автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование процесса и средств механизации уборки картофеля, снижающих повреждения клубней

,0 ^ 31

ШСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНА1ЛЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕПЬСКОХОЗНИСТВЕШЮГО ПРОИЗВОДСТВА им. В.П. ГОРЯЧКИНА

Кандидат технических наук ВЕРЙЦАГИН НИКОЛАИ ИВАНОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА И СРЕДСТВ МЕХАКИЗА151И УЕОРК11 КАРТ05ЕЛЯ, С1ИКАЩИХ ПОБРЩ15Г.КИЯ КЛУБНЕЙ

Специальность 05.20.01. - Механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

На праиах рукописи УДК 631.356.95.21

Москва - 1991

Работа выполнена на Центральной машиноиспытательной станции, город Солнечногорск, Московской обл.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Сакун В.А.

доктор технически наук, профессор Сорокин A.A.

доктор технических наук Ловкие 3.D.

Бегущая организация - Министерство сельского хозяйства и продовольствия РСФСР '

^ , j 1

Зашита состоится " ¿С/OJ-Ce-г . IS9Ir. в / ^ ч.

на заседании специализированного совета Д.120.12.01. по присуждению ученой степени доктора технических наук при Московском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкииа ( МШСП ).

Отзывы на диссертацию в 1>орме научного доклада в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направить ученому секретарю специализированного совета по адресу: 127550, Москва Я 550, ул.Тимирязевская, 58, ЬЗЫСП, специализированный соьет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Диссертация разослана "/S " 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, ___

доцент , Н.А.Очкобский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

МьнЗОТ^-ЩюФЗбШъ Снижение повреждений клубней картофеля .визированном возделывании, уборке, сортировке, транспорти-и закладке на хранение - одна из ключевых проблем механи-[ого производства картофеля. Клубни картофеля,взаимодействуя между собой, с рабочими органами машин и с механическим! примесями (комками почвы, камнями и т.п.) получают различные повреждения, каждое из которых влияет на потери при хранении, на кулинарные и товарные качества, на величину будущего урожая длл семенных клубней.

Установлено (21,20,29), что суммарные потери при хранении клубней с различными видами механических повреждений составляют от 10 до 73,4/з, а при сдаче картофеля государству хозяйства ежегодно теряют от 4,С до 6,6$ массы клубней. Урожайность клубней с механическими повреждениями снижается до 30/'>.

Ц£ль_рабогы - обоснование процесса и средств механизации,обеспечивающих снижение механических повреждений клубней картофеля при уборке, сортировке, транспортировании и хранении, а также разработка методов и технических средств для оценки механических повреждений клубней картофеля при испытании (исследовании) картофелеуборочной техники.

выбирали на основании системного подхода к изучению основных вопросов, поставленных целью.

При проведении теоретических и экспериментальных исследований использовали положения земледельческой механики, математической статистики с обработкой полученной информации на электронно-вычислительных машинах. Исследования проводили с применением скоростной киносъемки, радиотелеметрической информационно-измерительной аппаратуры "Радиоклубень"; приборов: клубень - 3, клубень - 4 и клубень - "Габарит", использовали действующие государственные и отраслевые стандарты, а также частные методики.

Научную новизну составляют:

- физическая модель процесса соударения клубня с твердыми телами;

- математическое описание элементов процесса взаимодействия клубня с тверды«! телами;

- зависимость повреждения клубней рабочими органами машин и твердыми телами;

- методика расчета оценочных параметров, определяющих повреждение клубней.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том,

Акт при 1л$с

1!И

ссерт

что:

- предложены математические зависимости расчета кинематических и конструкционных параметров рабочих органов маиин для уборки, сортирования и закладки картофеля на хранение;

- обоснован комплексный показатель оценки повреждаемости клубней различных сортов картофеля;

- разработаны принципы снижения механических повреждений при механизированном производстве картофеля;

- выявлена величина потерь картофеля при длительном хранении от каждого, вида механических повреждений к их комбинаций;',

- обоснованы наиболее рациональные технологии возделывания, уборки и хранения картофеля.

Апробгция. Ссковнке положения диссертации обсуждены и одобрены на: научно-технической-конференции до результатам исследований по технологии возделывания картофеля (КНИКХ "Коренево, Московской обл." - 1970 г.); первом всесоюзном научно-техническом совещании по основным направлениям совершенствования конструкции махин для возделывания, и уборки картофеля (ЗКСХОМ, г.Москва.' 1974 г.); научно-технической конференции по вопросам совершенствования технологического' и технического обеспечения сельскохозяйственных производственных процессов (посвященной оО-летию со дня рождения доктора технических наук Н.У.Жарова,КЖСП им.В.П.Горячкина,г.Москва, 1984г.>; научно-технической конференции по вопросам совершенствования технических средстБ для обеспечения интенсивных технологий возделывания а уборки сельскохозяйственных культур (ШИСП им.В.П. Горячкина, Москва, 1933г.); научно-технических конференциях по новым методаь: и техническим средствам.при испытании новой сельскохозяйственной техники стран членов СсВ (-19Ь7г. г.Пловдив НРБ, сентябрь 199Сг. г.Геделе'Венгрия); заседании научно-технического совета Государственного специального конструкторского бюро по машинам для возделывания, уборки и послеуборочной доработки картофеля (апрель 198йг/¡г.Рязань); научно-технических конференциях по новым методам испытаний'сельскохозяйственной техники (март 1967г., август 1972г.) - КублйГГиМ, г.повокубанск Краснодарского края; август 1959г. - Молдавская МИС г.Кишинев; август 1975г. - Центрально-Черноземная ¡.МО, г.Курск; август 1977г. - БНИГЫЖ, Гребенки Киевской обл.; июнь 1081г. - Киргизская МИС, г.К^гг Киргизской ССР; июнь 19ВЗг. - Средне-Азиатская МИС г.Янги-Юль Ташкентской обл.Узбекской ССР; июнь 1988г. - Западная ШС пос.Привольный Мин-

ской обл. Белорусской ССР); научно-технической конференции по применению математических методов и электронно-вычислительной техники при испытании тракторов и сельскохозяйственных машин' (август 1971г. - ЦЬКС г.Солнечногорск Московской обл.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в пяти книгах, II брошюрах, 34 статьях, трех описаниях к авторским свидетельствам на изобретения, вкл:очекы в восемь государственных и отраслевых стандарта по испытания новой сельскохозяйственной техники.

Внедрение.

1). Материалы исследований использоейкы при модернизации комбайнов ККУ-2 и КЛК-3, нартофелесортлрозалБных пунктов КС Л-15, КСП--25 ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля,г.Рязань.

2). Разработки внедрены в нормативно-технических документах: ОСТ 70.3.71, ОСТ 70.8.5-74 "Машины для уборки и сортирован:'* картофеля. Программа и методы испытания", ГОСТ 27971-&3- "Комплекс технологического оборудования -картофелесортировальных пунктов. Облие технические требования", ГОСТ 26762-85 -. "Комбайны картофелеуборочные. Обпие технические требования" и др.

3). По материалам исследований подготовлены инструктивные материалы: по хранению картофеля с активной вентиляцией, убранного механизированны!.! способом - 3.0. "Союзсельхозтехника" ¡¿.196эг.,

по механизированному возделыванию и уборке картофеля - 3.0. "Союз-сельхозтехника" М. 1975г.', по применению типовых •проектов картофелехранилищ с активной вентиляцией - В.О. "Союзсельхозтехника" ,',!., 1968г., по применению различных способов уборки картофеля - 3.0. "Союзсельхозтехника " н1.1970г.

4). По результатам исследований разработан комплекс приборов для оценки механических повреждений клубней картофеля при испытании машин для уборки и послеуборочной доработки клубней (прибор для оценки прочности клубней и измерения площади контакта клубня с другими телами - "Клубень-3", прибор для оценки прочности кожуры "Клубень-4", прибор для измерения габаритных размеров клубней СНА-304, "Клубень-Габарит"; классификатор повреждений клубней, радиотелеметрическая система "Радиоклубень".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ состояния П]ооблемыл_пути_ее решения

В 50-60-ые годы бурное развитие средств механизации возделывания, уборки, транспортирования, послеуборочной доработки, сорти-

ровки и закладки картофеля на хранение, как в нашей стране, так и за рубежом выдвинуло на первый план решение проблемы механических повреждений клубней.

