автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РОСТКОВ КЛУБНЕЙ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАРТОФЕЛЕСАЖАЛКИ ДЛЯ ПРОРОЩЕННОГО КАРТОФЕЛЯ



На правах рукописи

ГАВРИЛОВ ВЛАДИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РОСТКОВ КЛУБНЕЙ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАРТОФЕЛЕСАЖАЛКИ ДЛЯ ПРОРОЩЕНПОГО КАРТОФЕЛЯ

Специальность 0б.01.09-растениеводство

05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2004

Работа выполнена в 2001-2003 гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха.

Научный руководитель - доктор технических наук В.И. Старовойтов.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор К.А. Пшеченков;

кандидат технических наук, старший научный сотрудник В.М. Алакш.

Ведущая организация - Чувашский НИИСХ.

Защита состоятся " _8_н апреля 2004 года в 13 часов на заседании диссертационного совета К.006.017.01, при Всероссийском научно-исследовательском институте картофельного хозяйства по адресу: 140052, Московская обласп Люберецкий район, пос. Коренево, ул. Лорха, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г, Лорха.

Автореферат разослан и_" марта 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совет-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Производители картофеля в России плохо обеспечены картофелепосадочными машинами. Машины для посадки пророщенного картофеля (САЯ-4 и СН-4Б-К) созданы более 20 лет назад. Новые картофелесажалки не выпускаются, а имеющиеся с каждым годом морально и физически устаревают. Мировой опыт показывает, что в нашей стране на данном этапе развития картофелеводства эффективной может быть модернизация существующих машин, за счет расширения их технологических функций.

Поэтому совершенствование картофелесажалок путем их универсализации, то есть приспособлением для посадки как обычных, так и пророщенных клубней - актуальная задача механизаторов-картофелеводов.

В настоящей работе показано, что возможно повысить урожайность раннего картофеля за счет усовершенствования технологического процесса и рабочих органов сажалки, снижающих обламывание ростков при посадке пророщенных клубней.

Цель работы. Повышение урожайности раннего картофеля за счет уменьшения повреждений ростков при посадке пророщенных клубней.

Задачи исследований:

1. Провести патентный поиск достигнутого технического уровня и тенденций развития устройств для посадки пророщенного картофеля. Изучить технологические процессы машин для посадки пророщенного картофеля.

2. Исследовать механическую прочность ростков клубней.

3. Установить влияние обламывания ростков на урожайность картофеля распространенных сортов различных групп спелости.

4. Разработать макет полуавтоматической картофелесажалки для пророщенного картофеля, провести испытания и разработать проект исходных требований.

Научная новизна работы. Установлены параметры механической прочности ростков пророщенного картофеля для распространенных сортов разных групп спелости. Определена динамика накопления массы клубней в зависимо-

ста от обламывания ростков различных по спелости сортов. Усовершенствован высаживающий аппарат автоматической картофелесажалки элеваторного типа (патент на изобретение № 2208924) для повышения качества посадки.

Практическая значимость работы. В процессе работы получен патент на изобретение № 2208924, МКИ 7 А 01 С 9/02 "Высаживающий аппарат картофелесажалки". Разработан эскизный проект и макетный образец полуавтоматической картофелесажалки позволяющий высаживать пророщенйый картофель с минимальными повреждениями ростков.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены:

- на Международной научно-практической конференции "Земледельческая механика в растениеводстве" (ВИМ, 2001 г.);

- на XI Международной научно-практической конференции "Проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции" (ВИМ, 2002 г.);

- на Международном экологическом форуме "День Балтийского моря", посвященный 300-летию Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2003 г.).

Реализация результатов исследований. Предложенная конструктивно-технологическая схема сажалки реализована при создании макетного образца полуавтоматической картофелесажалки, который прошел агротехническую оценку на опытном поле ВНИИКХ, Конструкторская документация, математические расчеты схемы сбрасывания клубней и результаты агротехнической оценки макетного образца сажалки приняты к внедрению при изготовлении опытной партии картофелесажалок в ПК «Чародей» г. Чебоксары Чувашской Республики.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опуб ли ковано 6 печатных работ, в том числе 1 патент на изобретение.

Структура ы объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений по работе, списка использованной литературы. Работа содержит 84 страницы основного текста, 36 рисунков, 20 таблиц

и 2 приложения. Список литературы включает 191 наименование, из них 57 на иностранном языке.

ОБЩИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Место проведения н схемы опытов. Исследования механической прочности ростков клубней, сортов разных групп спелости, проводили в лабораторных условиях ВНИИКХ. Клубни сортов Жуковский ранний, Удача (раннеспелые), Невский, Фермерский (средиеранние) и Луговской (среднеспелый) разделяли на фракции 25...35 мм, 35,..55 и 55...70 мм, проращивали на свету и исследовали усилия обламывания и отрывания ростков.

