автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование рабочих органов для удаления ботвы моркови на корню

На правах рукописи

;;ла у^лшы ботвы моркови на койю

05.20.01,- иехаяпзация сельскохозяГ;-ствеяного производства

автореферат

диссертации на соискание ученой стелена кандидата технических наук

С.-Петербург-Лушсхк,1556 г.

диссертация заполнена на кафедре "Сельскохозяйственные мазлны" Плэвско:! Государственной сельскохозяйственно:; Академии

Iiay4KK.': руководитель - доктор сельскохозяйственных \

тук, Колч:щск:ы Ц.Л.

С:!;::ц::глъкке оппоненты -доктор технических

наук, Попов A.A.

кандидат технических наук Шабуров Н.Б.

Ведущая организация - Головное специализированное конструкторское бюро (ГС1\5) по машинам дая овощеводства, г.лосква

Сабита состоится " <?J " gnf?ej)ß 1926 г. в № час.

на заседании диссертационного созета К 020,59.ÜI 3 Паучно-исслс дозательском л дроектко-технологпческом институте механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны Р.-5. по адресу: I5S625, г.С,Петербург - Пушкин, п/о Тярлево, •¿кльтровск поссе, д. 3 HjiHTI-ii.wC-L 11.3, Р.2,

С диссертацией t/.апяо ознакомиться в библиотеке KETELiaCX. Азтор-з^ерат разослан ". ' ^IS3o г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший

OiAbjJi лЛРЛлТ-ЛР.-СТ^иЛ pjii-'jTIi

Актуальность те;.тц. Зу^эк^эность селъскодозядстзендсгс производства эо многом обусловлена уровнем его :.:е::ан::зацдд. ...ногг.е казкнц, выпускав:же надеП прэгдддленностьз длл зо2да"хван::я ;: уборки озощних культур, не удовлетворяют аграрное производство вследстедд низкого качества ецполпз::дя операцдд. Надбольдуз остроту эта проблема приобретает па Еоздслнвандл :.:ор::звп.

При возделпзанпя морковл наиболее трудое:.'д:ой остается уборка, на до „та когоро;"; приходится 60... 7QT3 нее:: трудозатрат. i,:=:-:a-нпздрованлыя уборка корнеплодов е папе:: стране производится з основнс:л двутля cnoco6ai.::i: терзбпдъндд.:л п Зикалдвадд:::.:д ;.:алддз:.:д. Оба способа калгп! применение з связи с пирокл:.: дпадозоно:.: по~ но-клд:.:агпчес:слх услов;й в наае:: стране п п.\:е:эт право на ддзнъ.

Главной проблемой при уборке корнедлодоз г,:а£пна;.:л зккаддва-loqero типа является удаление ботзд.

В настоящее врется в мирово:: практике прд:.:еня:зтся в 00:02нс:.: ботвоудаллтелп срезающего действия. Однако пз-за неравномерного расположения головок корнеплодов до высоте относительно поверхности почвы и слабюс ноппруззлх способностей рабочих органов нд один из шпе не обеспечивает обрезку бствы в соответстздд с требованиям стандарта (у 8С£ корнеплодов длина остаздеИся ботзд не долдна превышать 0,02 :,;).

Tai-:, средняя длина оставшихся черепов бзтзн на корнеплода:-: длл ffiP-1,513 составляет 0,С7-0,Со

Зсе это свидетельствует о том, что задача сззда:п:я д внедрения рабочих органов л г,:аднн, обеспечдваэ'дих высокую полноту удаленет ботзи при !д'лш.:альннх повреждениях корнеплодов язлязтея актуальной я имеет вадное народно-хозяйственное значен::е.

•1 о

Цель исследовании - ловшсллз производительности ц полнот удаления ботвн при ьшдп.иальнцх повревдешшх корнеплодов за сче1 улуч^енич технологического процесса ковш рабочим органом для удаления бстзи.*

Объект нсслелозаняя . Технологически;! процесс рабочего органа для удалена ботвн иордозл с вертикально:: осью вращения ц горизоягальк-л.:з ботзоудалязцп'.'л лопастями.

.'■■5?оди:-:а исследования. Теоретические исследования выполнялись с применением основных пололешй 1лехапико-1/.ате:.;атпчсских исследовании.

Экспериментальные ясследовалля предложенных работах оргако проводите ь на лабораторно-полевой установке с применением мате .•.■¡гтнчсскнх истодов планирования эксперимента и обработки резуль татоз с использование:.: СВМ.

При проведении лабораторно-полевых исследовании состояние поля и убираемо;; культуры оценивалось в соответствии с ОСТ

го ^ п рп О« ( •~~ с»-*.

Научна новизна. Анализа:,: параг.етроз мпкропро.^пля поля и распределения головок корнеплодов по высоте установлено, что наиболее высокие качественные показатели могут быть достигнуты бо зоудалителе:.: с вертикально;: осыэ арацения с горизонтально распо-лоленн-л.'л эластичными ботвоудаляздикп лопастями.

На основания теоретических и экспериментальных исследовав разработана конструктивная и техно логическая схема нового рабочего органа для удаления ботвы. Установлены его оптимальные па-

рс^чОТрЫ»

новизна технических решении, полученных е результате иссле дован;и! и лепользуемлх в созданных рабочих органах защищена. авторскими свндетельстпаш на изойретоиас Л].' 1ос.00о1,

1445602, 1222X2, 1030431, 1307071.

Практическая ценность работы. Па основе результатов исследований и новых технических рецепт'; разработаны рабзч;:й орган для удаления черелков ботвы п экспериментальный образец двухрядной комбинированной ботвоуборочно;: малины .

Использование экспериментальной ботвоуборочно": малины позволяет снизить затраты труда при уборке корнеплодов на 42,1 при высоких качественных показателях.

Реализация результатов работы. Экспериментальный образец ботвоуборочной маашш успепяо пролел хозяйственные испытан:^ в совхозе "Боткинский" и учебно-опытном хозяйстве "^¿злъское" Зот-кикского района Удмуртской республики.

Апробация работы. Результаты исследований доло.~енк л одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ¡МХИ (г.Ижевск, 1938, 1591 г.г.), на научно-технически:: конференциях молодых ученых и специалистов ПСлЛ (г.Пермь, 1933 г. и ККИ0;1 (г.Мытищи, 1933 г.), на республиканской научно-практической конференции (г.Ижевск, 1367 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах и в 7 авторских свидетельствах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка использованной литературы из 79 наименований з т.ч. 5 на иностранных языках. Изложена ка 130 стр.машинописного текста, включая II таблиц, 23 рисункоа и Ю приложений.

СО^Р^МШ РАЗОТЫ

Во введении обоснована необходимость проведение настоящей работы, ее актуальность, сфорглулярована цель ::сследонан:1й. ¡■■¡злоаены основные положения, выносимые на зацлту.

3 понео:"; главе "Состояние вопроса л задачи исследовали:'! приведен обзор п анализ суцсству;ощ:ис технологии, ;.;ашлн д рабо члх органов для убор:::: корнеплодов 1.;орковл. Совещается состоя лие 1.:ехалнгац:п удалелил ботвы. Представлена классификации су ¡цестзуэцлх способов л рабочих оргалоЕ длл удаления ботвы 1.:орк их оценка л анализ до теоретическим л экспериментальным работ учених по исследования процесса удаления ботвы от корнеплодов ::ор::ов;:, раскрывается важность л актуальность лробла;ды.

Зыдзлкута рабочая гипотеза: для ловшеакя. качественен:;, а казателе:; ботвоуборочны:': глаллш леобход:ило обеспечить илдшлцу альлоз отсла-лдЕоше головок корнеплодов с приложением разрут ;оцен силы Есрпаадикулкрко осп лучка 6отеы в непосредственно": близости к головке корнеплода ( в золе повышенно;: хрупкости б;

Еы).

Па основании этого сфорглулпрэвапи следующие задачи исследовали:: *

- изучить С"^злко-;.:е;сан::чес!:ле сЕо:':ства ботвы л ;.:орковп л:

- исследовать состояние поля и культури на коркз;

- определить условия, прл которых возможно наиболее лолне отделение ботвы от корнеплодов;

- проз ест:; изыскание рациональной с;сеш ботвоудаллздего ь:о;саклз:."л, обеслечиваэдего более полное отделение ботвы до сро нелиз с аналогами;

- теоретически л экспершдиктальло определить ослов-ше гес :.:етр::чоскне, конструктивные II килецатачеекке параметры;

- разработать л изготовить экспериментальны;! образец бот£ уборочной :лал:л;и и прозости лабораторпо-нолевые испытания;

- провост:: кслытаипя ботвоуборочно.': машины в производстве

иых условиях л определить экономические показатели.