Разработанная в нашей стране поточная технология уборки картофеля получила широкое распространение, однако повсеместное ее вке^ дрение сдерживалось из-за большого количества механических повреждений, особенно при уборке в неблагоприятных условиях (ранние сроки, на комковатых и каменистых почвах, в условиях пониженных температур и повышенной влажности почвы).

Механические повреждения клубней картофеля и до настоящего' времени лежится основным фактором, тормозящим достижение стопроцешг-ной комбайновой уборки на всех площадях страны.

Исследованиями механических повреждений клубней картофеля прш, машинной уборке картофеля'занимались такие ученые напей страны, как В.С.Митрофанов, В.И.Табачук, М.Е.Мацепуро, Е.А.Глухих,. Л.П.Беа-руков, Р.М.Махараблидзе, О.А.Сафразбекян, Г.Д.Петров, A. A. Copo к ий-,: Н.Н.Колчин, АЛ.Буряков, К.А.Пщеченков, зарубежные ученыеE.E.Flnncjy, Ucutíe. Huele. , ^.M'Ltt-uS . E.ifispass Bcugarva и многие другие авторы,

Исследованию влиянии механических повреждений клубней на потери при хранении посвящены работы И.Л.Волкинда, А.С.Любимовой,Ю.В. Волосова_, Б.П.Улглевича, П.О.Сокола, U/.(S.Buiton, Ml^sb » ^¿-Hesen.,,

fJefcs orv.

Решению указанной проблемы посвящены работы автора, выполненные в период с 1960 по 1930'гг.

С учетом поставленной цели проведенные исследования включали решение следующих задач:

1. Оценить уровень механических повреждений производственным комплексом касин для уборки картофеля.

2. Определить потери при хранении клубней с наличием каждого отдельного вида.повреждений и их комбинаций.

3. Исследовать взаимодействие клубней картофеля с другими телами и рабочими органами машин, с целью выявления силовых факторов, воздействующих на клубень.

4. Выявить факторы, оказывающие влияние на степень повреждаемости клубней картофеля при-механизированном производстве.

Ь. Выявить источники механических повреждений клубней при выполнении технологического процесса подкапывания, сепарации, сорти-

ровки, транспортирования и погрузо-разгрузочных работах.

6. Разработать методику оценки механических повреждений клубней картофеля и разработать аппаратуру, необходимую для итнх целей.

7. Исследовать технологические свойства клубней картофеля,влияющие на их повреждаемость при машинной уборке.

8. Наметить пути снижения механических повреждений клубней картофеля при машинной уборке.

9. Обосновать режимы хранения поврежденных клубней картофеля.

10. Разработать рекомендации и внедрить мероприятия по снижению потерь картофеля при уборке и хранении.

МШШЗАШЯ ПРОЦЕССОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И "УБОРКИ КАРТОФЕЛЯ

с

Картофель является одной'из самых трудоемких культур. До настоящего времени на производство одной тонны клубней картофеля затрачивается в среднем около 25 человеко-часов. Причем около от всех затрат приходится на долю ручного труда. Поэтому один из главных путей повышения урожайности, снижения затрат ручного труда и снижения себестоимости - это комплексная -механизация всех процессов возделывания, уборки, сортировки и закладки на хранение. Вопросы комплексной механизации производства картофеля и эффективность различных способов уборки рассмотрены автором в книгах (6, 28, 29), в брошюрах (18, 27, 36),' в статьях (8, 9, .10, II-- 12, 15).

Механические повреждения клубней картофеля по отдельным видам и в целом, выявленные при исследовании, приведены автором в работах (I. с.52...58; 2. с.34, 36, 51, 67, 72, 88; 3. с.II...15; 4. с.27; II; 16. с.5...30; 18. с.20.,.22; 28. с.225, 228; 30. с.112...252).

Исследованиями установлено (рисЛ), что применяемые комплексы машин для поточной уборки картофеля повреждают в период массовой уборки от 15 до 47^ клубней. Основное количество повреждений приходится на комбайн и сортировальный пункт. Вместе с тем значительное количество клубней повреждается при перевозке и закладке их на хранение.

^следомние_потерь_картофеля_пои_х£анении Нами проведены исследования по определенна потерь при хранении картофеля от каждого .вида механических повреждений и их комбинаций на одном клубне. Установлено (рис.2), что клубни, прошедлме через весь комплекс!" машин и не получившие механических повреждений по принятой клаеси-

- о -

Рис.1. Повреждение клубней картофеля при поточном способе уборки:

I - комплекс ыаэин - ККУ-2, ГАЗ-ЭЗБ, КСП-15, ТЗК-ЗО;

2,4 - комплекс машин - НПК-2, КПК-3, ГАЭ-53Б, КСЛ-2о, ТЗК-ЗО;

3 - комплекс масин ГД5 - Е-6В6, К-750

(ГАЗ-ЬББ, ТЗК-ЗО);

5 - допустимые уровни повреждения клубней.

•Акации, в процессе з&гшего хранения имели потери больше (9,4/Ь), чем клубни, выкопанные вручную Неодинаково оказывают влия-

ние на сохранность клубней различные виды механических повреждений. Та::, потери .у клубней с содранной конурой до 1/4 их поверхности составили 10.С>, с содранной кожурой до 1/2 поверхности клубня - 11,2/:д, с содранной конурой более 1/2 поверхности клубня -17,4.. .33,0;:. Из видшых механических повреждений кякотк клубня

наиболее отрицательное влияние на уровень потерь оказывают вкрчвы размером более 5 мм. Самые больиие потери массы отмечены у клубней с трещинами и раздавленных (58,0...73,4%).

Результаты опытов показывают, что ни одним видом механических повреждений нельзя пренебрегать при оценке рабочих органоз пагии, а также машин и комплексов в целом. Установлено также, что клубки с одним видом механических повреждений при хранении и/еит меньше потерь (34,93), чем клубни с двумя (48,0?;) и с тремя видами (71,Зй).

Следовательно, для более объективной оценки необходимо учитывать все виры механических повреждений на клубнях.

Полученные материалы изложены в работах автора (21. с.18...19; 2У. с.230; 29. с.91...92).

Теоретические_о£новы механически:

по врендений_клубней ..картофеля

Несмотря на большое разнообразие видов механических повреждений клубней их можно свести к пяти группам. К первой группе относятся повреждения, позникашие в результате действия сил трения, при перемещении ■ клубня по поверхности контртела, ко второй группе - от действия нормальных нагрузок, к третьей - от действия изгибавшего момента, к четвертой - порезы лемехом или щитками рабочих органов и пятая - от защемления между отдельными деталями машин или при наезде колесами машин .

В настояшей работе рассмотрены первые три группы повреждений, как следствие силовых факторов, воздействующих на клубень при соударении его с другими телами.

При прохождении по рабочим органам комбайна клубень за отрезок времени 14...33 с. воспринимает четыре-семь статических (сжимающих) н ¡53-84 динамических (ударных) нагрузок, в результате чего повреждается. Автором исследован процесс соударения клубня, при-

х

И Зыкат/Яя/ж ¿'ру/.чу/г; {Лпрошеемие кре^ ¿'¿сь '

ыдрашдр химумч? м 'и 31} юберхнвдти /<Л>ЪУ/>7

С сядут/юа к еж ур#4 Я,з ^ |лоМршгт/</.ум;г

\сод/и?/Фкжургг еолее . /гз£?рмеег//му£чя

потери, о/0

Рис.2. Потери урожая картофеля при хранении клубней с различными видами механических повре-. ждений.

- В -

нятого как частично упругое тело, с другими телами, например, с неподвижной недеформируемой плоскостью (рис.3).