Из перечисленных групп спелости выбрали по одному наиболее распространенному сорту картофеля и изучали зависимость урожайности от обламывания ростков.

Исследования влияния обламывания ростков картофеля на урожайность сортов разных групп спелости проводили в период 2001-2003 гг. в полевом опыте в ОПХ "Коренево" Люберецкого района Московской области. Опыт трехфакторный (А х В х С) со следующими градациями:

А — сорта: Жуковский ранний - раннеспелый, Невский - среди ераи ни й, Луговской - среднеспелый;

В - фракции: мелкая, средняя, крупная;

С - количество обломанных ростков: без обламывания, с обламыванием 1-го, 2-х и 3-х ростков.

Проращивание семенного материала проводили на свету в помещении в ящиках, с раскладкой клубней в 1-2 слоя. Продолжительность проращивания -25 дней, при температуре )2-15°С. Режимы проращивания выдерживали в соответствии с требованиями РСТа РСФСР 759-90.

Опыт закладывали в условиях трехпольного агротехнического севооборота. Предшественник картофеля — кукуруза. Подготовка почвы состояла из зяблевой вспашки на глубину 25-28 см, весеннего дискования на глубину 12-14 см,

нарезки гребней с предварительным внесением минеральных удобрений. Почва опытного участка дерново-подзолистая, по механическому составу супесчаная, характеризуется следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) - 2,0...2,1%; подвижного фосфора (по Кирсанову) -411...473 мг/кг; обменного калия (по Кирсанову) - 71...73 мг/кг, рН ка (по Алямовскому)-4,7...5,2 мг-экв/100 г.

Посадку проводили вручную, в предварительно нарезанные гребни, на глубину 12-14 см. Срок посадки - 16-20 мая. Густота посадки - 44 тыс. шт./га на фоне локально внесенного биогумуса - 3,0 т/га. Всего в опыте 108 делянок. Учетная площадь делянки — 22,5 м2, повторность - трехкратная. Расположение делянок систематическое. Учет урожая - сплошной поде л ян очный.

Методы исследований. Закладка полевого опыта, учеты и наблюдения проведены по Методике исследований по культуре картофеля (НИИКХ, 1967).

Для большей схожести с процессом обламывания ростков в картофелесажалке, при закладке полевого опыта ростки обламывали произвольно, то есть как доминирующие, так и боковые.

Математическую обработку данных полевого опыта с вычислением раздельного и совокупного воздействия факторов проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1979).

Агротехническую опенку качества технологического процесса, выполненного макетным образцом полуавтоматической картофелесажалки, проводили согласно ОСТу 10.5.2 -2000 и ГОСТу 28306-89.

Расчет показателей экономической эффективности выполнили по методике, утвержденной ГОСТом 23728-88 - 23730-88.

Метеорологические условия в годы исследований отмечались большим разнообразием, что способствовало оценке изучаемых факторов в различных погодных условиях, в том числе и стрессовых.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Механическая прочность ростков. Статические исследования (рис. ] и 2) показали, что с увеличением размера фракции семенного материала увеличивалось усилие для обламывания и отрывания ростков. Так, наибольшее усилие для обламывание ростка требовалось на крупной фракции сорта Удача (0,66 кгс), а наименьшее - на мелкой фракции сорта Невский (0,34 кгс). Наибольшее усилие для отрывание ростка наблюдалось на средней фракции сорта Фермерский (1,01 кгс), а наименьшее-на мелкой фракции сорта Невский (0,51 кгс).

Усилия обламывания и отрывания возрастали по мере увеличения диаметра ростка на всех сортах и фракциях. Сорта картофеля по возрастанию усилий на обламывание и отрывание ростков располагаются в следующем порядке: а) обламывание - Невский < Луговской < Фермерский < Жуковский ранний < Удача; б) отрывание - Жуковский ранний < Луговской < Невский < Удача < Фермерский,

Наиболее толстые ростки формировались после проращивания на клубнях сорта Жуковский ранний; и далее по убыванию диаметра ростков сорта

-♦-Жуковский

ранний -** Удача

-й-Невский

Луговской Фермерский

мелкая средняя крупная

Рис.1, Зависимость усилия обламывания ростков (кгс) от сорта и фракции клубней

расположились в следующем порядке: Жуковский ранний > Луговской > Фермерский > Удача > Невский.

