автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Научные основы разработки комплекса машин для уборки и послеуборочной обработки лука

На правах рукописи

ЛАРЮШИН НИКОЛАЙ ПЕТРОВИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ КОМПЛЕКСА МАШИН ДЛЯ УБОРКИ И ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЛУКА

специальность 05. 20.01 — Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Рязань —1996 г.

Работа выполнена в Пензенской государственной сельскохозяйственной академии

научный консультант

Заслуженный деятель науки VI техники РФ, доктор технических наук, профессор, академик МАЭР В.Л.ХВОСТОВ

официальные оппоненты :

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, академик Академии транспорта Н.Н.КОЛЧИН

Доктор сельскохозяйственных наук Ю.Л.КОЛЧИНСКИИ

Доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии аграрного образования В.А.МИЛОТКИН

Ведущее предприятие: АО "Фирма Комбайн" г.Рязань.

Защита состоится \ 996 года

в часов на заседании диссертационного совета Д. 120.09.01 при Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А.Костычева (РГСХА) по адресу:

390044, Рязань, ул.Костычева, д. 1, РГСХА С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГСХА.

Автореферат разослан " 1996 г.

I

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, Ц /., .,/1/1'

профессор М.Б.УГЛАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Перед сельским хозяйством нашей страны стоят задачи полного удовлетворения возрастающих по -требностей народа в продуктах питания, в том числе и овощах.

Среди разнообразия овощных культур, возделываемых в стране, особое место принадлежит луку. Лук является ценным продуктом питания, обладающим, наряду с высокими питательными качествами и лечебными свойствами. Он содержит более 30 видов минеральных веществ и большое количество эфирных масел.

Несмотря на специализацию хозяйств и механизацию ряда трудоемких процессов (предпосевной обработки почвы, посева, мевдурядной обработки и др.), трудозатраты на возделывание лука еще велики,при этом более 60% их (383 ч.ч. на 1 га)при-ходится на работы, связанные с его уборкой, послеуборочной обработкой и хранением.

Это объясняется тем, что уборка лука и послеуборочная доработка в основном выполняются вручную. Особенно трудоемка уборка лука-севка. Норма выработки на человека за 7-часовую смену в среднем О,02...О,03 га при выдергивании и укладке его в йалки для дальнейшего дозревания.

Высокие трудозатраты на уборку приводят к неуклонному сокращению площадей под репчатым луком в хозяйствах госсектора РФ;в 1994 г.площадь под ним составляла всего 19,бтыс.га.

Восстановление посевных площадей ' до размеров, обеспечивающих полное удовлетворение потребностей населения РФ, возможно лишь при комплексной механизации производства лука.

Для уборки лука конструкторские и научно-исследовательские организации создали ряд машин, однако они еще не пол -ностью отвечают требованиям, предъявляемым к качеству уборки. Процесс отделения почвенных комков на сепарирующих органах протекает неудовлетворительно, особенно при уборке лука-севка, а на тяжелых почвах - и при уборке репчатого лука.

Создание надежных в работе машин для замены ручного труда на уборке лука, обеспечивающих получение качества продукции при минимальных трудозатратах, сдерживается отставанием в разработке научных основ технологического процесса и основных рабочих органов для уборки мелкоразмерных корнеклубнеплодов в широком диапазоне почвегою-климатических условий, что и составляет научную проблему. от решения которой зависит коренное повышение

производительности труда в этой области сельскохозяйственного производства и обеспечение населения РФ ценной продовольственной продукцией.

Поэтому тема, посвященная научным основам разработки машин для уборки лука, направленная на решение вышеуказанной проблемы, является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Цель работы - повышение производительности труда, качества продукции и сокращение потерь при уборке лука,путем создания теоретических основ и рекомендаций по обоснованию параметров основных рабочих органов и схем машин для уборки и послеуборочной обработки лука. '

Поставленная в работе .цель предусматривает решение основных задач исследования :

1. Установление . закономерностей процессов машинного выполнения основных уборочных операций (извлечение луковиц из почвы, сепарации почвы и укладка лука в валок, подбор, вторичная сепарация почвенных примесей, отделение листьев от луковиц и др.) как функций условий работы и типа рабочего органа.

2. Разработка теории технологических процессов извлечения из почвы, подбора валка, отделение листьев от луковиц.

3. Экспериментальные исследования лукоуборочной машины при различных агротехнических условиях и выработка рекомендаций для совершенствования ее основных рабочих органов.

4. Создание перспективных извлекающих,, подбирающих и листоотделяющих механизмов, выполняющих качественно технологический процесс при различных агротехнических условиях уборки лука, проведение их опытно-производственной проверки.

5. Совместная с ведущими научно-исследовательскими и конструкторскими организациями по машинам для овощеводства разработка и внедрение машин для уборки и послеуборочной обработки лука.

Научную новизну работы составляют :

- обоснование зависимостей выходных параметров рабочих органов на каждом этапе технологического процесса от агрофизических свойств лука и засоренности згрофона;

- математические модели операций т дологического процесса машинной уборки лука: извлечение луковиц из почвы,

укладка в валок, подбор валка и отделение листьев от луковиц;

- способ и математическая модель извлечения луковиц битерным рабочим органом;

- математическая модель процесса подбора лука из валка битерно-щеточным рабочим органом .при этом основу модели составляет положение о послойном разделении валка;

- математическая модель отделения листьев Лука цепочно-вальцовым роторно-ножевым рабочим органом;

- методика расчета рациональных параметров битерных теребильных аппаратов;

- методика обработки результатов полевого эксперимента с представлением их в виде номограмм.

На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны рабочие органы, обеспечивающие повышение производительности труда, высокое качество выполнения уборочных операций с минимальными потерями и повреждениями продукции, нэ которые получено, свыше 10 авторских ' свидетельств и патентов СССР и РФ.

Практическую ценность работы имеют :

- обоснование технологических процессов и набора высокопроизводительных машин для уборки лука;

- технологические и компоновочные схемы машин для уборки лука с принципиально новыми рабочими органами;

- технологические и компоновочные схемы машин для послеуборочной обработки лука;

рекомендации по выбору 'геометрических и кинематических параметров битерных, битерно-щеточных и цепочно-вальцовых роторно-ножевых рабочих органов.

Применение одного комплекса машин для уборки и послеуборочной обработки лука обеспечивает повышение производи -тельности груда в 32...35 раз и годовой экономический эффект. 41392,3 руб. (в ценах на 01.01.91 г.).

Реализация научно-технических результатов работы.

Предложенная автором конструкция битерных рабочих органов для уборки лука (патенты РФ А 1461384, 1741643 и 1358832, а.с. X X 1342449, 1524839, 1743460, 1727673) реализованы при создании в ГСКБ г.Москва лукоуборочяых машин МЛС-1,4.МЛС-1.4ПЛ4ЛР-1,4,КЛН-1,4,ШН-О,а,прошедших государственные испытания и рекомендованных к серийному производству.

Рекомендации по обоснованию кинематических и

геометрических параметров битерных рабочих органов использованы в ВИСХОМе при разработке машины МЛ—1 на базе МЭС-0,6.

Работы автора по отделителю листьев лука использованы ШШОХом при создании машины для послеуборочной доработки лука (а.с.* Я 1724161, 1731150).

Исследования проводились в ГСКБ г.Москва, НИИОХе, ВИСХОМе, Пензенском СХИ в соответствии с планами НИР и ОКР на основании заданий Государственного Комитета по науке и технике при Совете министров СССР (проблема 051.18).

Апробация работы. Материалы диссертации заслушаны,обсуждены и одобрении на научных конференциях Саратовского СИМСХ (1980-1990 г.г.),Ленинградского(1985 г.).Ульяновского(1994 г.) сельскохозяйственных институтов,на совещаниях заведующих кафедрами сельхозвузов СССР в городе Алма-Ате (1982 г.). Белорусской академии (1987 г.), НШОХе, ВИСХОМе (1994 г.).

Машины ШГС-1,4, ШС-1.4П демонстрировались на ВДНХ СССР 'и ВЦ РФ, за участие в их создании автор награжден четырьмя серебряными медалями и золотой медалью лауреата ВЦ РФ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 86 научных работ, одна из которых допущена Главным управлением высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальности 3113 "Механизация сельского хозяйства". Основные технические решения защищены 10 авторскими свидетельствами на изобретения, 4-я патентами и двумя положительными решениями на изобретения по заявкам И 4943475/13 от 07.06.1991. и Л 4821941/13 от 11.03.1990.

Структура и обьем' диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, общих выводов, списка литературы из 207 наименований (в том числе 8 на иностранном языке) и приложений. Общий обьем - 350 стр., в том числе 33 приложения; в работе 109 рисунков и 61 таблица.

. На защиту выносятся результаты, перечисленные выше в рубриках "Научная новизна", "Практическая ценность" и "Реализация научно-технических результатов работы".

1..СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ

В нашей стране вопросам механизированной уборки и послеуборочной обработки лука посвящены работы Н.Ф.Диденко,

Л.Й.Землянова,Н.Н.Кодчина,И.И.Мейлахса,Г.Д.Петрова,Э.С.Рейн-гартз,В.А.Хвостова,А.И.Дятликовича и других ученых.'Эти ра -боты внесли существенный вклад в решете проблемы машинной уборки лука; однако, ряд вопросов остались нерешенными до настоящего времени. Прежде всего это касается уборки лука-севка, а на тяжелых почвах - и лука-репки.

Комплексная мехзнизация работ по уборке и послеуборочной обработке лука включает выполнение) трех разделенных во времени блоков операций :

1. Укладка лука в валок (извлечение луковиц из почвы, сепарация почвенных и растительных примесей, укладка в валок для просушки и дозревания).

. 2. Подбор лука из валка (подбор, повторная сепарация примесей и погрузка вороха в транспортное средство).

3. Послеуборочная обработка вороха (доочистка от примесей, отделение ботвы..сортирование и затаривание).

При этом укладка лука в валок и подбор валков могут выполняться специальными машинами (валкоукладчиками и подборщиками) или единой универсальной машиной.

Известен также однофазный способ уборки, при котором оотва лука скашивается в поле, после чего производится извлечение луковиц из почвы, сепарация примесей и погрузки вороха в транспортное средство. Просушивание лука производится на стационаре. Этот способ рассмотрен в. работах Рейнгарта Э.С. и других ученых. Из-за высоких значений капитальных затрат на строительство сушилок и.затрат энергии он имеет пока ограниченное распространение. Кроме того при однофазном способе практически исключается возможность уборки методом теребления за ботву, что ограничивает область применения его на тяжелых почвах. Поэтому в рамках данной работы этот способ не рассматривается.

Наиболее кардинальным способом избавления от твердых почвенных комков при машинной уборке луковичных культур (лук репчатый, лук-севок и чеснок) является теребление за ботву.

Однако, этот способ до настоящего времени исследован слабо, и машины теребильного типа на получили распространения в мировой практике.

Наиболее трудоемкой операцией госляубсротяоЗ обработки лука является отделение ботвы. Существующие способа отделения (обрыв, ртминка) и используема» при этом отделится? не в полной мере отвечают агротехническим требованиям, предь-

являемым к этой операции. Наиболее перспективным является способ, при котором листья отделяются резанием с применением при этом роторных и вальцовых рабочих органов.

