автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса и рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин

На правах рукописи

ГОЛИКОВ АЛЕКСЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И РАБОЧЕГО ОРГАНА СЕПАРАЦИИ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН

Специальность: 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 & МАП 2Й14

Рязань-2014

005549170

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева».

Научный руководитель: кандидат технических наук доцент

Рембалович Георгий Константинович

Официальные оппоненты: Пшеченков Константин Александрович,

доктор технических наук, профессор, ГНУ «Всероссийский научно-

исследовательский институт картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха», заведующий лабораторией оценки сортов на пригодность к переработке и хранению

Панкова Елена Анатольевна, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия», заведующая кафедрой «Высшая математика и физика»

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-

исследовательский институт механизации сельского хозяйства»

Защита состоится «_2 » _июля 2014 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.М. Бахтина ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» и на сайте Нир://тгБи.ги/ги/&5з/&53.рЬр?ЕЬЕМЕЫТ_ГО=28796.

Автореферат разослан «15 » мая 2014 г. и размещен на официальном сайте Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru «24» _апреля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Величко С.А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Производство картофеля является одним из перспективнейших направлений развития мирового агропромышленного комплекса. Данную культуру возделывают в 130 странах мира на площади свыше 18 млн. га, с которой ежегодно собирают более 300 млн. тонн клубней. На долю РФ приходится около 10% общего объема производства. В 2013 году данную культуру выращивали на площади превышающей 2,14 млн. га, и валовой сбор составил приблизительно 30 млн. тонн. Самой трудо- и энергоемкой частью (свыше 60% затрат) технологии машинного производства картофеля является процесс уборки, который осуществляется в основном комбайнами.

Современный картофелеуборочный", комбайн обеспечивает требуемые показатели эффективности в благоприятных условиях эксплуатации. В неблагоприятных условиях, которые в первую очередь характеризуются повышенной или пониженной влажностью почвы, полнота сепарации клубней от примесей снижается, а потери и повреждения продукции растут. Данная ситуация связана, в первую очередь, с несовершенством сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин.

Таким образом, повышение эффективности функционирования рабочих органов сепарации картофелеуборочных машин является актуальной научно-технической задачей для сельского хозяйства.

Степень разработанности темы. Проблемой повышения эффективности сепарации корнеклубнеуборочной техники занимались С.Н. Борычев, Н.В. Бышов, Н.И. Верещагин, H.H. Колчин, М.Ю. Костенко, К.З. Кухмазов, Н.П. Ларюшин, Е.А. Панкова, Г.Д. Петров, К.А. Пшеченков, Г.К. Рембалович, В.И. Славкин, A.A. Сорокин, М.Б. Угланов, И.А. Успенский, М.Н. Чаткин и др., а также ряд зарубежных исследователей: R. Peters, J. Winkelmann, P.C. Struik и др. Но существующее разнообразие схемно-конструктивных решений сепарирующих рабочих органов далеко не исчерпало возможности совершенствования технологического процесса и технических средств для осуществления отделения примесей из клубненосного вороха при машинной уборке картофеля.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО РГАТУ на 2011...2015 гг. по теме «Совершенствование технологических процессов, разработка и повышение надежности технических средств возделывания, уборки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных культур в условиях ЦФО РФ» (номер гос. регистрации 01201174432) и согласуется с распоряжением Председателя Правительства РФ Д.А. Медведева №1233-р «Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура на 2012-2015 годы».

Цель исследований. Повышение эффективности технологического процесса машинной уборки картофеля путем совершенствования рабочих органов сепарации.

Объект исследований. Технологический процесс сепарации клубненосного вороха и усовершенствованный рабочий орган для его

осуществления.

Предмет исследований. Теоретические и экспериментальные закономерности протекания технологического процесса сепарации клубненосного вороха в картофелеуборочных машинах.

Научная новизна работы состоит в:

методике обоснования конструктивных параметров усовершенствованного рабочего органа сепарации;

- разработке зависимости, характеризующей взаимосвязь повреждений клубней от конструктивных параметров разработанного рабочего органа сепарации, а также от скорости движения машины и показателя урожайности клубней;

математической модели вероятностной оценки наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации в зависимости от конкретных условий и режимов эксплуатации картофелеуборочных машин.

Практическая значимость результатов исследований заключается в:

оригинальной конструктивно-технологической схеме усовершенствованного рабочего органа сепарации (патент на п.м. № 129345), оборудованного ограничителями контакта клубней с рамой картофелеуборочных машин;

- результатах оценки агротехнических и технико-экономических показателей работы картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом сепарации;

- расчетных данных технико-экономического обоснования использования усовершенствованного рабочего органа сепарации в конструкциях картофелеуборочных машин.