Рост и развитие растений. Фенологические наблюдения показали, что у сорта Жуковский ранний всходы появились на 17-й день, у сорта Невский - на 22-й день и у сорта Луговской - на 26-Й день после посадки. При этом растения от клубней крупной фракции взошли на 2...3 дня раньше, чем при посадке от мелкой фракции.

Обламывание ростков пророщенных клубней сорта Жуковский ранний задерживало появление всходов из 3...5 дней, сорта Невский - 4.,.5 дней, сорта Луговской — 4...6 дней. В фазу бутонизации отставание в развитии растений сокращалось до 2...4 дней, а в фазу цветения разница практически исчезала,

Стеблеобразующая способность пророщенных клубней зависела от метеорологических условий и сортовых особенностей. С увеличением фракции посадочных клубней количество основных стеблей на куст увеличивается и достигает максимума на крупной фракции. Так, в среднем за три года на контрольных вариантах (без обламывания ростков) количество основных стеблей на сортс Жуковский ранний достигало 3,2 шт./куст, на сорте Невский - 3,9 шт./куст и на сорте Луговской - 3,3 штукует.

Обламывание ростков (за все три года исследований) приводило к увеличению количества стеблей па куст. Наибольшее количество основных стеблей на вариантах опыта с обламыванием ростков формировалось у сорта Невский на крупной фракции с 2-мя обломанными ростками (4,6 шт./куст) и у сорта Л}*-говской - на крупной фракции с 1-м и 3*мя обломанными ростками (3,4 шт./куст). На крупной фракции сорта Жуковский ранний и мелкой фракции сорта Невский количество основных стеблей с увеличением количества обломанных ростков уменьшалось и составило 2,6 и 2,5 шт./куст соответственно. Не оказало влияния обламывание ростков на количество стеблей мелкой фракции у сорта Жуковский ранний и крупной фракции у сорта Луговской.

Следовательно, обламывание 2-х ростков на клубнях крупной фракции у сорта Жуковский ранний приводит к существенному снижению количества основных стеблей, а у сорта Невский, наоборот, - к увеличению.

Динамика накопления массы клубней зависела как от сорта, так и от обламывания ростков, С увеличением размера посадочных клубней урожайность возрастала, а с увеличением количества обломанных ростков - уменьшалась. Также большое влияние оказывали и метеорологические условия. В засушливых погодных условиях 2002 г. растения от мелких посадочных клубней по продуктивности не уступали растениям, полученных от крупных клубней.

В менее благоприятных условиях 2001г., на I срок определения (20 июля) сорт Жуковский ранний (табл. 1) на всех фракциях в вариантах без обламывания ростков (контроль) накопил наибольшую урожайность (11,0-12,32 т/га). У сорта Невский урожайность была также выше контроля н достигала максимального значения при посадке средней фракции (11,90 т/га). У сорта Луговской клубни мелкой фракции сформировали примерно одинаковую урожайность по вариантам, а средней и крупной фракций - наибольшую в варианте с 3-мя обломанными ростками (6,60 и 7,04 т/га соответственно).

В последующие сроки продолжалось накопление массы клубней, но с разной интенсивностью. У сорта Жуковский ранний оно наблюдалось в первые

Таблица 1

Динамика накопления массы клубней в зависимости от сорта, фракции и количества обломанных ростков, т/га

Фракция Количество обломанных ростков, шт. 16-20 июля 26-30 июля 5-9 августа

2001 г.12002 г. I 2003 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2001г. 20412 г. 2003 г.