До втозол главе "Теоретически": анализ процесса удале;:::я 6этеы л обоснование основных кинематических и конструкт^ны:-: параметров ботвоудалпгеля" на основе рабочей гипотеза дано обоснование типа рабочего органа и сфорг.улпрованы основные к нему требования.

¿дя реализации технологического процесса разработана и обоснована принципиальная схема ноеого рабочего органа (рпс.1).

Рабочш орган содержит вертикальны:: вал I со пкивом 2. il акпву с шннеп стороны примыкает цилиндрическая обечайка 3 к которой с помощью болтов прикреплены эластичные пластины 4 прямоугольной формы, ншнле концы которых разведены в стороны и зафиксированы на копирующем диске 7. лоплрузщий диск с закрепленными на ней ботвоудалягощиш лопастями 6 соединен с телескопическим стабилизатором 5 посредством сферического парнпра В. Sa счет телескопического стабилизатора, сферического паряпра л прутны, достигается копирование поверхности почец л головок корнеплодов.

Параметры рабочего органа должны удовлетворять трем оекзв-нш.1 требованиям.

1. Расстояние от зоны обрезка до зоны копирования - саг копирования (Л.), должно быть шнималънкм.

2. Ыезду копиром и головкой корнеплода должен быть постоянный контакт.

3.Давление копира на корнеплод не должно превышать его механической прочности.

По данпил д.т.н. бостона З.А. корреляция маординатами перемещения копира и ботзоудгляэцего элемента исчезает при цате копирования А <130 ш .

Л предлагаемом рабочем органе принимаем, что копирование осуществляется центром сферической поверхности копирующего диска 7, а удаление ботвьг концом лопасти 6, тогда саг копирования

7

Р;:с.1. Схе;.-л принципиальная рабочего органа .

Рис.2 К г.:ше;.:а'гпчсс:со1.;у и динампческоцу анализу процесса копирования кжро-релхе^а поля.

р'аоочого органа л = + £

Из первого требования для определения диаметра копирующего

диска и длины ботвоудаляющей лопасти мощем запг.сать следующее

условие < л

¡/и ¿Z /30 мм

где ^и - разброс головок корнеплодов по сирине рядка; c¡ - диаметр копирующего диска; £ - длина ботзоудаляющей лопасти.

Быполнение второго условия (постоянство контакта) момот бит: выполнено если (рис.2)

Рпр * & & Fan ё-С 2 m(¿ tj) где Рпр - усилие пругхины, Н; Сг - сила тяжести, Н; Fu» - сила инерции, Н;

8 - жесткость (податливость) прущлны, Н/:.:.:; С - рабочий ход пружины,

м - масса составных элементов копирующей час

органа, кг; % - ускорение свободного падения, m/c¿; j - ускорение вертикального перемещения коли и/ с2.

¿дя определения ускорения J рассмотрим кинематшгу перемещения копирующего диска. Принимаем, что копирующий диск и опорное колесо ботЕоудалителя перемещаются по синусоидальным кризы:: с амплитудами )[р -рядка и ^^-м^.сдурядья и с длиной волны соответственно Lр п liM . Тогда перемещение копирующего диска по высоте мокет бить выражено усредненной синусоидальной кривой с амплитудой = ± и дта.чой волны h^ = L^ ± ¿M

к математически выражено h - ^ ср- Sin • ¿ / м ;

гДе -средняя а.ылитуда копирования,ы;

Lcjо -средняя дана волны,!.;; 2J[ -частота синусоиды; ¿-\Jn-t: -путь пройденный маликов за время и . Скосость веотикального перемещения

V*с» J

d-1 ~ '

Ускорение вертикального перемещения

Ар- v^ -ГЪ -- /a j

jh- dt3--

Третье условие момет быть достигнуто при у с лов:::::

Ркр ^ О t Fuh * Рпр

Р«р - тЦ £)) & «Г- С

где Ркэ -ус::лпе при которой наступает разрушение корнеплода,II.

По данным д.т.н.З.А.:1востоза PKD = 400...63J Н.

Одновременное выполнение второго и третьего условия позволяет определить .-.'.есткзсть (податливость) прут^лны телескопического стабилизатора рабочего органа ботвоудалителя и математически мемет быть выралеко:

V т ¿^ hep

Траектория,описываемая ботвоудаляющей лопастью представляет циклоиду, ее геометрическая форма зависит от показателя кинематического pe:.ULV.a работы (отношения ^/VM ).

Уралкспил двщенкы: в параметрической форме запишутся в сле-виде: fyA = -t + Я -Sin u)t

/А r R ■ Cot u>t

Уравнен::;: движения и абсолютная траектории дв^г.сн::.': позволяет определить минимально допустимую длину ботвоудал;:.:;^:: ло-сти.^лл отого сведем попятно шага подачи. Иод иагем подачи

понимается расстояние ые:;сду одинаковыми to4Ilj.ii; двух циклоид вдоль оси CI: описанных дву;.:я последузцпмл друг за другом ботво-удалящшл: лоластямл (рпс.З).

2сли длина ботзоудаляэдей лопасти не будет соответствовать шагу подачи бозмозш два варианта работы ботзоудалителя. Первое, с пропусками и второе, с многократны:.: воздействие:.: лопасти с головкаш корнеплодов. Чтобы избегать этого необходимо соблюдать условие:

£ ? а = L

где £ - длила ботвоудалящеГ; лопасти;

<Я - иаг подачи, м; Vr<i - скорость малины, м/с; iD - угловая скорость лопасти, с-"'';

L - число лопастей.

Пользуясь известными методами расчетов мо::шо определить геометрическую фор:^ лопасти. Наиболее благоприятные условия для удаления черепкоз ботвы от головка корнеплода за счет облома-обрыва могут быть созданы при отсутствии соскальзывания ботвы по разрулалйдел кромке. Предельным будет такой на1слон разрушающей кромки, при котором наступит соскальзывание ботвы.

.Характер взаимодействия ботвы с разрупаацел кромкой зависит от соотношения скорстей лопасти Ул , малины ^м к формы лопасти. Так как Vk >> Vin следовательно скольжение стебля :.:о.7.зт происходить только к переднему основания. Чтобы этого скольжения не было необходимо выдергать условие (рис.4) Ртр >

т.о. 2 Fuu • уь

та:: как N = Fuh

Fan • &>уз Inр>

или Ь^^^Р ' = следовательно ск ^ У-(( j II

?;:с. 3. Абсолютная траектория двидения

лопасти к определению шага подачи.

Рис. '4. К обоснованию условии при которых отсутствует соскальзывание ботвы с разрушающей кройки лопасти.

Гласа третья "Программа и методпса экспериментальных

исследований".

Программой предусматривалось: определить основные показатели характеризующие состояние поля и убираемо!: к-/ль туры; разработать и изготовить профилограф для исследования микрорельефа поверхности почвы; макетные образцы рабочих органоз, лабораторно-полевую установку; определить критическую скорость удаления ботвы эластичной лопастью; изучить основные факторы, нлияпцие на процесс удаления ботвы и их возможные пределы варьирования; определить качественные показатели рабочих органов; используя методп:г.-планирования многофакторного эксперимента определить оптимальные ремимы работы.

1ля исследования микрорельефа поверхности почвы нами был разработан профилограф (рис.5), обеспечивавши непрерывное копирование микрорельефа поверхности почвы на неограниченном участке позволяющий регистрировать не только величину, но и характер изменения высоты гребне:: относительно опорного колеса бот-Еоуборочной машины.

Профилограф включает регистрируемо и копирующую част::, которые сообщаются кемду собой гибким Еалом £ (трос спидометра) и тросом в оболочке 7 (трос сцелленнл мотоциклетных).

?;опирующая часть устанавливается на раме 14 лаборатор:-:с-по-левой установке в корпус 3 рабочего органа и состоит из трубчатой штанги 10, копирующего колеса 12, поузинн II.

л

Записывающее устройство имеет две перекладины 2, вдоль которых скользит каретка I с закрепленным на нем запис12аоц:1М элементом.

Пгаулкп элемент в масштабе 1:1 регистрирует вертикальное перемещение рабочего органа и в маептабе 1:^0 путь пройденный г..а-

с ¿úüijpavopuo.': нодсию.. yc'iV;¡Á)..::o...

Ы

шпнои. Лолучсиние про^лиограг-мк ойрайишвались с помодь:з привоза ЛОЦд-12 ц проанализированы методом вариационно:; статистики.

¿дя исследования рабочих органов в производственны:: условиях била разработа!:а i; изготовлена лабораторно-полззая установка Рис.!5. I-] ллбораторпо-долезод уста нов:-:;: представляет спарную конструкц:га, состояцул из несудето бруса к рамк:: автосцепки. По концам бруса пр::варен~ сто:'1кп с сектором для кр=кл;н:::я поводка опорно-коппрудад: колес. На брусе смонтированы два рабочих органа 14, гндромотор 15 П.1м-5С/ и конпческ:::; ред/ктср 13. Привод рабочих; органов момет ссудэстзля;ься, как от гндромзтора тале п от BO.'.I трактора чзоез конически: редуктор и ременные передачи.