Методы исследования. Теоретические исследования производились по оригинальным методикам, базирующимся на фундаментальных основах теоретической механики, сопротивления материалов, а также теории вероятности и математической статистики. Лабораторно-полевые испытания были выполнены по плану многофакторного эксперимента. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методом многофакторного корреляционно-регрессионного анализа в соответствии с СТО АИСТ 1.17-2010 при помощи программ «ЭТАТШТЮА 6.0» и «МаШСАЭ 15». Оценка объектов исследований при проведении полевых и лабораторно-полевых испытаний производилась согласно ГОСТ 20915-2011, ГОСТ Р 54781-2011, ГОСТ Р 527782007, ГОСТ Р 54784-2011, а также СТО АИСТ 8.5-2010.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- усовершенствованный рабочий орган сепарации картофелеуборочных машин;

методика обоснования характеристик упругих элементов усовершенствованного рабочего органа сепарации;

математическая модель вероятностной оценки наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации в зависимости от конкретных условий и режимов эксплуатации

картофелеуборочных машин;

- зависимость, полученная на основе экспериментальных исследований и характеризующая взаимосвязь повреждений клубней от конструктивных параметров разработанного рабочего органа сепарации, а также от скорости движения уборочной машины и показателя урожайности клубней;

- результаты полевых исследований картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом сепарации.

Реализация результатов исследования. Усовершенствованные рабочие органы сепарации были изготовлены и прошли опытную проверку в 2011...2013 гг. на полях ООО «Урожайное» Михайловского района и СПК «Нива» Новодеревенского района Рязанской области на общей площади более 170 га.

Личный вклад автора состоит в обобщении теоретических и экспериментальных результатов исследований, проведенных как самостоятельно, так и в соавторстве. При этом автору принадлежит: участие в постановке цели, формулировании задач аналитических и экспериментальных исследований, проведение лабораторно-полевых исследований, обработка результатов и их интерпретация, участие в написании статей и выводов по ним.

Апробация результатов. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Рязанского ГАТУ (2011...2014 гг.), Третьем Международном форуме по интеллектуальной собственности «ЕХРОРЯЮМТУ2011» (г. Москва, 2011 г.), международной научно-практической конференции «Переработка и управление качеством сельскохозяйственной продукции» Белорусского ГАТУ (г. Минск, 2013 г.), международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов «Научное обеспечение и развитие АПК в условиях реформирования» Санкт-Петербургского ГАУ (СПб., 2013 г.), Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых вузов МСХ России (г. Саратов, 2013 г.), международной научно-технической конференции «Система технологий и машин для инновационного развития АПК России» Всероссийского научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства (г. Москва, 2013 г.), УН-й международной научно-практической конференции «Наука и образование XXI века» Современного технического института (г. Рязань, 2013 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 научных работах, в том числе 6 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, 5 - в сборниках по итогам международных научно-практических конференций и 1 в сборнике тезисов докладов региональной конференции молодых ученых. Общий объем публикаций составил 4.63 п. л., из них лично соискателю принадлежит 2.29 п. л.

По теме диссертационной работы получено 2 патента РФ: на полезную

модель и на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 135 наименований, в том числе 10 на иностранных языках, и приложений. Работа изложена на 138 страницах текста, содержит 16 таблиц и 41 рисунок.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и ее народнохозяйственное значение. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследований» проведен анализ состояния вопроса, определены цель и задачи исследования.

Проведенный анализ показал, что наиболее широко распространенными и применяемыми практически на всех картофелеуборочных машинах являются сепарирующие рабочие органы в виде прутковых элеваторов. Они обеспечивают достаточно высокую производительность при сравнительно небольших энергозатратах на привод. В то же время прутковые элеваторы не лишены и ряда недостатков. Установлено, что одной из актуальных проблем при использовании прутковых элеваторов является повышение уровня повреждений клубней в условиях пониженной влажности почвы. Если в благоприятных условиях уровень повреждений не превышает 5-8%, то при пониженной влажности почвы он возрастает до 15-20%, а иногда достигает 50%. Одна из основных причин возникновения повреждений - их контакт с боковинами рамы уборочной машины, где происходит относительное перемещение клубней на полотне элеватора с достаточно высокой скоростью (до 1,5-2 м/с).

Выявлено, что перспективным путем снижения повреждений клубней на рабочем органе сепарации является внедрение в его конструкцию упругих элементов ограничения контакта картофелесодержащего вороха с повреждающими поверхностями уборочных машин.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследования:

- разработка конструктивно-технологической схемы рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин, позволяющей снизить повреждения клубней при неизменном качестве отделения почвенных примесей;

теоретическое обоснование конструктивных параметров усовершенствованного рабочего органа сепарации;

- разработка математической модели вероятностной оценки наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин;

- уточнение конструктивных параметров усовершенствованного рабочего органа сепарации в рамках лабораторно-полевых исследований;

проведение сравнительных испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин;

- определение экономической эффективности картофелеуборочных машин после внедрения усовершенствованного рабочего органа сепарации.

Во второй главе «Теоретические исследования рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин» по результатам анализа применяемых в настоящее время типов рабочих органов в конструкциях картофелеуборочных машин нами предлагается сепарирующее устройство в виде пруткового элеватора с установленными на него упругими элементами ограничения контакта клубней с жесткими боковинами рамы (рис. 1).