Данная работа в целом является многоплановой, охватывающей решение целого ряда взаимосвязанных вопросов создания рабочих органов, мобильных и стационарных агрегатов для уборки лука и послеуборочной обработки. Она направлена на решение крупной народно-хозяйственной проблемы, позволяющей существенно сократить затраты труда на уборке и послеуборочной обработке лука, высвободив значительное количество рабочих.

2. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ КОМПЛЕКСА МАШИН да УБОРКИ И ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЛУКА

Для механизации уборки и послеуборочной обработки лука нами разработан комплекс машин, включающий копатель "К", подборщик "П" и отделитель листьев "О" (рис.1).

На схеме (рис. 1) функции состояния внешней среды и управления представлены следующими обозначениями:

- вектор-функция возмущения (влияния) внешней среда (состояние поля и убираемой культуры) на результаты работы копателя;

- вектор-функция параметров битерно-теребильного аппарата копателя с учетом управляющего воздействия;

- вектор-функция , характеризующая состояние и свойства валка.лука (потери,примеси и физико-механические свойства валка).

.В качестве внешнего воздействия на подборщик принимается валок лука со своими характеристиками:

Х/<

7\

К п У», 0

ч У >

/ У

/ ч

Л I4

1к Т~,1 То

Рис.1. Структурная схема технологического процесса механизированной выкопки (К), юдбора (П) и отделения листьев лука (0) .

- вектор-функция,характеризующая состоите и свойства валка лука;

7.п - вектор-функция параметров битерно-щеточного аппарата подборщика;

- вектор-функция, характеризующая свойства вороха лука (потери при подборе«примеси и др*).

Отделение листьев от луковиц реализуется стационарной машиной (условно названной "отделитель") с рабочим органом комбинированного типа (цепочно-вальцового роторно-ножевого). Внешним воздействием на отделитель выступает ворох лука, полученный в процессе подбора. Работа аппарата описывается вектор-функциями:

?п - вектор-функция .характеризующая свойства вороха лука, поступившего с подборщика;

Ъо - вектор-функция состояний рабочих органов отделителя;

?о - вектор-функция характеризующая свойства обработанного вороха лука.

Вектор-функция возмущения внешней среды, влияющего на . работу копателя, может быть представлена в виде функционала:

где х - ширина междурядий посевов лука; хрк - густота стояния посевов; х3 - глубина залегания луковиц;

- габариты растения в естественном состоянии; х5к и %бк - размеры луковиц и листьев; х?ь - усилие теребления луковиц; хдк - прочность листьев;

и х(Шг - влажность и твердость почвы. Вектор-функцию состояния рабочих органов копателя можно представить в Еиде функционала:

1к,Х2Ь,ХЗк,Х4к'Х5к,Хбк,Х7к,Хвк,Х9к,Х10к'Х11к

(2)

где - угол наклона подкапывающей скобы;

- глубина подкапывания;

- высота установки битерного аппарата; '¿4к - расстояние между битерами аппарата; '

2Г - положение линии захвата относительно режущей

1к

кромки;

z6k - рабочая скорость машины; 2- показатель кинематического режима. Результат работы копателя описывается вектор-функцией

{У1Ь,У2к,УЗЬ,У4Ь,У5Ь,Убк,У7Ь,У8Ь,У9Ь'УЮл} , (3)

где у и y2J¡ - ширина и толщина валка; y3fc - расстояние между валками; y4k - масса погонного метра валка; У5Ь и у6& - размеры и масса луковиц;

- содержание почвенных примесей; yflfe - распределение луковиц по толщине валка; удь - связность валка лука; у' - потери лука при выкопке.

Среди указанных факторов наибольшее значение тлеют параметры у^ и У10Ь , которые позволяют оценить качество .всего процесса выкопки лука.

В силу многофакторности и случайного характера вектор-функния Yk не поддается точному аналитическому описанию, поэтому для него применимы только вероятностные модели.

Аналогично составляются вектор-функции подборщика и отделителя ботвы с учетом того, что в качестве возмущений внешней среда выступают выходные параметры предыдущего рабочего органа.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИТЕРНО-ТЕРЕБИЛЬНОГО АППАРАТА НА ВЫКОПКЕ ЛУКА В соответствии со структурной схемой (рис.1) примени -тельно к машинам для уборки лука составляющими входного вектора (вектор-функции возмущения) являются параметры,Х,^...Х-характеризующие состояния шля и убираемой культуры.

Ниже приведены результаты исследований физико-механи -ческих свойств лука, проведенных ВИСХОМом, НИИОХом и Пензенским СХИ.

• Средняя ширина междурядий составляет 48...56 см у лука-репки и 45...54 см - у севка.'

Рядок представляет собой ленту шириной 18...24 см. Количество луковиц на погонном метре строчки составляет 60...511 штук у севка и 6...21 штук - репки.

Луковицы севка имеют заглубление в почву 15...65 мм, а репки - 80...100 мм.

Для лука-рэпки характерным является массовое полегание листьев в период уборки в виде наклона пучка в целом или пониклости отдельных листьев в результате их излома на высоте около 20 см.

Количество растений лука-репки с полеглой и наклонной более 60' от вертикали ботвой составляет 30...85%. В связи с полеганием ботвы высота ее не превышает обнч}$ 8...10 см, количество растений с полностью отмершими листьями - 16%.

Ботва лука-севка в период уборки не полегает. Растения, у которых большая часть листьев отклонена от вертикали в пределах 30',составляют 85%,а от 30' до 60'- 15% .

Длина пучка ботвы лука-репки в выпрямленном состоянии составляет 30...36 см , севка - 13...39 см.

Диаметр луковиц репки находится в пределах 30... 120 мм, севка - 4...31 мм,средний диаметр пучка листьев репки 4,5 ... ' 11,4 мм-, севка - 5,1...6,1 мл.

Масса растения лука-репки равна 35...110 г, лука-севка -.7,5...7,бг,при этом средняя масса луковицы репки составляет 60г (примерно 84% от массы растения),а луковицы севка-3,9г (52%).

Среднее значение силы связи растения лука-репки с почвой (усилие теребления) составляет 23...ЗОН , максимальное -40...110 Н, у севка среднее значение - 12,1.-.25 Н, максимальное - 17,0...50,О Н. Наблюдается корреляционная связь усилий теребления с массой луковиц (табл.1}

Таблица 1

Зависимость усилия тзреблекая сг массы луковиц репки

Масса луковиц, г : 10 20 40 60 80

Усилие теребления луковиц, II : 1,4 '18 19 28 37

Усилие теребления лука-севка меньше по величине, чем у • репки, но корреляционная зависимость его от массы пр]лмерно такая же.

Прочность пучка Оотвы изменяется в зависимости от места разрыва по высоте пучка (табл.2).

Допустимая высота падения луковиц на прутки элеватора составляет 400...700 мл. При высоте больше . допустимой луковицы повреждаются, однако при десятидневном хранении поврежденных луковиц заметных изменений в их тканях нэ наблюдается.

Таблица 2

Прочность ботвы лука по высоте пучка, Н

СОРТ В верхней : трети пучка: В середине пучка В гшжней трети (у основания пучка)

Лук- Погарский 29,0 32,0 44,0

реп- Стригуновский 49,0 56,0 52,0

ка Вертшанский 55,0 61,0 53,0

Днестровский 125,0 191 ,0 168,0

Лук- Бессоновский 15,3 17,0 27,3

севок

При выборе типа копателя руководствовались нижеизложенной гипотезой.

Разделяя точку зрения профессора Хвостова В.А. о том, что "экстенсивный путь повышения полноты отделения примесей за счет механического наращивания массы сепарирующих рабочих органов применительно .к машинам для уборки моркови является неприемлемым", можем отметить, что он еще в большей степени неприемлем применительно к машинной уборке лука из-за широкого диапазона варьирования размерных характеристик луковиц и смещения его в область малых значений (диаметр луковицы севка находится в пределах от 4 до 3! мм).

Из этого вывода сформулирована следующая рабочая гипотеза:

Интенсификацию процесса сепарации почвы при работе комплекса машин для уборки и послеуборочной обработки лука целесообразно осуществлять путем изыскания более эффективных рабочих органов для извлечения луковиц из почвы и подбора валка при необходимости ценой повышения ■ их материалоемкости, но при условии минимизации суммарной материалоемкости системы забирающих рабочих органов и рабочих органов для сепарации почвы, установленных как в уборочной машине, так и в линии послеуборочной обработки.

В соответствии со структурной схемой ( рис.1 ) процесс сепарашш почвенных и растительных примесей рассмотрим как комплексный непрерывный процесс, состоящий из цикла последовательно выполняемых операций:

- отделение примесей в процессе кзвлечежтя луковиц из

почви;

- сепарация на рабочих органах копателя-валкоукладчио и формирование валка с минимальным содержанием примесей;

- отделение примесей в процессе подбора валка;

- сепарация на рабочих органах подборщика;

-'доочиотка вороха на сепарирующих рабочих органах линии

послеуборочной обработки.

Учитывая, что возможности сепарирующих рабочих органов ограничены,особое внимание следует уделить изысканию наиболее эффективных коряеизвлеканцих и подбирающих рабочих органов.

Из корнеизвлекавдих устройств минимальное количество почвы вместе с корнеклубнеплодами подают в машину рабочие органы теребильного типа. Однако используемые в корнеплодоу-борочных машинах рабочие органы ручьевого типа на уборке лука, особенно многогнездных сортов, а также при многострочшх схе--мах посевов, оказываются неработоспособными.

Для реализации этого способа уборки при различных

Рис.2. Схема битерного теребильного аппарата: ■1-передний битер; 2-задний битер; 3,4-эластичныэ лопасти; 5-подкашвакщая скоба схемах посева лука, наш предложен битерннй теребильный аппарат (рис.2).

При ого работе скоба 5 подрезает пласт почвы, содержащий луковицы, поднимает его и направляет в зону теребления. В момент схода пласта со скобы (зона максимального крошения) эластичные лопасти 3 и 4 битеров 1 я 2 теребильного аппарата захватывают ботву лука, выдергигзвг луковицы из пласта н подают на следующий рабочий орган машины .

< 3

При проведении теоретических исследований были приняты следующие основные допущения:

а) агрегат движется равномерно, и прямолинейно;

б) битеры вращаются с постоянной угловой скоростью;

в) высота расположения рабочих органов над поверхностью почвы в процессе теребления не меняется.

Получены аналитические зависимости для определения рациональных параметров копателя (рис.3).

Радиус переднего битера й^гю наружным концам лопастей) находили из условия нормального входа лопастей в зеленую массу ботвы лука

где максимальная высота ботвы лука в естественном состо-

янии, м;

Е(- радиус переднего битера (по наружным концам лопастей), м;

й - диаметр вала переднего битера, м;

Н - высота установки теребильного аппарата (расстояние от нижней крайней точки лопасти до поверхности почвы), м. •

1

Л, ^ 11б + 5 - Н ,

1 пихх

(4)

Рис.3. Схема процесса теребления луковицы

Радиус заднего битера

-№Л+2ДК) + / (Ьд+гдК)2^ -4 а1п27(1гДК + ДКг)

2 81пгт

где 11 - глубина залегания луковицы, м;

ДК = Н

V

Ьс - высота захвата ботвы, м;

Ду - высота подъема почвы подкапывающей скобой, м; 7 = агссоэ X = — = -тт--показатель кинематичес-

V ~ V м м

кого режима битерного теребильного аппарата;

ш. и ш.

