автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля

На правах рукописи

ГОРДЕЕВ Олег Власович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ УБОРКИ И ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ДОРАБОТКИ СЕМЕННОГО КАРТОФЕЛЯ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 6 ОКТ 2014

Челябинск — 2014

005553399

Работа выполнена на кафедре «Почвообрабатывающие, посевные машины и земледелие» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Научный консультант: академик РАН, доктор технических наук,

профессор, '

Бледных Василий Васильевич

Официальные оппоненты: Макаров Валентин Алексеевич,

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации агротехнического обслуживания сельского хозяйства»

Борычев Сергей Николаевич,

доктор технических наук, профессор, проректор по учебной работе ФГБОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П. А. Костычева»

Старовойтов Виктор Иванович,

доктор технических наук, профессор, заведующий отделом технологии и инновационных проектов ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А. Г. Лорха»

Ведущая организация: ГНУ «Сибирский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства»

Защита состоится «19» декабря 2014 г., в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 на базе ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» http://www.csaa.ru.

Автореферат разослан «30» сентября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Плаксин

Алексей Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Картофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур в мире, занимая по объему производства второе место после зерновых. При средней урожайности в мире 163 ц/га валовой сбор картофеля в 2003 году составил 328 млн тонн, в России при средней урожайности 115 ц/га было собрано 36,6 млн тонн, или 10,4% мирового производства.

При использовании полностью механизированной технологии уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля особо остро стоит проблема снижения механических повреждений клубней и связанной с этим сохранности в зимнее время.

У клубней, имеющих механические повреждения, увеличивается естественная убыль массы при хранении и число больных клубней по сравнению с клубнями без травм. В результате к весне они оказываются в значительной мере истощенными, дают ослабленные всходы и снижают урожай.

В соответствии с действующими в Российской Федерации стандартами качества семенного картофеля допускается наличие в семенах категории I, II и III репродукций клубней с механическими повреждениями не более 5 % по счету.

На практике количество поврежденных клубней при уборке, сортировке и транспортировке достигают 30-60%. Причины, вызывающие повреждения, заключаются в том, что клубни в процессе выкапывания, транспортировки, сортировки испытывают различные нагрузки: динамические, статические и фрикционные. Большинство рабочих органов машин основано на принципе динамического воздействия (удара) на компоненты картофельной гряды (гребня), поступающие в машину.

Исследования, направленные на разработку новых и совершенствование существующих рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля с возможностью дистанционного изменения рабочих параметров и с максимально щадящим механическим воздействием на клубни картофеля на основе изменения механизма взаимодействия клубней с клубнями и рабочими органами, совмещения операций и изменения их последовательности, являются актуальными и имеют большое народнохозяйственное значение.

На основании исследования причинно-следственных связей, составляющих технологический процесс уборки семенного картофеля, выдвинута гипотеза.

Гипотеза: снижение механических повреждений клубней картофеля возможно за счет изменения механизмов взаимодействия клубней с рабочими органами.

Цель работы: совершенствование рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля с целью снижения механических повреждений клубней.

Задачи исследования:

1. Разработать научные основы взаимодействий клубней с клубнями и рабочими органами и оценить вероятность их повреждения в процессе уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля.

2. Установить закономерности взаимодействия клубней с клубнями и рабочими органами, выявить пути изменения механизмов их взаимодействия и на этой основе разработать и обосновать конструктивные и технологические параметры рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля.

3. Провести опытно-экспериментальные исследования и сравнительные испытания опытных образцов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля и разработать рекомендации для использования усовершенствованных рабочих органов.

4. Оценить экономическую эффективность усовершенствованных рабочих органов машин и технологических процессов с их использованием.

Объекты исследования: технологические процессы уборки, транспортировки и послеуборочной доработки семенного картофеля.

Предмет исследования: закономерности взаимодействия рабочих органов машин с клубнями картофеля и взаимосвязи технологических и конструктивных параметров рабочих органов с повреждениями картофеля.

Научная новизна. Впервые предложена технологическая схема и комплекс рабочих органов для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля, обеспечивающие совмещение технологических операций и снижение силы удара при взаимодействии рабочих органов с клубнями и клубней с клубнями.

Разработана и исследована модель технологического процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля.

Получены аналитические выражения и предложена последовательность определения расчетной вероятности повреждения клубней в зависимости от высоты падения при образовании картофельной насыпи.

Установлены закономерности отката клубней при падении с разной высоты на горизонтальную поверхность.

Определены закономерности движения точки соприкосновения прутка полотна элеватора картофелеуборочной машины и пассивной эллиптической звездочки встряхивателя.

Установлены закономерности движения центра масс шара (клубня), опирающегося на две точки опоры, вдоль ленты транспортера.

Получены уравнение конусной калибрующей поверхности с горизонтальным расположением образующей и уравнение, описывающее кривую сечения калибрующей поверхности плоскостью, перпендикулярной ее горизонтальной образующей.

Практическая ценность. Предложена форма эллиптической звездочки с геометрическими параметрами, повышающими эффективность подбрасывания материала и увеличивающими срок службы пруткового транспортера.

Разработана схема вибрационного сепарирующего рабочего органа картофелеуборочной машины и приведены результаты испытаний.

Разработаны устройства для снижения механических повреждений клубней при разгрузке самосвальных транспортных средств.

Для отделения крупных клубней картофеля во время загрузки картофелехранилищ предложено ленточно-щелевое устройство.

Для калибровки семян картофеля предложен конусно-сетчатый калибратор КСК-1.8 и разработаны технологические линии картофе-лесортировальных пунктов с использованием калибратора, снижающего процент поврежденных клубней до уровня менее 1 %.

Подсчитана экономическая эффективность разработанных устройств для снижения механических повреждений клубней.

Реализация результатов исследований. Научно-технический совет ОАО «РЯЗСЕЛЬМАШ» рекомендовал конструкторскому бюро «Рязсельмаш» использовать предложенные научные разработки при совершенствовании сепарирующих рабочих органов в конструкциях картофелекопалок и картофелеуборочных комбайнов, а также поддержал рекомендации для производителей тракторных прицепов о необходимости производства специализированных прицепов большой емкости и грузоподъемности с низким расположением платформы и разгрузочным устройством для перевозки корнеклубнеплодов.

За период с 1991-го по 1995 гг. изготовлено и внедрено в хозяйствах Челябинской, Свердловской, Курганской областей, Республики Башкортостан и Северного Казахстана более 90 конусно-сетчатых калибраторов КСК-1.8.

Белебеевское РТП совместно с ГНУ ЮУНИИПОК установили конусно-сетчатые калибраторы КСК-1.8 в линии КСП-15 и КСП-25, по рекомендации института переоборудовали каскадные элеваторы картофелекопателей КСТ-1.4 на вибрационные, изготовили на базе РТП устройства для отделения крупных клубней в линии загрузки картофелехранилищ совместно с ТЗК-ЗО и внедрили в хозяйствах Белебеевского района Башкортостана.

Апробация результатов. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Челябинской государственной агроинженерной академии в 1997-2013 гг., ГНУ «Челябинский НИИ сельского хозяйства» (2004 г.), ГНУ «Кемеровский НИИ сельского хозяйства» (2006 г.), на Координационном совете по селекции, семеноводству и технологии картофеля НИУ Урала, Поволжья, Западной Сибири и Северного Казахстана (2003,2006,2007 гг.).

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 58 научных статьях, в том числе 13 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего в себя 232 наименования. Работа изложена на 319 страницах машинописного текста, содержит 102 рисунка, 35 таблиц и 29 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель исследований, показаны научная новизна и практическая значимость, отражены вопросы реализации и апробации полученных научных и практических результатов.