В диссертации поводится методика проверки гидстс-зы о нормальном законе распределен:^ головок корлеплодов и мккропрсГкля рядка по eucotc.

Описана методика плак::роза::::л многсГ.'акторного зкслор:..:ента с применением С1£1п (ортогонального центрального композиционного плана).

7словня проведения нсслэдсзанхч былд измени на основе коломенки отраслевого стандарта ОСТ 70.--.7.-23 ".хнытан:!" солд-спо-хозядстззннод те:д{:д-:п. :.лд;1пы ¿r.i уборки сводный и бодчззы:; :kv:l-тур. Програмла и методы испитаник".

3 чзтвепто.'; главе, "гезультаты экспериментальных нсследоза-лиЛ il их анализ" проведены исследсзап::л состояния поля и убираемо;': культуры. Особое значение придавалось и.сслодова'.ии: микрорельефа ловср:июст:1 рядка и ¿слслслзголопск корпс-ило„оз относительно копеокностп ночви.

Анализом результатов экспериментальных псследэван:и; микрорельефа поверхности рядна п расположения головок корнеплодов относительно уровня почвы по высоте установлено, что математические оглзданкя и стандартные отклонения соответственно составляют:

- амплитуды неровное те:': микрорельефа рядка А =45 мл;

- лага неровностей Ь I.:.:; Ъи = 227 ш;

- расположения головок корнеплодов относительно поверхности почвы по высоте /) =1,03 мм; = 13,92 мм.

Но результатам исследовании амплитуды и шага неровностей ¡.пдсрзпрзЛплп рядка, разброса головок корнеплодов относительно осевой л:пчии рядка, располомешит головок корпенлодоЕ по высоте приняты следующие параметры рабочего органа: диапозон колебании копирующей тарзлки относительно рамы макшны А =0,1 ы; диаметр кепируэце:!; тарелки Д = 0,4 м; длина лопасти £ = 0,1 к.

При экспериментальных изысканиях рационально;!' конструкции рабочего органа было разработано и наследовано несколько вариантов рабочих органов из которых наилучшие качественные показатели бил:; достигнуты рабочим органом снабженным телескопическим стаби лизатором, кодируйте:'; тарелко:! п горизонтальными ботвоудалядщиш лопастями (рис.I).

3 экспериментальных исследованиях была поставлена задача изучить влияние двух основных независимых йактороЕ к определить :::: оптимальное сочетание в технологическом процессе ботвоуборочной малипк.

Предварительные одно^актэрние исследования проведенные е тс чонпи ряда лет позволили принять в качестве основных факторов по тупательну:о скорость маашш и чистоту вращения рабочего органа.

И. качестве основного критерия оптимизац:ш была пр:пшта пол-

нота удаления ботвы и дополнительного критерия - ловра:::деп::я корнеплодов.

Опыты проводились на лабораторио-полевоЛ установке состоящей из двух рабочих органон с приводом от ВО!л трактора через конически!: редактор и ременные передачи.

¿ля получения более полного представления об изучаемо:: поверхности отклика была реализована математическая модель второго порядка с использованием ортогоьхгльного центратьного ко;.:поз;1цпзн-ного плана (ОЦлП).

При планировании эксперимента факторы из катура^нкх переменных переведены в кодированные Х^ с ограничением-/^ / Значения выбранных уровней варьирования факторов Сг и С^ пр:пз едены в таблице !г I.

Таблица I

Зыбранные интервал!!, уровни варьирования и кодирование факторов

¿акторы Едшыща Обозна чение Уровни варьирован;-.-!

измерения имено-ваняое •кодовое ! ГИИлНИН ! "-1" Соедини ¿еохкпп

Частота вращения рабочего органа об/мил С1 650 ЮоО 13 5 и

Поступательная скорость агрегата м/с е., *я 0,5 I 1,5

По методике изложенной в разделе 3.2.5 согласно матр;:цы эксперимента били поставлены опк-'ы с трехкратной повторность:: и определены коэффициенты уравнен:::! регрессии, опксывазщпо полноту

удаления ботвы и повреждение корнеплодов. Уб = 60,3 + - 12,5 L¡ - 5,87 л|

IL. = 5,77 + 1,55 Xj +2,58 Z.¿ - 0,2221^- 0,5 i¿¿

Проверялась гипотеза адекватности представления результатов опытов полиномами второго порядка. Для этого были расчитаны соот ветствующие сут-хы 1шадратоз, дисперсии и ¥ - критерий, для ыатем тпческои модали полноты удаления ботвы численное значение ¥ - кр терпя равно ¥ = 2,18 < 2,8 = í g q^ , где ¥и q^ = 2,8 - табличн значение ¥ - критерия для уровня значимости 0,05.

Для модели повретделил корнеплодов ¥ = О, II 0,8 = ¥g д- . Поскольку табличные значения ¥ - критериев больше вычисленных, то математические модели адекватны полиномам второго порядк Анализ получешшх уравнении регрессий т.е. математических м делен второго порядка, выполнен с помощью ПЭВМ. Поверхности откл и их двумерные сечения были графически изображены в трехмерной пространственной системе координат при этом репалась компромисс!! задача, е которой требовалось найти значения факторов, дающих ма слыальнуа полноту удаления ботЕЫ при минимальных поврездениях ко неплодов рис.6.

По результатам репеипя компромиссной задачи могут быть рекомендованы следующие рациональные ре:.шмы работы (табл..1' 2).

Таблица - 2. Рациональные режимы работы ботвоудалптеля

Повременно

коэпеп^одов, 12 3 4 5

П.., /j

Полпота удаления бот- 61 67 73 73 £3

вы ,

Частота вращения рабо- .„., г,>.с, Го7Г.

чего органа С£, об/мин bu,J ^ °

Поступательная c::o- - , ..... , ,.,. ,. .- .,r

рость малины С.,, м/с ±,'"J

18

IKu : S.3x

Ulli« : 1,2/.

Car fü си it : E.ifti't

lîf «9 ten CU 43.J3;/ii¡«

■i; '/i

il ! ! f

: I

/ (58

а.ъИшу

¿5

I.5B

'S 1352

fax: 53. Sz ÏÏS.nin r 5S.îx

3if no c:u C2 : i.lfct'c

lar го te» Cl : 1J,W/m

$SO

Cr

s*3

1Ie

I

u

С1,о5/«н

0,5

J.53

£55.

tiiO

Ш.

Mni35c

■К 1Ж

к \ \№1

к KXNW)

\| \ \

\ -\—t—V-1, 5! Sí V п ; \!\ \

V 0/ OJ /,( r. 6 y^-ilCtCj

Рис.G. Поверхности отклика к их двумерные сечения, характеризующие: а - поврегаения корнеплодов, ú - полноту удаления óotbu.

..'о результата:.: полевых п лабораторных исследований рабоч органов для удаления ботвы была создана комбинированная ботво; барочная малина KS.í-2 (рис.7) состоящая из измельчающего рото; от .Ü.'p-I,5 с горизонтально;': осью вращения л деух доочкетптело; головок корнеплодов с вертпк-яьно!;' ось:о вращения.

U пято:'; главе "Экономическая эффективноеиспользована ботвоудалнгзля" выполнен расчет экономической эффективности m пользования комбинированно;"' ботвоуборочной маплны IüI.I-2.

3 качестве сравнения выбрана технология удаления ботвы с использованием ротационной косилки Kü?-I,5 с последующей дооч; ко:'. головок корнеплодов с помоцьа "хлесталки" (резиновых биче: установленных на горизонтальном валу), как наиболее часто ncni зуемо:; на уборке корнеплодов методом выкапывания.

Дроиззодственные сразнптачьные испытания показали, что к-честзе1Ы1ые показатели в зависимости от скоростного ре:;п1ма раб< малин составили для KL;.i-2 полнота удаления от 61...83 % соотнс ствзкио позрещепне корнеплодов от 1...5£ для .¿IIP-I,5 + "хлес: ка" полнота удаления ботвы от 42...7ü;t при повреждении корнеш доз соответственно от 3,4...8,S;'j.

3 то время ботвоуборочная машина KK.Í-2 за один проход выполняет одновременно две операции - скашивание и лзмельченл* основной массы ботвы л доочпетку головок -корнеплодов в то врег. как при существующей технологии эти операции выполняются разде но в два прохода.

Результаты испытании и расчетов показали, что затраты трз с использованием lüil.í-2 на удалении ботвы могут быть снижены пс сравнение с сущестзу-сще;; технологией на 42 % при еысоких качес пых показателях.

Сбдие выводы п предложения.