соответственно окружные скорости переднего и

■ 1.

V,.

заднего битеров, с - поступательная скорость машины, м/с.

Расстояния между битерами теребильного аппарата по .высоте В и по горизонтали Ь можно определить (см.рис.3) так:

В = К, - н2 ; Ь = В . т. (б)

Количество эластичных лопастей для переднего й(и заднего битеров

2иВ; Г"Е„

V

2ТЖ2 ГН„

(7)

Скорость теребления

V

Соз Р

где

А =

агссоБ

1 гв

5 {К,

й. + Я

• 2 "ттутя

Время извлечения луковиц из почвы

Т =

1

aгctg

- "12

+ Р<

(8)

(9)

К;Соз

Качество выкопки лука битерным аппаратом зависит от множества факторов.В связи с этим нами проводились лабораторные исследования с применением планирования многофакторного эксперимента.В качестве критерия оптимизации была принята полнота извлечения луковиц из почвы.

На основании априорной информации, а так же исходя из . конкретных'задач исследования,были выделены восемь факторов и определет уровни их варьирования (табл.3).

Таблица 3

Факторы, влияющие на качество работы битерного теребильного аппарата

Х2

Хз .

14 Хб Хб

Х7 Хв

Расстошше между битерами теребильного аппарата, мм 380

Высота установки теребильного аппарата (расстояние от поверхности почвы до нижней крайней точки лопасти битера), о Ю

Положение лиши захвата стеблей относительно режущей кромки скобы по горизонтали, мм О

Соотношение окружной и поступательной скоростей 1,0

Высота пучка 6отеы лука-севка в естественном состоянии, мм 120

Полеглость ботвы лука-севкз, % 25

Рабочая скорость машины, м/с 0,85

Количество луковиц на 1 п.м ленты (4 строчки), шт. 450

420

40

100

1,4

180 35 1 ,4

550

Серией отсеивающих экспериментов была установлена незначимое? ь факторов Х3 и X .,.Ха.

Получено уравнение регрессии'(в раскодированной форме) зависимости полноты 0 извлечения лукоеиц из почвы

.0 = -225,08 + 1364,14 Ь + 394 Н + 65,65 X --6,67 НА. - 1664,44 Ьг - 7940 Н2 -27,325 Хг

(10)

Анализ полученных двумерных сечений'показал,- что полнота теребления лука соответствует агротехническим требованиям (не менее 97%) при расстоянии между битерами теребильного аппарата Ь=0,38...0,42 м, высоте установки 11=0,012...0,035 м и соотношении окружной и поступательной ' скоростей Х=1 ,03___1 ,40.

Полет;-; эксперименты проводили в соответствии с ОСТ 70.8.7-83 "Методика испытаний игл для уборки овощных и свяченых культур".

при определении оптймояыг.ро :<т<ття угла установки

скобы все параметры и режимы экспериментального теребильного аппарата, за исключением а, оставались постоянными. Глубину хода скобы установили 70 мм. Влажность почвы в слое 0...10 см составила 15,7%. Поступательная скорость машины принималась равной 1,2 м/с, а скорость теребильных битеров Ут = 1,4 м/с. Линию захвата листьев эластичными лопастями установили за плоскостью режущей кромки скобы на расстоянии б см.

Результаты исследований обрабатывались на основе корреляционного регрессионного анализа.

По результатам обработки опытных данных построили графики зависимостей величины потерь луковиц - б (Ж) И содержания почвенных примесей в ворохе - е(%) от угла установки подкапывающей скобы - а ( рис.4 ).

Корреляционные связи между величиной потерь, содержанием почвенных примесей е и углом установки подкапывающей скобы выражается уравнением параболической функции

5(а) = 37,48 - 3,42а + 0,08а2 при Н=0,99 в (а) = 38,09 - 3,32а + 0,08а2 при R=0,98 .

(11)

Наилучшие показатели получены при а = 22...24'.

Аналогично проводились эксперименты по определению зависимостей б и е от других параметров.

Зависимости от глубины подкапывания тлеют вид (рис.4):

б(h) = 109,9 - 2,48h + 0,01h2 при R=0,98 1

о (12)

e(h) = 25,54 - 0,65h + О,OUT при R=0,98 J

При глубине хода подкапывающей скобы 75...100 мм работа битерного теребильного аппарата удовлетворяет агротехническим требованиям.

Зависимости от смещения линии захвата ботвы относительно кромки схода скобы к (по горизонтали) также выражаются • уравнением параболической функции.

б (к) = 11,12 - 3,4k + 0,2ßk2 при R=0,98 е(к) = 31,86 - б,54к + 0,36k2 при R=0,98

(13)

Наилучшие показатели работы получены при смещении К = 40...60 мм назад (по ходу машины).

Зависимости от высоты установки теребильного аппарата Н также выражаются уравнениями параболической функции

0(Н) = 12,05 - 0.85Н + 0,02Нг при Н=0,98 е(Н) = 25,85 - 1,03Н + 0,01Нг при Н=0,98

Лучшие качественные показатели наблюдаются при Н=20...40мм. При этом величина потерь лука составляет 0,5...2,0%, а содержание почвенных примесей в ворохе - 1,2...10%.

Зависимости от расстояния Ь выражаются уравнениями

I- I 1 I ч-1-г—п—-тт—г-I-1

8 § П § Ь.мн

—1—1 ч -5

Рис.4. Зависимость величины потерь лука б и количество почвенных примесей е от угла наклона скобы а и от глубины подкапывания Ъ.

в(Ь) = 894,8 - 4,47Ъ + 0,01Ъ2 при 11=0,96 1

е(Ь> = 1338,5 -6,17Ъ + 0,01Ь2 при 11=0,98 J

Показатели работы битерного теребильного аппарата,отвечайте агротехническим требованиям,наблюдаются при Ь = 380... 420 мм. Так, при Ъ = 410 мм потери равны 0,5%, а содержание почвенных примесей равно 3,5%.

Корреляционные связи мезщу качественными показателями и рабочей скоростью мапшны выражаются уравнениями

5(Уц) = 30,44 - 47,84УЦ + 19,89У^ при И=0,98 е(Ум) = 28,57 - 34,41+ 12,42У£ при Н=0,98

Качественные показатели работы теребильного аппарата удовлетворяют агротехническим требованиям в интервале V =1,0...1,45 м/с.Так, при Ук= 1,2 м/с потери лука составляют 1,7%, а содержание примесей в ворохе - 5,2%. Зависимости от кинематического параметра X

8 0.) = 59,67 - 93.04Х + 51,б\2 при 11=0,98 "

еО) = 68,31 - 117,64\ + 51,6\2 при И=0,98 .

(17)

При Л = 1,1. ..1,4 величина потерь составляет 1,1...2%, что соответствует агротехническим требованиям.

Представленные выше однофакторные регрессионные модели позволяют использовать их как основу для получения расчетных соотношений,необходимых для настройки аппарата.

Первым шагом на пути получения зависимостей б и е является расчет коэффициента влияния (значимости) учтенных фак -торов на искомые функции 3 и е.

Коэффициент влияния факторов представим в виде:

Р = (хг,х?...хп) , (18)

где Р - функция 0 или е;

х( - параметры (аргументы) функции

или в виде безразмерного коэффициента:

{ "«и (19)

А. — ————— ,

где ДР - размах вариации значения функции Р{; Дх{ - размах вариации аргумента х{.

По данным полевых испытаний составляется табл.4. Здесь в качестве показателей 5 и е взяты средние значения.

Анализ результатов табл.4 показывает", что наиболее значимыми являются параметры (1, Ь и V .

Зависимость е и е от выбранных параметров можно представить в виде:

б = Рг(11,Ъ,Уи,С); е = Р2(й,Ь,Уи,Г), (20)

где С и О - выравнивающие постоянные.

Таблица 4

Результаты полевых испытаний битерного аппарата

'•ПАРАМЕТР:* Ах : РЛ___:АРЛ Ы

и: п

'шт1п'.тах'ш ^ОПТ I втах!

етси.

1: 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : : 7 : 8 : 9 : 10 :11 : 12

1. а.град. 10 34 24 24 16 11,4 16,9 14,6.1,0 1,8

2. ь. мм 50 120 70 75 27,7 26 17,47 1 4,47 1 ,8 1 ,42

3. к. мм 0 120 120 60 17,72 16 28 24,8 0,85 1,4

4. н, мм 0 70 70 30 29,8 29,1 28,2 26,4 1,01 0,93

5. ь. мм 360 460 100 410 23,28 21,52 37,42 35,82 4,2 4,19

6. V м .м/с 0,8 1,7 0,9 1 ,25 8,97 7,05 9,3 4,3 2,6 1,55

7. К - 0,8 1,8 1,0 1,2 12 10,28 25,5 23,1 1,54 1 ,23

Путем фиксирования всех, кроме одного, параметров на оптимальном уровне можно получить частные регрессионные уравнения зависимостей б и е от регулируемого параметра

\ = 0,002Ьг - 0,311 + 11,4

е1г = 0,0015Ь2- 0,2111 + 8,0

еЬ = о,тьг - 11,76Ъ + 235,22

еЬ = 0,552Ьг - 46,9Ь + 996,4

= м еу » м 5,85^ -3,3757^ - 14,6ЭТМ + 9,53 8,1УМ + 5,23

(21)

Коэффициенты рассчитаны методом найменьших квадратов. Функции Р» и Тг представим в виде композиции частных регрессионных уравнений:

8 = р (Ь,Ъ,УМ.С) - 2 + с е = Р №,Ь,УМ.В) =Дкеее + 11

(22)

где к( - коэффициент влияния. .

Окончательные выражения после оптимизации получаются в следувд&м виде:

5=0 ■ 002Ъ2-0,311+0,174Ьг-11,76Ь+5,854?,-14,63 V. >256,15

М М

е=0,001511-0,21(1+0,552Ь -46,9Ь+3,375У^-8,1 ум+1009,63

Эти уравнения полностью отображают зависимости показателей качества 5 и е от трех факторов.

При выполнении расчетов по функциям многих переменных возможно задание их в трех видах: аналитической функции (формулы), в табулированном виде, ' в виде совокупности согласованных таблиц и в виде графиков (номограмм). Последний из способов представления является наиболее простым, наглядным и дешевым средством вычисления значений регулируемых параметров при настройке аппарата.

Существует множество разработанных номограмм, каждая из которых предназначена для решения конкретного типа функций.

Остановимся на составлении табличных номограмм типа "абака Декарта".