Для этого случая выделены четыре положения клубня от начала контакта его с плоскостью (I) до начала отскока от нее (4). В момент начала соударения с плоскостью клубень имеет скорость , направленную под углом оС. к оси Оу, или нормальную и'ка-

сательную ^^ составляющие скорости. Считаем скорости'всех точек клубня одинаковыми. Вращения клубня не происходит, масса со-ударяемогс тела значительно превышает массу клубня. Под действием кинетической энергии клубень.в процессе соударения перемешается в направлении скорости до окончания деформации тела клубня в зоне его контакта с со'ударяемой плоскостью (положение 2),

Рис.о. Схема соударения'клубня картойеля с нс-дегТюрмируемой плоскостью:

I - 4 - положение клубня

а также по плоскости в направлении скорости . До окончания

сжатия тела кйубня в зоне контакта он движется как единое целое, то есть все точки имеют одинаковые-скорости и ускорения (замедления), сила инерции приложена к центру тяжести клубня. Если кинетическая энергия клубня не израсходована на деформацию его тела в зоне контакта, точки центрального сжатия столбика тела клубил останавливаются, а переферийные продолжают перемешаться под действием сил инерции и сближаться с соударяемой плоскостью (телом). При этом происходит деформация изгиба в клубне относительно сечений его центральной плоскости до тех пор, пока вертикальные

составляющие скорости всех его точек не будут равны нулю.

По окончании деформации тела клубня' саккумулированная в деформируемых клетках энергия переходит в кинетическую - деформируемые клетки принимают прежнюю (форму (если не произошло их разрушение) и клубень приобретает скорость , вектор которой составляет угол $ с осью Оу. Если сопротивление скольжению клубня недостаточно, чтобы затормозить его перемещение, он продолжает скользить (перемешаться) по соударяемой плоскости до начала его отскока.

Рассматривая деформацию клубня как частично упругого тела в процессе соударения во времени и пространстве, выделим три стадии:

I (Рис.3) - сжатие (от начала контакта с плоскостью до окончаг ния сжатия тела клубня в зоне контакта). Стадия характеризуемся продолжительность» Л Ь, сжатия, сжатием тела клубня в зоне контакта и переметением л по плоскости. На клубень в стадии I действуют сила трения (Г и реакция плоскости соударенияДр ;

Л - изгиб (от окончания сжатия тела клубня в зоне контакта до окончания деформации изгиба, когда под действием сил инерции перемещение всех точек клубня в направлении плоскости.соударения прекращается). Стадия характеризуется отрезком времени Д'Ьа,, перемещением точек AAJ горизонтальной оси клубня на величину 1ъ мах и перемещением д £ клубня по плоскости соударения. Вертикальные составляющие скорости и ускорения (замедления) всех точек клубня равны нулю;

Ш - восстановление (формы клубня (от момента окончания деформации его до начала отскока). Стадия характеризуется продолжительностью дЪ з , перемещением А^з по плоскости. Реакция плоскости соударения на клубень, деформации с! и !ъ в конце третьей стадии равны нулю. Скорость отскока равна .

При прямом ударе ( оС =0, ДЗ =0,д^=0) вся энергия расходуемся на деформацию сжатия и изгиб клубня. Когда вся кинетическая энергия затрачивается на деформацию тела клубня в зоне контакта и дальнейшее перемещение периферийных точек клубня не происходит (отсутствие изгиба), то соударение из стадии I переходит в стадию Ш. В этом случае = О, К/ = '= 0. Так™ образом, кинетическая энергия клубня расходуется главным образом на сжатие соударяемых тел в зоне контакта, взаимное трение, на изгиб и на преодоление сил сопротивления соуда'ряемых тел (липкость, электростатические силы и т.п.).

Под действием, силы трения Р" в зоне контакта клубня с соуда-ряемым телом наиболее типичным видом повреждения является деформация наружного покрова клубня - срыв кожуры. Под действием силы ^ происходит разрушение клеток в зоне контакта (потемнение мякоти) , Изгибавшие моменты приводят к повреждениям клеток сердцевины клубня (мякоть клубня при варке темнеет, снижается энергия прорастания), разрыву клеток на поверхности клубня, образуя трещины (наиболее опасный вид повреждения).

( Ммэ,, > \

Г1"

р нлоскот

Рис.4. Силовые факторы, действующие на клубень в процессе соударения

зона коншктя

Согласно существующей теории (Крагельский И.В., Еелиговский В.А.) взаимодействие клубня картофеля с контактируемой поверхностью (контртелом) происходит по следующей схеме. При перемещении клубня относительно шероховатой поверхности контртела в зависимости от глубины внедрения отдельных неровностей под действием внешней нагрузки будет, иметь место в начале упругое и пластическое оттеснение материалов, затем срез внедрившегося материала, схватывание кожуры и ее разрушение. Схватывание поверхностей при этом может-сопровождаться глубинными вырывами мякоти клубня или материала контртела. Наступление последнего явления зависит от градиента механических свойств клубня и контртела. Если О, где % -- сопротивление кожуры на срыв, ^ - глубина, отсчитываемая от центра пятна касания, то будет иметь место срыв кожуры, ее; ли 0 - наступают глубинные деформации мякоти клубня.

1лож5м предположить, что вырыв мякоти произойдет в случае, когда относительная скорость скольжения будет больше скорости волны сдвига, определяемой по (формуле (I):

'V -V ад о-» ' (1) .

где - модуль упругости клубня; у^ - коэффициент Пуассона; ^ - плотность клубня.

Условия неповреждаемости кожуры клубня при небольших скоростях его перемещения относительно поверхности другого тела, будут выполнены, если сила трения между клубнем и контактируемой поверхностью меньше приведенного показателя прочности (Цп) кожуры в зоне контакта Р-Цл Или выразив значение (Цп) через приведенную удельную прочность кожуры на разрыв и сдвиг с клубня

Рис.5. Соударение клубня с упругим твердым телом в'ллоско-параллель-ном движении н

единицы площади кожуры и через номинальную площадь рн контакта клубня с контртелом получим;

а'эн

(2)

Для клубня, скользящего относительно поверхности рабочего органа машин в случае расходования кинетической энергии клубня на трение условие неповреждаемости кожуры определяемся выражением:

где га, - масса клубня;

(Ть,- Ц, .х

(3)

ц. относительная скорость скольжения клубня;

продолжительность- контакта клубня с поверхностью рабочего органа.

Величину силы трения при ударе определили,воспользовавшись теоремой об изменении количества движения клубня в проекции на ось ОХ в. .приложении к мгновенным силам, а также принимая, что единственной мгновенной силой является сила трения. Применив теорему ■о среднем, будем иметь:

р = ^^-^ЦЛа). ГГЪ, > (4)

1СР Д Ь 1

где 1]" , и" - лроекция скорости клубня на ось ОХ соответственно (,х1 но д0 и после соударения.

^со

Величину нормальной нагрузки, действующей на клубень в процессе соударения, с некоторым приближением, можно определить, воспользовавшись теоремой об изменении количества движения, в применении к мгновенным силам:

, , ' (6)

Б соответствии со вторые законом движения Ньютона сила удара, действующая на каждое из соударяющихся тел, определяется следующей формулой:

р, : (б)

' где Д - деформация в зоне контакта клубня и соударяемого тела.

Максимальное динамическое давление (ртахЬ имеющее место-в, центре пятна контакта,' определим как:.

р ; &=п.а-Б , ; (?)

'-а, & . ¿н где а и о - малая и больаая оси площадки контакта. .

. -Величину изгибающего момента, действующего на клубень в процессе соударения, найдем, с некоторым приближением, через действующие мгновенные силы.

Момент мгновенных сил относительно оси, вокруг которой происходит- поворот частей клубня,определили по формуле:

IV=

ИЛИ ■ "I

3

дЬ.+дЪ,

л (8)

Л и5, с|-Ь

(ЕЗ.у) I <9>

где - . исменз мгновенных, сил относительно, нейтральной" ' . ' оси к'лубня; Е^ - модуль упругости клубня;

^ - момент инерции относительно нейтральной оси; ^ - полный угол поворота горизонтальной оси клубня. Относительные скорости скольжения и сжатия (11.1 у- )

в процессе соударения клубня с другими телами, в плоско-парал-лельком движения (рис.о), определяем по формулам:

и^ихо-б.^-в^ (10)

и1|

Постоянные Вр В^, и относительные начальные скорости

равны: Вт = — + — -

т, ть

в ? = 1- + -!_ +

11 3

'.У*

я

1

гп

+ Я^

т.