1. Б условиях Удмуртской республики наступление заморозке наблюдается 20-30 сентября, чтобы обеспечить уборку моркови в кратчайшие сроки и с глиншлальными потерями необходимо вести сс четание уборочных малин теребильного и выплывающего типа. Б I чалэ уборки эффективно применение малин теребильного типа, а I ко-ще (после полегания ботвы с наступлением заглорозков) -выкапывающего типа.

2. Исследованиями многих ученых установлено, что удаление ботвы ко:камн до требовании стандартов не может быть достпгнутс из-за большого разброса головок корнеплодов по высоте и значительных неровностей микрорельефа рядка, поэтому удаление ботвь предлагается выполнять ботзоудадителямл с эластичными лопастя1.:

3. ¿^тя достижения требовании стандартов рабочие органы бс Еоуборочжх малин долглы отвечать следующим основншл требован;;

- расстояние от зоны обрезки до зоны копирования (ааг копирова должно быть минимальным;

- рабочий"; орган не должен отрываться от поверхности почвы и го в ок корн еплодов;

- давление рабочего органа на корнеплод не долдно превышать ег меканкческои прочности.

4. Экспериментальными исследованиями микрорельефа повэрхн рядка и расположения голоеок корнеплодов относительно урозня п установлено, что математические ожидания и стандартные отклоне соответственно составляют:

- амплитуды неровностей шкрорельефа рядка Д = 46 мм; ^ = 17,34 ил;

- ^ага неровное те!: Ь = о-У^лм; = 227 мм;

- расположениях головок корнеплодов относительно повсрнности по

h = 6,8o и;.;; (5^ = 13,мм .

5. Разработан новый рабочий орган для удаления ботвы состоящий из копирующего диска с горизонтальны:-::! эластпчiüí/л ботзоу-даляюици.ш лопастями, лр::чац копирующий диск соединен с телескопическим стабилизатором посредством сферического гарндра. Техническое решение рабочего органа для удаления ботвы защищено авторским свидетельством Ji 16S7U7I A 01 д 23/22 .

G. Б результате расчетов и лабораторно-полезых последовал:;!; установлены основные геометрические и конструктивные параметра рабочего органа:

- диаметр копирующей тарелки 350 - 4CQ мм;

- длина ботвоудаляэде:: лодастп 50. ..Iüü мм;

- угол постановки разрущаэде;: кроши лопасти к радиусу вращения

= 18°;

- амплитуда копирования = 52. ..ICO мм;

- линейная скорость лопасти Ул = 2¡J.,.27,4 м/с;

- жесткость пру:яшш телескопического стабилизатора С = 5 К/:.:.;;

7. По результата;.: шого.^акторного эксперимента могут быть рекомендованы следующие олт:г.альнке ремпмл работы:

- поступательная скорость мащлпы, Vv = 1,25... 1,42 м/с;

т

- частота вращения рабочего органа, П = 6G3...I235

0. Изготовлена экслер:илйнтальная комбинированная ботвсубс-рочная :.:зл:и:а. Сравнительные пелитаяпя которо;: показав, что затраты труда на удалении ботвы моркови могут быть снижены по сравнению с существующей те::дологпел на <12,~J при высок:::: качественны:: показателя::.

О. Ботвоудолптсль внедрен в совнозе "Jot::;:;;ck:--" и учзбп:-олытном хозяйстве Нщсвско". С.'__1 ";1ллъс::оо"

Основные поло.лС:;;11 диссертации изложены б следующих

1. Удаление ботзы - д.Техника в сельском хозяйстве. ISG7,

г

2. Устройство для отделения ботзы'от корнеплодов - "».¡оло; Удмуртии - ускорению научно-технического прогресса". IS87 с.3< 345.

3. Приставка к картофелеуборочным машшам для уборки корр доз". "Пути повышения эффективности с.-х.производства в систег. АПК". I9SS. с.27-25.

4. ГЛеханизированная уборка моркови с использованием нозо: доочистителя головок корнеплодов. - Бузовская наука - сельское зяйстзеяному производству. ISälr. с.166-171.

5. A.c. .'S 1342443 СССР ¡.iXI A ÜI Д 23/02. Устройство для с дарения ботзы корнеплодов на коршо. - Опубл. 07,10.87. Пюл.Г! i (в соавторстве).

5. A.c. J' 1386031 cgcp.ÙâCi A Cil Д 23/02. Устройство дк отделения ботвы от корнеплодов на корню. - Опубл.07.04.33. Езл.^ 13. (в соавторстве).

7. A.c. - I445SC2 СССР, ¡.¡¡<11 А 01 Д 23/02. Устройство для отделения ботьы от корнеплодов на корню. Первущин В.О. и друи - Спубл.07.04.53. Бюл. И 13.

8. A.c. 1639451 СССР, 1Ш А 01 Д 23/02. Устройство для отделения ботзы от корнеплодов на коршо. - Опубл. 07.04.01.

13 (в соавторстве).

CJ, A.c. ü I62S3C2 СССР, А 01 д 23/02. Устройство для отде ботзы от корнеплодов на корню. Первушин Ю. - Опубл. 23.02.9J П:сл. Г- 7.

1С. A.c. J' 1657371 СССР, А 01 Д 23/02. Устройство для от; леппя ботзы от корнеплодов на коршо. - Спубл. 01.05.'Л. Ц'ол..'.:

24

БЗЩШЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Состояние вопроса

1.2. Способы удаления ботвы моркови на корню и типы ботвоудалителей

1.3. Теоретические исследования по оценке точности механической обрезки ботвы

1.4. Агрофизические свойства моркови.

Выводы

Задачи исследований.

2. ТЕОРЕТЙЧЕСШ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА УДАЛЕНИЯ БОТВЫ И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ Ш1ШАТКЧЕСКИХ И ШЖСТРШИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КЗТВОУДАЛИТЕЛН ,. . •.

2.1. Обоснование типа рабочего органа

2.2. Кинематический анализ процесса копирования рабочим органом микрорельефа почвы.

2.3. Кинематика процесса удаления ботвы

2.4. Обоснование условия, при котором отсутствует соскальзывание ботвы с разрушающей кромки лопасти.

2.5. Обоснование критической скорости лопасти

2.6. Определение мощности, потребной на перемещение ботвоудалйтеля и привод рабочих органов.

Выводы по второй главе.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИЫЕНТАЛЫШХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Методика экспериментальных исследований.

3.2.1. Определение показателей, характеризующих состояние поля и убираемой культуры.

3.2.2. Объект исследования, измерительные устройства, приборы и оборудование.

3.2.3. Методы проверки гипотезы о законе распределения расположения головок корнеплодов по высоте и микропрофиля рядка .'.

3.2.4. Вычисление статистических характеристик корнеплодов и микропрофиля рядка.

3.2.5. Методика экспериментальных исследований по оптимизации процесса отделения ботвы

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭШЕРШЕНТАЛЫЫХ ДОСЛЕДОВАНИЙ

4.1. Условия проведения экспериментальных исследований

4.2. Расположение головок корнеплодов относительно поверхности почеы по высоте

4.3. Исследование микрорельефа поверхности рядка

4.4. Экспериментальное изыскание рациональной конструкций рабочего органа ботвоудалителя.

4.5. Обоснование скорости ботвоудаляющей лопасти, при которой наступает наиболее полное отделение черешков ботвы от корнеплодов.

4.6. Оптимизация основных параметров ботвоудалителя. Многофакторный эксперимент

4.7. Результаты производственных испытаний ботвоуборочных машин и их сравнительная оценка

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОТВОУДАЛИТЕЛЯ

Овощеводство в нашей стране является одной из наиболее крупных и недостаточно механизированных отраслей сельскохозяйственного производства.

Среди овощных корнеплодов морковь является высокопитательным продуктом и важным сырьем для консервной и витаминной промышленности. В Российской Федерации районировано около 20 сортов моркови, посевы которой занимают 85-90 тыс*га.

Морковь возделывается в различных почвенно-климатических условиях.Разработанные в последнее время технологии возделывания моркови с применением машин, оборудованных специализированными рабочими органами значительно сократили затраты ручного трудам несмотря на это, они по прежнему остаются высокими и составляют 900. 1300 чел.-ч/га при урожайности корнеплодов 30.33 т/га, причем большая доля всех трудозатрат (до 70$) приходится на уборку,

Механизированная уборка моркови в нашей стране производится в основном двумя способами: теребильными и выкапывающими машинаг-ма. Оба способа нашли применение в связи с широким диапозоном почвенно-климатических условий в нашей стране, и имеют право на жизнь.

Более прогрессивным является способ уборки корнеплодов теребильными машинами. Опыт показывает, что важными преимущества^ ми данного способа уборки является улучшение условий труда рабочих, занятых на уборке, снижение затрат труда и потерь урожая. Однако не во всех зонах нашей страны возможно использование машин теребильного типа, так как они требуют высокой агротехники возделывания и в то же время имеют низкую производительность (0,11 - 0,18 га/час). Качество же их работы значительно зависит от состояния ботвы, схемы посева, засоренности пола и ряда дру- ' гих факторов.