пространство между рамой и упругими элементами

зона сепарации

пространство между рамой и упругими элементами

а) технологическая схема; б) трехмерная модель. 1 - боковины рамы; 2 - полотно элеватора; 3 - прутки элеватора; 4 - упругие элементы. Рисунок 1 - Рабочий орган сепарации картофелеуборочных машин

Принцип действия разработанного устройства состоит в следующем. Клубненосный ворох (рис. 1) с подающего транспортера поступает на полотно просеивающего пруткового элеватора 2. По мере продвижения по прутковому

элеватору 2 часть вороха смещается к его краям, но это смещение ограничивается упругими элементами 4, расположенными вдоль полотна элеватора 2 с его боков параллельно раме и симметрично относительно центра машины. Для снижения возможности попадания отдельных компонентов клубненосного вороха в пространство между боковинами рамы 1 и упругими элементами 4 последние закреплены консольно к внешней стороне элеватора 2 между его прутками 3.

При воздействии компонентов клубненосного вороха со стороны боковины рамы 1 упругие элементы 4 деформируются, обеспечивая им возможность возврата в центральную часть полотна элеватора 2 (в зону сепарации).

Целью теоретических исследований технологического процесса удаления почвенных примесей является обоснование рациональных параметров нового рабочего органа сепарации, обеспечивающего минимум повреждений клубней при допустимой по агротехническим требованиям полноте удаления почвенных примесей и соответствующей производительности.

Моделирование технологического процесса удаления почвенных примесей проводилось при следующих основных исходных данных и допущениях: 1) сорт картофеля «Сантэ»; 2) коэффициент трения клубня о резину / = 0.71; 4) статическая прочность клубня ^ = 300 Н; 5) сила тяжести клубня ^яж в расчетах не учитывается; 6) при деформации упругого элемента имеет место прямой поперечный изгиб.

При этом было уделено особое внимание взаимодействию клубня с новым конструктивными элементами - упругими элементами с целью обоснования их рациональных параметров. Выбор параметров элементов производится на условии не соскальзывания клубней в пространство между боковинами рамы и упругими элементами, а также сокращения повреждений клубней.

Рассмотрено воздействие клубня на упругий элемент с поперечным сечением в форме: 1) круга; 2) прямоугольника, 3) эллипса; 4) равнобедренной трапеции. Определен максимальный угол прогиба оси упругого элемента втах при воздействии на него клубня с некоторым усилием (под Ркл подразумевается сила с которой ворох воздействует на клубень и,

следовательно, на упругий элемент). Рассмотрим случай, когда это усилие максимально (по модулю) и равно статической прочности клубня, при этом направлено перпендикулярно рабочей поверхности упругого элемента (рис. 2). При данной постановке задачи необходимо соблюдение следующего условия: сила, с которой клубень действует на упругий элемент, не должна превышать силу трения покоя. В противном случае, клубень начинает перемещаться по поверхности до тех пор, пока не соскользнет в пространство между рамой и упругими элементами.

Выбрана рациональная форма упругих элементов. Для этого рассмотрено условие не соскальзывания клубней с упругого элемента:

*9 втах < /- О)

1 - сечение №1; 2 - сечение №2; 3 - сечение №3; 4 - упругий элемент; 5 - клубень; 6 - полотно элеватора; Е^ - величина силы трения между клубнем и упругим элементом, Н; с - расстояние между параллельными осями X и Х1( м; ЫА - нормальная реакция поверхности упругого элемента на действие клубня, Н; -9ЭЯ - линейная скорость элеватора, м/с; 0,-р - верхнее (меньшее) основание трапеции, м; Нзл - высота упругого элемента, м; йтр - высота трапеции, м; Ь^ - нижнее (большее) основание трапеции, м. Рисунок 2 - Расчетная схема для обоснования параметров упругого элемента рабочего органа сепарации

В результате анализа расчетной схемы (рис. 2) получено неравенство: *3втах> ... лг, , , ч ' (2)

(Ц,'(ь?р+4атр-Ьтр+а?р) /Ьтр (Ьтр+гвтр^2 (у+Отр) \ 1 Зб(Ьтр+атр) ^ 3 (Ьтр+а-гр)) г "ъ}

где - модуль Юнга упругого элемента, Па.

После преобразования выражения (2) получено значение а^:

> ^кл'Нэл2 _ V

Итогом моделирования стали характеристики упругих элементов различных форм основания (таблица 1).

Таблица 1 - Характеристики упругих элементов

Форма сечения упругого элемента Высота упругого элемента, м Прилагаемое усилие, Н Модуль Юнга, Па Размеры основания элемента, м Площадь основания, м2

круг г = 0.014 6.15 • Ю-4

прямоугольник Ьп р = 0.028 апр = 0.026 7.28 ■ 10"4

эллипс Нзл = 0.06 ^ = 300 Ег = 5.1 • 106 Ьм = 0.015 а,л = 0.014 6.59 • 10"4

равнобедренная трапеция ЬТр = 0.028 Лтр = 0.033 а,. р = 0.008 5.94-Ю-4

Как видно из таблицы 1 упругие элементы с основанием в форме равнобедренной трапеции имеют наименьшую площадь поперечного сечения из всех представленных образцов при одинаковой величине их нагружения.

Минимальная площадь основания упругого элемента (рис. 3), при которой достигается предел допустимой нагрузки (Гкл = 300 Н), у равнобедренной трапеции (кривая №1). В аналогичных условиях упругие элементы с формой основания в виде эллипса будут эффективно функционировать при нагрузке меньше номинала на 9.3%, а с формой прямоугольника на 40.3% соответственно.