Сорт Жуковский ранний

Мелкая Контроль 11,00 6,60 7,92 13,64 8,36 14,52 14,96 10,56 18,92

1 8,80 7,35 7,48 13,20 9,68 12,76 14,96 10,27 18,48

2 7,04 4,40 6,60 31,88 5,72 11,00 14,96 9,24 16,72

3 7,48 5,15 7,04 11,44 6,60 11,88 12,32 8,80 17,60

Средняя Контроль ! 1,9 6,16 8.8 18,92 7,92 15,40 26,84 8,36 21,56

! 6,60 6,60 7,92 17,16 8,36 14.52 23,76 8,80 19,80

2 9,24 5,85 6,60 18,48 6,60 13,20 20,24 7,48 18,92

3 9,24 5,15 6,60 17,16 7,04 11,88 24,64 8,80 18,48

Крупная Контроль 12,32 5,85 14,52 14,08 7,92 16,72 22,00 10,12 23,76

1 6,60 6,60 10,56 13,20 7.48 14,52 21,12 8,36 22,44

2 9,68 3,65 7,48 12,32 6,60 10,12 19,36 8,80 21,12

3 7,92 4,40 11,44 9,68 6,16 14,96 21,56 7,92 19,80

НСРр; (т/га) 1,89 1,06 2,32 2,85 1,08 1,89 3,39 0,93 1,99

Сорт Невский

Мелкая Контроль 7,4? 5,85 14,08 10,12 7,92 18,92 12,32 9,24 24,64

1 7,04 6,60 13,20 836 7,04 19,80 12,32 8,80 21,56

2 6,60 6,60 12,32 9,24 8,36 16,72 11,00 7,92 24,20

3 5,85 5,85 13,64 8,80 8,36 19,80 11,88 7,48 23,76

Средняя Контроль 11,9 3,65 19,36 14,08 5.28 23,76 17,16 7,92 3036

1 8,80 4.40 18,92 9,68 5,72 22,88 11,88 7,04 28,60

2 9,24 2,95 13,64 12,76 4,40 22,00 15,40 6,16 24,20

3 9,24 5,85 16,28 10,12 7,48 24,64 13,20 7,92 33,00

Крупная Контроль 50,12 4,84 1936 12,76 5,72 24,20 16,72 7,92 31,24

1 9,24 5,15 17,60 11,88 6,16 21,12 15,40 7,48 28,16

2 8,80 5,15 15,40 10,12 6,60 16,28 13,20 7,92 25,08

3 7,92 5,85 16,72 11,44 6,16 19.36 12,32 7,04 28,60

ПСРо, (т/га) 1,58 1,24 2,43 1,71 ио 2.73 2,13 0,86 3,15

Сорт Луговской

Мелкая Контроль 3,52 1,76 3,52 6,1 бП 2,20 9,24 11,88 4,84 17,60

1 3,96 2,95 6,16 6,60 3,08 14,52 7,92 3,52 19,80

2 3,96 1,45 7,04 5,28 2,64 13,20 7,48 3,96 22,44

3 3.08 1,45 6,60 7,04 2,64 17,60 12,32 5,28 22,00

Средняя Контроль 5,28 1,54 6,60 8,80 2,20 14,96 19,80 3,08 19,80

1 6,16 1,76 8,80 7,92 2,64 15,84 16,28 4,40 24,64

2 5,72 1,32 7,48 7,92 2,20 13,64 13,20 3,08 22,00

3 6,60 1,32 6,60 7,04 2,20 14,96 11,88 2,64 26,40

Крупная Контроль 6,16 1,76 6,16 12.76 2,64 13,64 14,08 3,96 17,00

1 6,32 2,20 7,92 8,80 1,64 13,20 12,76 3,52 17,16

2 6,60 1,54 10,12 8,80 2,20 14,96 12,76 2,86 19,80

3 7,04 1,54 8,80 9,68 2,64 12,32 11,00 4,40 18,04

НСР05 (т/га) 1,20 0,84 1,78 1,87 0,24 2,02 3,15 0,78 2,82

два срока и интенсивнее проходило на клубнях средней фракции, а затем -снижалось. У сортов Невский и Луговской прирост урожая наблюдали в течение более продолжительного времени и также интенсивно на средней фракции.

Следовательно, в условиях 2001 г. при выращивании раннего картофеля более эффективным оказалась поездка пророщенных клубней сортов Жуковский ранний и Невский без обламывания ростков.

В 2002 г., самом неблагоприятном для развития растений картофеля, урожайность его в I срок определения оказалась низкой. В зависимости от фракций она составила для сорта Жуковский ранний 3,65...7,35 т/га, для сорта Невский - 2,95...6,60 и сорта Луговской - 1,32...2,95 т/га; при II сроке определения (26 июля), соответственно по сортам - 5,72...9,68 т/га, 4,40..,8,36 и 2,20...3,08 т/га. Следует отметить, что у сорта Жуковский ранний и Луговской в I срок определения наибольшая урожайность наблюдалась на всех фракциях в варианте с 1-м обломанным ростком, у сорта Невский - на мелкой фракции с 1-м и 2-мя обломанными ростками, а на средней и крупной - с 3-мя обломанными ростками.

В стрессовых погодных условиях 2002 г. обламывание ростков способствовало некоторому повышению урожайности в ранние сроки, существенные прибавки были отмечены у сорта Невский на средней фракции с 3-мя обломанными ростками, н у сорта Луговской на мелкой фракции с 1-м обломанным ростком.

В 2003 г., наиболее благоприятном для выращивания раннего картофеля, к I сроку определения (16 июля) растения накопили относительно высокий урожай. В контрольных вариантах он составил по сортам: Жуковский ранний -7,92...14,52 т/га, Невский - 14,08... 19,3б, Луговской - 3,52...6,60 т/га. При обламывании ростков на раннем и среднераннем сортах урожайность снижалась. На среднеспелом сорте Луговской максимальные значения урожайности были получены по фракциям в вариантах с 1 -м и 2-мя обломанными ростками.