Первая глава «Состояние вопроса, цель и задачи исследования» посвящена анализу факторов, влияющих на повреждение и потери

картофеля, технологий, машин и рабочих органов для уборки, транспортировки и послеуборочной доработки семенного картофеля.

Из всех факторов, влияющих на механические повреждения клубней картофеля в процессе уборки, транспортировки и послеуборочной доработки, наиболее значимым является фактор технологии уборки, включающий как конструктивные, технологические параметры машин и рабочих органов, так и технологии уборки, транспортировки и послеуборочной доработки картофеля.

По данным некоторых авторов, потери картофеля за период хранения составляют 20% и более и находятся в прямой зависимости от степени повреждения клубней: чем сильнее повреждены клубни, тем больше отходы и убыль массы. Исследования показывают, что картофель, убранный комбайном, имеет в конце хранения больных клубней почти в восемь раз больше, а убыль массы у такого картофеля в два раза выше, чем у картофеля, убранного вручную и не имеющего повреждений.

Проблемами снижения механических повреждений клубней картофеля занимались Е.А. Глухих, Г. Д. Петров, С. А. Герасимов, О. А. Сафразбекян, Н. И. Верещагин и другие. Однако до сих пор недостаточно научно-исследовательских работ по изучению основ взаимодействия рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля с клубнями и клубней с клубнями, что не позволяет наметить пути снижения механических повреждений картофеля.

Снижение механических повреждений клубней картофеля обеспечит повышение экономической эффективности производства семенного картофеля за счет снижения общих потерь.

Вторая глава «Модель технологического процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля» посвящена разработке и исследованию модели технологического процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля, разработке научных основ взаимодействий клубней с клубнями и рабочими органами и вероятностной оценке их повреждения.

Убираемый картофель имеет ожидаемую биологическую урожайность К (ц/га) и фактическую урожайность качественного семенного материала картофеля Кф (ц/га). Тогда целевая функция процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля будет такой:

г = С-Уф-3->тах, (1)

где г - эффективность уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля, руб./га;

С - цена реализации семенного картофеля, руб./ц; 3 - затраты на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля с единицы площади, руб./га;

3 = £(3у+3т+3х+3с), (2)

где 3 - затраты на уборку, руб./га;

3* - затраты на погрузку, транспортировку и разгрузку, руб./га; 3* - затраты на закладку на хранение и на само хранение, руб./га; з[ - затраты на весеннее сортирование, руб./га. Фактическая урожайность семян картофеля Кф всегда меньше биологической Уо вследствие прямых и косвенных потерь:

гФ = П-п, (3)

где П - потери при уборке и послеуборочной доработке семенного картофеля, ц/га;

П = Пп + П., (4)

где По - прямые потери в процессе уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля, ц/га:

П„=1К+П„+ПИ+ПП[), (5)

где П - потери в процессе уборки (потери в земле) семенного картофеля, ц/га;

П - потери в процессе транспортировки (потери при погрузке, транспортировке и разгрузке) семенного картофеля, ц/га;

П - потери в процессе закладки на хранение и при хранении (раздавленные клубни и естественная убыль) семенного картофеля, ц/га;

П - потери в процессе весеннего сортирования (раздавленные, гнилые и больные клубни) семенного картофеля, ц/га;

П - косвенные потери (потери от механических повреждений картофеля), ц/га.

Механически поврежденный картофель не выбрасывается, а идет на переработку или на другие цели (корм скоту). Поэтому поврежденный картофель реализуется, как и семенной картофель, но по другой цене Со:

П,=К(1-Р), (6)

где К - количество механически поврежденного картофеля, т:

К = Е(КУ+Кт+К>+Кс)' ™

где К - количество механически поврежденного картофеля в процессе уборки, т;

К - количество механически поврежденного картофеля в процессе погрузки, транспортировки и разгрузки транспортного средства, т;

К - количество механически поврежденного картофеля в процессе загрузки картофелехранилища, т;

К. - количество механически поврежденного картофеля в процессе весенней сортировки, т;

Р - условный коэффициент перевода поврежденного картофеля в неповрежденный картофель:

где Сп - цена реализации поврежденного картофеля, руб./т.

Введем условный вероятностный показатель качества выполнения технологической операции в процессе уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля х.

Если потери при уборке и послеуборочной доработке семенного картофеля равны нулю, то х = 0, если потери составляют 100%, то х = 1.

Вероятностный показатель качества выполнения технологических операций связан с потерями зависимостью

П = ¥0х. (9)

Отсюда с учетом (3)

Гф=Г0-П = Г0-Г0х;

г*=К(1-х). (Ю)

Затраты на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля зависят от используемой технологии уборки и соответствующего ей комплекса машин и рабочих органов. Вместе с тем, как показывает практика, затраты на уборку определенным образом связаны и с потерями. Если потери картофеля при уборке невелики, то затраты на уборку значительны, и наоборот.

Наиболее полно связь затрат на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля и вероятностного показателя качества выполнения технологических операций описывается зависимостью

3(х) = сх<Г*, (И)

где а - затраты на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля с единицы площади в среднем по региону.

При исследовании технологического процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля необходимо учитывать не только стоимость, но и качество выполнения технологических операций.

На рисунке 1 представлена зависимость затрат на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций при разных технологиях при урожайности 200 ц/га.

Отметим существенное увеличение затрат на уборку единицы площади семенного картофеля с уменьшением вероятностного показателя качества выполнения технологических операций от единицы до нуля независимо от используемой технологии уборки.

. Выход продукции с 1 га в денежном выражении:

ВП=СГФ, (12)

где Вп - выход продукции, руб./га.

Выход продукции в зависимости от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций имеет вид

Вп(*) = С-[Г„(1-дО].

(13)

и

Эффективность уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля в зависимости от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций определяется по формуле

3,

(14)

30 20 10

0 —--1-■ ■ -1-г—-

о ал о.4 о,б ол х

1 - а = 10 тыс. руб.; 2 - а = 20 тыс. руб.; 3 - а = 40 тыс. руб.

Рисунок 1 - Зависимость затрат на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля с единицы площади от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций

На рисунке 2 приведена зависимость эффективности уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля разными технологиями и цены реализации продукции от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций.

На эффективность уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля наиболее сильно влияют цена реализации картофеля (линии 1, 3 и 2,4) и вероятностный показатель качества выполнения технологических операций.

Анализ изменений затрат на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля с единицы площади, выхода продукции в денежном выражении с единицы площади и эффективности процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля

2(*) = *.(*)"3(*) и™

г(х) = С-[Г0(1-х)]-а-е-'.

*

* * *

- * -—- ц ""........

—«—---- „ I — — —

о ал о,4 о,б 0.8

- а = 10 тыс. руб.; 2 - а = 20 тыс. руб.; 3 - а = 40 тыс. руб.

в зависимости от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций показывает, что кроме цены реализации продукции, на эффективность влияют качество выполнения технологических операций и выбранная технология с комплексом машин и рабочих органов (см. рисунок 2, линии 1,2 или 3,4).

*

3 4—---

0 д о А 0 Л 0 3 *

1,2- затраты на уборку картофеля с единицы площади 10 и 40 тыс. руб. и цене реализации С = 2000 руб./ц; 3,4- затраты на уборку картофеля с единицы площади 10 и 40 тыс. руб. и цене реализации С = 1000 руб./ц

Рисунок 2 - Зависимость эффективности процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля от вероятностного показателя качества выполнения технологических операций

Максимальная эффективность уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля достигается при минимальных значениях вероятностного показателя качества выполнения технологических операций и затрат на уборку и послеуборочную доработку семенного картофеля единицы площади, то есть при

х —> шт (15)

и

3 —> тш . (16)

Таким образом, при высокой цене реализации семенного картофеля может быть эффективна любая технология уборки с соответ-

ствующим данной технологии комплексом машин и рабочих органов. Наиболее эффективна технология с минимальными потерями.