!1 1

л*

оо

в3 а - <у £>>. .

-У

где Р(г нормальный и тангенциальный импульсы; т масса клубня и соударяемого тела;

О , Ь, - координаты центра массы клубня;

13 - координаты центра массы соударяемого .тела;

2. л»

Ь, V» , „Д ,, Д.,;: моменты инерции клубня и соударяемого тела ' аа относительно осей, проходящих через центр масс и

параллельных координатным; Ь0((){0 2 мгновенные угловые скорости клубня и соударяемого ' ; ' тела в начальный момент соударения; ^ горизонтальная составляющая скорости соответствен' ' ' но клубня и соударяемого тела;

1У" 15"- вертикальная составляющая скорости соответственно клубня и соударяемого тела.

Теоретическими исследованиями выявлены основные характеристики соударения клубней с другими телами, определяющие механические повреждения клубней картофеля, основными из которых являются:

- технологические характеристики (масса клубня, прочность кожуры на срыв, прочность тела клубня на сжатие и разрыв);

- характеристики соударения (продолжительность стадий соударения, деформация клубня в зоне контакта и перемещение , угол поворота при изгибе, коэффициент мгновенного трения);

- кинематические и конструкционные параметры рабочих органов машин (линейная скорость, радиус кривизны, углы наклона, аморти-

зируюшие покрытия и т.п.).-

ШЗДЬ! ОЦЕНЮ! МЕМНИЧЕСЩ\ПОВРЩЕМй

Существовавшие.методы оценки учитывали на клубне наиболее тяжелые виды механических повреждений. Наши исследования показали, что потери картофеля при длительном хранении зависят также и от количества различных видов механических повреждений на клубне, в связи с чем методика была усовершенствована, стали учитывать всю сумму повреждений, приходящуюся на 100 клубней пробы (23). Эта методика получила отражение в ССТах (19,23,24) и РД (28). Повреждаемость клубней оценивали в различные периоды их зрелости.Допустимые нормальные и тангенциональные напряжения клубней опреде- ■ лили при статической и динамической, нагр'узках. Для опытов выкапывали клубни с поля и отбирали по массе и форме характерной для данного сорта, при температуре окружающей среды от 2 до -¿А градусов по Цельсию.

Динамические характеристики клубней оценивали с применением •. скоростной (до 4500 кадров-в секунду) киносъемки, для чего была разработана специальная методика съемки и обработки киноленты.. Скоростная киносъемка позволила зафиксировать процессы длительностью до 0,0002 с. Для выявления источников механических повреждений клубней картофеля на всем технологическом пути от грядки до картофелехранилища, использовали радиотелеметрическую систему "Радиоклубеы»''. Система позволяет зафиксировать нормальные составляющие нагрузок, действующих на клубень, длительность их воздействия ч место нахождения в машине. .

Измерения проводи.™ в десятикратной повторности. Радиотелеметрическая система использовалась также для оценки амортизирующих свойств различных конструкций и покрытий рабочих органов машин, а также отдельных материалов. Для оценки накопленных нагрузок при ¡.сследованяи отечественных и зарубежных картофелеуборочных комбайнов и всего уборочного комплекса машин использовали методику ГДР. Обработку результатов опытов осуществляли статистическими методами на электронно-вычислительных машинах "леири", "Минск-22" и "Роботрон 17-15". Аппаратура для оценки и методы ее применения освеяены в работах (12,17,20,22,31,33,35,42).

Исследование технологических и динамических характеристик

Дли проверки результатов теоретических исследо-

йн >

к —

¿-20°

« в • • о

в ? *

в ' 1

[)1 /ю жгггмлу

2.0

3,0

V»

м!с

"к

6 с( А

г

0 э я

1 а

т

ч*

г

о

в

2 О

а,* о,7 0,9 а 11

4--Ж

Ы'201

ЧЖ.

1Лг

М/С

11

»

» ^иь»1*-

• •

•

»----— ' Г

• • •

Г.ЗКГ

г*1 •

4* *» —т-9-

Ю 1-5 V

Рис.6. Зависимость величины перемещения при соударении клубня (а и .о) от начальной скорости удара и величины деформации в зоне контакта - от массы (в) и температуры (г) клубня.

А! ■ч Я

4 г". "¿Л

-1- У,___■ "А "Я

__.-1 - чг> рЦ-1

• С ЗРМ Л УвСНЬ р* /10 т. т

¡о

а го

Рис. ТАштемность соударения клуёня р Функции от температуры.

4

3

г

Ч

£

Ш-

и(

■ -> . &

-АО ОХ —о— Уевокии

I г г Э «

Уп-

м/с

РиоЯМителы/ость соударения му&а 6 Пункции от скс/Маяи соударения

Юс к

з

В I

• •

• Ф «

/ , 1-4 ) >

Л» —Поех , —Неескии

0.5 10 ¡,5м 2.0 Ю.М

Рие.9иителшст1 соуРаренш клуоня

бУ........—-------

> фикции от пассы.

Ю'а

, ъ

й^лЬ

г

I

•

•

9 V" »

СОРТ -/егх клгкнь-резш впм

Рис. Шл тпель нсг/ш соуЗухни* К4/дш ¡функции омскоростиссуНаренш

вапий и предпосылок,характеризующих повреждаемость клубней картофе-•ля, проведено комплексное экспериментальное исследование технологических и динамических характеристик клубней, влияющих на их повреждаемость.

Размерно-весовые показатели исследуемых сортов картофеля характеризуются следующими данными: масса - 30...178 г, длина -26...62 мм, ширина - 22...49 мм, толщина - 19...41 мм, коэффициент формы - I,14...1,4.

Плотность мелких и крупных клубней отличается на 10...20^. Обобщенная прочность кожуры на срыв в зависимости от степени зрелости клубня меняется в диапазоне от 0,35 кПа до 5,1 кПа (21). Установлено, что предельные нормальные напряжения на клубень неодинаковы для различных его слоев и при различных температурах, а так:-.с в зависимости от формы, размеров и массы клубня. Величина допустимого нормального напряжения равна для верхних слоев ЗОкПа, слоев

сердцевины - 50 кПа при температуре 14°С и верхних слоев 60 кПа, а слоев сердцевины - 30 кПа при температуре 2,Ь°С. Сопротивление слоев клубней воздействию тангенциальных сил также неодинаково и составляет 2,5 кПа для слоев сердцевины и б кПа для слоев, расположенных у поверхности. Исследованиями установлено зависимость характеристик соударения клубня от различных факторов. Деформация клубня в зоне контакта (рис.б в,г) зависит от начальной скорости соударения, массы, формы клубня и температуры. При соударении с металлической плитой, для клубней массой 0,05 кг при =2...2,5 м/с величина деформации составила 1,8...2,0 мм, а для клубней массой 0,13 кг величина деформации достигает 3,5...6,0 мм.

Значительное влияние на величину деформации клубня в зоне контакта оказывает температура окружающей среда (почвы). Так, клубни одинаковой массы при одинаковой начальной скорости соударения имеют величину деформации в зоне контакта 2,0 мм, при температуре 2,5°С и б мм при температуре 24°С.

При соударении с металлическим необрезиненным прутком диаметром II мм, деформация клубня в зоне контакта возрастает на 40...50??, а при соударении с доской толщиной 20 мм деформация клубня уменьшается на 20...30/5. Перемещение клубня по металлической плите (= =10...30°, 15~0 =2...4 м/с) в процессе соударения составляет 2...б мм (рис.66) и по резиновому полотну толщиной 8 мм, уложенному на металлическую плиту, составил 1,8...4 мм (рис.б,а). Продолжительность отдельных стадий соударения и всего процесса соударения зависит от массы клубней, температуры окружающей среды, формы клубня, начальной скорости соударения, угла соударения, упругих свойств как клубня, так и контртел. При соударении клубней большей массы с материалом, имеющим меньший модуль упругости, длительность соударения увеличивается, удар как бы растягивается во времени и величина максимальной силы,снижается. . .