Соскальзывание клубня с упругого элемента будет наблюдаться при превышении максимального угла его прогиба втах = 0.617 рад. В остальных случаях элементы выполнят возложенные на них функции. Таким образом, в результате анализа выявлено, что для соблюдения условия не соскальзывания упругим элементам с формой равнобедренной трапеции требуются менее значимые габаритные размеры, чем у остальных образцов, что обеспечивает снижение материалоемкости и стоимости устройства.

Проведен анализ вероятности наступления технологического отказа при использовании усовершенствованного рабочего органа сепарации. При эксплуатации картофелеуборочной техники эффективность выполнения работ оценивается соответствием следующих основополагающих показателей агротехническим требованиям: повреждения клубней по массе; потери клубней; чистота картофельного вороха в таре. Появление технологического отказа характеризуется превышением хотя бы одним из вышеперечисленных

показателей установленных границ. Вероятность его появления имеет следующий вид:

и = г1-Рг+г2-Р2+г3-Рг. (4)

где 21> г3 - коэффициенты значимости факторов; Р1-вероятность превышения показателя «повреждение клубней по массе»; Р2 - вероятность превышения показателя «потери клубней»; Р3 - вероятность превышения показателя «чистота картофельного вороха в таре».

5,м2

1 - упругий элемент с основанием в форме равнобедренной трапеции; 2 - упругий элемент с основанием в форме эллипса; 3 - упругий элемент с основанием в форме в форме прямоугольника; 4 - максимально допустимый угол прогиба элемента. Рисунок 3 - Зависимости максимального угла прогиба от площади основания упругого элемента

Р1 = Ф

\

(

+Ф

V

У

(5)

где р(В() - вероятность появления клубня /-го диапазона; т1 - мин. повреждений клубней; т2 - макс, повреждений клубней; то6щ - количество клубней, кг; ты - масса клубня, кг; - допустимая нагрузка на клубень, Н; ЭД - нагрузка на клубень, Н.

В'дмаш'Пп

* = --^l+^l-vi- (6)

где к2 - коэф. изменения объема клубней; Взл - ширина элеватора, м; кг - коэф. изменения объема примесей; i9Maul - скорость машины, м/с; п,.р - количество убираемых рядков; р - удельный вес клубня, кг/м3; Нгр - высота грядки, м; У - урожайность картофеля,

кг/м2; В - ширина грядки, м; 5Д - площадь учетной делянки, м2. /

1-0 /Pnp-B fci-rtrp-ÖMara „ N1 Ь ,

1"-J^-V-npj -1-а-Вэл-(1-Ь)

—л

de. (7)

У

где а - коэффициента линейности; I - длина элеватора, м. У„р.- - объем примесей в исследуемом ворохе, м3; Ъ - показатель степени.

з В

= "Т а--Т" (8)

Как видно из полученного уравнения вероятность наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации зависит от множества факторов. Одни учитывают конструктивные особенности машины (ширина и длина элеватора, его скорость и т.д.), другие характеризуют условия работы (ширина грядки, урожайность картофеля, плотность почвы и т.д.), а третьи носят вероятностный характер (скорость машины, подача вороха и др.).

Предложенная математическая модель вероятностной оценки позволяет спрогнозировать наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации применительно к конкретным условиям и режимам работы картофелеуборочных машин.

В третьей главе «Лабораторно-полевые исследования рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин» представлены программа, методика и результаты экспериментальных исследований эффективности работы усовершенствованного сепарирующего рабочего органа. Была принята следующая программа исследований, включающая: 1) проведение многофакторного эксперимента на установке, оснащенной усовершенствованным сепарирующим рабочим органом; 2) проведение эксперимента на серийном картофелекопателе; 3) обработка и анализ полученных результатов исследований.

Объектами лабораторно-полевых исследований выступали: на первом этапе - экспериментальная установка (рис. 4), оснащенная усовершенствованным сепарирующим устройством; на втором этапе -серийный картофелекопатель КТН-2В.

В результате лабораторных исследований были определены

агротехнические показатели работы экспериментальной установки, послужившие исходными данными для построения уравнений регрессии.

В качестве независимых факторов были выбраны: площадь основания упругого элемента, см2; высота упругого элемента, м; урожайность картофеля, т/га; скорость движения экспериментальной установки, км/ч.

Для построения уравнения регрессии применялся метод многофакторного корреляционно-регрессионного анализа с отсевом несущественных факторов.

По результатам исследований получено экспоненциальное уравнение регрессии, характеризующее взаимосвязь повреждений клубней от значений независимых факторов:

у _ £(1.766—0.174*1—0.182*2+0-044х3+0.339X4) (9)

где хг - площадь основания упругого элемента, см2; х2 - высота упругого элемента, м; хз - урожайность картофеля, т/га; х4 - скорость движения установки, км/ч.

Рисунок 4 - Схема экспериментальной установки

Данное выражение было использовано при уточнении рациональных параметров упругих элементов усовершенствованного рабочего органа сепарации. Установлено, что значение площади основания упругого элемента при работе в неблагоприятных условиях (в условиях пониженной влажности почвы) находится в пределах 5.34 см2 до 6,86 см2, при этом расхождение с результатами теоретических исследований составило 2.69 %.