Вероятностный показатель качества выполнения технологических операций можно минимизировать совершенствованием рабочих органов машин, взаимодействующих с клубнями картофеля. Для этого необходимо определить механически поврежденные клубни на тех или иных рабочих органах и технологических операциях.

Для вероятностной оценки механических повреждений семенных клубней картофеля на технологической операции «уборка картофеля» рассмотрим события:

К — повреждения клубней на технологической операции «уборка»;

К, — повреждения клубней в процессе выкапывания;

К2 — повреждения клубней в процессе сепарации почвы;

К3 - повреждения клубней в процессе сбора и транспортировки клубней в приемное устройство (контейнер, бункер-накопитель);

К4- повреждения клубней в процессе заполнения приемного устройства, бункера-накопителя картофелеуборочного комбайна или контейнера при ручной подборке клубней.

События, характеризующие повреждения клубней на одном рабочем органе, не зависят от вероятности появления события повреждения клубней на другом рабочем органе, т.е. эти события независимые. Так как в повторяющемся технологическом процессе (падение клубней) участвуют одни и те же клубни картофеля, то независимые события считаем совместными.

Тогда очевидно, что

Ку =К,+К2+К,+К4. (17)

Соответственно, вероятность Ру(К) определяется по теореме сложения вероятностей независимых и совместных событий, т.е.

^У (КУ> = + К2 + К3 + К4) (18)

или в общем виде

7>у(ку) = р(к.+кз+кз+"- + к.)' (19)

где /' - количество взаимодействий клубней с различными рабочими органами машин на технологической операции «уборка картофеля».

Аналогично на технологических операциях: транспортировке, закладке на хранение и весенней сортировке - рассмотрим события:

К,. - повреждения клубней на технологической операции «транспортировка»;

К5- повреждения клубней в процессе загрузки самосвального транспортного средства картофелем навалом;

К6 - повреждения клубней в процессе разгрузки картофеля самосвальными транспортными средствами опрокидыванием назад;

К — повреждения клубней на технологической операции «закладка клубней на хранение»;

К7 - повреждения клубней картофеля в процессе загрузки приемного бункера;

К,- повреждения клубней картофеля в процессе транспортировки картофеля в хранилище и засыпки навалом;

Кс- повреждения клубней после технологической операции «хранение и весеннее сортирование»;

К9- повреждения клубней картофеля в процессе хранения;

Кш-повреждения клубней картофеля в процессе весенней сортировки картофеля.

Очевидно, что событие К — повреждения клубней картофеля в процессе уборки и послеуборочной доработки — представляет собой сумму событий К, Кр Кз, К., откуда вероятность

Р(К) = Р(Ку+Кт+К3+Кс) (20)

или в общем виде

/5(К) = Р(К1+К2+К3+... + К,), (21)

где / — количество взаимодействий клубней с рабочими органами машин в технологических процессах уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля.

Анализ технологических операций показал, что вероятности механических повреждений клубней в основном зависят от высоты падения и геометрических параметров приемного устройства для накопления клубней.

Для определения количества механически поврежденных клубней при падении в процессе загрузки приемных устройств рассмотрим схему образования картофельной насыпи.

При образовании картофельной насыпи клубни по-разному взаимодействуют с полом (днищем) и между собой. Поэтому схема процесса образования картофельной насыпи позволит ответить на многие вопросы по проблеме повреждений при транспортировке картофеля.

Клубни при падении с высоты сбрасывания Я (рисунок 3) перекатываются по ровной поверхности основания приемного устройства и образуют слой из клубней. После на месте падения клубней образуется картофельная насыпь в форме конуса. На образуемую картофельную насыпь последовательно накладываются слои картофеля.

Лп- высота падения клубней; Н- начальная высота падения клубней; а - угол естественного откоса клубней картофеля; А - высота насыпи (конуса); с/^ - средний размер (диаметр) клубней; г - радиус основания насыпи

Рисунок 3 — Схема образования картофельной насыпи

При этом сделаны допущения:

-толщина картофельного слоя равна среднему диаметру клубня; -все клубни картофельного слоя падают из точки, расположенной на высоте сбрасывания Н.

Определены выражения для вычисления: — доли клубней в п-м слое картофельной насыпи:

-О

'л

н

XI

к

м

— доли клубней в картофельной насыпи с п слоями относительно массы клубней в бункере-накопителе картофелеуборочного комбайна или в кузове транспортного средства:

Щ, =— " М

п3 , , ^ —2— + сЦВп2

где М— масса клубней в бункере-накопителе картофелеуборочного комбайна или в кузове транспортного средства, кг; р — плотность картофельной насыпи, кг/м3; В — ширина подачи клубней картофеля (транспортерной ленты, кузова транспортного средства), м; й — средний диаметр клубней, м; п — количество слоев в картофельной насыпи, шт.

Предложена последовательность расчета доли клубней, упавших с допустимой высоты падения.

При образовании картофельной насыпи вначале клубни падают на горизонтальную поверхность, перекатываются и образуют картофельный слой.

Пусть тело формы шара падает на горизонтальную поверхность с некоторой высоты //вертикально вниз без начальной скорости.

Начальная энергия положения тела:

Э = mgH. (22)

Скорость тела при соприкосновении с горизонтальной поверхностью:

(23)

Импульс силы:

тус = Ft. (24)

Сила Г расходуется на сообщение телу скорости отскока и на работу смятия

Если поверхность абсолютно ровная и клубень — идеально упругий шар, то отскок вертикальный. Если в момент удара плоскость соприкосновения клубня не горизонтальная (рисунок 4), то отскок происходит под углом (90 — а).

Если принять клубень идеально упругим, работа смятия Аш = 0. Вся энергия начального положения переходит в кинетическую энергию:

„г

и тХ<

(25)

где V. = уо( — скорость отскока, м/с;

Рисунок 4 - Схема удара клубня на горизонтальную поверхность Если работа смятия Аш ф 0, то

т\„

= т%Н - Аа

(26)

откуда

V = V =

2{т8Н-Аш)

т

Горизонтальная скорость отскока тела: уг соз(90-а). Вертикальная скорость отскока тела:

^=^5^(90-а) Высота отскока тела:

В верхней точке V = 0. Отсюда находим время отскока:

(27)

(28)

(29)

vo, sin(90-а)

'л

g

Дальность отскока тела

h =x = vJotcos{9Q-a).

(31)

(32)

ll.M

О 0,02 0,04 0,0« 0,08 А_.Дж

1 — при угле отскока 45°; 2 — при угле отскока 75° Рисунок 5 - Дальность отскока при различной работе смятия

Анализ рисунка 5 показывает, что дальность отскока равна нулю, когда вся энергия удара расходуется на работу смятия. С уменьшением значения работы смятия увеличивается дальность отскока.

В момент соприкосновения с горизонтальной поверхностью клубень радиусом Я имеет скорость центра масс, равную горизонтальной составляющей скорости отскока Соответственно, происходит качение по горизонтальной поверхности с угловой скоростью

со = -

R

до полной остановки на расстоянии /2 от точки приземления:

12=Я ф,

(33)

где ср - угол, на который повернется тело, прокатившись по горизонтали до полной остановки под действием силы трения (торможения), радиан.