Длительность каждой стадии и всего процесса соударения клубня с металлической плитой не одинаковы для различных сортов картофеля. Так, для сорта "Лорх" в зависимости от температуры (рис.7) длительность первой стадии находится в пределах 1,0...1,5 мс, процесс соударения в целом - 2...5 мс, с повышением температуры клубня длительность Есех стадий возрастает. С увеличением начальной скорости соударения (рис.8) длительность первой стадии и процесса в целом уменьшается, а длительность второй стадии возрастает (рис.II). С увеличением массы клубня длительность первой стадии соударения

10*С 8

6

г

' ' «а,»—!*--

Рис. 11. Алительность йтодаи стадии соудоренид к а у$м / функции скормте/ соударения

(рис-.9) сорта "Лорх практически не меняется, для "Невского" -уменьшается, а длительность всего процесса соударения для всех сортов уменьшается. При соударении клубня с металлической плитой, покрытой резиновым полотном (рисДО), длительность процесса соударения несколько увеличивается.

При соударении клубней с различными материалами наблюдается снижение коэффициента восстановления у клубней, обладавших большей массой. Максимальный коэффициент восстановления получен при соударении с недеформируемой металлической плитой и минимальный .- с резиновыми пальчиковыми полотнами. Следовательно, с точки зрения условий неповреждаеыости клубней, в картофелеуборочных машинах прорезиненное пальчиковое полотно для горок предпочтительнее гладкого.

Коэффициент восстановления клубней с увеличением угла наклона металлической плиты уменьшается, что связано с потерей энергии на трение между клубнем и контртелами. Коэффициент трения скольжения клубней по различным материалам меняется в диапазоне от 0,27 при перемещении клубня по капроновой плите до 0,68 при перемещении по резине. Коэффициент трения при ударе (коэффициента мгновенного тре-

ния) несколько выше коэффициента трения скольжения и зависит от параметров соударения, сорта картофеля и физических свойств соуда-ряемого тела. При соударении с металлической плитой его величина колеблется в пределах от 0,48 до 0,52, а коэффициент трения скольжения - 0,43...О,4В.

Кроме отдельных характеристик соударения клубня в работе предложен комплексный показатель сравнительной оценки различных сортов, который назван нами коэффициентом эластичности клубней. Коэффициент эластичности клубней картофеля определяется как отношение максимальной силы (импульса) в конце первой стадии соударения исследуемого клубня с металлической недеформируемой плитой к максимальной силе (импульсу) в конце первой стадии соударения клубня, принятого за эталон (33). Коэффициент определяется по формуле:

к»- -Ыг- •

где (Л ^сЛ^- деформация клубней в зоне контакта соответственно эталонного и исследуемого клубня; ■ д^ д^-, длительность первой стадии удара соответственно

' ' .' эталонного и исследуемого клубня. Величины коэффициентов ряда сортов в сравнении с картофелем сорта "Лорх" приведены в табл.1.

Таблица I

Значения коэффициента эластичности клубней картофеля

Сорт картофеля Зн^чежч^эМициента---

I среднее | предельные

Лайндота 1,02 1,0 - 2,1

Любимец 0,98 0,5 - 1,8

Укома 1,08 0,5 - 1,6

Невский 1,75 1,48-2,00

Лорх 1,0

Исследование материалов которыми ЛШШФШ! .соударение _клуб-й§Д_& .ЙВОЦбссе^борки^картофеля^ Правильный выбор амортизирующего покрытия элементов рабочих органов и рациональная увязка их конструкционных параметров является одним из наиболее эффективных путей снижения механических повреждений клубней картофеля. В работе были

исследованы наиболее часто встречающиеся материалы и характерные элементы рабочих органов картофелеуборочных машин.'Исследования проведены в лабораторных условиях. В качестве оценочного показателя при аппаратурной оценке амортизирующих свойств различных материалов предложен коэффициент смягчения удара, который определяется как отношение максимальной силы (импульса) при соударении с металлической недеформируемой плитой (Р, ^ахо) к соответствующей силе при

соударении с исследуемыми телами (Р „^¿Л ), т.е.

^ |

К с.у. = , (12)

р^ та 0(1

Выражая значения силы (импульса) через длительность первой стадии удара и величину деформации соударяемых тел, получим (13)

К с.у. = , (13)

. О «в

где и» и ¿и - деформация клубня и суммарная деформация клубня и соударяемого тела соответственно при соударении с металлической плитой и исследуемым телом;

Д-Ь, о и ь-длительность первой стадии удара при соударении с ' 1 металлической плитой и с исследуемым телом. Коэффициент смягчения удара для различных материалов приведен в табл.2.

Причины и источники механических повреждений клубней картофеля при .механизированной уборке. Исследования причин и источников -механических повреждений клубней картофеля при машинной уборке проведены на полях опытного хозяйства ЦМИС в течение 30 лет. В качестве объектов исследования взяты машины серийного отечественного и зарубежного производства, а также опытные образцы (комбайны К-3, ККУ-2А "Дружба", ККУ-2М, КСК-4-1, КЛК-3, Е-66В и Е-686 ГДР, Дальман США, Д££-1500 "Гримме" ФРГ; картофелесортировальные пункты КСП-15, КСП-25 и К-750 ГДР; транспортер-загрузчик ТЗК-ЗО; самосвальные транспортные средства 1-ПТС-2 и 2-ПТС-4, автосамосвалы ГАЗ-9ЭБ и ГАЗ-5ЭБ. Для более глубоких исследований из всего комплекса уборочных машин взят комбайн. Определили количество механических повреждений клубня в начале и в конце каждого рабочего органа, в местах перепадов картофельного вороха, а также измеряли нагрузку на клубни на всем технологическом пути. Нагрузки на клу-день определяли в комбайнах ККУ-2А, КЛК-3, КСК-4-1, Д^6-1500 и совместно со специалистами ГДР в комбайне Е-686. Исследованиями .

Таблица 2

СОШРДОМОФ

то

мидлт^кий

ПРУТОК ^ Я мм

ИИШИЧКШПМт ^резиновое полотно V им_

С X о м д СОУААРОНИА

х>

* --

§

V-

Ч

О

Г7ТПТТГ7

ШШ2

ЕГАНчКИМ КОЖ'КШКНМ

СРНШ

0,95

108

ПРИШ1

09.158

101.1,1/,

лоска т0лни1ю11 20 мм

метшичиш пин* ♦прорминиш

ПОЛОТНО 7мм

о

1,13

/777777777

шш

1,25

Щ2

1,16..1,35

ШШ КАРТОФЕЛЯ

о

о

почви1нм&

комки

1

V

-тг—

ггГТтт!

\ п

I у Заи!

4 ц п

гп'ггтт

7 п

Л -я *

,7.../,2

СТРУКТУРНАЯ ПОЧРА ТОЛЩИНОЙ

2 см

о

4см

пшчнковошмтю

>-

V

Л1

гттУтгттт

О

25.

А, 8

5,9...

0,53

176.. .3,75

шть СКОРОСТИ из ршно&ои ленты толщиной "5/; ии

©

/'/ / / / / ! ГГ7

о

и,и...371

Рис.12. Схема технологического процесса комбайна ККУ-2А:

I - основной элеватор с лемехом, 2 - комкодавитель, 3 - второй элеватор, 4 - ботвоудалитель, 5, - подъемный барабан, 6 - горка, 7 - стол переборочный,' 8 - транспортер загрузки бункера, 9 - транспортер примесей, зона 8' - падение клубня в бункер, Г...8'- контролируемые зоны.

комбайнов установлено, что основными источниками механических повреждений клубней картофеля являются перепады клубней с одного рабочего органа на другой и в транспортное средство.

Основными источниками динамических нагрузок в комбайне ККУ-2А являются четыре зоны (рис.12): второй элеватор (зона ¿), перепад в барабанный транспортер (зона 4), перепад из барабана на-горку (зона 5*) и перепад в бункер (зона 81).