Результаты сравнительной оценки серийного картофелекопателя и экспериментальной установки показывают, что использование упругих элементов трапециевидной формы в конструкции рабочего органа сепарации позволило добиться снижения повреждений клубней при максимальном скоростном режиме на 30.27 % (с 10.14 % на серийном КТН-2В до 7.07 % на усовершенствованном картофелекопателе).

В четвертой главе «Полевые исследования картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом сепарации»

представлена программа, методика и результаты полевых исследований эффективности работы картофелеуборочных комбайнов 011-1500 и АУЯ-200, оснащенных усовершенствованным органом сепарации.

При проведении полевых исследований картофелеуборочных машин определялись: количественные и размерно-массовые характеристики картофеля; чистота картофельного вороха; количество и вид повреждений клубней; потери клубней.

Объектами проведенных исследований являлись:

- на первом этапе - количественные и размерно-массовые характеристики культуры картофеля широко известных сортов: «Рэд Скарлетг», «Сантэ»;

на втором этапе - серийные и усовершенствованные

картофелеуборочные комбайны АУЯ 220 и 011-1500 (рис. 5-6).

1 - катки; 2 - вертикальные диски; 3 - лемех; 4 - основной элеватор; 5 - ботвоудалители; б - каскадный элеватор; 7 - усовершенствованный рабочий орган сепарации; 8 - ковшовый транспортер; 9 - горка; 10 - отбойные элементы; 11 - под держивающая лента;12 - вал;

13 - переборочный стол; 14 - бункер.

Рисунок 5 — Технологическая схема усовершенствованного картофелеуборочного комбайна БИЛ500

Отличие усовершенствованных картофелеуборочных комбайнов от базовых моделей заключалось в использовании на месте дополнительного элеватора сепарирующего рабочего органа с упругими элементами ограничения контакта клубней с боковинами рамы машины.

Исследования проводились на полях ООО «Урожайное» Михайловского района и СПК «Нива» Новодеревенского района Рязанской области, в период массовой уборки картофеля 2011-2013 гг. по методике, используемой на машиноиспытательных станциях РФ (СТО АИСТ 8.5-2010), с учетом действующих нормативных документов ГОСТ 20915-2011, ГОСТ Р 52778-2007.

Установлены следующие условия проведения испытаний: влажность почвы 8 — 12 %; твердость почвы 0.38 — 0.41 МПа; температура воздуха 15 — 18 °С; засоренность растительными остатками 1.45 т/га; густота посадки

кустов 38.9 тыс/га и максимальная глубина залегания клубней 18 см. Тип почвы: чернозем выщелоченный, по механическому составу - тяжелый суглинок. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

6 - каскадный элеватор; 7 - усовершенствованный рабочий орган сепарации; 8 - ковшовый транспортер; 9 - горка; 10 - отбойные элементы; 11 - поддерживающая лента;12 - вал;

13 - переборочный стол; 14 - бункер.

Рисунок 6 - Технологическая схема усовершенствованного картофелеуборочного комбайна А VII 220

По результатам полевых испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин установлено, что применение разработанного рабочего органа сепарации на картофелеуборочных комбайнах Э11-1500 и АУЛ 220 снижает повреждения клубней на 47.5 % (с 6.1 до 3.2 %) и на 40.7 % (с 8.6 до 5.1 %) соответственно.

Таблица 2 — Результаты хозяйственных испытаний

№ п/п Показатели работы Агротехнические и эксплуатационные показатели картофелеуборочных машин

серийный DR-1500 усовершенствованный БЯ-1500 серийный AVR220 усовершенствованный AVR220

1 2 3 4 5 6

1 Рабочая скорость машины, км/ч 4.2 4.6 4.1 4.4

2 Годовая наработка машины, га 40 40 40 40

3 Производительность сменного времени,га/ч 0.35 0.39 0.34 0.37

4 Коэффициент использования сменного времени 0.56 0.57 0.55 0.56

5 Потери клубней (от общей массы), %: 1.4 1.4 1.9 1.9

6 Чистота картофельного вороха (по массе), %: 95.5 95.3 92.8 92.4

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6

7 Повреждения клубней, всего по массе, % 6.1 3.2 8.6 5.1

Число повреждений на 100 клубней, шт: - с содранной кожурой от У4 до 1/г поверхности 5.7 3 2.4 0.3 8.9 7.2 3.4 2.1

8 - с содранной кожурой от 1/2 и более поверхности - с вырыванием мякоти более 5 мм 0.8 1.6 0.1 1.7 0.7 0.2

- резаные клубни 0.3 0.3 1 1.1

Таким образом, подтверждена эффективность внедрения усовершенствованного рабочего органа сепарации в конструкцию картофелеуборочных машин.

В пятой главе «Технико-экономическое обоснование использования усовершенствованного рабочего органа сепарации в конструкциях картофелеуборочных машин» изложена методика и результаты определения технико-экономической эффективности применения картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом.

Выявлено, что суммарный годовой экономический эффект от применения усовершенствованного рабочего органа сепарации на различных моделях картофелеуборочных машинах в зависимости от условий проведения испытаний составляет 39...57 тыс. руб. (980-1430 руб. на 1 га).