= ,

где Г — сила трения (торможения); /- коэффициент трения/качения. Работа торможения:

Л = /»й/?2 = /иЭ^Ф ■ (34>

Кинетическая энергия в момент торможения переходит в работу торможения:

= (35)

откуда

(36)

Искомое расстояние на котором окажется клубень от места падения после отскока и перекатывания по поверхности:

¿ = /,+/2. (37)

На рисунке 6 представлены расчетные и экспериментальные значения расстояния отката клубня с места падения в зависимости от высоты. В эксперименте высота падения клубня h - 0,30, 0,60 и 0,85 м; радиус клубня R - 0,025 м; масса клубня т - 0,06 кг; коэффициент трения качения 8 - 0,005 м (f= 8/R).

tu> о,«

«4 в

Рисунок 6 - Зависимость расстояния отката клубней от высоты падения на горизонтальную поверхность

Площадь картофельного слоя в процессе падения на горизонтальную поверхность в среднем равна площади прямоугольника длиной 2£ср + Ь и шириной 2£ср (/,ср — среднее расстояние отката клубней до полной остановки после падения, Ь — ширина транспортера подачи клубней).

Из многочисленных экспериментов установлено, что количество клубней, получивших ударное воздействие при падении с учетом и без учета температуры окружающего воздуха, остается неизменным. Но доля клубней с видимыми внешними и внутренними повреждениями при низких температурах увеличивается.

Экспериментально исследованы:

- сопротивляемость кожуры клубня и мякоти внедрению тупого предмета на установке, защищенной патентом на полезную модель;

— высота падения, при которой полученное клубнями механическое воздействие проявится как видимое внутреннее повреждение при разной температуре окружающего воздуха.

В результате лабораторных опытов установлено, что сопротивляемость кожуры и мякоти клубня картофеля внедрению тупого предмета неодинакова даже на одном клубне. При падении клубень может иметь видимые повреждения, а может и не иметь их.

На рисунке 7 приведены эмпирически вычисленные значения линий регрессии, описывающие характер изменения количества поврежденных клубней от высоты падения при разных температурах

окружающей среды.

%

80 70 во

50 40

30

20 30 40 50 60 70 80 90 Н, М

Рисунок 7 — Линии регрессии ожидаемого повреждения клубней в виде потемнения мякоти от высоты падения

Статистические вероятности появления события - повреждения клубней на рабочих органах картофелеуборочного комбайна в технологической операции «уборка» известны. Для определения суммарной вероятности наступления события «повреждения клубней», например, до бункера-накопителя картофелеуборочного комбайна, воспользуемся теоремой сложения вероятностей независимых и совместных событий К,, К, и К3 (рисунок 8).

Рисунок 8 - Геометрическая интерпретация определения вероятности события «повреждения клубней» до бункера-накопителя картофелеуборочного комбайна

В соответствии с определением вероятности суммы совместных и независимых событий суммарные повреждения клубней до бункера-накопителя картофелеуборочного комбайна определяются по выражению:

Р(К,) = Р(К1) + Р(Ка) + Р(К,)-Р(К1К2)--/>(К1К3)-/>(К2К3)+/>(К1К2К3).

В общем виде вероятность повреждения картофеля как сумма любого числа совместных, независимых событий (опытов) в технологическом процессе уборки и послеуборочной доработки картофеля определяется по выражению:

V (=1 / I

-...+(-1)"-' />(к,к2...к„),

где суммы распространяются на различные значения индексов г; i,j; А: и т.д.

Вероятность наступления события К4- повреждения клубней в процессе заполнения бункера-накопителя - определяется как расчетный процент клубней, упавших свыше допустимой высоты. Аналогично определяются вероятности наступления событий К5 К7 и К8. Вероятность наступления события К6 — повреждения клубней в процессе взаимодействия с поверхностью платформы кузова во время разгрузки картофеля - определяется как доля клубней в слое картофеля, лежащих на платформе кузова, к общей массе картофеля. Вероятность наступления события Кд — повреждения в процессе хранения — равна нулю. Статистические вероятности повреждения клубней на роликовых сортировальных рабочих органов составляют от ] 0 до 23 %.

На рисунках 9 и 10 представлены статистические и расчетные вероятности-повреждения клубней на рабочих органах и технологических операциях уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля с механизированным и ручным подбором клубней. Анализ рисунков показывает рабочие органы машин на технологических операциях с максимальными значениями статистических и расчетных вероятностей наступления события «повреждения клубней, подлежащие совершенствованию»: сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины, прицеп для перевозки клубней картофеля, сортирующие и калибрующие рабочие органы, а также технология весенней сортировки.

£

£ £

«о

40 30 20 го о

Рисунок 9 - Статистические и расчетные вероятности повреждения клубней при комбайновой уборке на рабочих органах машин для уборки и послеуборочной доработки картофеля

—

| к т

1 г 1 I 1

| 1 | п 1 П 1 1 1

К1 К2 КЗ К4 Ку К* Кб КТ К7 К8 К» К9 К10 Кс К ■ - статистические □ . расчетные

£ §

8и 30

25

20

15

10

5

О

К1 К2 КЗ К4 Ку К5 Кб КТ К7 К8 Кз К9 К10 Кс К

■ - статистические □ - расчетные

Рисунок 10 — Статистические и расчетные вероятности повреждения клубней при ручной подборке на рабочих органах машин для уборки и послеуборочной доработки картофеля

В третьей главе «Совершенствование машин для уборки и транспортировки семенного картофеля» исследованы работа эллиптического встряхивателя сепарирующего рабочего органа картофелеуборочной машины и процесс разгрузки самосвального транспортного средства, приведены результаты испытаний усовершенствованного сепарирующего рабочего органа картофелеуборочной машины и устройства для исключения схода всей массы картофеля в процессе разгрузки.

Из анализа результатов теоретических и практических исследований Г. Д. Петров рекомендует при выборе размеров эллиптической звездочки исходить из коэффициента к, характеризующего отношение полуосей эллипса. Считает целесообразным принимать его в пределах 0,6-0,7.

Принятая Г. Д. Петровым схема - идеальный вариант. На самом деле полотно элеватора не плоскость, а бесконечное полотно, состоящее из отдельных прутков. И эллипс не гладкий, а выполнен в виде звездочки. При этом каждый прут полотна при совместном движении со звездочкой имеет свой конкретный радиус вращения.

Если эллиптическую звездочку обхватить звеньями цепи пруткового элеватора картофелекопалки, то получается вытянутый равносторонний многоугольник (восьмиугольник) со стороной, равной шагу цепи пруткового элеватора 5 (рисунок 11).

1

■

в_Л^-5.

_— с ь

лУ V

а, Ь - большая и малая оси равностороннего восьмиугольника

Рисунок 11 - Схема для определения зависимостей при расчете геометрических параметров эллиптического встряхивателя

Исходя из обозначений, представленных на рисунке, и рекомендаций Г. Д. Петрова, определены зависимости для расчета геометрических параметров восьмиугольника:

5 I г ~--(\ + к) + ^3+2к + Зк2

г К +1, где ---гт-.

2 2(1 + А2)

На рисунке 12 показано движение прутка элеватора вместе с эллиптической звездочкой по кругу с радиусом N с момента их касания.

У

/1 V

ч X

п ........ ЛГ-' ж

Рисунок 12 - Движение прутка элеватора вместе с эллиптической звездочкой по кругу с радиусом Л с момента их касания

Исходя из этого, определены выражения дня определения вертикальной и нормальных составляющих перемещения, скорости и ускорения прутка элеватора в зависимости от перемещения полотна (рисунок 13):

у 1 1 -»Г

<4"

'К-»)1

-4 |> -К -')

А.м

0,4»

1 ---^

I

------------1

1 1

0,01 № <ЦВ 9,04 6,0» Мб »,»1

|8,м/с 0,90

0.50 (1.111

\

\ V

X

ч \

ч

11

О ».»I в,»2 вд> в^М О.М ».«« V

-20,И> -ЗОЛ0 -ЮЛИ»

о. )1 ** и б. и 0. И 0, 0, 16 Х,м

/ г

г

/

\

1 - первый пруток; 2 — второй пруток

Рисунок 13 - Зависимость вертикальных составляющих перемещения (а), скорости (б), ускорения (в) прутков полотна элеватора от поступательного

перемещения

На рисунке 14 представлен график зависимости вертикальной составляющей ускорения прутка полотна элеватора в точках х1 — точке максимального значения ускорения — их,- точке экстремума траектории прутка (см. рисунок 13).