Основными источниками механических повреждений в комбайнах КСК-4-1 и "Гримме" являются перепады в горизонтальную часть выгрузного транспортера и выгрузка в транспортное средство. После перепада клубней на выгрузнрй транспортер они "обстреливаются" клубнями, камнями, комками почвы и другими твердыми предметами практичес-

ки по всей ширине схода картофельного ророха с элеватора. За 1,0.».1,5 с клубень получает 3...8 соударений до 180 Н, а при подаче клубня в транспортное средство нагрузка достигает 200 Н. Поэтому в местах подобных перепадов необходимо экранировать на принимающем транспортере клубни от воздействия последующего вороха.

Взаимодействуя с рабочими органами комбайна всего лишь 14...33 с, клубень воспринимает до 84 воздействий ударной нагрузки. Большой процент повреждений клубни получают при перегрузках в транспортные средства и из транспорта в приемные бункера или на бетонированные площадки. Накопленную величину нагрузок на клубень в конце технологического процесса оценивали по методике специалистов ГДР через показатель воздействия п»

Вки/1 - ' РгцкД, (|7)

где суша переданных сил на клубень;

^> • - число и классов, где ^ измеряемая повторность; -^ граница V,К класса силы.

Суммарная нагрузка на клубень при прохождении через весь комплекс машин для поточной уборки при оценке через распределение вероятностей нагрузок получена: для отечественного комплекса (КПК-3, ГАЗ-53Б, КСП-25 и ТЗК-ЗО) - 3740...5200 Н и для комплекса ГДР (с ТЗК-ЗО и ГАЭ-53Б СССР) - 3530...4560 Н.

Значительное уменьшение количества повреждения клубней может быть достигнуто регулированием рабочих органов. В комбайне ККУ-2А окружная скорость и зазор между пневматическими баллонами-комкода-.вителями не регулировались. На легких и средних почвах, при отсутствии почвенных комков, когда нет необходимости в интенсивном воздействии на почвенный пласт, окружную скорость обоих баллонов можно принять равной, а зазор между ними увеличить до 150 мм. В результате чистота клубней в таре не ухудшается, а количество клубней с механическими повреждениями снижается с II,до 5,6^ (почва -средний суглинок, влажность 15,2Й, урожайность клубней 250 ц/га). Из-за нерегулируемой высоты выгрузного транспортера комбайна ККУ-2А в первоначальный период выгрузки'(высота перепада около 1,4 м) повреждается до 21,4"ь клубней, комбайн Е-бб'В (высота перепада 0,65 м) - до 16,7%; шт удара о клубни при последующей выгрузке

из комбайна ККУ-2А до 18,ЕЙ, а из комбайна Е-бб'Е до 10,2^.

Эффективной мерой уменьшения механических повреждений картофеля является выбор режимов работы узлов комбайна и поступательной скорости агрегата, обеспечивающих наличие почвенной прослойки между клубнями и поверхностями рабочих органов. Увеличение примеси почвы в выходе клубней до 20-25/Ь приводит к снижению количества механических повреждений клубней. Однако дальнейшее загрязнение примесями почвы не дает ощутимого эффекта в снижении повреждений клубней. Увеличение подачи клубней с 2,5 до 5,5 кг/с приводит к резкому увеличению процента клубней с поврежденной кожурой и уменьшению повреждения мякоти. Поэтому в ранние периоды уборки увеличение подачи клубней свыше 2,5 кг/с нежелательно. Оптимальной подачей клубней для комбайна типа ККУ-2А в период массовой уборки является подача около 4 кг/с. Из всего многообразия условий машинной уборки картофеля для исследований были приняты: влажность и температура почвы, степень зрелости (сроки уборки) . Материалы опубликованы в работах (21,25,26,27,28,29).

С увеличением влажности почвы количество клубней с поврежденной мякотью (ушибы) увеличивается. Особенно резко возрастают повреждения мякоти клубня в интервале влажности почвы от 19 до 25;->. Увеличение влажности почвы выше 25% приводит к незначительному увеличению количества клубней с механическими повреждениями, что связано с залипанием рабочих органов комбайнов почвой и налипанием ее на клубни.

Исследованиями зависимости повреждаемости клубней от температуры окружающей среды (почвы) установлено, что изменение температуры в период уборки оказывает большее влияние на степень повреждаемости клубней, нежели изменение влажности почвы. С понижением температуры почвы количество клубней с повреждением мякоти (рис.13) резко возрастает. Количество клубней с разрушенной кожурой изменяется незначительно .

Биологическая зрелость клубней и соответственно выбранные сроки уборки являются одним из главных факторов, влияющих на механические повреждения кпжуры клубней при механизированной уборке. В начальный период уборки., клубни, как правило, еще не достигают полной зрелости, наступающей в последующий период уборки. Следует отметить, что биологическая зрелость клубней на повреждение их мякоти сказывается в меньшей степени, чем на повреждении кожуры.

Технология_возаелыванияи_1боркй_и.хранения. Исследованиями установлено, что эффективным путем снижения механических повреждений клубней картофеля является выбор рациональной технологии. Выбор места в севообороте, внесение достаточного количества органических удобрений под предшествующую культуру или,в крайнем случае, под зябь, внесение сбалансированного количества минеральных удоб-

25

{О

\ повреждение кожура МЙКОМО

оу с 0 -

С О о 2

• ¿д. 9 / /Г"

" т •

А " (О ,16 °С

Температура X —»-

Рис.13. Зависимость повреждаемости клубней при'

комбайновой уборке от температуры окружающей среды

рений является основой для снижения механических повреждений клубней картофеля. От технологии подготовки почвы и ее обработки в период вегетации картофеля зависит наличие в грядке комков, камней и других твердых тел при уборке картофеля.' В работе установлено,что при возделывания картофеля на комковатых уплотняющихся почвах предпосадочное фрезерование почвы и формирование гребней машинами с фрезными рабочими органами - механические повреждения' клубней при уборке комбайном ККУ-2А, КПК-З и Е-685 снижаются в 1,6 раза (35). Применение технологии по типу "Гримме" ФРГ на почвах, засоренных камнями, позволяет применять комбайновую уборку и снижать механические повреждения почти в три раза (40). С целью ускорения биологической зрелости клубней, посадки картофеля перед уборкой обрабатывают дефолиантами или удаляют ботву механическими способами (скашивают). Это обеспечивает снижение механических повреждений

клубней в 3,2-3,6 раза (29).

Наибольшее снижение повреждений клубней картофеля получено при химическом способе уничтожения ботвы, за две-три недели до уборки картофеля. С уменьшением разрыва между химической обработкой ботвы и уборкой картофеля количество механических повреждений клубней несколько возрастает. При механическом удалении ботвы количество поврежденных клубней выше, чем при химической обработке, но значительно ниже, чем при уборке картофеля с неудаленной предварительно ботвой.

Из известных технологий уборки - раздельный, комбинированный способы, прямое комбайнирование - на легких супесчаных и средних (легкий суглинок) почвах комбинированный способ уборки картофеля позволит снизить количество механических повреждений клубней в 1,6 раза (30). '

Хранение^ Потери картофеля при наличии механических повреждений клубней можно резко сократить, внедрив хранение с применением • активной вентиляции и автоматическим поддерживанием режимов хранения. Исследования режимов хранения клубней с механическими повреждениями после уборки комплексом мамин проводили в следующем диапазоне.

Для "лечебного" периода были выбраны температура воздуха в массе картофеля: 8,10,12,14 и 16°С и влажность 90-93%. В период хранения были заданы температура воздуха 1,5; 2,5; 3 и 4,5°С. Регулирование осуществлялось с помощью автоматического оборудования путем продувки воздуха через массу карто(Ьеля с помощью вентиляторов. Интенсивность продувки от 50 до 100 м°/т.ч. Результаты исследования показали, что при хранении картофеля с наличием механических повреждений с температурой "лечебного" периода в пределах +10...-+14°С. и влажности воздуха 92',1ь получены минимальные потери. Уменьшение температуры лечебного периода до +8°С и увеличение свыше +14°С приводит к увеличению потерь картофеля при хранении.