Общие выводы

1. Проведен анализ существующих рабочих органов сепарации, по результатам которого предложена оригинальная конструктивно-технологическая схема пруткового элеватора, оснащенного ограничителями контакта клубней с боковинами рамы картофелеуборочной машины, выполненными из упругого материала с основанием в форме равнобедренной трапеции, причем большее основание направлено в сторону центра элеватора (патент на п. м. № 129345).

2. Установлено теоретическим путем, что при одинаковой площади основания упругие элементы с поперечным профилем в форме равнобедренной трапеции способны при соблюдении АТТ воспринимать нагрузку на 49.1% больше прямоугольной и на 57.7% больше эллиптической, что дает предпосылки к повышению эксплуатационной производительности машины в целом. Были определены следующие конструктивные параметры упругих элементов рабочего органа сепарации: высота Яэл = 0.06 м, размеры основания bTр = 0.028 м, /ц-р = 0.033 м, си,р = 0.008 м.

3. Разработана математическая модель вероятностной оценки наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации в зависимости от конкретных условий и режимов эксплуатации

картофелеуборочных машин.

4. Установлена взаимосвязь повреждений клубней с конструктивными параметрами усовершенствованного рабочего органа сепарации, урожайностью картофеля и эксплуатационной скоростью экспериментальной машины, а также уточнен диапазон значений площади основания упругих элементов в пределах от 5.34 см2 до 6.86 см2 (расхождение с результатами теоретических исследований составило 2.69 %).

5. Применение усовершенствованного рабочего органа сепарации на картофелеуборочных комбайнах DR-1500 и AVR 220 снижает повреждения клубней на 47.5 % (с 6.1 до 3.2 %) и на 40.7 % (с 8.6 до 5.1 %) при повышении производительности машин на 0.04 и 0.03 га/ч соответственно.

6. Суммарный годовой экономический эффект от использования усовершенствованного рабочего органа сепарации в конструкциях картофелеуборочных машинах составил: для комбайна DR-1500 - 39302.74 руб (982.57 руб на 1 га); для AVR 220 - 57207.26 руб (1430.18 руб на 1 га).

Положения диссертации и полученные результаты отражены в основных публикациях:

Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Рембалович, Г.К. Анализ динамики производства картофеля в Рязанской области / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, A.A. Голиков // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - 2011. - № 11. - С. 67-70.

2. Анализ эксплуатационно-технологических требований к картофелеуборочным машинам и показателей их работы в условиях Рязанской области / Г.К. Рембалович [и др.] // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - 2013. - №17. - С. 6468.

3. Голиков, A.A. Перспективные направления развития сепарирующих устройств корнеклубнеуборочных машин / A.A. Голиков // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. -2013.-№20.-С. 103-105.

4. Взаимосвязь характеристик повреждаемости клубней с параметрами технического состояния сельскохозяйственной техники в процессе производства картофеля [Электронный ресурс] / Г.К. Рембалович [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2011. — №74. - С. 596 - 606. -Режим доступа: http ://ei .kubagro.ru/2011/10/pdf/53 .pdf.

5. Теоретические и практические основы применения современных сепарирующих устройств со встряхивателями в картофелеуборочных машинах [Электронный ресурс] / Н.В. Бышов [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - №89. - С. 859 - 869. - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2013/05/pdf/58.pdf.

6. Повышение эксплуатационно-технологических показателей транспортной и специальной техники на уборке картофеля [Электронный

ресурс] / H.B. Бышов [и др.] II Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. -№88. - С. 509 - 518. - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2013/04/pdfy34.pdf.

Статьи в других изданиях

7. Перспективное устройство для снижения повреждений клубней при сепарации в картофелеуборочной машине / Г.К. Рембалович [и др.] // Научное обеспечение и развитие АПК в условиях реформирования: материалы Международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. - СПб.: Изд-во СПбГАУ, 2013. - 4.1. - С. 368-371.

8. Анализ перспектив развития технологий и технических средств для машинной уборки картофеля на период до 2020 г / A.A. Голиков [и др.] // Студенческий научный поиск - науке и образованию 21 века: материалы 5 Международной студенческой научно-практической конференции. - Рязань: Изд-во НОУ ВПО СТИ, 2013. - С. 346-350.

9. Теоретические исследования усовершенствованного пруткового конвейера картофелеуборочной машины / A.A. Голиков [и др.] // Наука и образование XXI века: материалы VII-й Международной научно-практической конференции. - Рязань: Изд-во НОУ ВПО СТИ, 2013. - С. 167-176.

10. Совершенствование технологического процесса и инновационные устройства сепарации вороха в картофелеуборочных машинах / И.А. Успенский [и др.] // Переработка и управление качеством сельскохозяйственной продукции: доклады Международной научно-практической конференции. -Минск: Изд-во БГАТУ, 2013. - С. 219-221.

11. Голиков, A.A. Инновационный технологический процесс и машина для уборки картофеля / A.A. Голиков // Инновационные методы решения научных и технологических задач Рязанской области: тезисы докладов региональной конференции молодых ученых. - Рязань: Изд-во РГРТУ, 2013. -С. 56-61.