На конец июля по всем вариантам урожайность повысилась, но прирост массы клубней по сортам сильно различался: Жуковский ранний - 2,20...6,60

т/га, Невский -0,88...8,36, Луговской - 3,52.,.11,0 т/га. К 111 сроку определения (5 августа) существенные прибавки урожая отмечены у сорта Луговской — на мелкой фракции с 2-мя обломанными ростками (22,44 т/га) и средней фракции с 1-м и 3-мя обломанными ростками (24,64 и 26,40 т/га соответственно).

Таким образом, в условиях 2003 г. обламывание ростков при уборке в ранние сроки снижало урожайность клубней у сортов Жуковский ранний и Невский на всех фракциях. Существенное увеличение урожайности наблюдали у сорта Луговской на клубнях мелкой и крупной фракции в варианте с 2-мя обломанными ростками, а на средней фракции - с 1-м обломанным ростком.

В ранний срок уборки наибольшую массу клубней в неблагоприятных погодных условиях накапливал сорт Жуковский ранний, а в благоприятных -сорт Невский. Снижение урожайности от обламывания ростков картофеля сильнее проявлялось в ранние сроки уборки (табл. 2).

Общая урожайность и выход товарных клубней. В среднем за три года исследований с увеличением размера посадочных клубней, на контрольном варианте, у сорта Жуковский ранний урожайность увеличивалась и достигала максимума на крупной фракции (25,90 т/га), а у сортов Невский и Луговской -на средней (23,40 и 17,41 т/га соответственно). Наибольший выход товарных клубней в этом же варианте у сорта Жуковский ранний наблюдался на крупной фракции (20,95 т/га), и у сортов Невский и Луговской - на средней фракции (19,23 и 14,22 т/га соответственно).

Изучаемые сорта в зависимости от группы спелости не одинаково реагировали на обламывание ростков. Нами отмечено существенное снижение урожайности от обламывания ростков у сорта Жуковский ранний на всех фракциях по всем вариантам, а у сорта Невский - на средней фракции при обламывании 1-го и 2-х ростков и крупной фракции при обламывании 1-го ростка. У сорта Луговской на всех фракциях с увеличением количества обломанных ростков урожайность повышалась, существенные прибавки отмечены на мелкой фракции по всем вариантам, средней фракции в варианте с 3-мя обломанными ростками и крупной фракции - с 1-м обломанным ростком.

Таблица 2

Урожайность картофеля по срокам уборки в зависимости от сорта, фракции и количества обломанных ростков, т/га (среднее за 2001-2003 гг.)

Фракции Количество обломанных ростков, шт. Урожайность, по срокам уборки

1 11 Ш конечная уборка

Сорт Жуковский ранний

Мелкая Контроль 8,51 12,17 14,81 23,13

1 7,88 11,88 14,57 19,70

2 6,01 9,53 13,64 20,30

3 6,56 9,97 12,91 19,11

Средняя Контроль 8,95 14,08 22,25 24,30

I 7,04 13,45 17,45 22,43

2 7,23 12,76 15,54 23,59

3 6,99 12,03 17,30 22,84

Крупная Контроль 10,90 12,91 18,63 25,90

1 7,92 11,73 17,31 23,53

2 6,94 9,68 16,43 21,78

3 7,92 10,27 16,43 ■ 19,33

Сорт Невский

Мелкая Контроль 9,14 12,32 15,40 20,39

1 8,95 11,73 14,23 18,72

2 8,50 11,44 14,37 19.19

3 8,40 12,32 14,37 19,16

Средняя Контроль 11,64 14,37 18.48 23,40

1 10,71 12,76 15,84 19,41

2 8,61 13,05 15,25 20,51

3 10,46 14,08 18,04 21,38

Крупная Контроль 11,47 14,23 18,63 22,16

1 10,66 13.05 17,01 18,73

2 9,78 11.00 15,40 20,51

3 30,16 12,32 15,98 20,34

Сорт ЛуговскоЙ

Мелкая Контроль 2,93 5,87 11,44 12,33

1 4,36 8,07 10,41 15,24

2 4,15 7,04 11,29 16,76

3 3,71 9,09 13,20 17,98

Средняя Контроль 4,47 8,65 14,23 17,41

1 5,57 8,80 15,10 17,64

2 4,84 7,92 12,76 18,75

3 4,84 8,07 13,64 19,54

Крупная Контроль 4,69 9,68 11,68 16,91

1 5,48 8,21 11,14 19,15

2 6,08 8.65 11,80 18,23

3 5,79 8,21 11,14 17,59

К конечному сроку уборки выход товарных клубней у сортов Жуковский ранний и Невский имел сходный характер с изменением общей урожайности данных сортов. У сорта Луговской были отмечены достоверные прибавки товарных клубней в вариантах опыта с обломанными ростками.