Представ™ исходное уравнение в следующем виде:

б = 1(Су + 12(Ъ) + 13№.) (24)

Для построения номограммы представим (24) в виде:

I В 13(Ь) + 12(Ъ) 5 =

(25)

Первое уравнение представляется табличной номограммой, в которой по оси абсцисс откладываются: значения "Ь", а по оси ординат "ТГу.При выборе соответствующего масштаба функция I Судет представляться семейством эллипсов. Получаем регрессионное уравнения:

Зу = - 14,63\'м + 9,53

= 0,174Ьг - 11 ,7бЬ + 235,22

= .0,002Ьг -0,31г + 11,4

(26)

иЬ

Используя уравнения,строим две абаки Декарта,совместное решение которых позволяет определить значения функции б для заданных значений V .Ь.Ь.Однако,можно использовать эти номограмм! для определения значения.любой из переменных 0,Ь,Ум,и по заданным значениям 3-х переменных. • ■

На рис.5 представлены номограммы расчета характеристик аппарата по трем заданным независимым переменным. Пунктирной

Рис.5. Номограмма для расчета потерь лука В в зависимости от параметров копателя лука линией показан пример нахождения требуемых параметров.

^алогично строим номограммы для расчета величины почвенных примесей:

I = е„

^ ] ь + I )

Частные регрессии имеют вид е„ = 3.375?2 - 8,17 +5,23

0.0015112 - 0,2111 + 8 0,552Ь2 -46,9Ь' + 996,4

(27)

На рис.6 представлена составная номограмма в виде двух абак Декарта и показзн пример (пунктирными линиями) ее

е

ш

3S Я 8 Я яз.

И,мм и" »-Г »-Г *н

g a s s з s й я з я s s a s

о oo о m ih >-t m t—« м »-Гц*

Рис.б. Номограмма для расчета содержания примесей е в зависимости от параметров копателя лука использования.

Результаты наших исследований послукиля основанием для разработки лукоуборочной машины теребильного типа МЛС-1,4 совместно с ГСКБ по машинам для овощеводства г.Москва.

Испытания ее проводили в установленные для средней по- ■ лосы сроки уборки луна, в реально сложившихся условиях, при влажности почвы в слое 0. ..10 рм - 13,1% и твердости -. 0,41 МПа. Схема посева 20+50 см.

Испытания показали надежную работу машины на выксшке лука при высокой производительности (2,1...3,8 га/см).

При оптимальных значениях параметров (а =24* ,h =0,075 м, Ъ =0,41 м, к =0,06 м, ?м =1,25 м/с, А. =1,20) полнота извлечения луковиц Q = 97,0.. .99,2% (по АТТ не менее 9755), а содер -жание примесей в ворохе - в среднем 6,4Ж (по АТТ - до 1555).

Валок, уложенный машиной, получился ровный, высотой до 9,0 см, а шириной от 47,6 до 59,3 см. Расстояние между валками находилось в пределах от 81,6 до 93,6 см.

Подробнее параметры валка представлены в разделе 4.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОДБОРА ВАЛКА ЛУКА

На качество подбора лука влияет множество факторов (УГЬ...У)0Ь>,связанных с физико-механическими свойствами валка.

■ Опытами установлено, что ширина валка изменяется от 41,0 до 55,0 см при средней арифметической Х=48,33 см,среднем ква-дратическом отклонении Б=1,48 см и коэффициенте вариации ? = 2,96%, толщина - от 4,0 до 7,0 см при Х=5,43 см, 5=1,37 см, ¥=0,\8%, расстояние меаду валками колеблется в пределах 72,0 ...87,0 см при £=81,33 см, 5=1,13 см; 7=2,18%.

Фракционный состав валка характеризуется соотношениями: луковицы - 85,25...91,1%; почвенные примеси - 7,6...10,28; листья и растительные остатки - 0,5...О,85%; прочие примеси

- 0,8...3,7%.

По размерным группам луковицы севка распределяются следующим образом:

а) стандартные(диаметр 10...30 мм): I группа (10...15мм)

- 15,9...21,3%', II группа (16.-.22 мм) - 33,4...34,6%); III груша - 31,2...39,6%. Средний диаметр стандартных луковиц составил 19,9 мм при средней массе 4,93 г.

б) нестандартные: диаметром больше 30 мм - 6,8...8,4%; диаметром меньше 10 мм - 2,7...3,1%.

Диаметр и масса почвенных частиц, соразмерных с луковицами севка, колеблются соответственно в пределах 10,4...29,5 мм и 2,47..НО,13 г,при средних та значениях 20,93 мм и 5,9 г.

Исследованиями установлено, что при общем содержании почвенных примесей в валк^ 7,6...10,2% распределены по его высоте они неравномерно: в верхней трети - 1,1...1,83%; в середине - 2,15...3,11%; в нижней трети (у основания) - 4,35... 5,26%. '

Коэффициент связности валка (Кс) в среднем составляет 450,0...660,0 Н/мг при влажности ботвы 24...30%, что соответствует завершающей фазе дозарив'ания (начало подбора).

В соответствии с рабочей гипотезой, изложенной в разделе 2, при выборе типа подбирающего устройства

исходили из требования минимизации почвенных примесей, подаваемых вместе с луковицами в машину.

Разработанное наш битерное подбирающее устройство (БПУ) (рис.7 ) производит отделение почвенных примесей в процессе подачи луковиц на щеточный барабан. При этом луковицы поступают на верхнюю часть барабана и передаются им на сепарирующий элеватор, а почвенные примеси ударяются в отражатель и падают на поверхность поля. "

В предлагаемой наш функциональной схеме БПУ процесс подбора валка лука включает следующие фазы: подъем валка лемехом; воздействие лопасти битера на валок; сдвиг и отрыв его элементов; отбрасывание частиц в направлении барабана и их взаимодействие с его поверхностью.

Рис.7. Схема битерного подбиращего устройства: 1-битер; 2-лопасть; 3-барабан; -Д-эластачдае стержни; 5-приемный элеватор; б-отражатель; 7-лемах При теоретическом исследовании использовались известные■ положения теории взаимодействия клина с почвой,движения частицы по шероховатой поверхности и соударения тела с вращающейся отражательной поверхностью.

В целях выяснения закономерностей работы БПУ рассмотрим последовательно взаимодействие элемента связного валка и лопасти битера, частицы валка и щеточного 'барабана.

Точка М0 (рис.8 > соответствует началу контакта лопасти битера и валка; точка М; - началу отрыва и отбрасывания частиц в направлении барабана, "¿очка "&г -

завершению фазы отбрасывания, точки М3 и М4 характеризуют координаты точек контакта элементов валка со щеточным барабаном, точка М5 соответствует началу отрыва частиц от поверхности барабана. Положение лопасти битера в указанных точках (М0;М(;М2) относительно горизонтали определяется соответственно углами фо; фг; фг.

!>/» . I _ -XI 1А)

Рис.8. Схема к обоснованию параметров БПУ При взаимодействии лопасти битера и частицы валка в точке М0(рис.8) действуют сила подпора подбираемого валка Р=Б Ксм; сила тяжести частицы 0--щ; сила трения частицы по поверхности лемеха Т=С соза 1£ф;сила воздействия лопасти битера на частицу

V

Р. =

«6

га

1 -

(28)

где Б - площадь поперечного сечения валка, м2; Ксм- коэффициент сопротивления смятию, Н/м; а = 22...24 град - угол наклона лемеха; <р = 19...22 град - угол трения частиц валка с плоскостью лемеха;

Щц. = цс - масса валка, на которую оказывает непосредственное воздействие лопасть битера, кг;

Ууд- относительная скорость лопасти битера, м/с; *ц - коэффициент сопротивления протаскиванию (для лука-севка сорта "Бессоновский местный" I = 0,57...0,68);

q' - подача вороха в ЕПУ, кг/с;

- коэффициент, характеризуют^ толэдшу приведенного

слоя.

Перенесем точку 0 (рис.8 ) в начало подвижных осей координат X0Y и составим уравнение равновесия действующих сил относительно ОХ.

Р - G cosa tgp - G sina + PrcosS - P;slnS tgcp = O , (29)

где s - угол между плоскостью лемеха и направлением силы Р;, нормальной радиусу-вектору (<5 = 57,9 - 0,75ф , град).

Уравнение движения частицы в дифференциальной форме имеет вид:

% vra

m'S = P-G sina-G cosa tgq> + - (cosÓ-sinS tjFjp) (30)

1 - 4

После преобразования получим

Ч' ..

— S = Ь + (9 0,2 - 0,04 6 ф ) Icos(57,9 - 0,75(1))' -- sin(57,9 - 0,75ф tgp)), . (31)

q' ш,

где 0 = —---— ; L = Р - G 3lna - G cosa f- Х(ф);

g(1 - fn>

ф - угол поворота лопасти, град,

ДШффзренциашгрв уравнеиаз движения (31) посла преобразования с учетом значения Г(ф)гг.ах запишется

3 в S ,

S = -^т Ij +■ —q-r (0,2 - 0,04ф -f- 0,0003бф2) .

. icos(57,9 - ОДСф) - sin(57,9 - 0,75ф) tgp]. (32)

В результате интегрирования уравнения (32) с учетом

начальных условий t 0; VQ= Vf получил скорость частицы в момент начала отбрасывания

V(t) = v„ +

g 0 0,2525 g 1 e 0,2526 a

L + -- í t - -s-t- 0,04

i

■ 1 г 9 0,2526 е ы1Хз

. ю2 + -- 0,00036 —2— (33)

После поворота лопасти битера на угол ф( частицы

начинают скользить по ней и, достигнув конца - точки М

(рис.8), отрываются от нее, получая начальную скорость У0н. При скольжении частицы по лопасти на нее действуют силы: тяжести С=гг®; центробежная сила Рц=гшог;сила Кориолиса Рк=2гаиУГ; трения от нормальной составляющей силы тяжести Р'тр = п^.з1п7' и от силы Кориолиса Р"тр = 2т и Уг1.

Условие сброса частиц лопастью имеет вид

соз7' + га г(и/ > Ощг б1п7* -н 2ш ш Уг) (34)

Абсолютную скорость У0 вылета частиц определяем, использовав выражение

о

где Уе - окрукная составляющая V , м/с; я. г л. г

Уг = а,Л.,е + Ь(Х.2е ^ - с(и(в1пш(1 + а(и(Б1пш^ -

\

радиальная составляющая скорости; 1 = <л)г(уг7~р - г) и хг = и;(-/г+"р - г)

корни характеристического уравнения. 4

Запишем дифференциальные уравнения движения частиц для нижнего слоя подкопанного валка и верхней(связной)его части:

й V. 1 (IV

си аг

= -V*

-У,

хг

(35)

с1 V

= М -к0Ухг/1В:

уг

си

,(36)

где 1с0= к/т - обобщенный коэффициент сопротивления движению, 1 /с.

После общих решений дифференциальных уравнений (35), (36) получили частные решения, которые выракают закон движегош частиц по осям М (Х и М У}, для нижнего слоя важа:

х)=У0?Соз^/кС)(1 - е у ) у,=1/К0(У0;31пф;+ в/к0)(1 - е

(37)

и по

осям и для верхней (связной) части валка:

-V,

хг=(У02Созф;1'!+ксе/к0)(1 -. е у2=1/к0(?0231пф;+ е/к0)(1 - е"

(38)

При рассматривании взаимодействия частиц вороха с врага -

о

ющейся цилиндрической поверхностью щеточного барабана необходимо соблюдать условие:

'бар> = Убар= (1И2...1,25)Ута ,

где Убар- окружная скорость щеточного барабана, м/с;.