12. Инновационные процессы и устройства для «бережной» сепарации клубней в технологии машинной уборки картофеля / Н.В. Бышов [и др.] // Система технологий и машин для инновационного развития АПК России: сборник научных докладов Международной научно-технической конференции. - М.: Изд-во ГНУ ВИМ, 2013. - 4.1. - С. 277-279.

Патенты

13. Пат. 129345 Российская Федерация, МГПС A01D17/00. Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины / Рембалович Г.К. [и др.]; патентообладатель ФГБОУ ВПО РГАТУ. - №2012133070/13; заявл. 01.08.2012; опубл. 27.06.2013, бюл. №18.

14. Пат. 2479981 Российская Федерация, МПК A01D91/02; A01D17/00. Способ уборки картофеля и устройство для его осуществления / Колчин H.H. [и др.]; патентообладатель ЗАО «Колнаг». - №2011131354/13; заявл. 26.07.2011; опубл. 27.04.2013, бюл. №4.

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л.1 Тираж 100 экз. Заказ № 1124 подписано в печать 28.04.2014 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГБОУВПО РГАТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени П. А. Костычева»

04201460207

На правах рукописи

Голиков Алексей Анатольевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И РАБОЧЕГО ОРГАНА СЕПАРАЦИИ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель Рембалович Георгий Константинович кандидат технических наук, доцент

Рязань-2014

кУ

ОГЛАВЛЕНИЕ

13

26

Введение 4

Глава 1 Анализ состояния вопроса и задачи исследований 9

1.1 Технология машинной уборки картофеля 9

1.2 Анализ конструктивно-технологических схем и показателей работы современных картофелеуборочных машин

1.3 Конструктивные решения, применяемые в современных картофелеуборочных машинах

1.4 Выводы 37

1.5 Цель и задачи исследования 38 Глава 2 Теоретические исследования рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин

2.1 Снижение повреждений клубней на рабочих органах сепарации картофелеуборочных машин

2.2 Конструктивно-технологическая схема усовершенствованного рабочего органа сепарации

2.3 Обоснование конструктивных параметров усовершенствованного рабочего органа сепарации

2.4 Вероятностная оценка наступления технологического отказа рабочего органа сепарации картофелеуборочных машин

2.5 Выводы 70 ГЛАВА 3 Лабораторно-полевые исследования рабочего органа сепарации ^ картофелеуборочных машин

3.1 Программа исследований 71

3.2 Объект исследований и применяемое оборудование 71

3.3 Методика проведения лабораторно-полевых исследований 74

3.4 Результаты лабораторно-полевых исследований 83

3.5 Обработка и анализ полученных результатов исследований 86

3.6 Выводы 90

39

39

44

46

61

Глава 4 Полевые исследования картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом сепарации

4.1 Программа полевых исследований 92

4.2 Объекты исследований 92

4.3 Методика проведения полевых исследований 95

4.4 Результаты полевых исследований 99

4.5 Выводы 103 Глава 5 Технико-экономическое обоснование использования усовершенствованного рабочего органа сепарации в конструкциях 105 картофелеуборочных машин

5.1 Экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат 105

5.2 Экономический эффект от снижения повреждений клубней 112

5.3 Выводы 114 Общие выводы 115 Список литературы 117 Приложения 131

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. Одним из перспективных направлений развития сельского хозяйства на территории Российской Федерации является увеличение доли производимого картофеля регламентируемого качества при сокращении издержек на само производство [48, 96, 99].

Картофель возделывают в 130 странах мира на площади свыше 18 млн. га, с которой ежегодно собирают более 300 млн. т клубней [3, 96, 99, 116]. На долю РФ приходится около 10 % общего объема производства [96, 99]. По итогам 2013 года в отечественных хозяйствах эту культуру возделывали на площади около 2.14 млн. га, валовой сбор составил 30.19 млн.т, при средней урожайности 20.5 т/га [96].

Самой трудо- и энергоемкой частью (свыше 60 % затрат) технологии машинного производства картофеля является процесс уборки [49, 75, 97, 119], который осуществляется в основном комбайнами. Современные картофелеуборочные машины обеспечивают требуемые показатели эффективности в благоприятных условиях эксплуатации [5]. В неблагоприятных условиях (которые, в первую очередь, характеризуются повышенной или пониженной влажностью почвы) полнота сепарации клубней от примесей снижается, а потери и повреждения продукции растут. Данная ситуация связана с несовершенством сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин.

В процессе машинной уборки через сепарирующие рабочие органы проходит до 1000 тонн почвы с 1 га [102, 104], из которой с минимальным повреждениями необходимо выделить клубни. Вследствие этого производительность картофелеуборочных комбайнов в целом определяется их пропускной способностью. В настоящее время наиболее широкое распространение и применение получили прутковые элеваторы [28, 49].

К существенным недостаткам прутковых элеваторов относится то, что они значительно теряют свою сепарирующую способность при пониженной влажности почвы из-за большого содержания почвенных комков в клубненосном

ворохе и при повышенной влажности, когда налипание почвы на прутки практически сводит к нулю просветы между ними [19, 93].

Также в условиях пониженной влажности почвы наблюдается значительный рост повреждений клубней, основная причина которого заключается в контакте картофельного вороха с боковинами рамы уборочной машины [8, 39]. Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что повышение эффективности и качества функционирования рабочих органов сепарации картофелеуборочных машин является актуальной научно-технической задачей для сельского хозяйства.