1 - для точки х1 максимального значения ускорения;

2 — для точки х2 экстремума траектории прутка

Рисунок 14 - Зависимость вертикальной составляющей ускорения полотна элеватора от ее поступательной скорости

Из анализа данных рисунка и минимально допустимого расстояния перелета тела, брошенного под углом к горизонту, скорость полотна элеватора должна быть более 0,8 м/с.

Эллиптический пассивный встряхиватель, используемой на серийных картофелеуборочных машинах, в процессе работы придает полотну элеватора вертикальное перемещение рывками, скачками при каждом зацеплении звездочки с очередным прутком элеватора. На один оборот звездочки - 8 скачков, рывков, натяжений.

Рекомендуемая нами форма исполнения эллиптической звездочки, представленной на рисунке 15, имеет один экстремум на половине оборота звездочки и меньшее количество вертикальных скачков, рывков, т.к. два противоположных маленьких радиуса в работе по подбрасыванию материала не участвуют. Уже при скорости полотна элеватора 0,4 м/с вертикальная составляющая ускорения прутка элеватора при взаимодействии с эллиптической звездочкой больше ускорения свободного падения.

Для эффективного просеивания почвы необходимо, чтобы несколько прутков, расположенных друг за другом, имели нормальные составляющие скорости и ускорения, одинаковые по значению и направлению. Тогда прутковый элеватор при небольшой линейной скорости (в пределах 0,8-1,1 м/с) будет эффективно просеивать почву и иметь минимальное травмирование клубней.

С учетом этих данных нами разработан наклонный сепарирующий рабочий орган уборочной машины с вибрационным встряхива-телем (рисунок 16), получен патент на изобретение.

1 - рама; 2 - несущее ведущее звено; 3 - несущее ведомое звено; 4 - прутковое полотно; 5 - промежуточное несущее звено; 6 - направляющие; 7 - параллелограммная подвеска; 8 - вал встряхивателя; 9 - кулачки; 10 - механизм регулирования подвески

Рисунок 16 - Схема наклонного сепарирующего рабочего органа

Результаты сравнительных испытаний опытного образца с серийной копалкой КТН-2В за 2006-й и 2007 гг. представлены на рисунке 17.

I 4

ас х

I2 * 1

в

1 2 о Контроль (КТП-2В) ■ Экхиеримсигальшш копалка

1 - результаты испытаний 2006 г.; 2 - результаты испытаний 2007 г.

Рисунок 17 - Механические повреждения клубней картофеля на серийной и экспериментальной картофелекопалке по результатам испытаний 2006-го и 2007 годов

Для использования встряхивателя в системе точного земледелия устройство было оснащено гидровибратором с дистанционным управлением, с частотой колебаний поршня 20-25 периодов в секунду и амплитудой 15-21 мм. Устройство защищено патентом на полезную модель № 91666.

С увеличением сыпучести почвы на опытно-экспериментальной копалке с гидровибрационным встряхивателем качество сепарации почвы выше, чем на картофелекопалке КТН-2В.

В процессе разгрузки самосвального транспортного средства опрокидыванием назад в процессе трения о дно кузова осенью 87,5%, весной 53,0% клубней, участвующих в эксперименте, имели механические повреждения.

Для исключения схода всей массы необходимо, чтобы дно кузова представляло собой поверхность, образованную из клубней.

В процессе разгрузки кузова с устройством для исключения схода всей массы картофеля (рисунок 18) на платформе кузова постоянно находится слой картофеля и вышележащие клубни скатываются по этому слою клубней до полного опорожнения кузова. Повреждения клубней не обнаружено.

Предложена конструктивная схема прицепа для перевозки корнеклубнеплодов в больших объемах с регулируемой высотой одного

из боковых бортов при загрузке, оснащенного системой саморазгрузки (патент РФ на полезную модель № 92401).

Рисунок 18 - Процесс разгрузки самосвального транспортного средства устройством для исключения схода всей массы картофеля

В четвертой главе «Совершенствование машин для послеуборочной доработки семенного картофеля» исследовано движение клубня картофеля, имеющего две точки опоры, относительно ленточного транспортера (рисунок 19), описано устройство и результаты испытания отделителя крупных клубней, обоснованы параметры калибрующей поверхности калибратора КСК-1.8 и представлены схемы технологического процесса сортировальных комплексов КСП с использованием КСК-1.8.

Рисунок 19 - Схема сил, действующих на клубень, лежащий на ленте транспортера

Дифференциальные уравнения движения клубня (рисунок 19) имеют вид:

тх = mgsin a - N2 sin p; (38)

my = -Fx +F2; (39)

mz-Nx- mgcosa - N2 cosP; (40)

Ip = -F2Rcos$ - F¡R; (41)

/<7 = 0; (42)

Ir = F2/?sinp, (43)

где т - масса шара, кг;

/ — момент инерции шара относительно оси, проходящей через его центр;

Р - угол между нормалью к плоскости XY и направлением реакции со стороны ремня Ñ2, град.

Исходя из составленных дифференциальных уравнений движения клубня, получены зависимости, характеризующие закон изменения скорости центра шара (клубня) вдоль оси Y (44), проекции угловой скорости на ось X (45), проекция углового ускорения на ось Z (46), которые позволяют проанализировать (рисунок 20) движение клубня в зависимости от его размеров, в данном случае от радиуса R (1 -R = 0,015 м; 2 - R = 0,018 м; 3 - R = 0,03 м; 4 - R = 0,06 м):

K,(/) = f/g^(l + cosP)/; (44) 7 sinp

'M-fí^1«-»» (45>

r(í) = ——sina/. (46) v ' 2 R

Из графика (рисунок 20) видно, что кинематические характеристики движения клубня в зависимости от времени увеличиваются;

скорость изменения кинематических характеристик зависит от размеров клубней, то есть клубни разных размеров будут перекатываться относительно транспортера с разной скоростью.

< 10

м/с р

VI«« 8 6

"*** 5 4

№) 3 2 !

°0 I 2 3 4 5 t сек

Рисунок 20 - Зависимость скорости центра масс шара от времени при различных размерах клубней на ленточно-щелевом рабочем органе

Разработанный ленточно-щелевой рабочий орган (рисунок 21) предназначен для выделения клубней крупной фракции из картофельного вороха непосредственно при загрузке картофелехранилищ (получены патенты РФ № 2085302, № 2119832).

2 - нижний транспортер; 5 - первый клиновый ремень; 6 — второй клиновый ремень

Рисунок 21 - Опытно-экспериментальная установка ленточно-щелевого

рабочего органа

1 /2

1

/

/ .......1 V

-А -.......

I'* К 4.1.............

I ____________—*........... ■

Точность отделения крупных клубней из опытной партии с одним ремнем составляет 73,3%, с двумя ремнями - 96,7%. В обоих опытах много клубней из семенной фракции попало в крупную фракцию.

Для снижения доли мелких клубней в крупной фракции необходимо увеличить разность скоростей транспортерных ремней для верчения, остановленных ремнем клубней, их разбегания и освобождения места для прохода мелких клубней между ними.