У^*- максимальная скорость частиц валка, поступающих с битера, м/с.

При обосновании диаметра барабана по выражениям (37),(38) определены координаты частиц в наивысшей точке ^^^траекто-рии полета.В результате обработки данных на ЭВМ получены.график и уравнение связи координат (х,у), которое представляет собой полином четвертой степени и имеет' вид:

у =-0,00316+4,027х-68,788хг+552,61уЛ-1589,Зх4. (39)

Выражение (39) справедливо для дуги окружности с цен -тральным углом 0...90-. Определив площадь сектора заклю -ченкую между линией, описываемой уравнением (39), и участком абсциссы,1х0,х{) по формуле:

сект

.= I - а + Ьх - тх - ах" (40)

находим , (1 = 2У Эд^ЗбО'/г^ . (41)

Скорость частицы после взаимодействия со щеточным барабаном определяется из выражения :

V . ■ ■ <42>

где Vи V - тангенциальная и термальная составляющие скорости, м/с;

V = V - Я У + Я У (43)

2Т гт тргт Лтр е ' ^ '

где ЯТр= коэффициент мгновенного трети, учитыва-

ющий влияние сил трения; АУ^ - величина потери тангенциальной скорости У^ м/с;

Х^ Уе= ДУе - величина потери переносной скорости Ур, м/с. После подстановки (43) в уравнение (42) и необходимых преобразован«й получаем

Уг= /ТрШОд(1 -А.тр)2ЛтрV;3Шс^(1 ^Д^Ур^, Созгс^ (44)

Количество лопастей битера мояно определить из выражения 7,л = u.D6/V0.At.A..kn (45)

где D0 -диаметр битера , м;

V6= (2,0...2,4)м/с -окружная скорость лопастей битера;

Дt= (0,06...0,08)с -время контакта лопасти с частицами валка;

X. =1,4.. .1 ,6-показатель кинематического режима;

к =1,1...1 .¿-коэффициент перекрытия зоны действия лопасти.

Результаты отсеивающего эксперимента по определению влияния параметров на полноту подбора позволили выделить три наиболее значимых фактора: окружная скорость битера (VQ), расстояние между битером и барабаном (А) и диаметр барабана(Dp), а также установить неадекватность линейной модели.

, Для описания поверхности отклика использовали центральное композиционное ортогональное планирование Еторого порядка. В результате расчета получена адекватная модель рабочего про -цесса БПУ в раскодированном виде.

Q = 1835,07 - 58.15А - 8421,34V6 - 217,77D0 + 19,44D6.V0 + ч- 25O,OA.D0 - 187,73Vg + 18074,4Bg (46)

Анализ двумерных сечений позволил установить, что максимальные значения полноты подбора (Q = 96,13...96,83%) достигаются при =2,25 м/с; А = 0,67 м; D^ = 0,20 м.

В процессе лабораторно-полевых испытаний изучались зависимости величины потерь лука 8% и содержания почвенных примесей в подобранном ворохе о% от параметров уборочной машины: глубины хода лемеха Ь.угла наклона лемеха а,окружной скорости битера Vq,расстояния мебитером и барабзном А,угла установки отражателя р,рабочей скорости уборочной машины V , показателя кинематического режима А. = Y^/Y , диаметра барабана D.

6 = 275,16 - 331,95а + 101,47а2 при Н=0,97 >

\ (47)

е = 262,15 - 300,93а + 91,47а2 при R=0,97 j

При а = 22...24' потери при подборе составляют 3,81%, а содержание почвенных примесей - 13,88й.

Зависимости 6(h) и 'e(h) такие вытыкаются уравнениями параболической функции.:

б = 18,54 - 1,39h + 0,032h" при R=0,97

е = 12,15 - 0,36h + 0,02h" при R=0,

,97 1

,99 J

(49)

Устойчивая работа подборщика обеспечивается при И = 15...25 мм.

Функции б(Уе(5) и имеют вид:

5 = 509,66 - 453.37Уеб + 101,46V;t5 при Н=0,97 "

е = 337,24 - 321,0Уеб+ 79,10У^б при Я=0,96 .

При V 0=2,0...2,2 м/с потери лука б при подборе составляют 3,7... 4,94%.

Корреляционные связи между б (А) и е(А) выражаются уравнениями :

6 = 1899,0 - 5474,96А «- 3952,2А2 при 11=0,96

Э52,2А при R=0,96 1 32,34АГ при R=0,99 j

(50)

е = 731,07 - 1887,8А + 1232 "

Качественные показатели, отвечающие АТТ,получены при А = 68,0...720 мм. При А = 700 мм потери б = 4,16%, а содержание примесей е = 13,47%.

Корреляционные связи между б, е и ¡3

б = 22,85 - 0,52ß + 0,0040*- при П=0,91 ^ е = 95,10 - 1,46ß + О.ООбр2 при R=0,99 J

Минимальные значения величины потерь при подборе 6=4,16 ...4,76% и содержания почвенных примесей в подобранном ворохе е=19,19.. .16,72® наблюдаются при р = 75...85'.

Корреляциейние связи между величиной потерь лука д%, содержанием примесей е% в ворохе и X выражаются уравнениями:

б = 275,16 - 331 ,96\ + 101.47Х2 при R=0,97 е = 262,15 - 300,9QX. + 91.47Х2 при R=0,97

(52)

При X = 1,4___1,6 полнота подбора составляет

95,02...97,78%, а содержание почвенных примесей в

подобранном ворохе - 16,48... 14,83%.

Корреляционные связи между В, в и диаметром барабана Dб

выражается уравнитями:

5 = - 10,85 + 70,71Drt при R=0,95 "i

Ö V (53)

е = 274,13 - 2188,57D6 + 4579,68[9 при R--0,93 J

Качественные показатели уборочной машины,отвечающие АТТ, получены при = 0,21.. .0,22м. Полнота подбора составила 96,13...96,83%,а содержание почвенных примесей-19,76...14,74%.

В табл.5 представлены результаты расчета коэффициентов Ке и к . Лидирующими параметрами являются: а - угол наклона лемеха, град;

- окружная скорость вращения битера, м/с; /I - расстояние между битером и барабаном по

'вертикали, см. По результатам испытаний рассчитаны коэффициенты частных регрессионных уравнений зависимости б и е от этих параметров. = 0.03.СГ + 1,43.а +18,5

а

V

б.

0,11.А + 15,4.А + 540,1

„г

= 35.15.Vg + 158,1 .У^ + '178,8

еа = 0,03,а + 1,12.а + 11,4 е, = 0,048.А2 + 7,59.А + 303,4

А

е., = 3,14.V-- - 0,88

(54)

(55)

Таблица 5

Данные для расчета коэффициента влияния параметров БПУ. на качество подбора

* : п/п" •Параметр :Р .шах АР : е :тах ! ш!х Де к5 : ке

1 : 2 : 3 4 : 5 6 : 7 8 9 : ю

1 11, мм 35 30 12,9 8,6 29,43 18,21 0,75 0,68

2 а, град 30 12 19,3 14,6 31,78 21,79 1,9 1,8

3 Уб, м/с 2,3 0,4 13,8 10,7 15,28 13,28 6,2 5,0 ■

4 А, см 76 12 20,8 16,3 27,25 15,04 4,9 6,3

5 Р, град 115 60 11,6 7,0 33,54 22,73 1.1 1 ,2

б Ур, м/с 1 ,8 0,83 14,6 9,8 32,36 15,2 1,4 1.0

7 X 1,9 0,6 10,5 4,7 25,41 11,79 1,4 1 ,45

8 V м 0,24 0,06 6,2 3,5 28,51 16,34 2,2 2,3

Пользуясь методикой, изложенной в разделе 3, получаем уравнения регрессии:

S = О,11А2-15,4А+0,03аг-1,43а+35,15V2-158,1V+737,4 " е = 0,048Аг-7,59А+О.ОЗа-1,12a+3,14V6+313,92

Уравнения (56) представлены в виде номограмм. Пределы изменения параметров и их оптипмалыше значения приведены в табл.6. Таблица 6

Пределы изменения параметров подборщика

а,град V0,M/C А, см б,% е» 01 е, го

шах rain;opt шах rniniopt шах mln opt шах ш1п opt шах mln opt

: :

30 18 25,1 2,3 1,9 2,1 76 64 71,4 12 0 4,2 28 0" 14,6

Производственные испытания машины МЛС-1.4П, разработанной по результатам исследований совместно с АО "Фирма Комбайн".проводили в установленные для средней полосы России сроки уборки лука при влажности почвы в горизонте 0...5 см -

10,3___11,2К и. твердости 0,24 !Я1а. Ширина валка 42...53 см,

высота - 4,1...5,7 см,масса 1 п.м. валка - 1,73...2,15 кг ; содержание почвенных примесей в валке - 5,9...10,6%.

Результаты испытаний показали устойчивость выполнения технологического процесса подбора лука при высокой производительности - 0,32...О,55 га/ч.

Качественные показатели работы (полнота подбора лука б = 2,8...4,4%, содержание почвенных примесей в подобранном ворохе е = 12,7% и повреждения Р = 1,6%), отвечали агротехническим требованиям (по ATT S - не более 5%; о - до 20%; Р - до 2,OS) и были получены при следующих параметрах мзшишпТп = 0,02 м;а = 24-;V0= 2,2 m/c;V = 2,27 м/с;А = 0,7 м; А. = 1,6; D0= 0,21 м.

5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОТДЕЛИТЕЛЯ ЛИСТЬЕВ ЛУКА В соответствии со структурной схемой ( рис.1 ) входными параметрами для линии послеуборочной обработки являются выходные параметры подборщика валков: Х1г..Лд .

На основании анализа существующих способов и технических средств для отдаления листьев лука-репки сделать

вывод, что современным агротехническим и технико-экономическим требованиям наиболее соответствуют комбинированные рабочие органы : вальцовые - для ориентации листьев луковиц и ножевые - для отделения листьев.

К устройствам для отделения листьев лука предъявляются следующие основные требования¡количество луковиц с остаточной длиной листьев (2...5) см после обработки должно бить в соответствии с АТТ'не менее 95Ж¡повреждение 'продукта-не более 3%.

В основу функциональной схемы комбинированного устройства для отделения ботвы заложены следующие технические решения:

- рабочим органом для ориентации луковиц листьями в зону их отделения -и транспортирования продукта является транспортер, состоящий из пар встречно-вращающихся вальцов;

- для отделения листьев лука используются ножевые роторы с горизонтальной осью вращения;

- ножевые роторы имеют кожуха, что позволяет работать роторам в режиме диаметральных вентиляторов и отводить воздух из зоны отделения листьев, способствуя этим ориентации я повышению качества обрезки листьев;

- над цепочно-вальцовкм транспортером монтируются ворошилки для интенсификации процесса ориентации листьев лука.