Итак, можно отметить, что для сортов Жуковский ранний и Невский обламывание ростков снижает урожайность и выход товарных клубней, а для сорта Луговской - обламывание 2-х и 3-х ростков на пророщенных клубнях увеличивает урожайность и выход товарных клубней.

Для получения продукции в ранние сроки наиболее пригодны сорта Жуковский ранний и Невский, высаженные с минимальными повреждениями ростков. При выращивании среднеспелого сорта Луговской (с поздним сроком уборки) обламывание ростков не оказывает отрицательного влияния на урожайность, а даже увеличивает ее.

Результаты полевых исследований показали, что для посадки пророщен-ных клубней необходимы универсальные сажалки, способные производить посадку как в полуавтоматическом режиме с минимальным повреждением ростков (для раннеспелых сортов), так и в автоматическом режиме (для среднеспелых сортов).

РАЗРАБОТКА МАКЕТА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ КАРТОФЕЛЕСАЖАЛКИ ДЛЯ ПРОРОЩЕННОГО КАРТОФЕЛЯ

Анализ показал, что в качестве базовой машины для дальнейшего совершенствования наиболее подходит автоматическая картофелесажалка Л-202, серийно выпускаемая заводом «Лидсельмащ». Она предназначена для посадки пророщенных и непророщенных клубней картофеля. Производственный опыт показал, что при посадке пророщенного картофеля в сажалке обламывается очень большое количество ростков, а в питательном бункере наблюдается сво-дообразование клубней.

При исследовании процесса посадки клубней можно выделить два основных параметра качества технологического процесса: повреждение ростков и равномерность посадки.

Расчет высоты падения пророщенных клубней, выполненный с учетом допустимых усилий на росток (0,3 кгс), исключающих обламывание, показывает, что она должна быть не более 200 мм.

Обеспечить снижение высоты падения клубней предлагается за счет изменения направления вращения высаживающего аппарата, где она может быть снижена до 150...200 мм. Такое решение обеспечивает мягкую укладку клубней в борозде. Однако при этом изменяется равномерность раскладки клубней.

Теоретические исследования равномерности раскладки клубней. Па равномерность распределения клубней в борозде при посадке влияют особенности конструкции высаживающего аппарата и изменчивость размеров клубней. Рассмотрим процесс сбрасывания клубней (рис, 3) цепочно-ложечным высаживающим аппаратом сажалки Л-202, при изменении направления его вращения в обратную сторону, то есть направление вращения аппарата не совпадает с направлением движения машины.

Согласно схеме мелкие клубни размером В\ начинают свободно падать, когда конец ложечки находится в точке С, а крупные клубни размером Вг - в точке О. Положение точек С и О определяется углами ан Д. Разность размеров крупного и мелкого клубней ДВ равна:

АВ=И-со$а-=

Я • (соз а - саз Д),

Рис. 3. Схема сбрасывания разных по величине клубней аппаратом машины Л-202

где И - расстояние от оси ведущего вала до конца ложечки.

Тогда зависимость угла (/2-й) как функцию от ДВ будет определяться:

R + A-Bi R + A-B i

В — а= arceos--arceos-.

R R

где А - расстояние от конца ложечки до кожуха.

Изменение расстояния между клубнями в борозде за счет разности размеров клубней, учитывая передаточное число (/) от обода колеса к высаживающему аппарату и радиус (г) ведущей звездочки, можно выразить:

ш = ±я»-НР-а) = ±Еw 180 180

RA-А-Вг R+A-B\ arccos——--arccos-

R

R

(3)

Введем новый конструктивный параметр А/ (рис, 4), характеризующий точку сброса клубней, при котором влияние изменчивости размеров клубней будет минимальным. Тогда величина угла (Д - а!) будет определяться выражением:

К-А\-Вг R-Aí~Bi р ¡ - а\ = arceos-г--arccos-

R

R

(4)

Рис. 4. Рекомендуемая схема сбрасывания клубней для макетного образца

Анализ влияния конструктивного параметра А\ показывает, что при увеличении этого параметра величина угла (Д — а>) резко уменьшается и стабилизируется на уровне примерно 16,5е. Следовательно, чтобы снизить отклонение ДА/ от среднего шага посадки, необходимо величину А\ (рнс. 4) принимать в диапазоне 60. ..90 мм. Указанный диапазон соответствует

углу в 79°,..90°, который достигается в результате изгиба нижней части клуб-непровода по радиусу (Й+Л). В этом случае значение ДА/уменьшится в 1,5 раза.