В связи с этим наряду с машинами теребильного типа ведутся работы по созданию машин выкапывающего типа. Достоинствами машин выкапывающего типа является простота конструкции, высокая производительность вне зависимости от состояния агрофона, и широкая юс универсальность - возможность убирать кроме моркови картофель, лук и другие корнеплоды,

В Удмуртской республике общая площадь, занятая под посевами моркови составляет 330 га при средней урожайности 300 ц/га ( в отдельных хозяйствах достигает до 500 ц/га). Механизированная уборка осуществляется машинами теребильного типа I£vl -II с последующей доработкой на сортировальном пункте ЯСЙ-20, В 1991 году машинами Ш-П было убрано всего 33 га (10$ от всех посевных площадей),

Трудности механизированной уборки машинами теребильного типа связаны с малой их производительностью, большими потерями корнеплодов из-за большого разброса головок корнеплодов относительно осевой линии рядка, но главным образом из-за тяжелых поч-венно-климатических условий.

Уборка моркови в республике проходит обычно в сентябре и начале октября месяца, В это время заканчивается вегетационный период корнеплодов и идет наиболее интенсивное нарастание урожая, И чем позднее уборка, тем выше урожай, меньше нестандартных корнеплодов в ворохе, 3 "'то же время в этот период происходит полегание ботвы и ослабление связей с корнеплодами.

Полеганию ботвы способствуют ранние заморозки, наступающие 20-30 сентября.

Чтобы обеспечить уборку моркови в таких условиях в кратчайшие сроки необходимо рациональное сочетание уборочных машин теребильного и выкапывающего типа.

Главной проблемой при уборке корнеплодов машинами выкапывающего типа является неудовлетворительное качество процесса удаления ботвы.

К настоящему времени изобретены различные конструкции рабочих органов для отделения ботвы от корнеплодов. Однако из-за неравномерного расположения головок корнеплодов относительно поверхности почвы и слабых копирующих способностей ни один из них не обеспечивает обрезку ботвы в соответствии с требованиями стандарта?

Целью настоящей работы является повышение производительности и полноты удаления ботвы на корню при минимальных повреждениях корнеплодов за счет улучшения технологического процесса принципиально новым рабочим органом для удаления ботвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технологический процесс удаления ботвы новым рабочим органом с вертикальной осью вращения.

2. Конструкция, параметры и режимы работы нового рабочего органа для удаления ботвы.

3. Результаты производственной проверки комбинированной ботвоуборочной машины.

I. СОВРШЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ' ИССЛЕДОВАНИЯ

I.I. Состояние вопроса,

В зоне Предуралья на выращивании моркови в настоящее время специализируются ряд пригородных овощеводческих хозяйств, где уборка моркови осуществляется в основном вручную следующими способами:

1. Трактор с навесной скобой производит рыхление гряд, разрушая связь корнеплодов с почвой.

2. Сборщики вытаскивают морковь руками за ботву, отделяют ботву и почву от корнеплодов, сортируют по размеру укладывают в корзины или ведра и загружает в кузов транспортных средств/

3. Транспортные средства отвозят корнешюды в овощехранилища или овощебазы города.

При таком способе уборки привлекается огромное число городского населения, которое отрывается с основной работы, отвлекаются от учебных занятий школы, училища, техникумы и институты, тем самым уборка моркови сопровождается огромными затратами труда достигающими 1300 чел.-ч/га. 1300 чел.-ч/га /8, 38/.

Проверкой и исследованиями, проведенными Ижевским сельскохозяйственным институтом, установлено, что при такой технологии уборки потери урожая достигают 30.35$ в виде оставленных или незамеченных корнеплодов в почве.

По уровню механизации уборка корнеплодов остается еще на низком уровне и по всей стране. В последние годы научно-исследовательские институты и опытно-конструкторские предприятия ведут работы по созданию средств для полной механизации уборки кориепло* дов по двум основным направлениям, определяемым различными способами уборки:

1. Извлечение корнеплодов из почвы за ботву с последующим отделение ботвы и почвенных примесей.

2. Обрезка ботвы корнеплодов до извлечения из почвы,последующее выкапывание их и очистка от почвенных и растительных примесей.

По первому способу работают машины теребильного типа, по второму - выкалывающего.

Работы по созданию машин теребильного типа для уборки столовых корнеплодов в нашей стране начаты в IS50 г.Они завершились созданием однорядной навесной на самоходное шасси T-I6 машины УКШ-I, состоящей из подкалывающей лапы, шарнирно установленных прутковых ботвоподъемников, теребильного механизма, включающего две бесконечные втулонно-роликовые цепи с накладками из прорезиненного ремня, выравнивающего механизма с дисковым ножом,бот-воотводящего устройства, загрузочного транспортера.

С 1975 г. в СССР и другие страны международного общества "Агромаш" поставлялась из Щ5 однорядная, прицепная к трактору тягового класса 14 КН машина Ш-П. (рис.1.1).

В нашей стране разработана в ГСКБ по машинам для овощеводства г.Москва совместно с ВИСЮМом прицепная однорядная машина MMT-I (Рис.). З'Дашина создана с учетом возможностей работы на характерных для центральной зоны ps 1 почвах Специалистами ГДР с участием 'Сотрудников ВИСХШ и ГСКБ по машинам для овощеводства разработана и выпускается двухрядная машина Е-825.

Технологический процесс, выполняемый машинами 2М-11.ШТ-1 и Е-825 аналогичен; однако в конструктивном исполнении этих машин имеются различия. Подкапывающее устройство машины Е-825 выполнено из двух симметричных копачей "плавающего" типа, обеспечивающих более стабильное тяговое сопротивление и надежную защиту от перегрузок.

Рис.I.I. Схема машины EM-II I-ботвоподьёмник; 2-подкапывающая лапа;, 3-теребильный механизм; 4-б о тв о о тделяющш маханием; 5-прутковый элеватор; б-транспортер выгрузной;

Рис. 1,2. Схема мащины ШТ-1 : 1-ботвоподъемник; 2-теребильный механизм; 3-подкалы-вающее устройство; 4 и 5-сепарирующие элеваторы; 6-пальчатая горка; 7-винт регулировки угла наклона пальчатой горки; 8-скатный лоток; 9-транспортер ботвы; 10-погрузочный транспортер; И-ботвоотделяющий механизм.

Для перспективной технологии возделывания корнеплодов с шириной колеи 1,8 м разрабатывается трехрядный самоходный комбайн ЩК-1,8 (Рис.ЦЗ). Основные рабочие органы Сза исключением бот-воподьемников, прокосчика междурядий и пальчатой горки с обратным углом наклона, установленной в технологическом переходе с поперечного пруткового транспортера на погрузочный подобны рабочим органам машин ЖГ-1 и, 3-825. Двигатель С1ДД-64, кабина, гидросистема и другие агрегаты унифицированы с соответствующими агрегатами коряеуборочной машины КС-6Б и картофелеуборочного комбайна КСК-4 3 /27 /.

В странах Западной Европы в основном применяют однорядные машины с ограниченной производительностью. Рабочие органы их . (теребильные ремни, роторно-планчатые ботвоудалящие механизш и др.) аналогичны описанным выше.

Из зарубежных мшаин для уборки столовых корнеплодов наибольший интерес представляют двухрядные самоходные комбайны фирмы "ыадер энд Илэтт" (Великобритания) модель 1123 фирмы Ш) (США), а также трехрядный комбайн фирмы "Аса Лифт* (Дания) (Рис.14;)# Эти машины предназначены для работы в легких условиях. В них отсутствуют продольный сепарирующий элеватор (за исключением комбайна фирмы "Аса Лифт" имеющего три индивидуальных для каждой теребильной секции продольных элеватора), транспортер ботвы и пальчатая горка. Остальные рабочие органы примерно такие же, как у машины ЖДТ-1.

В нашей стране преимущественное распространение получили машины теребильного типа. Вместе с тем опыт зарубежных стран, а также многих хозяйств о трап. СЩ показывает нецелесообразность монопольного применения 'машин одного ' типа. Даже такие страны, как Дания, Голландия, Германия с узким диапазоном почвенно-климатических условий, используют машины обоих ти

Рис. 1,3. Схема самоходного комбайна МУК-1,8: I-дрокосчик междурядий; 2-активный б о тв оп одъ емник; 3-подкапывающее устройство; 4-теребильный механизм; 5-ботвоотделяющий механизм; 6-прутковый транспортер; 7-пальчатая горка; 8-погрузочный транспортер ; 3-трансдортер для отвода ботвы; rti

Рис.1.4. Схема трехрядной машины, Asa Lift I-нож для обрезки верхней части ботвы; 2-теребильная секция; 3-подкапыващее устройство; 4-эластичный пруток для очистки корнеплодов от почвы; 5-6 о те о о тделяющий механизм; 6-транспортер ботвы; 7-сепарирующие элеваторы; 8-загрузочшй транспортер; S-площадка для обслуживающего персонала. пов, причем в ранний период уборки - преимущественно теребильные, а к концу сезона, когда ботва начинает отмирать и полегать (особенно после заморозков) - выкапывающего. Длл нашей страны, где широта набора почвенно-климатических условий не имеет аналогов в мировой практике, обоснованность применения машин обоих типов не может вызывать сомнений.