Эффект верчения получен с применением на поверхности ленты нижнего транспортера пакета неподвижных полос вдоль ремней (патент РФ № 2296628). Результаты испытаний на рисунке 22.

1 2 1-е одним ремнем; 2- с двумя ремнями ¡^мелкие клубни Ш крупные клубни|

Рисунок 22 - Гистограмма распределения клубней в крупной фракции с установленными неподвижными полосами

Для калибровки семенного картофеля калибрующая поверхность, выполнена в форме усеченного конуса, с квадратными ячейками и горизонтальным расположением образующей, что наиболее точно отвечает агротехническим требованиям, предъявляемым к машинам.

Уравнения (47) описывают траекторию движения клубня вместе с калибрующей сеткой по окружности в плоскости, параллельной основанию конуса (рисунок 23).

г = -Т?со8а(со8(м^)-1); х = /?8та(со5(м^)-1)+ —

Я

вша

У

R - радиус вращения клубня; С - материальная точка (клубень); w - угловая скорость вращения калибрующей сетки; ф - угол поворота

за время 1

Рисунок 23 - Кинематическая схема движения клубня вместе с калибрующей сеткой

Условие скатывания клубня по калибрующей поверхности (рисунок 24):

Gr> F,

где Gt - касательная составляющая силы тяжести клубня:

GT = G sin ф;

F— сила трения качения:

F = JN = fGN=fGcosq,

где ф - угол наклона касательной к кривой сечения калибрующей поверхности в плоскости хОу\

f — коэффициент трения качения. С учетом этого условие скатывания примет вид:

tg<P > / •

X

F "

•к

> У(1с)

ХПс)

Рисунок 24 — Схема сил, действующих на клубень картофеля на калибрующей поверхности

Рисунок 25 - Направление единичного орта вдоль оси симметрии конуса к

Получено уравнение калибрующей поверхности (конуса) (рисунок 25):

(z-ssina)2 + у2 + (х- s cos a)2 =s2tg2a

(48)

и уравнение сечения конуса плоскостью, перпендикулярной плоскости уОх, при фиксированном х = const.

y(z) = ±

(x sin 2a — z cos 2a)

(49)

cosa

Вдоль определенной по уравнению (49) кривой сечения конуса клубень картофеля скатится к горизонтальной образующей конуса, когда угол наклона касательной к данной кривой в точке пребывания клубня при совместном движении с калибрующей сеткой будет больше угла трения качения клубней по клубням. Проекция траектории движения клубня представлена на рисунке 26.

13 1,1 0,9 0,7 0,5

Рисунок 26 - Вертикальная проекция траектории движения клубня по калибрующей поверхности в форме усеченного конуса

Длина образующей калибрующей поверхности усеченного конуса для выделения мелкой фракции семян должна быть не менее I = 0,73 м, для выделения средней фракции семян не менее I = 0,93 м.

Принципиальная схема конусно-сетчатого калибратора приведена на рисунке 27.

Рисунок 27 - Схема конусно-сетчатого калибратора КСК-1.8

В экспериментальной лаборатории опытно-производственного хозяйства «Садовое» был изготовлен опытно-экспериментальный образец конусно-сетчатого калибратора КСК-1.8 с размерами квадратных ячеек 32x32, 45x45 и 55x55 мм.

Результаты сохранности картофеля сорта Горноуральский по массе после осенней сортировки различными рабочими органами и зимнего хранения в контейнерах приведены в таблице 1.

Отходы крупных клубней на экспериментальной линии КСП, содержащей КСК-1.8, в четыре раза меньше, семенных клубней -в три раза меньше, чем на КСП-25. Механические повреждения клубней при использовании КСК-1.8 составляли менее 1%. Крупные

клубни повреждаются почти вдвое больше, чем средняя фракция. Это подтверждает правильность вывода о том, что крупные клубни необходимо отделять в первую очередь.

Таблица 1 - Отходы клубней картофеля после зимнего хранения (1993-1994 гг.), %

Фракция клубней картофеля, г Способ об] эаботки клубней (рабочие органы)

КСП-25 (роликовые) КСК-1.8 экспериментальный Ручная переборка

Крупная, более 80 г 8,1 1,9 -

Семенная, 25-80 г 4,6 1,43 0,2

По двум районированным сортам действительный коэффициент точности отделения крупной фракции составляет 90,4—98,3%, отделение семенной фракции 63,0-80,0%.

Конусно-сетчатый калибратор КСК-1.8 вписывается в линию стационарных картофелесортировал ьных пунктов КСП-15 и КСП-25 и позволяет изменить технологическую линию по калибровке семян картофеля. Это выражается в том, что изменяется последовательность разделения клубней на фракции по размеру.

Сначала выделяется крупная фракция, затем средняя фракция и, наконец, мелкая. Этим обеспечивается минимальное травмирование клубней каждой фракции.

Сортировальные линии с использованием КСК-1.8 могут устанавливаться непосредственно в хранилищах хозяйств, что позволяет калибровать клубни в зимнее время. Монтажная схема линии может быть привязана к любому месту.

В пятой главе «Рекомендации производству и технико-экономические показатели внедрения» подведены итоги внедрения и дана оценка эффективности результатов исследований.

Научно-технический совет ОАО «Рязсельмаш» рекомендовал конструкторскому бюро «Рязсельмаш» использовать предложенные научные разработки при совершенствовании сепарирующих рабочих органов в конструкциях картофелекопалок и картофелеуборочных комбайнов, а также поддержал разработанные нами рекомендации для производителей тракторных прицепов.

В экспериментальной мастерской ОПХ «Садовое» ГНУ ЮУНИИПОК за период с 1991-го по 1995 гг. было изготовлено и внедрено в хозяйствах Челябинской, Свердловской, Курганской областей, Республике Башкортостан и Северном Казахстане более 90 конусно-сетчатых калибраторов КСК-1.8.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе разработанной и исследованной целевой функции модели технологического процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля и впервые введенного вероятностного показателя качества выполнения технологической операции проведена оценка эффективности технологий и вероятности повреждения клубней картофеля в процессе уборки и послеуборочной доработки и установлены технологические процессы и рабочие органы, оказывающие наибольшее влияние на повреждения клубней, определены пути совершенствования технологического процесса уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля и отдельных рабочих органов и технологических процессов: встряхиватель сепаратора картофелеуборочной машины, процесс заполнения бункера-накопителя картофелеуборочного комбайна, прицеп для перевозки картофеля, процесс разгрузки транспортного средства, процесс сортировки крупных клубней и весенней калибровки семенного картофеля на фракции.

2. Установлены закономерности отскока с последующим откатом клубней картофеля до полной остановки при падении на горизонтальную поверхность с образованием слоя из клубней, наиболее подверженных механическим повреждениям, и получены выражения для их количественной оценки. На основе предложенной модели образования картофельной насыпи получены аналитические выражения для определения расчетного значения вероятности повреждения клубней и предложена последовательность расчета вероятности повреждения клубней в зависимости от допустимой высоты падения клубней на клубни.

3. Установлены закономерности движения центра масс клубня, опирающегося на две точки опоры, вдоль ленты транспортера, предложен ленточно-щелевой рабочий орган для отделения крупных клубней картофеля, наиболее подверженных механическим повреждениям, в процессе загрузки картофелехранилищ с устройством

для ворошения клубней, позволяющим увеличить точность отделения крупных клубней до 98,3%. Рациональные параметры ленточно-ще-левого рабочего органа для отделения крупных клубней: угол наклона нижнего транспортера—17—20°; длина рабочей части ремней не менее 1 м; расстояния между неподвижными полосами устройства для ворошения клубней на нижнем транспортере равны расстояниям между ремнями верхнего транспортера.