Продолжительность лечебного периода в 12-14 дней наиболее предпочтительна. Минимальные потери картофеля.при хранении получены при температуре 1,5,..3,0°С. Хранение картофеля с активной вентиляцией методом продувки воздуха через толщу картофеля в сравнении с хранением картофеля при естественной побудительной вентиляции позволяет потери урожая клубней уменьшить в 1,6 раза даже в том случае, если в хранилище заложено до 50% клубней с механическими

повреждениями.

Материалы исследований по хранению картофеля изложены в работах (7,8,9,10,13,14,25.28).

Экономическая _офЬективнос_ть_от снижения.^еханических_пов_режде-ний клубней. В соответствии ГОСТ 237-28-88 и ГОСТ 237-30-88 составляющей комплексных затрат является стоимость потерь количества и качества продукции от использования отдельной машины или комплекса машин. Учитывая, что потери картофеля от каждого вида механических повреждений не одинаковы, нами предложена методика расчета приведенных потерь (17), которые учитываются при экономической оценке новых картофелеуборочных машин

П = П'0=0,05.>!.+ 0,07.x,+ 0,180,+ 1=1

(15)

где П - суммарный показатель потерь от механических повреждений клубней,

Х|...Хд - повреждения определенной группы, по принятой классификации,^.

При закупочной цене одной тонны кондиционного картофеля 200 рублей и некондиционного 18 руб. (цены 1989 года), один процент механических повреждений клубней дает убыток в 1,8 руб. от каждой тонны картофеля, сданного государству. Один процент приведенных потерь от механических повреждений клубней картофеля дает убыток, например по РСФСР, от 58,6 до 70,2 млн.руб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ-

1, Применяемые комплексы машин для поточной уборки картофеля повреждают в период массовой уборки от 15 до 47^ клубней. Основное количество повреждений приходится на комбайн и сортировальный пункт. Вместе с тем клубни значительно повреждаются при перевозке и закладке их на хранение. Основную массу механических повреждений картофеля составляют клубни с локальными ушибами мякоти и разрушенной кожурой. ...

2. Основными нагрузками, воздействующими на клубень на протяжении всего технологического процесса от грядки до картофелехранилища, являются динамические (ударные) нагрузки.

3. В результате исследования нескольких сортов картофеля определены следующие характеристики клубней, влияющие на их механические повреждения при машинниЛ уборке:

а) коэффициент трения скольжения клубня по поверхности с различными фрикционными свойствами изменяется в значительных пределах': .. от 0,27 (капроновая плита) до 0,66 (резиновое полотно);

б) коэффициент мгновенного трения при соударении клубня с металлической плитой изменяется в пределах от 0,48 до 0,52 и по величине несколько выше, чем коэффициент трения скольжения (0^43...0,48);

в) допустимые нормальные нагрузки находятся в пределах

0,3...О,8 МПа и зависят от температуры окружающей среды, а касательные - 0,04...О,55 Ша и зависят от биологической зрелости клубня;

г) продолжительность всех трех стадий соударения составляет:

первой стадии ( 0,0...2,7 ) ыс

второй стадии (0,2... 0,9 ) мс

третьей стадии (0,7 ... 2»5 ) мс и зависит от упругих свойств клубня и соударяемого тела, начальной скорости удара, температуры и массы клубней, угла наклона плоскости соударения.

4. Предложенный в работе обобщающий коэффициент эластичности клубней (Кэ) для различных сортов неодинаков и изменяется в диапазоне от 0,98 до 1,75. С увеличением коэффициента эластичности повреждаемость клубней при механических воздействиях снижается.

5.Для уменьшения повреждений клубней в машинах эффективны по- • крытия поверхностей рабочих органов материалами, обладающими высокими амортизирующими и антифрикционными свойствами.

6. Рациональные режимы работы комбайнов ККУ-2А и параметры его рабочих органов при минимальных повреждениях клубней составляют: '

а) пропускная способность от 3,5 до 5,5 кг/с клубней на метр ширины захвата при наличии примеси почвы в массе клубней до 25>>;

б) параметры баллонов-комкодавителей: давление воздуха в баллонах 1,0...3,0 кПА, зазор между баллонами-от 0 до 150 мм, окружная схорость - 2,0...2,8 м/сек.

7. Оптимальными условиями работы- комбайна являются: влажность суглинистых почв в пределах 20...25$, температура окружающей среды 8...1Ь°С. Этим условиям соответствуют сроки уборки для картофеля

в Центральных районах Нечерноземной зоны с 5 по 20 сентября.

8. Отдельные виды механических повреждений по-разному влияют на потери при хранении. Наименьшие поге'ри клубней с содранной кожурой до 1/4 его поверхности [10%) и наибольшие у раздавленных клубней (73,&%)Минимальные потери картофеля сорта "Лорх" (около 12Й), убранного1 комплексом машин, получены при хранении его с активной принудительной вентиляцией и автоматическим поддерживанием режимов:

"лечебный, период" продолжительность 12-14 дней при температуре воздуха в массе картофеля Ю...14°С, влажность воздуха 90-935;

хранение при температуре воздуха 1,5...3',0°С и влажности воздуха' 90.. .93%-,

9. Реализация результатов проведенного исследования в конструкциях новых картофелеуборочных комбайнов и картофелехранилищ, обеспечивающая снижение приведенных потерь только на один процент, дает прибыль, например по РСФСР, в суше от 58,6 до 70,2 млн.руб.

Ю. Исследованиями выявлены пути снижения механических повреждений клубней, основные из них следующие:

применение рациональной технологии возделывания картофеля в зависимости от почвенно-климатических условий;

выбор рационального способа уборки в зависимости от условий года; обязательное предуборочное удаление 6огеы с целвю досревайй'ж клубня' за) ЮЦЕ4» дней' до уборки;

уборка картофеля е наиболее благоприятные сроки';' ' использование в конструкции картофелеуборочных машин для покрытия рабочих органов материалов, обладаюашх высокими амортизирующими и антифртцноннкми свойствами;, установки гасителей скорости в местах перепадов-,, а пр1Г гезнекений' направления потока - сканирование клубней на принимаете^1 ргаГичка; органе;

использование всех воикъжш-!' регулировок работах органов машин; применение.сортов каргофйш' с наиболее высокими эластичными свойствами;

хранение с активным вентилированием и автоматическим поддержанием режимов.

К докладу прилагается список работ, получивших отражение в диссертации. В список включены работы, на которые имеются ссылки.

Полный список печатных трудов по теме диссертации находится в личном деле соискателя и содержит пять книг, II брошюр, 34 статьи, три авторских свидетельства на изобретения, восемь стандартов и руководящих документов, - всего 61 наименование.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ .

1. Сафразбекян O.A., Верещагин Н.И. - "Технологические особенности новых картофелеуборочных комбайнов". (Ж.Механизация и электрификация соц.с/х. К» 4 1961 г. с.52...56).

2.Е-, ешагин Н.И., Пшеченков К.А. - "Опыт уборки картофеля поточным способом". Бюро технической информации и рекламы.

МЛ962г. с.30.

3. Пшеченков К.А., Верещагин Н.И. -'"Поточная уборка картофеля". (Ж.Техника в сельском хозяйстве. № 9 1962 г. с.II...15).

4. Верещагин Н.И. - "Двухфазная уборка картофеля". (Ж.Механизация

и электрификация соц.сельского хозяйства № 2 1962 г. с.36...33).

5. Верещагин Н.И., Пшеченков К.А. - "Рабочие органы машин для возделывания, уборки и сортирования картофеля".

(Ы.Издательство "Машиностроение". 1965г. с.П2.,.264).

6. Верещагин Н.И., Волчкова В.Б., Щербакова Л.А. - "Программа и ме--тодкка испытаний машин и оборудования для возделывания, уборки, послеуборочной обработки и хранения картофеля".

(М.1965г.).

7. Сухаренко В.И., Верещагин Н.И. - "Хранение картофеля" (Бюро науч-■ но-технической информации и рекламы. В/О "Союзсельхозтехника"

1965г. с.32).