Функциональная схема устройства для отделения листьев лука приведена на . рис.9. При его работе загрузочный транспортер 1 подает ворох лука на цепочно-вальцовый транспортер 3. При движении транспортера 3 вальцы 4 попарно вращающиеся навстречу друг другу, захватывают листья, луковиц осуществляя вертикальную ориентацию листьев луковиц. Вместе с этим, под действием воздушного штока, отводимого из зоны отделения листьев лука ножевыми роторами, с помощью установленных эквидистантно кожухов*б, листья лука прижимаются к вальцам 4 и обрезаются первым ножевым ротором 5 по всей ширине транспортера 3. Достигая первого шнека ворошилки 7, луковицы подвергаются воздействию витков, способствующих ориентации листьев луковиц до их наклонного расположения с последующей вертикальной ориентацией листьями вниз и обрезаются вторым ножевым ротором 5. После зоны второго ножевого ротора 5 оставшиеся несориентированными и необрезанные луковицы подвергаются воздействию второго шнека ворошилки, после чего подаются к третьему ножевому ротору.

Обрезанные листья отеодятся транспортерами отходов 8.

1-аома

Рис.9. Функциональная схема комбинированного

•устройства для отделения листьев лука-репки:

'-загрузочный транспортер;2-рама;3-цепочно-вальцоБый транспортер; 4-встрочно-вращаюциеся вальцы;5-ножевые роторы; 6-кожухи;7-шнековыо ворошилки;8-трзнспортеры отвода обре-оаных листьев

Технологический процесс исследуемого устройства шлючает следующие основные операции:

- ориентация листьев лука-репки перед зоной отделения;

- отделение листьев ножевыми роторами.

Параметры основного рабочего элемента для выполнения (.вальцов),первой операции,должны удовлетворять двум условиям:

обеспечение ввода ботвы в зазор между вальцами и -гадачи ее в зону воздействия ножевых роторов;

- отсутствие затаскивания вальцами луковиц мэлкой фракции. Процесс работы встречно-вращащихся вальцов изучен достаточно полно.Поэтому в рамках данной работы ограничимся лииь учетом специфических особенностей лука,заключающихся в том,что у них индекс 1 (отношение длины луковицы к дигматру)варьирует з широких пределах от 1=0,4...0,7 до 1>1,5.При 1=0,4...0,7 для луковиц плоской форш необходимо прибавить единицу 1'=!+•! .Это

связано с тем,что такие луковицы могут быть захвачены вальцами не по диаметру, а по высоте луковицы.

С учетом изложенного, запишем общую формулу для определения диаметра встречно-вращающихся вальцов.

+ D + /ь

Ьг¥ hD + Л2- (h2 +2hD.cosa)/(1 -cosa)

(57)

1CT-S^ * —------.i..

где 1 - стандартная длина листьев лука после отделения согласно ГОСТ 1723-86, м; S - технологический зазор между вальцами и ножевыми

роторами, м; dg - диаметр вальцов, м;

Dnt - минимальный диаметр стандартных луковиц, м; h - зазор между вальцам;!, м.

При определении длины транспортера исходили из условия обеспечения ориентации луковиц ботвой вниз.

В процессе отделения листьев луковицы -совершают сложное движение: переносное - со скоростью движения транспортера Утр и относительное -' скольжение или скатывание на встречно-вращавциеся вальцы.

Зная скорость транспортера VTp, установим расстояние L, которое проходит луковица в переносном движении:

L = VTp.top ^ (58)

где V - скорость цепочно-вальцового транспортера, м/с; t - время, в течении которого луковица соориентируется

листьями в зону обрезки, с. Величина L является определяющей при нахождении длины зоны ориентации луковиц.

Время t складывается из двух составляющих

top = t, + , (59)

где - время движения луковицы на прямолинейном участке,с; t2 - время движения луковицы по поверхности вальцов, с. Для определения значения t принимаем луковицу за шар (рис.10 ). Предположим, что -луковица на участке АВ движется по наклонной плоскости по направлению к вальцам. На нее действуют с..лы: сдвигающая G slna, пригашающая тело к плоскости G cosa, и вызывающая силу трения FTD= f.G cosa и сила R воз-

действия воздушного потока со скоростью С.

й = к.р.с2 , (60)

где к - коэффициент сопротивления, зависящий от формы тела, состояния его поверхности и режима потока, характеризуемого числом Рейнольдса; ? - миделево сечение тела, м2; с - скорость воздушного потока, м/с.

Рис.10. К определению длины зоны ориентации луковиц: 1 - встречно вращающиеся вальцы;2 - луковица Но на луковицы, расположенное в верхнем слое на цепочно-вальцовом транспортере, воздушный шток воздействует слабо. Поэтому силой И на первом участка движения (время 1: ) пренебрегаем.

Движение луковицы начинается при С.в1ха - I.совсх > о . • •

Учитывая, что х = g(8lna - *.сокх), получаем":

х = g(8lna - Г.сош)Л2/2. (61)

Для момента 1;, , когда центр тяжести проходит участок АВ, х = Ь;и в тогда:

2D

=

g(eína - I.cosa)

(62)

где Б - диаметр луковицы, м.

Для нахождения ^воспользуемся законом Эйлера,описывающим условия движения." тела по заданной кривой.

md'L,

mV2

= rng.Blny + R.sin? - P,

тр ,

= rng.cosf + R.cost - N

(63)

(64)

1^+0/2

где га - масса луковицы, кг;

12 - длина дуги, которую проходит центр масс луковицы

по поверхности вальца, м; 7 - угол, определяющий точку соприкосновения луковицы

с вальцами, град; ТТр- сила трения луковицы по поверхности вальца, Н; V - скорость центра.масс луковицы, м/с; Я - радиус вальца, м;

N - нормальная реакция поверхности вальца, Н. Опуская громоздкие промежуточные выкладки, запишем:

(dg+D)/2

2Щ

jí-g(cosa+í sina )J

kFpc£ mg

-cosa

g(Bina - ícosa)

(65)

Подставляя в уравнение (58) значения из (59),(62) и (65) определим длину зоны для ориентации луковицы

/(dg+D)^

■I = v„

2mg

kFpc'

^f-g (cosa+ísina)j

№pc£ mg

■cosa

(14

g(eina - ícosa)

+ 2D g(Dlna - Icosa)

+

Величина I , рассчитанная по выражению (66), обеспечивает условие ориентации луковиц независимо от их расположения на цепочно-вальцовом транспортере.

!11нрина В и рабочая длина Ь вальцового транспортера определяются из условия обеспечения заданной производительности 0 = 10...12 т/ч.

0,3 о (2(1^+ Ь)

з --к

(67)

ЪТр"

0,30 к,

А

,+В)/2

2п^

_И?рс*

К

(соза+Хз1т^

га g(stna - Хсокх)

/+ №рсгсоБа

(-4)

+ 2Б g(slna - 1соза)

(68)

где к,= 0,80...О,85 - коэффициент заполнения транспортера луковицам!.

Кожевой ротор 5 (см.рис.9) выполняет две функции: ориентацию луковиц воздушным потоком и обрезку ботвы.

Параметры ротора (окружная скорость не менее 30 м/с, угол заточки ножей а = 15...25' и др.), обеспечивающие высокое качество обрезки, выбирались по литературным источникам.

[' рлмкзх данной работы остановимся лишь на обеспечении первой функции.

Поток воздуха двигается по криволинейным траекториям, с разной скоростью в отдельных точках внутри пространства ротора .

Одной из сил, действующих на луковицы, является сила, прижимающая луковицы и листья к вальцам потоком воздуха.

Чтобы определить ее необходимо знать скорость воздуха на поверхности цепочно-вальцового транспортера. Предположим, что она равна скорости воздуха на входном канале ножевого ротора.

Примем поле скорости С в решетке ножевого ротора плоским. В декартовой системе координат направим' оси, как показано на рис.11. Ось Ъ направим перпендикулярно чертежу вдоль оси вихревого поля. Ноле скорости состоит из двух областей: ядро вихря радиусом гв , частицы которого вращаются с постоянной угловой скоростью, и поле вихря.

примыкающее к ядру, в котором скорости частиц воздуха различаются вследствие малости сил сцепления.

По теории Стокса в поле вихря циркуляция скорости Г яв- ■ ляется величиной постоянной для окружностей всех радиусов,т.е.

Г, = Г„ = ... = Г = 2% Rc = const . (69)

/ ^ п.

Циркуляция скорости для ядра вихря (рис.11)

гх _

Г = § с (Ж + § с R de = X u R = 2тсо R% (70) г и о

где R - расстояние от центра вихря до рассматриваемой точки

пространства, м; с_ ,с - соответственно радиальная и окружная составляющие скорости воздушного потока, м/с; 9 - угол между радиусом R и линией, соеденяющей ось

вихря с осью вращения ротора, град; со - угловая скорость вращения ядра вихря, с"'. При принятых обозначениях уравнение распределения скорости в поле вихря,ограниченного окружностью радиуса R,имеет вид

Г 1 Г 1

узг + - 2rr0cosa

где г - расстояние от рассматриваемой точки до оси враще -ния ротора, к; rQ - расстояние между осью вихря и осью вращения ротора, м;

а - угол между радиусом г и линией, соединяющей ось

вихря с осью ротора, град. Ротор характеризуется диаметром окружности вращения наруж!1цх кромок ножей Т>2; соотношением диаметров окружностей вращения внутренних кромок ножей ротора и наружных D/D2; углами установки ножа р на диаметре Df; густотой решетки г (количеством ножей z) и шириной ротора.

Лучшие результаты получаются при установке ножа с углом р = 20...40" и диаметре Df= (0,80...0,86)D2.

Густота решетки определяется по формуле b b z

а = т = гв2 ' (Т?)

где Ь - хорда профиля решетки, м;

Окружность Ьиутренных кромок

Рис.11. Схема к определению скорости воздуха в шюсном вихревом поле

1; - шаг решетки, м;

г - количество ножей, тт.

Задавшись частотой вращения ножевых роторов <Пр= 1500 мин-'), с учетом критической скорости- резания ^ 30 м/с можно определить основные геометрические лараметры ножевого ротора.

Результаты отсеивающего эксперимента по определению влияния параметров на качество отделения листьев лука позволили выявить три наиболее значимых фактора: скорость

цепочно-вальцового транспортера V,

тр

частота вращения

тожевых роторов Пр , частота вращения шнековых ворошилок Пд (табл.7), а также установить неадекватность линейной модели.

В результате получены адекватные модели рабочего процесса отделителя листьев лука-репки в раскодированной форме

Ь = 25,71+ет,88У^+0,05п^+0,523пв-0,00<Х19прПг-0,000017г^-

- О„0028п| Максимальные значения полнота отделения

(73)

(в = 96,0.

.8%) достигнуты при 0,26...0,34 м/с,п.,- 43...70 мин

-1

Таблица 7

Факторы, влияющие на качество отделения листьев'лука

Обозначение Наименований факторов :Уровни варьирования

: - 1 : + 1

1 о : з : 4

Скорость цепочно-вальцового

транспортера, м/с 0,2 0,4

Х2 Частота вращения ножевых

роторов, мин-' 1200 1500

хз Частота вращения шнековых

вороЕилок, мин-' . 50 80

И Пр= 1350...1630 мин"'.

По результатам лабораторно-полевых исследований установлены зависимости полноты отделения листьев лука-репки - ö I и количества повреждений луковиц - е % от ряда факторов.