4. Установлены закономерности движения прутков элеватора совместно с эллиптической звездочкой встряхивателя сепарирующего рабочего органа картофелеуборочной машины, предложена форма эллиптической звездочки, позволяющая снизить скорость пруткового транспортера для подбрасывания материала, находящегося на транспортере, с 1,5 м/с до 0,4 м/с при отношении полуосей эллиптической звездочки к = 0,49.

5. Для эффективного просеивания почвы и снижения травмирования клубней разработан вибрационный встряхиватель с гидровибратором с дистанционным управлением, взаимодействующий одновременно с несколькими прутками пруткового сепаратора с рациональными параметрами: длина рабочей зоны вибратора — 0,6 м; скорость пруткового транспортера - 1,4 м/с; частота колебаний — 20-25 периодов в секунду; амплитуда колебаний — 15-21 мм.

6. Для разгрузки самосвальных транспортных средств опрокидыванием кузова назад без скольжения и травмирования клубней при достижении угла подъема платформы кузова угла скольжения клубней по листовой поверхности 29-31° разработано устройство, позволяющее удерживать клубни на поверхности днища кузова до полного опорожнения, исключая сход всей массы картофеля и повреждения клубней с рациональными параметрами: расстояние между планками не более 0,6 м; диаметр планок не менее 50 мм.

7. Для калибровки семян картофеля предложен конусно-сетчатый калибратор КСК-1.8, позволяющий повысить точность отделения крупной фракции до 98% и семенной фракции до 80%, снизить отходы после зимнего хранения крупной фракции в четыре раза и семенной фракции в три раза по сравнению с роликовыми рабочими органами стационарных картофелесортировальных пунктов КСП-15 и КСП-25. Рациональные геометрические и технологические параметры КСК-1.8: радиус большого основания Я не менее 0,85 м, длина образующей Ь не менее 0,93 м, угол раствора конуса

не менее 46°, диаметр малого основания усеченного конуса более 0,258 м, обороты вращения усеченного конуса п = 10-30 об/мин.

8. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных устройств и способов для снижения механических повреждений клубней картофеля составляет 13 944 руб./га по ценам 2007 года при средней урожайности картофеля по области за период 2001-2005 гг. 116 ц/га и закупочной цене семенного картофеля 400 руб./ц. Фактический экономический эффект от внедрения КСК-1.8 составил 438 руб./т, от внедрения вибрационного втряхивателя - 527 руб./т, от внедрения ленточно-щелевого рабочего органа - 370 руб./т.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Гордеев, О. В. Анализ повреждений клубней картофеля при разгрузке [Текст] / О. В. Гордеев //Тракторы и сельхозмашины. -2007. -№ 10. -С. 28-29.

2. Гордеев, О. В. Анализ работы встряхивателя пруткового элеватора картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2003. —№ 6. — С. 68—71.

3. Гордеев, О. В. Вибрационный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. — 2007. — № 12. — С. 71—75.

4. Гордеев, О. В. Вопросы травмирования клубней при выгрузке самосвального транспортного средства [Текст] / О. В. Гордеев // Тракторы и сельхозмашины. — 2004. — № 11. — С. 27—28.

5. Гордеев, О. В. Гидровибрационный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Тракторы и сельхозмашины. — 2013. — № 1. — С. 9-10.

6. Гордеев, О. В. Как снизить повреждения картофеля при механизированной уборке [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Картофель и овощи. -2012.-№ 7.-С. 12-13.

7. Гордеев, О. В. Оценка технологий и рабочих органов машин для уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля [Текст] / О. В. Гордеев // Достижения науки и техники АПК. -2013. -№ 1. - С. 53-54.

8. Гордеев, О. В. Оценка технологий уборки и послеуборочной доработки картофеля с учетом механических повреждений клубней [Текст] / О. В. Гордеев // Достижения науки и техники АПК - 2011. -№ 5. - С. 74-76.

9. Гордеев, О. В. Повреждения клубней картофеля при падении в зависимости от температуры окружающей среды [Текст] / О. В. Гордеев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2007.—№ 9. — С. 13—14.

10. Гордеев, О. В. Прутково-вибрационный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Техника в сельском хозяйстве. -2007. -№ 5. - С. 40-41.

11. Гордеев, О. В. Сопротивляемость кожуры клубня картофеля внедрению тупого предмета [Текст] / О. В. Гордеев // Аграрная наука. — 2007. — №8.-С. 36-36.

12. Гордеев, О. В. Способ очистки картофеля для приготовления картофельного пюре [Текст] / О. В. Гордеев // Пищевая промышленность. — 2006.-№10.-С. 16.

13. Гордеев, О. В. Усовершенствование ленточно-щелевого рабочего органа для отделения крупного картофеля во время загрузки картофелехранилищ [Текст] / О. В. Гордеев // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. — 1999. —№ 2. — С. 55—56.

Публикации в других изданиях

14. Гордеев, О. В. Анализ технологий уборки и послеуборочной доработки семенного картофеля [Текст] / О. В. Гордеев // Картофелеводство : сб. науч. тр. РУП НПЦ ПАН РБ по картофелеводству и плодоовощеводству. -Минск, 2010. - Т. 18. - С. 219-228.

15. Гордеев, О. В. Влияние температуры воздуха и почвы на механические повреждения клубней картофеля (обзор) [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2005. - Т. 7. - С. 66-70.

16. Гордеев, О. В. Вопросы травмирования клубней при выгрузке самосвального транспортного средства [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2004. - Т. 6. - С. 63-67.

17. Гордеев, О. В. Дифференциальные уравнения движения клубней картофеля, имеющего две точки опоры, относительно ленточного транспортера [Текст] / О. В. Гордеев, Н. Р. Саврасова // Вестник ЧГАУ. — 2005. — Т. 46.— С. 61-65.

18. Гордеев, О. В. Дифференциальные уравнения движения клубней картофеля, имеющего две точки опоры, относительно ленточного транспортера устройства для отделения крупных клубней картофеля [Текст] / О. В. Гордеев, Н. Р. Саврасова // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. — Челябинск, 2006. - Т. 8. - С. 222-229.

19. Гордеев, О. В. Картофелекопалка плафонная для уборки картофеля в ненастную погоду [Текст] / О. В. Гордеев, Е. В. Никитин // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных, овощных культур, картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. - Челябинск, 1996. - Т. 2. - С. 104-106.

20. Гордеев, О. В. Машина для калибровки семян картофеля [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных, овощных культур, картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. - Челябинск, 1994. -Т. 1.-С. 139-143.

21. Гордеев, О. В. Машина для сортировки картофеля [Текст] / О. В. Гордеев // Информационный листок. -№ 83-179-02. - Челябинск: ЦНТИ, 2002.

22. Гордеев, О. В. Механические повреждения клубней в процессе разгрузки самосвального транспортного средства опрокидыванием платформы кузова [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. -Челябинск, 2013. - Т. 15. - С. 239-243.

23. Гордеев, О. В. Наклонный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Картофель: селекция, семеноводство, технология : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК по итог. раб. Координационного совета (2000-2003 гг.). - Челябинск, 2003. - С. 92-93.

24. Гордеев, О. В. Наклонный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев II Научное обеспечение картофелеводства Сибири и Дальнего Востока: состояние, проблемы и перспективные направления: матер, междунар. н^ч.-практ. нэнф.—Кемерово, 2006.—С. 54—59.

25. Гордеев, О. В. Наклонный сепарирующий рабочий орган уборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2010. - Т. 12. - С. 196-200.

26. Гордеев, О. В. Некоторые проблемы послеуборочной доработки картофеля и способы их решения [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2001. - Т. 5. - С. 159-162.

27. Гордеев, О. В. Обоснование геометрических и технологических параметров эллиптического встряхивателя пруткового элеватора картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Вестник ЧГАУ. - 2003. -Т. 38.-С. 85-92.