Техническое предложение. Из-за отсутствия в производстве картофелесажалок типа СН-4Б-К встал вопрос об использовании базового варианта сажалки Л-202 для не только рядовой посадки картофеля в автоматическом режиме, но и пророщенного материала в полуавтоматическом режиме. Для этого с базовой машины снимается основной и питательные бункера, и устанавливаются дополнительные узлы и механизмы: площадка, платформа, приспособления для изменения направления вращения высаживающих аппаратов, оборудуются рабочие места.

Актуальное направление дальнейшей модернизации образца полуавтоматической картофелесажалки на базе Л-202 — это использование его для посадки клонового материала в первичном семеноводстве.

Дополнительно к основным исследованиям проведены изыскания по более качественной работе базовой картофелесажалки Л-202 и разработана конструкция высаживающего аппарата картофелесажалки (получен патент на изобретение № 2208924). Патент на изобретение является частичным решением приведенных ранее недостатков сажалки Л-202. При реализации предложенной конструкции высаживающего аппарата можно добиться уменьшения повреждений клубней и их ростков, а также повышения качества посадки и надежности технологического процесса.

Полуавтоматическая картофелесажалка на базе Л-202 является четырехрядной машиной для гребневой посадки пророщенных клубней с шириной междурядий 70 см (рис. 5).

Агротехническая оценка качества выполнения технологического процесса картофелесажалки проводилась в соответствии с ОСТом 10,5.2 - 2000 "Испытания сельскохозяйственной техники. Картофелесажалки, Методы оценки функциональных показателей" и ГОСТом 28306 - 89 "Машины для посадки картофеля. Методы испытаний" на опытном поле ВНИИКХ. При стендовых и

1 — высаживающий аппарат, 2 - платформа; 3 — сиденья; 4 - площадка для сидений и емкостей для картофеля; 5 - бороздозакрыватель; 6 - цепь бороздоза-крывателя; 7-опорно-приводное колесо; 8 —сошник; 9-рама; 10 —сцепка.

лабораторно-полевых испытаниях были получены следующие результаты: 1) повреждение ростков составило 4,1%, от общего количества; 2) среднее фактическое расстояние между клубнями (при густоте посадки 40 тыс. шт./га) равно 36,4 см; среднеквадратичное отклонение ст = 7,8 см; коэффициент вариации V = 21,4%; доля двойников-0,13%; пропусков - не было; равномерность раскладки клубней - 82,5%; 3) средняя глубина заделки клубней - 13,3 см; среднеквадратичное отклонение сг = 1,16 см; коэффициент вариации V = 8,75%; 4) смещение вершины гребня от линии посадки клубней - 1,2 см. Полученные результаты соответствуют агротехническим требованиям.

Экономическую эффективность макетного образца полуавтоматической картофелесажалки на базе сажалки Л-202 определяли в сравнении с полуавтоматической картофелесажалкой СН-4Б-К. Расчет показал, что применение экспериментальной полуавтоматической картофелесажалки позволяет увеличить производительность посадки на 25%, При этом обеспечивается годовой экономический эффект на одну машину (при нормативной загрузке 80 ч) в 114,7 тыс. руб.

19

ВЫВОДЫ

1. Статические исследования механической прочности ростков клубней картофеля различных групп спелости показали:

• усилие обламывания ростков возрастает по мере увеличения размера клубней и колеблется в пределах от 0,23 до 0,87 кгс в зависимости ог сорта;

• усилие отрывания ростков также увеличивается в зависимости от сорта и размера клубней и находится в пределах от 0,30 до 1,37 кгс;

• усилия обламывания и отрывания ростков возрастают по мерс увеличения диаметра ростка.

2. При изучении зависимости стеблеобразующей способности пророщенных клубней от количества обломанных ростков установлено, что обламывание приводит к существенному снижению количества основных стеблей у сорта Жуковский ранний крупной фракции (с 3,2 до 2,5 шт./куст) и достоверному увеличению у сорта Невский на той же фракции (с 3,9 до 4,6 шт./куст). У сорта Луговской при обламывании ростков на клубнях наблюдалась тенденция увеличения количества стеблей на всех фракциях.

3. При посадке раннеспелого и среднераннего сортов (Жуковский ранний и Невский) обламывание ростков снижает урожайность картофеля в ранние сроки уборки (16-20 июля) и не оказывает отрицательного влияния - у среднеспелого сорта Луговской.

4. Общая урожайность и выход товарных клубней на конечный срок уборки снижаются с обламыванием ростков у сортов Жуковский ранний и Невский на всех фракциях. У среднеспелого сорта Луговской обламываиие ростков увеличивает урожайность и выход товарных клубней.