Зависимости от величины подачи вороха Q :

ß(Q) = 93,2914 + 1.7629Q - 0.1393Q2 при R=0,99 ")

7 (74)

e(Q) = 1,3143 - 0.2812Q + 0.0246Q2 при R=0,99 J

Качество обрезки ботвы соответствует АТТ при подаче до 12 т/ч. При = 10 т/ч, Ö = 97,3%, е = 0,9%.

От зазора S между транспортером и шнековыми ворошилками:

5(S) = 93,5143 + 0.3186S - 0.0066S2 при R=0,99 "I

г (75)

e(S) = 2,2869 - 0.0811S + 0.0008S2 при R=0,98 J

Оптимальная величина зазора S находится в пределах 10...40 мм. При S = 30 мм Ö = 97,3%.

От скорости цепочно-вальцового транспортера Утр :

ö(VTn)= 88,9715+46,0597V-67,2622V2 при E=Q,97

тр тр тр I (7б)

e(VTp)= 0,7571-2,9107VTp+9.1071V2p при R=0,99 j

Наилучшие показатели получены при скорости транспортера в пределах V = 0,2...О,4 м/с. При скорости V = 0,3 м/с б = 97,9% и е = (3,8%. "

От первоначально« длины листьев лука-репки 1 :

5(1) = 67,3071 + 2.60521 - 0.054612 при Н=0,99 1

р (77)

е(1) = 0,6143 - 0,01191 + О,00081 при й=0,99 ]

Наибольнее количество листьев отделено при первоначальной длине 1=180...270 мм, что соответсвует фактической длине ботвы в исходном ворохе (среднее значение 1 =200 мм). Плата листьев луковиц 1 не оказывает существенного влияш!к на по -вреадония луковиц е,которые находятся в пределах О,6...О,95%.

Данные, необходимые для построения номограмм,обобщающих результаты лабораторно-полевых исследований (методика построения номограмм см. раздел 3), представлены в табл. 8.

Таблица 8

Диапазоны варьирования входных параметров и критериев

оценки

Ji п/п ■ Параметры : р :шах др : а ;тах да : е : шах : Ле :к8 : ке

1 о i з 4 : 5 б : 7 : 8 : 9 : ю

1. Зазор между цепочно-вальцовым транспортером и шнековыми ворошилками S, мм 60 60 11,1 9,4 2,5 2,3 0,84 0,2

2. Подача Q, т/ч 14 10 9,8 8,4 2,3 1 ,7 1,17 1,03

3. Скорость цепочно-вальцового транспортера VT , м/с 0,7 0 6 8,0 7,9 2,3 1,8 0,22 0,9

4. Первоначальная длина листьев лука 1, см 30 18 9,5 7,7 0,95 0,35 1 ,3 0,6

Наиболее значимыми параметрами оказались S, Q и 1. Получены уравнения регрессии:

0=0,001 S2-0,06S+0, озс^-о', 256QtO, 0112-0,441+7,76

е=0,00007S2-0,009S+0,0056Q2-0,033Q+0,000312-0,00071+0,803}

(78)

и построены номограммы в форме абак Декарта .

Производственные испытания отделителя разработанного по результатам исследований, проводились в 1990...1995 г.г.

В ходе хозяйственных испытаний при оптимальных режимах работы отделителя листьев лука получены отвечайте АТТ след/-

ющие показатели: полнота отделения 96...97,8%; повреждаемость луковиц 0,8.. .1 Непроизводительность за 1 час сменного'времени 10...12 т/ч.

В процессе испытаний обрезчика листьев лука-репки в производственных условиях не было отмечено ни одного случая отказа его узлов.

6. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ И экономическая ЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСА МАШИН ДЛЯ УБОРКИ И ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЛУКА'

На основании результатов исследований совместно с ГСКБ г.Москва, АО "ВИСХОМ", ВНИИО, АО "Фирма Комбайн" г.Рязань разработан ряд машин для уборки и послеуборочной обработки лука:

- Машина МЛС-1,4 для еыкопки лука-репки и лука-севка с теребильным механизмом для извлечения луковиц из почвы (а.с. m 425578,694121,762781,1001890,1342449 и патенты J&ê 1358832, 1461384, 1741643);

- машина МЛС-1,4П для подбора валка лука-репки и лука -севка с битерно-щеточным подбирающим устройством (а.с. Ш 1727673, 1524839, 1243460);

- машина МЛ-1 на базе модульного энергетического средства для уборки лука-репки и лука-севка в фермерских хозяйствах;

- машина для послеуборочной обработки лука по a.c.'JKé 1724162, 1731150.

Машины для выкопкии подбора лука МЛС-1,4 и МЛС-1,4П и машина для послеуборочной обработки рекомендованы в производство. Они внедрены в Пензенской области на площади свыше 250га, Тамбовской области на площади свыше 60 га, Красноярском крае на площади' 50 га.

По основным агротехническим показателям машины- отвечают исходным требованиям и превосходят базовые аналоги.

Годовой экономический эффект (в ценах 1991 г.) соответственно составляет: .

- от копателя-валкоукладчика МЛС-1,4 - 5174,4 руб.;

- от подборщика МЛС-1,4П - 4558,9 руб.;

- от машины для послеуборочной обработки - 31642,0.руб.;

- суммарный от комплекса машин - 41392,3 руб.

ЛукоуСоромный комплекс (МЛС-1,4, МЛС-1,4П и отделитель

листьев) принят АО "Фирма Комбайн"?.Рязань для постановки на

серийное производство.

За участие в разработке лукоуборочннх машин МЛС-1,4, МЛС-1,4П и комбинированного отделителя листьев лука автор награжден четырьмя серебряными медалями ВДНХ, дипломом и золотой медалью лауреата ВЦ РФ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Уборка и послеуборочная обработка лука - наиболее трудоемкие операции при производстве этой культуры; на их долю приходится 55% всех трудозатрат. Известные средства механизации этих процессов не обеспечивают требуемых показателей качества выполняемого процесса (содержание почвенных примесей в ворохе лука более 203), при влажности листьев лука более 20%

отделители ботвы неработоспособны(травмирование луковиц в 3___7

раз превышает допустимую величину - 3%).

2. В результате работы выполнены теоретические и экспериментальные исследования, совокупность которых можно квалифицировать как новое достижение в решении проблемы механизированной уборки и послеуборочной обработки лука.

3. На основании анализа состояния проблемы механизированной уборки и послеуборочной обработки лука обоснованы критерии их оценки, что позволило разработать три функциональные модели машин - для выкоггки, подбора лука и отделения листьев от луковиц; установлены и исследованы входные параметры полученных моделей: состояние культуры, физико-механические свойства лука, характеристика валка и собрашюго вороха.

4. С учетом агробиологической характеристики луковиц и стебельной массы, их физико-механических свойств впервые предложен технологический процесс выкопки лука и техническое средство для его осуществления - битерный теребильный аппарат. Теоретическими исследованиями установлены аналитические зависимости, характеризующие закон движения луковиц при тереблении битерным аппаратом, а также получены формулы для определешм радиусов переднего и заднего битеров, числа лопастей на них. Выделены наиболее значимые факторы, влияющие на качество работы битерного теребильного аппарата, и на основе уравнений регрессии второго порядка определены их оптимальные параметры.

5. Получена математическая модель процесса кжопки лука битерным теребильным аппаратом и'проведены экспериментальные

исследования, что позволило установить оптимальные параметры копателя, обеспечивающие качественную работу при высокой

производительности (0,6___0,7 га/ч). Полнота выкопхи

0 = 97,0...99,2% и содержание почЕенных примесей в уложенном валке 1,5...5,2% обеспечивается при угле наклона скобы а=22', глубже подкапывания Ь - 0,075.. .0,120 м, смещении линии за-ХЕата листьев лопастями относительно режущей кромки скобы то горизонтали к = 0,03...О,08 м, высоте установки теребильного аппарата Н = 0,02...О,04 м, расстоянии между битерами по горизонтали Ь = 0,33...О,42 м , рабочей скорости У= 1,0...1,45 м/с и показателе . кинематического режима

М сег

X = 1,1 ...1 ,4.

6. Проведенными теоретическим! исследованиями процесса подбора лука бптерно-щеточным аппаратом впервые установлен закон взаимодействия частицы валка и лопасти битера, закон действующих сил и скоростей при сходе частицы с лопасти битера, закон движения частиц валка от битера к барабану, валка при взаимодействии с барабаном. Обоснованы параметры подбирающего устройства (количество лопастей битера 2Л=12, диаметр щеточного барабана П0= 0,192 м).

7. Получена математическая модель процесса подбора и проведены экспериментальные исследования, что позволило установить оптимальные параметры подборщика (окружная скорость битера V 0= 2,25 м/с, показатель кинематического режима X = 1,3...1,5 , диаметр барабана 0,18...0,22 м, угол наклона лемеха а =, 22...24', глубина подкапывания валка Ь = 0,015...0,025 м, расстояние между битером и барабаном А = 0,64...0,70 м, угол установки отражателя (3 = 78...82') при показателях качества, удовлетворяющих агротехническим требованиям: полнота подбора 0 = 96,13...96,83%, наличие почвенных примесей в ворохе е = 12,61... 19,76%.

8. Впервые , проведены теоретические исследования процесса отделения листьев лука-репки комбинированным (цепочно-вальцовым роторно-ножевым) рабочим органом, в результате чего определены его основные геометрические параметры: диаметра встречно-вращающихся зальцов, ширины и рабочей длины цепочно-вальцового транспортера, угла заточки ножа (15...25') с нижним расположением фаски, геометрических параметров кожухов и ножевых роторов. Исследована скорость воздушного потока на поверхности цепочно-вальцового транспортера (средняя скорость воздуха С = 6,21 м/с).

Установлено, что наибольшее "всасывание" происходит в передней части ножевого ротора в зоне ориентации луковиц листьями вниз в зону их отделения.

9. Методом планирования многофакторного эксперимента получена математическая модель процесса отделения листьев лука-репки. Анализом поверхностей отклика с помощью двумерных сечений, получены оптимальные значения геометрических и кинематических параметров отделителя:

V = 0,26...О,34 м/с, п = 1350...1630 мин~',п = 48..170 минТ'

тр р ь

зазор между вальцами и шнеком ворошилки S = 10___40 мм.

Экспериментальные исследования и эксплуатация отделителя в хозяйственных условиях показали, что машина работоспособна на отделении листьев л.ука-репки с повышенной влажностью листь-ui.i (более 20S) в составе линии послеуборочной обработки лука, при этом полнота отделения листьев составляет 96...97,8%, повреждение продукта - 0,8... 1,1 %.

10.- Разработаны номограммы, позволяющие определять качественные показатели работы копателя MJIC-1,4 , подборщика МЛС-1,4П и отделителя листьев лука при различных значениях его параметров и исходного вороха.

11. Пкономический 3iJj|x3kt от парка машин для уборки и послеуборочной обработки лука в ценах 1991 года составил более 62 млн. рублей, в том числе доля автора 3,7 млн.рублей.

