатком прутковых элеваторов является быстрый из­ нос их металлических дорожек, однако, внедрение прорезиненных рем­ ней в их конструкцию существенно повысило надежность, а также плав­ ность и бесшумность их работы.

В основе разделения клубней и почвенных комков (камней) лежат раз­ личия их физико-механических свойств. В большинстве исследованных ра­ бочих органов разделение только по какому-либо одному свойству не уда­ т валось. Эффект разделения корректируется влиянием сопутствующих при знаков в одних случаях в сторону усиления, в других - в сторону ослабления контрастности разделения.

W'^, •^.•^•-.;

^- е;

Рис. 1.22. Разновидности прутковых элеваторов:

а- с одной парой эллиптических встряхивателей;

б-с двумя парами эл­ липтических Бстряхивателей;

в -с ударным встряхивателем;

г— с лопастями;

д- с двойным углом наклона;

е— комбинированный. • Доминирующими признаками разделения в известных устройствах являются сопротивление клубней и комков (камней) качению, их плотность, упругость. К сопутствующим признакам можно отнести размеры, форму, фрикционные свойства поверхностей, твердость, влажность и другие. Упру­ гость тел лежит в основе разделения в накапливающих, акустических и виб­ рационных устройствах [108].

Одним из наиболее распространенных рабочих органов, интенсифи­ цирующих процесс сепарации путем разрушения почвенных комков, явля­ ется баллонный комкодавитель (рис. 1.23). Он нашел применение в отече­ ственных картофелекомбайнах, лукоуборочных машинах и в меньшей степени в машинах для уборки столовых корнеплодов выкапывающего типа [108,137,138,139].

К --е...'^* ф а б Рис. 1.23. Схемы.вариантов использования баллонных комкодавителей:

а - спаренные комкодавительные баллоны;

б - сочетание пневматиче­ ского баллона с полотном пруткового транспортера.

Значительное уменьшение длины уборочной машины может быть дос­ тигнуто за счет постановки подъемника - комкодавителя [28], показанного на рис. 1.24. Комкодавитель состоит из ленточного прорезиненного транс­ портера 2 и двух пневматических баллонов 3 и 4, последовательно установ­ ленных над ленточным транспортером. В этом комкодавителе рабочая ветвь ленточного транспортера после первого баллона располагается с подъемом на угол 45^. Что обеспечивает подачу массы клубней с примесями вверх.

Таким образом, комкодавитель помимо основного назначения - раз­ рушение комков, играет роль подъемника клубней с примесями.

Рис. 1.24. Схема подъемника - комкодавителя:

1 - прутковый подающий элеватор;

2 - ленточный прорезиненный транс­ портер;

3,4 - пневматические баллоны.

Подъем клубней за нижним баллоном происходит за счет скорости, которую они получают при проходе под ними;

она равна окружной скорости баллона. От вальцового комкодавителя комбайна ККУ-2 комкодавитель эскалатор отличается повышенной надежностью, а также меньшей повреж­ даемостью клубней. В нем улучшено также разрушение почвенных комков, это достигается не только двукратными воздействиями на них баллонов, но и тем, что транспортер комкодавителя огибает нижний баллон. Благодаря этому увеличивается время воздействия на комки, и разрушение их достига­ ется не только деформацией сжатия, но и изломом, что в значительной сте­ пени эффективней.

На качество работы пневматических баллонов оказывают влияние давление воздуха в камере, зазор между баллонами и окружная скорость. С повышением давления улучшается крошение почвенных комков, но возрас­ тают Повреждения корнеклубнеплодов. Для сохранения целостности корне­ плодов моркови давление не должно превышать 25 кПа [138].

Кроме того они имеют ряд недостатков: низкая эксплуатационная на­ дежность и высокая трудоемкость устранения отказов в случае прокола од­ ного баллона, особенно нижнего, при этом машина становится неработо­ способной;

увеличение продольных габаритов и материалоемкости машины;

ограниченный диапазон влажности почвы, при которой обеспечивается эф­ фективное использование.

В комбайнах с переборочными столами и в некоторых автоматических моделях существует необходимость подъема вороха на второй ярус маши­ ны, где производится ручная или механическая сепарация. Эта операция может быть выполнена несколькими механизмами, в том числе: барабанным грохотом;

сдвоенным элеватором;

скребковым элеватором.

Наиболее широко распространен метод, основанный на использовании барабанного грохота. Открытый барабанный грохот не имеет ни централь­ ного вала, ни радиальных опор и вращается на роликах вокруг воображаемо­ го центра. Клубни поступают в нижнюю половину барабана, затем с помо­ щью внутренних обрезиненных лопастей переносятся на периферию клетки и выгружаются в верхней части машины либо, на сортировальный стол, ли­ бо на сепарирующий механизм. Подъемный барабанный грохот состоит из открытой рамы, обвитой стальными тросами с рези новым или пластиковым покрытием, расположенным с небольшими интервалами по периферии клетки. Такая конструкция обеспечивает просеивание почвы между тросами, не повреждая при этом клубней. При работе на тяжелых влажных почвах имеет место тенденция к залипанию барабана просеиваемой почвой.

.С целью интенсификации сепарации почвы от клубней, особенно тя­ желых суглинистых почв повышенной влажности, а так же для исключения повреждения клубней вследствие соударения их с металлическими прутка­ ми элеватора в ВИСХОМе, Ижевской ГСХА проводились работы по созда­ « нию сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин с центро % бежной сепарацией. Классификация разработанных центробежных сепараторов показана на рис. 1.25.

Центробежные сепарирующие рабочие органы Центробежные сепараторы с Центробежно-выжимные сепараторы замкнутым контуром с не замкнутым контуром Прутковый элеватор и Цилиндрические i—'—5 Конические прижимной барабан Без отводящего С отводящим Без шнека Со шнеком С вибрацией транспортера транспортером С горизонтальной С вертикальной С регулируемым С не регулируемым осью вращения осью вращения зазором между зазором между прутковым прутковым С подвижной эластичной элеватором элеватором сепарирующей поверхностью и барабаном и барабаном Прижимной барабан Прижимной гладкий Прижимной барабан Прижимной с подпружиненными эластичный с эластичными пневматический прутками барабан лопастями барабан Рис. 1.25. Классификация центробежных сепараторов корнеклубнеуборочных машин Барабанным сепараторам центробежного типа присущ ряд серьезных недостатков, к которым следует отнести:



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.