Как правило, за рубежом морковь убирают не специальными машинами выкалывающего типа, а универсальными; основное назначение которых - уборка картофеля, свеклы или другой более массовой культуры, чем морковь. Во многих хозяйствах нашей страны также используются оснащенные специальными приспособлениями картофе-ле-уборочные комбайны ККУ-2 и Е-643, свеклоуборочные машины КС-6 и РКС-6, лукоуборочные ЛКГ-1,4 и др. / 2В /.

Уборка корнеплодов машинами выкапывающего типа производится двумя способами: однофазным и двухфазным (раздельным).

При однофазном способе все уборочные операции (обрезка ботвы, выкалывание корнеплодов, сепарация и др.) выполняет одна машина за один проход.

При раздельном (двухфазном) способе корнеплоды убирают в две последовательно выполняемых разными машинами фазы:

1. Удаление ботвы.

2. Выкалывание, очистка корнеплодов от почвенных и растительных примесей, затаривание.

1дя удаления ботвы д мировой практике используются, как правило, роторные косилки с измельчением ботвы и разбрасыванием ее по полю или с погрузкой ее в рядом идущий транспорт, как в косилке КИР-1,5 или в бункер, как в машинах УБД-ЗА, КИР-1, 5Б.

Столовые корнеплоды неравномерно расположены относительно поверхности поля, поэтому роторные косшпси не в состоянии обеспечить обрезку ботвы в соответствии с действующими стандартами, а до очистка юс всевозможными до очистит елями приводит к повреждениям головок корнеплодов. Ручная дообрезка оставшихся черешков резко снижает экономическую эффективность этого способа уборки. Выкапывают корнеплоды специальными машинами или переоборудованными машинами для уборки картофеля и сахарной свеклы. Среди специальных машин следует отметить созданную в ВИСХОМе в 60-х годах однорядную элеваторную навешенную на самоходное шасси T-I6 машину КЕШ-1 для уборки моркови. Машина состояла из ботвореза, копача, имеющего лемех и два активных пальчатых диска, и двух элеваторов: продольного и поперечного. ГЛашина удовлетворительно выкапывала корнеплоды, однако, ее рабочие органы не обеспечивали достаточной очистки корнеплодов от земли и ботвы и не осуществляли погрузку вороха в транспортное средство, поэтому в 1966 году работа над ней была прекращена. Более совершенной по технологическому процессу явилась созданная в конце 60-х гадов в НШОХ машина хОД-1 / 28 /. Она навешивалась на трактор Т-38 сбоку (Рис.1.5)1 и имела ботвоудаляющее устройство с копирующим колесом, подкапывающую скобу и выкапывающие пальчатые диски, продольный и поперечный элеваторы и выгрузной транспортер. Еотво-срезающае устройство состоит из ножа с осью вращения, отклоненной на 4-5° от вертикали назад, и установленного сзади него копирующего колеса. Благодаря этому лезвие ножа производит сначала срез ботвы на высоте 5-6 см от поверхности почвы, а затем доочистку оставшейся ботвы на корнеплодах непосредственно перед ободом копирующего колеса. Подкапывающая скоба подрезает слой почвы с корнеплодами и поднимает его, разрушая связь корнеплодов с почвой. Выкапывающие пальчатые диски расположены с развалом в вертикальной плоскости и расхождением в плане. Благодаря этоаду пальчатые диски входят в почву с обеих сторон убираемого рядка, постепенно сходятся, разрушая комки почвы, выбирают кор

Рис.I.5. Машина КУД-I для уборки моркови с бункером-копильником ' 1-ботвосрезающий аппарат; 2-выкапыващий рабочий орган; 3 и 4 -продольный и поперечный транспортеры; 5-бунк ер-копильник.

Рис. 1.6. Схема машины У1»Щ-2 для уборки моркови

1-ботвоудалитель; 2-дисковые копачи; 3-основной элеватор; 4-скребковый транспортер; 5-поперечный элеватор; 6-подьеыный барабан; 7-транслортер -переборщик; 8-выгрузной транспортер. нешгоды из рыхлого рядка и передают их на продольный элеватор. На элеваторах происходит сепарация почвы, затем выгрузным транспортером ворох грузится в рядом идущий транспорт.

Одновременно с КУД-I в ВИСХОМе и ГСКБ по машинам для овощеводства была создана машина УШ-2 / 28 /. Эта полунавесная на колесный трактор класса 1,4 тс машина для обрезки черешков ботвы, выкапывания корнеплодов, отделения от почвы и погрузки вороха в рядом идущий транспорт (Рис. 1.6)Машина состоит из ботвоудалите-лей I, дисковых копачей, основного элеватора, продольного и поперечного транспортеров, подъемного барабана, транспортера-переборщика, выгрузного транспортера. Дальнейшим развитием этого направления явился морковный копатель грохотный ЖГ-1,4 , созданный . на базе лукового копателя ЖГ-14. Машина МКГ-1,4 ( Рис. 1.7 ) предназначена для дообрезки черешков ботвы, оставшихся на корнеплодах после ботвоуборочной машины, выкопки корнеплодов, отделения их от почвы и погрузки в рядом идущий транспорт.

Из-за недостаточной изученности процессов механизированной уборки моркови и установленных жестких агротехнических требований к уборочным машинам, ни одна ия этих машин не была рекомендована в производство. Так испытания машины МКГ-1,4 показали, что она повреждает 8-15% и теряет до 17,корнеплодов / 38 /.

За рубежом фермереткие хозяйства, как правило, не специализируются на производстве одного вида продукции, поэтому основным требованием, предъявляемым там к разрабатываемым машинам, является использование картофелеуборочных и свеклоуборочных машин со сменными рабочими органами / 73 /.

В Англии для уборки моркови и других корнеплодов, ботва которых предварительно обрезана ботвоуборочными машинами, применяют картофелеуборочные комбайны фирмы "ддонсон","Бенедикт",

Рис.1.7. машина 1.LT-1,4 для уборки моркоз:: I-рама; 2-механизм точного вождения по рядкам.

Рис,1.8. Схема корнеклубнеуборочной машины

I-лемех; 2-дисковый нож; 3 и 5-злеваторы; 4-скатный лоток; 6-ролик ботвоудалителя; 7-винтозой переваиочн!.: очиститель; б-выгрузной транспортер; Э-ботвоприжимные пальцы; 10-отражательный фартук; П-гребенчатый интен сификатор. швейцарской фирмы "Самро" и др. Из специальных машин наибольшее распространение получил комбайн фирмы "Рут 1арвестер". Он обеспечивает удаление ботвы моркови, доочистку головок корнеплодов от остатков ботвы, подкопку пласта с морковью,сепарацию почвы и укладку моркови лентой на убранном поле для последующей подборки ее вручную.

Фирмой "Дельфос", (Франция) выпускается универсальная машина "-Амак-^", поднимающая плоским лемехом с ограничивающими дисковыми ножами пласт почвы с корнеплодами и подающая их на прутковые элеваторы, где почва сепарируется.(Рис. 1.8)

Фирмой "Юко" (Финляндия) на базе однорядного картофелеуборочного комбайна "Юко-Макси" выпускается комбайн для уборки моркови. Установленный сбоку справа по ходу комбайна ротор с вертиполя. кальной осью вращения скашивает и разбрасывает ее по поверхности. Применение гидропривода'позволяет в широких пределах регулировать скорость вращения рабочих органов, изменяя эффективноеть очистки и производительность уборки.

Вопросам обоснования машинной технологии уборки моркови и параметров рабочих органов машин выкапывающего типа посвящены работы Ддамониса Д.Ю., Бакулева Л.С., Галушко Э.Д., Дзюбы В.И., Петрова Г.Д., Сухарева В.М,, Хвостова З.А., Колчинсаого Ю.Л. и др«

Исследованиям рабочих органов для механизированного удаления ботвы моркови на корню посвящены работы кандидатов технических наук Матвеева К.Д. / 41 / и Дцамониса Д.Ю. / 73 /.

Матвеевым К.Д. изучен процесс механизированного удаления ботвы моркови на корню щеточными очистителями и обоснованы оптимальные параметры очистителей: диаметр ворса - 0,004 м, плотность ворса - 15-20 (шт/м^) • 10^, радиальная деформация 0,03-0,0' м, окружная скорость 18-19 м/с. В условиях Украшу получен: неплохие результаты (полнота отделения ботвы составляет 88-98$).