28. Гордеев, О. В. Обоснование рабочей длины образующей конус-но-сетчэтого калибратора КСК-1.8 [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК.-Челябинск, 2008.-Т. 10.-С. 199-205.

29. Гордеев, О. В. Оценка рабочих органов машин и технологий для уборки и послеуборочной доработки картофеля с учетом механических

повреждений клубней [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2011. - Т. 13. - С. 406-112.

30. Гордеев, О. В. Оценка технологического этапа транспортировка технологии уборки и послеуборочной доработки картофеля [Текст] / О. В. Гордеев // Состояние и перспективы научных исследований по картофелеводству, овощеводству и бахчеводству : матер. Междунар. науч.-практ. конф. КазНИИКО. - Алматы, 2011. - С. 204-207.

31. Гордеев, О. В. Потери при очистке картофеля и способ их снижения [Текст] / О. В. Гордеев // Картофель: селекция, семеноводство, технология : сб. науч. тр. Координационного совета. - Челябинск, 2005. — Т. 2. - С. 96-99.

32. Гордеев, О. В. Прицеп для перевозки корнеклубнеплодов [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. — Челябинск, 2010. - Т. 12. - С. 193-196.

33. Гордеев, О. В. Прогнозирование процента клубней с внутренними механическими повреждениями при падении во время уборочных работ [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. — Челябинск,2009.-Т. И.-С. 162-168.

34. Гордеев, О. В. Результаты испытания гидровибрационного сепарирующего рабочего органа картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев// Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2012.-Т. 14.-С. 242-246.

35. Гордеев, О. В. Сопротивляемость кожуры клубня картофеля внедрению тупого предмета [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2007. - Т. 9. - С. 186-190.

36. Гордеев, О. В. Способ очистки картофеля [Текст] 1 О. В. Гордеев // Информационный листок. - № 83-177-02. - Челябинск: ЦНТИ, 2002.

37. Гордеев, О. В. Структурно-технологическая модель оценки технологий уборки и послеуборочной доработки картофеля [Текст] / О. В. Гордеев // Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России: сб. матер. IX междунар. науч.-практ. конф. — Кемерово : Кузбасская выставочная компания Экспо-Сибирь, 2010. - С. 175-177.

38. Гордеев, О. В. Теоретические исследования источников травмирования клубней в уборочный период [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2001. - Т. 5. - С. 155-159.

39. Гордеев, О. В. Теоретическое и экспериментальное обоснование расчетного процента клубней картофеля с механическими повреждениями при их падении на горизонтальную поверхность [Текст] / О. В. Гордеев, Н. Р. Саврасова // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2012.-Т. 14.-С. 232-238.

40. Гордеев, О. В. Уравнения равновесия шара (клубня картофеля) для обоснования геометрических параметров ленточно-щелевого рабочего органа [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, биология, агротехника плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ЮУНИИПОК. — Челябинск, 2005.-Т. 7.-С. 70-76.

41. Гордеев, О. В. Усовершенствованный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Аграрная наука Урала: вопросы теории и практики : матер, науч.-пракг. юонф. (28-29 июля 2004 г.). - Челябинск, 2005. - С. 302-307.

42. Гордеев, О. В. Устройство для определения усилия прокалывания плодоовощной продукции [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2012. - Т. 14. - С. 239-241.

43. Гордеев, О. В. Устройство для отделения клубней картофеля крупной фракции [Текст] / О. В. Гордеев. - Челябинск : Челябинский ЦНТИ ; БД «Интеллект». -№ 83-079-1999. - Режим доступа : www.Intellect.csti.ru.

44. Гордеев, О. В. Устройство для сортирования клубней [Текст] / О. В. Гордеев, И. В. Сазонова// Картофель и овощи. - 1998. -№ 5. - С. 5-7.

45. Гордеев, О. В. Устройство для сортирования предметов округлой формы [Текст] / О. В. Гордеев // Информационный листок. -№ 83-178-02. -Челябинск: ЦНТИ, 2002.

46. Гордеев, О. В. Устройство для сортировки корнеклубнеплодов [Текст] / О. В. Гордеев / Информационный листок. — № 83-188-02. — Челябинск : ЦНТИ, 2002.

47. Гордеев, О. В. Экспериментальный вибрационный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев // Селекция, семеноводство и технология плодово-ягодных культур и картофеля : сб. науч. тр. ГНУ ЮУНИИПОК. - Челябинск, 2008. - Т. 10. -С. 194-198.

48. Гордеев, О. В. Экспериментальный вибрационный сепарирующий рабочий орган картофелеуборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев // Картофелеводство : сб. науч. тр.: матер. Координационного совещ. и науч.-пракг. конф., посвящ. 120-летию со дня рожд. Л. Г. Jlopxa / ГНУ ВНИИКХ. -М„ 2009. - С. 377-381.

49. Жилкин, В. А. Плоское движение клубня картофеля по шероховатым цилиндрическим поверхностям [Текст] / В. А. Жилкин, И. В. Сазонова, О. В. Гордеев // Вестник ЧГАУ. - 1998. - Т. 26. - С. 5-15.

Авторские свидетельства, патенты

50. Пат. РФ № 2054237. Машина для сортировки картофеля [Текст] / Б. В. Ивановский, П. Г. Свечников, О. В. Гордеев [и др.]. - № 93027390 ; заявл. 24.05.1993 ; опубл. 20.02.1996, Бюл. № 5.

51. Пах РФ № 2066964. Способ очистки картофеля [Текст] / В. В. Бледных, П. Г. Свечников, О. В. Гордеев. - № 93031231; заявл. 01.06.1993 ; опубл. 27.09.1996, Бюл. № 27.

52. Пат. РФ № 2085302. Устройство для сортирования предметов округлой формы [Текст] / О. В. Гордеев, Е. В. Никитин. — № 94039521 ; 20.10.1994 ; опубл. 27.07.1997, Бюл. № 21.

53. Пах РФ № 2119832. Устройство для сортирования предметов округлой формы [Текст] / О. В. Гордеев, И. В. Сазонова, В. В. Бледных [и др.]. -№ 97109576 ; заявл. 10.06.1997 ; опубл. 10.10.1998, Бюл. № 28.

54. Пат. РФ № 2209539. Наклонный сепарирующий рабочий орган уборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев. —№ 2001120624 ; заявл. 23.07.2001 ; опубл. 10.08.2003, Бюл. № 22.

55. Пат. РФ № 2296628. Устройство для сортирования предметов округлой формы [Текст] / О. В. Гордеев, В. В. Бледных, В. А. Жилкин [и др.]. — №2005133527; заявл. 31.10.2005 ; опубл. 10.04.2007, Бюл. № 10.

56. Пап РФ на полезную модель № 91666. Наклонный сепарирующий рабочий орган уборочной машины [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев. -№ 2009138552 ; заявл. 19.10.2009; опубл. 27.02.2010, Бюл. № 6.

57. Пат. РФ на полезную модель № 92401. Прицеп для перевозки корнеклубнеплодов [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев. — № 2009142247 ; заявл. 16.11.2009 ; опубл. 20.03.2010, Бюл. № 8.

58. Пат. РФ на полезную модель № 121997. Устройство для определения усилия прокалывания плодоовощной продукции [Текст] / О. В. Гордеев, В. И. Гордеев. -№ 2012127612; заявл. 02.07.2012; опубл. 20.11.2012, Бюл. № 32.

Подписано в печать 21.07.2014. Формат 60x84/16 Гарнитура Times. Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № КЗ-8

Отпечатано в ИПЦ ФГБОУ ВПО ЧГАА 454080, г. Челябинск, ул. Энгельса, 83