8. Белкин Ю.Л., Верещагин Н.И. - "Хранение картофеля с принудительной активной вентиляцией". (Ж.Техника в сельском хозяйстве, 3 7. ¡,1.1965 г.).

9. Белкин Ю.Л., Верещагин Н.И. - "Опыт хранения картофеля с применением активной принудительной вентиляции на ЩИС В/О "Союзсельхозтехника" (издательство "Экономика". М.1965г.).

10. Верещагин Н.И. - "Новое в механизации уборки и хранения картофеля". (Ж.Механизация и электрификация соц.с/х 1966г. № 2).

11. Верещагин Н.И. - "Результаты испытаний новых картофелеуборочных машин". (Информационный бюллетень. В/О "Союзсельхозтехника".

М.1968г. 18 е.).

12. Верещагин Н.И. - "Приборы и оборудование для испытания картофелеуборочных машин". (ЦШИТЭИ. M.I968 г. № I с.75...79).

13. Верещагин Н.И. - "Рекомендации по применению типовых проектов картофелезранилищ с активной вентиляцией" (Брсы.КГИ В/О "Союз-сельхозтехника" М.1968г. 12,6 п.л.).

14. Верещагин Н.И., Дергунов В.Д. - "Активное вентилирование картофеля. Агротехнические советы колхозам и совхозам". (Г'азета-пла-кат Министерства сельского хозяйства СССР J? 18, IS68 г.).

15. Козюра К.С., Щелкунова К.Д., Верещагин Н.И. - "Определение площади поверхности насыпи картофеля". (Ж.Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 10 М. 1969г.

с.50...51).

16. Верещагин Н.И., Пшеченков К.А., Федосеева С.А., Щербакова Л.А., Волчкова В.В. - "Машины для возделывгния и уборки картофеля". (М.Управление научно-технической информации и рекламы В/О "Соозсельхозтехника" 1970г. с.5...20).

17. Верещагин H.H. - "Совершенствование методов испытаний картофелеуборочных машин". (Сборник - Новое в испытаниях тракторов и сельскохозяйственных машин. Выпуск У1, М.1970г.,с,76...60).

18. Сухаренко В.И., Верещагин Н.И., Асябрик И.М., Босько В.А. -"Рекомендации по применению различных способов уборки картофеля". (М.Управление научно-технической информации и-рекламы. В/О "Союзсельхозтехника" 1970г. с.32).

19. Машины для уборки и сортирования картофеля. Программа и методы испытаний. (ОСТ 70.3.18-71, с.33,34,37...41; 43...44; 48...49; 63).

20. Верещагин Н.И. - "К методике определения механических.повреждений клубней картофелеуборочными машинами". (Новое в методах испытаний тракторов и сельскохозяйственных машин. Выпуск X, часть П, М. ЦНИИТЗИ 1972г. с.З».Л1).

21. Верещагин Н.И. - "Исследование и обоснование путей уменьшения механических повреждений клубней картофеля при поточной уборке". (Ы.1972г. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук).

'2. Верещагин Н.И. - "Прибор для определения прочности картофельной кожуры". (Авторское свидетельство Р 376752 Бюллетень },"- 19 1973г.).

3. Машины для уборки и сортировки картофеля. Программа и методы

испытаний. (CJT 70.8.5-74, с.24,25,27...32; 34...38; 56)

24. Картофелесажалки. Программа и методы испытаний. (ОСТ 70.5.2-74 М.1974г. с.34).,

25. Верещагин Н.И.'- "Пути уменьшения повреждаемости картофеля при машинной уборке". Основные направления совершенствования конструкции машин для возделывания и уборки картофеля. (Материалы Первого всесоюзного научно-технического совещания. Отдел научно-

технической информации. М,1974г. C.I20..J26).

26. Верещагин H.H., Щербакова Л.А., Волчкова В,В. - "Оценка факторов, ачияюших на качественные показатели работы картофелеуборочных машин и повреждаемость клубней". (Новое в методах испытаний тракторов и сельскохозяйственных машин. Выпуск ХШ.М.1975г;

с.ПО...114).

27. Верещагин.Н.И. - "Рекомендации по механизированному возделыванию и уборке картофеля". Ш.ЦНИИТЭИ В/О "Союзсельхозтехника" 1976г. с.46).

28. Верещагин H.H., Пшеченкоб К.А. - "Комплексная механизация уборки, и хранения картофеля". (КолосМ.1977г. с.183 по 340).

29. Верещагин Н.И., Пшеченков К.А., Герасимов B.C. - "Уборка картофеля в сложных условиях". (М.Издательство "Колос" 1983г.

с.23...206).

30. Пшеченков К.А., Верещагин Н.И. -."Индустриальная технология производства картофеля". (М.Издательство "Колос" 1983г.

с.92...138).

31. Верещагин Н.И. - "Оценка качества работы картофелеуборочных машин с применением радиотелеметрической системы "Радиоклубень". (Новое в методах испытаний тракторов и сельскохозяйственных машин. Выпуск ХХШ 1983г. с.40...43). . '

32. Верещагин Н.И., Сухаренко В.И. - "Индустриальная технология производства картофеля". (М.Реферативный научно-технический сборник. № 5 ЦНИИТЭИ 1983г.).

33. Сухаренко В.И., Верещагин Н.И..Василевский В.Д., Канторович М.Я., Воробьев В.". - "Организация и проведения испытаний сельскохо-зяйственной^техники". (М.Издательство стандартов, выпуск № 2.

1984г. c.III).

. Верещагин Н.И. - "Теоретические предпосылки для аппаратурной оценки механических повреждений клубней, картофеля". (М.1985г. Сборник научных трудов ЖИСП с.27...29)..

. Верещагин H.H., Гречишкин H.A., Тарицын В.И. - "Исходные требования на разработку и изготовление телеметрического прибора "Радиоклубень" для испытаний картофелеуборочной техники". (Солнечногорск, Московской обл. - 1986г. с.9).

. Верещагин Н.И. - "Механизация возделывания картофеля по интенсивной технологии". (М.Агро-КИйТЗИТО, 1989г. с.29).

. Верещагин H.H. - ''Три стадии процесса соударения клубней картофеля". (Частично упруго криволинейного тела) с другими телам-:. (Сборник научных трудов !ШСЛ. М.ГЗВЭг. с. 120.. .122). Испытания сельскохозяйственной техники. Маиины для уборгат и послеуборочной обработки картофеля. Программа и методы испытаний. РД - 10.8.5.89 (М.ИнформАгротех. 1969г. с.53...59; 90... ...95; 102).

. Еерепагпн Н.И. - "Исследование соударения клубня с другими телами". (М.1989г. Труды НПО ВИСХОМ 2/89 с.JI9...124).

. Зубков В.В., Верещагин H.H., Волчков В.А., Колесников В.И. -"'Зозделыванио картофеля на засоренных камнями почвах". (IL Картофель и овощи, Г= 9-89г. с. 18. ..19).

. Верещагин Н.И. - "Процесс соударения клубня картофеля с другими телами". (Н.Техника в сельском хозяйстве. I 1900 C.23...25).

. Буклагин Д.С., Верещагин H.H., Зубков В.В., Кялинкин A.A. -- "Новые методы и технические средства для испытаний сельскохозяйственной техники". (ИиформАгротех.М.1990г.3 п.л.). .

i. Верещагин Н.И. - "Динамические характеристики соударения клубней картофеля с другими телами". (Рабочие органы и устройства для возделывания, уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов и овощей: Сб.науч.тр. НПО ВИСХОМ М.НПО ВИСХОМ 1990г. с.50...54).

. Петров Г.Д., Верещагин Н.И.,'Гречипкин H.A., Диколенко A.B. -"Источники механических повреждений клубней картофеля при уборке комбайнами". (Рабочие органы-И устройства для возделывания, уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов и овощей : Сб.науч.тр. НПО ВИСХОМ - М.НПО ВИСХОМ. 1990г./ . /А'-> С.З...Ю).____________________________________________________C^v У

Подгчсаио в гтэчать Тпр. -¡СО

МИИС11 им. Li.il. Горячки на ■