Однако, проведенные исследования машины УШ-2 показали, что на характерной для Центральной и Северо-Западной зон СССР сильно развитой ботвой моркови использование щеточных очистителей является малоэффективным.

Адамонисом Д.Ю. проведены исследования технологического процесса удаления ботвы моркови методом обрыва-облома и рекомендованы схемы и параметры обламывателя черешков ботвы, оставшихся после прохода косилки - измельчителя КИР-1,5Б. При поступательной скорости рабочего органа до 0,7 м/с и соотношении между скоростью обламывающих ремней к поступательной скорости ботвоудалителя от 2,00 до 2,25 качественное отделение ботвы достигается у 77,6$ корнеплодов. Из-за сложности и низкой эксплуатационной надажности рабочий орган не нашел применения в уборочных машинах. доктором технических наук Хвостовым В.А. выполнена работа г по систематизации исследований в области механизированной уборки моркови, приводятся классификации: теребильных механизмов; механизмов для выравнивания головок и отделения ботвы, а также ботвоудалшощий устройств. Теоретически обоснована возможная точность механической обрезки. Исследованы вопросы: зависимость точности обрезки от траектории движения ножей, критической скорости резания, элементов теории копирования / 72 /.

Хвостовым В.А. установлено также, что при существующем уровне надежности рабочих органов машин теребильного типа для большинства зон Ш экономически оправданной является разработка машины теребильного типа не более, чем в двухрядном исполнении.

В Удмуртии машины теребильного типа не находят применения по следующим причинам: агротехника возделывания моркови является очень низкой; ботва на период уборки бывает полеглой и сильно переплетенной; ранние заморозки (20-30 сентября) приводят к преждевременному увяданию ботвы; общим недостатком данных машин является их низкая производительность.

Таблица I.I Показатели качества работы и характеристики машин выкапывающего типа для уборки столовых корнеплодов

Показатели

УПМ-2

КГ-1,4

Витсед Супер Юниор"

ТИП

Агрегатирование Ширина захвата,м Производительность за час осн.времени, га

Масса, кг

Тип почвы

Потери,$

Состав вороха,$ корнеплоды своб.почва почва на корн. ботва

Повреждения, $

Срез головок

Длина оставш.ботвы 0.2 см

2.5 см

5 см навесн. полунавесн. прицедн. прицепн. Т-38 тракторы типа Беларусь 0,7-0,9 0,7.0,9

О, • •О р«

0,29

1050 дерне

1,7

72,0 26,2

1.5 0,3 8,1

2.6

51,4 46,0

0,15 0,2.0,4 0,11

2440 3000 1765 листый средний суглинок

6,8 7,9 18,2

62,0 76,4 36,9

36,0 15,1 40,2

1,4 7,4 7,8

0,6 1Д 15,1

11,3 19,3 28,5

2,3 • 5,8 2,2

36,9 22,2 15,6

60,8 30,8 15,3

41,0 66.9

Общие выводы и предложения.

1. В условиях Удмуртской республики наступление заморозков наблюдается 20-30 сентября, чтобы обеспечить уборку моркови в кратчайшие сроки и с минимальными потерями необходимо вести сочетание уборочных машин теребильного и выкапывающего типа. В начале уборки эффективно применение машин теребильного типа, а в конце (после полегания ботвы с наступлением заморозков) - выкапывающего типа.

2. Исследованиями многих ученых установлено, что удаление ботвы ножами до требований стандартов не может быть достигнуто из-за большого разброса головок корнеплодов по высоте и значительных неровностей микрорельефа рядка, поэтому удаление ботвы предлагается выполнять ботвоудалителями с эластичными лопастями .

3. Для достижения требований стандартов рабочие органы ботвоуборочных машин должны отвечать следующим основным требованиям:

- расстояние от зоны обрезки до зоны копирования (шаг копирования) должно быть минимальным;

- рабочий орган не должен отрываться от поверхности почвы и головок корнеплодов;

- давление рабочего органа на корнеплод не должно превышать его механической прочности.

4. Экспериментальными исследованиями микрорельефа поверхности рядка и расположения головок корнеплодов относительно уровня почвы установлено, что математические ожидания и стандартные отклонения соответственно составляют:

- амплитуды неровностей микрорельефа рядка - 48 мм; 6^=17,34мм;.

- шага неровностей Д = 699 мы; = 227 мм;

- расположения головок корнеплодов относительно поверхности почвы 6,83 мы; = 13,92 мм.

5. Разработан новый рабочий орган для удаления ботвы состоящий из копирующего диска с горизонтальными эластичными ботвоу-даляющими лопастями, причем копирующий диск соединен с телескопическим стабилизатором посредством сферического шарнира. Техническое решение рабочего органа дяя удаления ботвы защищено авторским свидетельством Я I68707I А 01 Д 23/02.

6. В результате расчетов и лабяраторно-полевых исследований установлены основные геометрические и конструктивные параметры рабочего органа:

- диаметр копирующей тарелки 350 - 400 мы;

- длина ботвоудаляющей лопасти 50.100 мы;

- угол постановки разрушающей кромки лопасти к радиусу вращения ieP;

- амплитуда копирования , = 50.100 мм;

- линейная скорость лопасти = 20.27,4 м/с;

- жесткость пружины телескопического стабилизатора С = 5 Н/мм;

7. По результатам многофакторного эксперимента могут быть рекомендованы следующие оптимальные режимы работы:

- поступательная скорость машины» = 1,26.1,42 м/с;

- частота вращения рабочего органа, = 663.1235 мин"*.

8. Изготовлена экспериментальная комбинированная ботвоуборочная машина. Сравнительные испытания которой показали, что затраты труда на удалении ботвы моркови могут быть снижены по сравнению с существующей технологией на 42$ при высоких качественных показателях.

9. Ботвоудалитель внедрен в совхозе "Боткинский" и учебно-опытном хозяйстве Ижевской СХА "Июльское".

1. А.с. 1445602 (СССР) А 01.Д 23/02 Устройство для отделения ботвы от корнеплодов на корню /Первушин В.Ф., Максимов Л.М. Опубл. в Б.И.,1988, & 13.

2. А.с. 1628902 (СССР) А 01,Д 23/02 Устройство для отделения ботвы от корнеплодоЕ на корню /Б.Ф.Первушин Опубл.Б.И., 1991, Еюл.Л 7.

3. А.с. I639461 (СССР) А 01.Д 23/02 Устройство для отделения ботвы от корнеплодов на корню /Д.М.Максимов, З.Ф.Первушин. -Опубл. в Б.И.,1991, Jfc 13.

4. А.с. I68707I (СССР) А 01.д 23/02 Устройство да отделения ботвы корнеплодов на корню /Л.М.Максимов, В.Ф.Первушин. Опубл. в Б.И.,1991, № 40

5. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. Ы.: Металлургия, 1968. - 155 с.

6. Бакулев Л.С. Разработка и исследование производственного процесса машинной уборки столовой моркови.: Автореф.дис. . канд.техн.наук. М.,1967. -21 с. ,

7. Бакулев Л.С. и др. Технология механизированного производства моркови в Нечерноземной зоне РСФСР. В кн.: Агротехника и физиология овощных и бахчевых культур: Науч., тр./НИИОХ, т.5. -М.: Колос,1975.-24-34 с.

8. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. -М.: Машиностроение, 1979. -702 с.

9. Большев jI.H. .Смирнов Н.В. Таблица математической статистики. М.: Наука. 1965. - 464 с.

10. Босой B.C. Режущие аппараты уборочных машин. -14.: Машиностроение, 1967. 167 с.

11. Бутенин И.В, и др. Курс теоретической механики, т.1. М.: Наука, 1979. -272 с.

12. Залькова Б.И. и др. Совершенствование существующих и исследование новых рабочих органов для уборки столовых корнеплодов. Отчет по теме Л 2701. М.: ВДОХОМ, 1968. - 180 с.

13. Василенко II. М. Элементы методики математической обработки результатов экспериментальных исследований, М.: 1958. - 60 с.

14. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199 с. 17.3ентцель Е.С. Теория вероятностай. -М.: Наука, 1969.- 576 с.

15. Вознесенский Б.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. -М.: Финансы и статистика, 1981. 263 с.

16. Галушко З.Д. Исследование и обоснование технологии и комплекса машин для возделывания и уборки моркови в условиях Центральной зоны СССР. Автореф.дис. .канд.техн.наук. -М.; 1972.

17. Герасимчик В.Г. и др. Механизация уборки моркови. Картофель и овощи, 1978, Л 10, с. 30-33.

18. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -{»!.: Высшая школа, 1977. -479 с.

19. Грешников В.А. и др. Статистические методы обработки эмпирических данных. М.: Издательство стандартов, 1978.