5. На базе автоматической картофелесажалки Л-202 разработаны макетный образец полуавтоматической картофелесажалки с реверсивным движением высаживающего аппарата и проект исходных требований на машину.

Усовершенствован высаживающий аппарат картофелесажалки Л-202 {патент на изобретение № 2208924) для уменьшения повреждения клубней и их ростков, повышения качества и надежности технологического процесса.

6. Теоретически установлено, что наивыгоднейшая точка сбрасывания клубней высаживающим аппаратом с реверсивным движением составляет 79е...90°.

7. Агротехническая оценка макета полуавтоматической картофелесажалки, на базе Л-202, показала следующее:

• повреждение ростков составило 4,1 % от общего количества;

• фактическое расстояние между клубнями (при густоте посадки 40 тыс. штУга) - 36,4 см;

• доля двойников - 0,13%; пропусков не обнаружено;

• равномерность раскладки клубней - 82,5%;

• глубина заделки клубней -13,3 см;

• смещение вершины гребня от линии посадки клубней-±1,2 см. Эти данные могут быть использованы для составления технического задания при изготовлении опытного образца,

8. Расчет экономической эффективности показал, что применение экспериментальной полуавтоматической картофелесажалки, в сравнении с сажалкой СН-4Б-К, позволит увеличить производительность посадки на 25%, Годовой экономический эффект при этом составит 114,7 тыс. руб. (при цене реализации 7 руб./кг).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Сельскохозяйственным предприятиям выращивающим картофель рекомендуем:

• для получения продукции в ранние сроки па дерново-подзолистой супесчаной почве раннеспелые и среднеранние сорта высаживать с минимальными повреждениями ростков картофелесажалкой с высаживающим ап-

паратом элеваторного типа в полуавтоматическом режиме, с изменением направления его вращения для мягкой укладки пророщенных клубней;

• для получения высоких урожаев среднеспелых сортов производить посадку картофелесажалкой с высаживающим аппаратом элеваторного типа в автоматическом режиме, дооборудовав его встряхивателями и секционными клапанами (патент на изобретение №2208924).

2. Заводам-изготовителям картофелепосадочных машин необходимо:

• в теоретических расчетах высаживающего аппарата для пророщенного картофеля руководствоваться значениями усилия обламывания и отрывания ростков соответственно: для раннеспелых и среднеранних сортов - 0,3...0,7 и 0,4..,0,9 кгс, а для среднеспелых сортов-0,4...0,5 и 0,8... 1,0 кгс.

• при изготовлении картофелесажалки Л-202 и других картофелесажалок элеваторного типа использовать схему усовершенствования конструкции, обеспечивающую посадку раннего картофеля с минимальными повреждениями ростков. Схема включает: приспособление для изменения направления вращения высаживающего аппарата; клуб непровод со специальной геометрией; платформу; площадку с сиденьями.

По материалам диссертации опубликованы работы:

1. Старовойтов Б.И., Гаврилов В.Н., Можаев A.B. Многофункциональная картофелесажалка // Сб. науч. тр. ВИМ. - М, 2001. - Т. 4, - С. 196-203.

2. Старовойтов В.И., Суровцев P.A., Гаврилов В,Н. и др. Родись без мук, королева стола! //Сельский механизатор. -2002. -№11.-С. 10-11.

3. Старовойтов В.И., Гаврилов В.Н. Исследование механических свойств ростков пророщенного картофеля // Сб. науч. тр. ВИМ. - М., 2002. - Т. 141. -4.1.-С, -206-211.

4. Гаврилов В.Н. Прочность ростков пророщенных клубней и влнянне их обламывания на рост и развитие картофеля // Вопросы картофелеводства. Науч. тр. ВНИИКХ. -М., 2002. - С. 126-132.

5. Старо войтов В.И., Гаврилов В.Н., Воронов Н.В. Особенности массового производства раннего картофеля // Сб. тез. докл. Междун. экологии, форума «День Балтийского моря», посвященный 300-летию Санкт - Петербурга. - С -Пб., 2003. - С. 94-95.

6. Пат. 2208924 Россия, МКИ 7 А 01 С 9/02. Высаживающий аппарат картофелесажалки / В.И. Старовойтов, A.B. Попов, В.Н. Гаврилов и др. - № 2001127723/13; Заяв. 15.10.2001; Опубл. 27.07.2003, Бюл.№21. -3 с.

Подписано в печать «

Усл. / ty п.л. Заказ №

Лицензия ИД № 00808 от 20.01.2000 г. гь __ 200£г.

Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе, ГНУ ВНИИКХ 140052 п. Корен^во ул. Лорха д. 23 Люберецкого района Московской области

/

€