"пН0БН0Е СОДЕРЖАНКЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

! .Теребильный аппарат для уборки лука-севка //Техника в сельском хозяйстве. 1972, И 3, соавторы Ибрагимов Н.М., Сизов В.И., общий обьем 0,3 п.л.,лично автора 0,17 п.л. Уборка лука-севка тереблением //Картофель и овощ, 1972, 12,- соавторы Ибрагимов U.M., Сизов В.И., общий обьем 0,35 п.л., лично автора 0,21 п.л.

3.Комплекс машин для уборки лука-севка //Степные просторы,

'"'73, J6 9, соавторы Ибрагимов Н.М.,Сизов В.И. .общий обьем п,3 п.л., лично автора 0,23 п.л.

¡-.Пневматический подборщик лука-севка //Картофель и овощи, 1973, № 8, соавторы Ибрагимов Н.М.,Сизов В.И..общий обьем 0,3 п.л., лично автора 0,16 п.л.

^.Исследование возможности уборки лука-севка тереблением /'/Улучшение эксплуатации и конструкции сельскохозяйственных машш: Сб. научн. работ.- Ульяновск, 1974, соавтор

Ибрагимов Н.М., общий стЗьем 0,4 п.л., лично автора 0,3 п.л.

6.Исследование технологического процесса-выкопки лука-севка: Автореф. дис. канд. техн. наук.- Саратов,1974, 1,5 п.л.

7.Кинематика дискового теребильного аппарата для теребления лука-севка //Исследование новых рабочих органов уборочных машин в бахчеводстве, овощеводстве, садоводстве: Сб.науч. работ, выпуск 36,- Саратов, 1975, соавтор Ибрагимов Н.М., общий обьем 0,5 п.л., лично автора 0,4 п.л.

8.Некоторые физико-механические свойства лука-севка // Исследования средств механизации работ в овощеводстве,садоводстве и бахчеводстве: Сб. научн. работ, выпуск Л 83.-Саратов, 1976, 0,2 п.л.

9.Кинематика дискового аппарата для теребления лука-севка //Исследование средств механизации работ в овощеводстве, садоводстве и бахчеводстве: Сб.научн.работ,Еыпуск .№83.-Саратов-, 1976,соавтор Ибрагимов Н.М.,общий обьем 0,4 п.л. лично автора 0,3 п.л.

10.Теребильный аппарат: Изобретения, рекомендуете для ис -пользования в отрасли, выпуск 3.- М.:ЦНИИТЭИтракторсель-маш, 1976, 0,2 п.л..

11.Разработка способа механизированной уборки овощей с внедрением в производство: (Заключит, отчет) /Пензенский СХИ; Руководитель темы А.С.Афанасьев.- ЖТ 78071598; Инв. .№855039.- Пенза, 1980, соавтор Н.П.Ларюшин, общий обьем 3 п.л., лично автора 2,2 п.л.

12.Система земледелия Пензенской области.- Пенза: Привол -ское книжное изд-ео, 1982, соавторы Нижегородцев В.Ф., Гальдин Г.Б. и др., общий обьем 8,5 п.л., лично автора

!,4 п.л.

13.Памятка бригадиру-овощеводу.- Пенза: Из-во Полиграфист, 1982, соавторы Ханаев А.Г.,Тюрин И.А. и др.,- общий обьем 5,4 п.л., лично автора 2,0 п.л.

14.Рекомендации по машинам и орудиям для промышленной технологии производства лука-репки.- Пенза:ПДНТП, 1934,1,6 п.л.

15.Разработать и внедрить высокомеханизированный прием возделывания лука, обеспечивающий снижение затрат труда на 603: (заключит, отчет)/Пензенский СХИ; Руководитель теми А.С.Афанасьев.- ЖТ81101761 ; Инв. Ю2860081573.- Пенза, 1986, соавтор Н.П.Ларюшин,общий обьем 2,8 п.л.,лично автора 2,1 п.л.

1 б.Устройство для выкапывания лука-севка //Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1988, И 4, соавтор Кухмазов К.З., общий обьем 0,2 п.л.,лично автора 0,1 п.л.

17.Конец луковому горю //Степные просторы,1938, .»12, соавтор Кухмазов К.З., общий обьем 0,2 п.л^,лично автора 0,1 п.л.

18.Чем убирать лук-севок //Сельский механизатор, 1988, .№10.-соавтор Кухмазов К.3..общий обьем 0,4 п.л., лично автора 0,3 п.л.

19.Способ выкапываш*я корнеплодов и лука: Рационализаторские предложения и изобретения, рекомендуемые Госагропромом СССР для внедрения в сельскохозяйственное производство. Реферативная информация, выпуск Я 5.- М.: 1988, соавтор Кухмазов К.3., общий обьем 0,2 п.л.,лично автора 0,1 п.л.

20.Рекомендации по технологии производства репчатого лука сорта "Бессоновский". (Рекомендации к семинару).- Пенза: ПДНТП,1989,соавторы Чирков А.И.,Юртаев С.Е.,Мачнева Н.П., общий обьем 2,6 п.л..лично автора 1,8 п.л.

21.Технология механизированного производства лука-севка в условиях Пензенской области, (рекомендации к семинару). - Пенза:ПДНТП,1989,соавторы Чирков А.И.,Юртаев С.Е.,Мач-нева Н.П., общий обьем 2,0 п.л..лично автора 1,5 п.л.

22.Машина для уборки лука-севка //Механизация и электрификация сельского хозяйства,1989,№12,соавторы Кухмазов К.З., Байкин Н.В..Раскатов В.Г., общий обьем 0,2 п.л..лично автора 0,1 п.л.

23.Машины для уборки и доработки лука //Картофель и овощи, 1990, Л 4, соавторы Мейлахс И.И., Глушко В.П. и другие, общий обьем 0,4 п.л..лично автора 0,3 п.л.

24.Переоборудование картофелекопателя КСТ-1,4 для уборки лука-севка //Достижения науки сельскохозяйственному производству: Тезисы докладов к обл. конфер.- Пенза.- 1990, соавтор Афанасьев А.С.,общий обьем 0,2 п.л..лично автора 0,1 п.л.

25.Подборщик-погрузчик лука-севка //Совершенствование технических средств для уборочных работ в растениеводстве: Сб. науч.работ.- Саратов,1990,соавтор Байкин Н.В..общий обьем 0,3 п.л., лично автора 0,2 п.л.

26.Кинематика битерного теребильного аппарата для уборки лука-севка //Совершенствование технических средств для уборочных работ в растениеводстве: Сб.науч.работ.- Саратов, 1990, соавтор Кухмазов К.З., общий обьем 0,5 п.л., лично

автора 0,4 п.л.

27.Новая механизированная технология уборки репчатого лука и севка машиной с Ситерным теребильным аппаратом //Достижения сельскохозяйственной науки - производству: Сб. науч. работ.- Мичуринск, 1990, соавтор Юртаев С.В..общий обьем 0,2 п.л., лично автора 0,1 п.л.

28.Устройство для выкапывания лука //Картофель и овощи,1991, J6 4, соавторы Абрамов Н.В., Мейлахс -И.И., общий обьем 0,2 п.л., лично автора 0,1 п.л.

29.Устройство для выкапывания лука-репки //Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991, ¡i 9, соавторы Абрамов Н.В., Мейлахс И.П., Тепчурин Ф.Ш., общий обьем 0,2 п.л., лично автора 0,1 п.л..

30.Подборщик-погрузчик лука-севка //Технический сервис в АПК.- М.:1992,соавторы Байкин Н.В..Жуков М.А..общий.обьем 0,2 п.л., лично автора 0,1 п.л.

31 .Система ведения агропромышленного производства Пензен -ской области. ( Система земледелия ).- Пенза: Изд-во Пензенская правда, 1992, соавтор Чирков А.И. и другие , общий обьем 5,5 п.л., лично автора 0,5 п.л.

32.Проектирование овощеуборочных машин (теория, конструкция, расчет): Учебное пособие.- Пенза,1994,соавтор Хвостов В.А. общий обьем 10,9 п.л., лично автора 8,5 п.л.

33.А.с. 425578 (СССР). Теребильный аппарат.- Опубл. в Б.И., 1972, .№16.

34.А.с. 694121 (СССР). Корнеизвлекэнвдий рабочий орган.-Опубл. в Б.И., 1978, Л 2.

35.А.с. 762781 (СССР). Теребильный аппарат корнеплодоубороч-ной машины.- Опубл. в Б.И., 1979, J634.

36.А.с. 100189.0 (СССР).Теребильный аппарат корнеплодоубороч-ной машины /Н.П.Ларюшин,Н.М.Ибрагимов,В.И.Суворов. Опубл.

"■ в Б.П., 1981, Jé 9, доля автора 80%.

37.А.с. 1342449 (СССР). Устройство для теребления сельскохо-хозяйственных культур /Н.П.Ларюшин, К.З.Кухмазов. Опубл. в Б.И., 1986, J637, доля автора 80%.

38.А.с. 1524839- (СССР). Подборщик-погрузчик сельскохозяйст -венных культур /Н.П.Лзрршин, Н.В.Байкин. Опубл. в Б.И., 1989, №44, доля автора 80%.

39.А.с. 1727673 -(СССР). Подборщик-погрузчик сельскохозяйст -вешшх культур /Н.П.Ларюшин, Н.В.БпЙкин. Опубл. в Б.'И., 1992, №15, доля автора 80'£.

40.А.с. 1243460 (СССР). Подборщик сельскохозяйственных культур /Н.П.Ларшин, В.М.Макаров. Опубл.в В.И., 1992, JÉ24, доля автора 80%.

41.Патент РФ 1358832. Способ выкапывания.корнеплодов и лука /Н.П.Ларшин, К.З.Кухмэзов. Опубл. в Б.И., 1993, Мб, доля автора 80%.

42.Патент РФ 1461384. Устройство для уборки корнеплодов и лука /Н.П.Ларюшин, К.З.Кухмэзов. Опубл. в Б.И.,1993, *8.

43.Патент РФ 1741643. Устройство для выкапывания лука /Н.П. Лэршин, Н.В.Абрамов. Опубл. в Б.П., 1993, J623, доля автора 80%.

44.Патент РФ 1605990. Устройство для уборки семенников сель-скохозяйствешшх культур /Н.П.Ларюшин, А.И.Калашников. Опубл. в Б.И., 1993, JM2, доля автора 80%.

45.А.с. 1724162 (СССР). Устройство для обрезки листьев лука и корнеплодов /Н.П.Ларшин, И.И.Мейлахс, Ю.М.Елагин и др. Опубл. в Б.И., 1992, №13, доля автора 25%.

46.А.с. 1731150 (СССР). Устройство для обрезки листьев лука и корнеплодов /Н.П.Ларюшин, И.И.Мейлахс, В.М.Фурлетов и и др. Опубл. в Б.И., 1992, #17, доля автора 25%.

47.Положительное решение ВНИИГПЭ по заявке J64943475/13 от (Я .06.91. Устройство для обрезки листьев лука и корнеплодов /Н.П.Ларюшин, И.И.Мейлахс и др., доля автора 25%.

48.Положительное решете ВНИИГПЭ по заявке J64821941/13 от 11.03.90. Устройство для уборки корнеплодов и лука /Н.П.Ларюшин, И.И.Мейлахс, Н.И.Тихонов и др.,доля автора 25%.