20. Грозубинский В.А. и др. Детерминированная модель повредае-мости сахарной свеклы очистителями головок корней. Тракторыи сельхозмашины, 1977, А? 4, с. 18-20.

21. ГрозубинскиЙ В.А. Феноменологический подход к определению качества рабочих органов свеклоуборочных машин. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1980, В II, с.II-I4.

22. Гусев Я.М. Расчет и конструкции подметально-уборочных машин. —М.! Машгиз,1963.-204 с.

23. Дворцов Е.Ф. Исследование факторов, определяющих точность копировки рядка растений рабочими органами навесного агрегата.: Автореф. дис. .канд.тенх.наук. Ташкент,I960. -28с.

24. Диденко Н.Ф., Хвостов В.А. Основные тенденции развития сельскохозяйственной техники для уборки овощных корнеклубнеплодов.- Тракторы и сельхозмашины, 1976, 1 5, с.43-46.

25. Диденко Н.Ф., Хвостов В.А. .Медведев В.П. Машины для уборки овощей. -М.: Машиностроение, 1984, -320 с.

26. Дмитриченко С.С., Завьлов Ю.А. Выбор шага измерения микропрофилей грунтовых дорог и полей. Тракторы и сельхозмашины, 1983, J* 12, с.12-13.

27. Дмитриченко С.С., Завьялов Ю.А. Об определении статистических характеристик микропрофилей грунтовых дорог и полей. Тракторы и сельхозмашины, IS83, JI 5, с. 10-12.

28. Долгов И.А., Васильев Г.К. Математические методы в земледельческой механике. М.: Машиностроение, 1967. -204 с.

29. Доманьков В.М. и др. Исследование очистителей головок корней сахарной свеклы. Тракторы и сельхозмашины, 1973, & II,с.25-26.

30. Доманьков В.М., Агейчик В.А. Определение параметров бичей доочистителя из условия постоянства их жесткости. Механизация процессов в земледелии и кормоприготовлении. Сб.науч.тр./ ЦШШЗСХ, 1983, с.51-55.

31. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. -Ы.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

32. Кассандрова О.Н.,Лебедев В.Б. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука,1370. 104 с.

33. Клецкин М.И. Справочник конструкторов сельскохозяйственных машин, т.З.-М.: Машиностроение, 1969. 724 с.

34. Колчин Н.Н. ,Зешшнов Л.С. Машины для уборки и послеуборочной обработки картофеля и овощей на международной выставке "ШШ-81" (г.Болонья,Италия). -Тракторы и сельхозмашины, 1982,й 8, с.36-38.

35. Колчинский Ю.Л, Совершенствование механизированной технологии производства столовых корнеплодов. Дис. .доктора с.-х.наук.- М.,1988, 289 с.

36. Максимов Л.М.,Чукавин В.П. Состояние поля на период уборки моркови и основные параметры корнеплода и ботвы. В кн.: Совершенствование конструкции и повышение надежности сельскохозяйственных машин. Ижевск: ИжСХИ, 1984, с.27-32.

37. Матвеев К.Д. Исследование физико-механических свойств красной моркови, выращиваемой в условиях осушенных торфяников.- В кн.: Исследования по механизации и электрификации сельского хозяйства. Киев: УСХА, 1969, с. 150-156.

38. Матвеев К.Д. Исследования процесса удаления ботвы моркови с обоснованием основных параметров щеточных очистителей. -Автореф. дис. .канд.техн.наук. -Киев, 1975. 24 с.

39. Мельников С.В. и др. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. -168 с.

40. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. -М.:ВИСХ0М,1960. 278 с.

41. Методические указания по механизированной уборке столовых корнеплодов на гребнях. Л.:ШШТИМЗС1 М.3. РСФСР ,1988. - 32 с.

42. Михалченков Л. А. Обоснование технологических параметров механизированной уборки моркови. -Дис. .канд.техн.наук. -1*1», 1982.- 146 с.

43. Мишин Ы.А. Конструкции ботвосрезающих устройств современных свеклоуборочных машин. Тракторы и сельхозмашины, 1974, $ 4, с. 29-30.

44. Мишин М.А. Определение мощности очистителей головок корней ботвоуборочных машин. Тракторы и сельхозмашины, 1981, № 8, с. 19-20.

45. Мишин М.А.,Грозубинский В.А. Исследование очистителей головок корней сахарной свеклы. Тракторы и сельхозмашины, 1980, 3 7,с. 20-2

46. Мишин М.А. Исследование и обоснование параметров рабочих органов .для до очистки головок корней сахарной свеклы от остатков ботвы. Дис. .канд.техн.наук. - Харьков, 1981. - 217 с.

47. Налимов В.В. Теория эксперимента. -М.: Наука, 1971. 208 с.

48. Научный отчет по теме "Разработать механизированную технологию поточной уборки моркови, повышающую производительность труда в 2-3 раза". -Минск.: ЦШШЭСХ, 1984. 65 с.

49. ОСТ 70.8.7-83. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для уборки овощных и бахчевых культур. Программа и методы испытаний. М.:Издательство стандартов, 1983. - 196 с.

50. Пахяо B.C. и др. Поточная уборка моркови. Техника в сельском хозяйстве. 1979, Ш 10, с. 22-25.

51. Петров Г.Д. и др. Французские машины для обрезки ботвы сахарной свеклы. -Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1973, Л 2, с.54^55.

52. Петров Г.Д. и др. Современные технические средства для уборки, столовых корнеплодов и перспективы их развития. Тракторы и сельхозмашины, 1982, й 5, с.6-9.

53. Погорелый Л.В. Вероятностные методы оценки работы ботвосрезающих аппаратов свеклоуборочных машин. В кн.: Земледельческаямеханика, т.9. Минск, 1966, с,266-273,

54. Приборы для испытаний и исследований сельскохозяйственных машин. Каталог. -М.: ВИСХОМ, 1961, -125 с.

55. Пронько Л.Ю. Ботвосрезающий нож. Техника в сельском хозяйстве, 1981. & 6, с.17.

56. Пьянков А.И. Физико-механические свойства столовых корнеплодов. Сборник научно-исследовательских работ, выпуск 10. -М.: ВИСХОМ, 1956, с.3-28.

57. РТМ 23.2.36-73, Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах. М.: ВИСХОМ, 1974. -116 с.

58. Рекомендации по организации уборки столовых корнеплодов механизированными отрядами. М.: Колос, 1981. -40 с,

59. Сунцов Ю.И. Определение модуля упругости при поперечном изгибе для стеблей подсолнечника. -В кн.: Исследования по механизации и электрификации сельского хозяйства. Киев.: УСХА, 1969,с. 120-124.

60. Сухарев В.М. Исследование механизированной уборки моркови в условиях Куйбышевской и Московской областей.: Автореф. дис. .канд.техн.наук. Волгоград, 1971. - 24 с.

61. Тимошенко С.И, Устойчивость стержней, пластин и оболочек.- М.: Наука, 1971, 808 с.

62. Турусбеков д.Т. Удаление ботвы в условиях орошаемой зоны,- Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1973, 1,10, с.10-12.

63. Федотов В.Д. Обоснование промышленной технологии производства столовой марки в условиях Алтайского края.: Автореф. дис. .канд. с.-х. наук. М.,1984, - 23 с.

64. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений.- М.: Колос, 1970. 424 с.

65. Фомин В.й, Обоснование геометрических параметров режущегоаппарата сегментно-дискового типа» Труды ВИСХОМ, вып. 39. М. 1962. 125-139С .

66. Фршдлендер Н.А,, Панов В.Б, Математическое обоснование повышения точности обрезки ботвы при машинной уборке корнеплодов. Изв. Тимирязевской с.-х.акад. 1986. - Был, 4, с. 184-187.

67. Хвостов В,А., Дантюхов Б.К. Исследование способа механизированного удаления ботвы моркови. Отчет по теме 21-2731. М.: ВШХОЫ, 1973. - 137 с.

68. Iboctob В.А. ,Чукавин В,Д. Удаление ботвы моркови при машинной уборке. Тракторы и сельхозмашины, 1986, I 2, с. 29-32.

69. Хвое тов В. А., 3. С. Рейнгарт. Машины для уборки корнеплодов и лука. Теория, конструкция, расчет. Москва. -1935.

70. Чукавин В. Д. Обоснование параметров рабочих органов'для механизированного удаления ботвы моркови на корню . дис.канд. техн. наук. М., 1988.74. 1а£с*?ф< //7. fe/z^^J^'uevw ^1. M В ST3-SSS75ok*/77. ffT£ &JS, , £

71. Psts&S 4 ■ ^яеЛе^яа/ zooie/i Ш/? ъРс^й^ pie я e>/* jъопо/^ cdif9*г Ж /ш /ZSJ978. m^zfjrf. ww^T^- . ^79. 0<uit*if ^^ A ^ • # /Ш** /W* , vof <TY, A/^/o 3/ ,