Цель исследований. Повышение эффективности технологического процесса машинной уборки картофеля путем совершенствования рабочих органов сепарации.

Методы исследований. Теоретические исследования производились по оригинальным методикам, базирующимся на фундаментальных основах теоретической механики, сопротивления материалов, а также теории вероятности и математической статистики. Лабораторно-полевые испытания были выполнены по плану многофакторного эксперимента. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методом многофакторного корреляционно-регрессионного анализа в соответствии с СТО АИСТ 1.17-2010 при помощи программ «8ТАТ18Т1СА 6.0» и «МаШСАБ 15». Оценка объектов исследований при проведении полевых и лабораторно-полевых испытаний производилась согласно ГОСТ 20915-2011, ГОСТ Р 54781-2011, ГОСТ Р 52778-2007, ГОСТ Р 54784-2011, а также СТО АИСТ 8.5-2010.

Научная новизна работы состоит в:

- методике обоснования конструктивных параметров усовершенствованного рабочего органа сепарации;

- разработке зависимости, характеризующей взаимосвязь повреждений клубней от конструктивных параметров разработанного рабочего органа сепарации, а также от скорости движения машины и показателя урожайности клубней;

математической модели вероятностной оценки наступления

технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации в зависимости от конкретных условий и режимов эксплуатации картофелеуборочных машин.

Практическая значимость результатов исследований заключается в:

оригинальной конструктивно-технологической схеме

усовершенствованного рабочего органа сепарации (патент на п.м. № 129345), оборудованного ограничителями контакта клубней с рамой картофелеуборочных машин;

результатах оценки агротехнических и технико-экономических показателей работы картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом сепарации;

- расчетных данных технико-экономического обоснования использования усовершенствованного рабочего органа сепарации в конструкциях картофелеуборочных машин.

Объекты исследований. Технологический процесс сепарации клубненосного вороха и усовершенствованный рабочий орган для его осуществления.

Предметы исследований. Теоретические и экспериментальные закономерности протекания технологического процесса сепарации клубненосного вороха в картофелеуборочных машинах.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- усовершенствованный рабочий орган сепарации картофелеуборочных машин;

методика обоснования характеристик упругих элементов усовершенствованного рабочего органа сепарации;

математическая модель вероятностной оценки наступления технологического отказа усовершенствованного рабочего органа сепарации в зависимости от конкретных условий и режимов эксплуатации картофелеуборочных машин;

- зависимость, полученная на основе экспериментальных исследований и

характеризующая взаимосвязь повреждений клубней от конструктивных параметров разработанного рабочего органа сепарации, а также от скорости движения уборочной машины и показателя урожайности клубней;

результаты полевых исследований картофелеуборочных машин, оснащенных усовершенствованным рабочим органом сепарации.

Достоверность результатов исследований. Основные положения работы подтверждены сходимостью результатов теоретических и лабораторно-полевых исследований (расхождение составило менее 5%), а также результатами хозяйственных испытаний картофелеуборочных машин, оборудованных усовершенствованным рабочим органом сепарации.

Реализация результатов исследований. Усовершенствованные рабочие органы сепарации были изготовлены и прошли опытную проверку в 2011...2013 гг. на полях СПК «Нива» Новодеревенского района и ООО «Урожайное» Михайловского района Рязанской области на общей площади более 170 га.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Рязанского ГАТУ (2011...2014 гг.), Третьем Международном форуме по интеллектуальной собственности «ЕХРОРШОШТ V 2011» (г. Москва, 2011 г.), международной научно-практической конференции «Переработка и управление качеством сельскохозяйственной продукции» Белорусского ГАТУ (г. Минск, 2013 г.), международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов «Научное обеспечение и развитие АПК в условиях реформирования» Санкт-Петербургского ГАУ (СПб., 2013 г.), Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых вузов МСХ России (г. Саратов, 2013 г.), международной научно-технической конференции «Система технологий и машин для инновационного развития АПК России» Всероссийского научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства (г. Москва, 2013 г.), УП-й международной научно-практической конференции «Наука и

образование XXI века» Современного технического института (г. Рязань, 2013 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 научных работах, в том числе 6 - изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, 5 - в сборниках по итогам международных научно-практических конференций и 1 в сборнике тезисов докладов региональной конференции молодых ученых. Общий объем публикаций составил 4.63 п. л., из них лично соискателю принадлежит 2.29 п. л.

По теме диссертационной работы получено 2 патента РФ: на полезную модель и на изобретение.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Технология машинной уборки картофеля

При возделывании картофеля, одной из самых сложных задач является уборка, на долю которой приходится 45 — 70 % от общих трудозатрат производства [10, 48, 70, 75, 93, 97, 124, 133, 134]. В уборочном процессе участвуют как картофелеуборочные агрегаты, так и транспортные средства, осуществляющие вывоз урожая с поля. При этом нехватка транспорта под погрузку урожая неизбежно приводит к потере рабочего времени комбайнов. Таким образом, рациональная организация уборочно-транспортных работ при производстве картофеля позволит добиться высоких результатов [94, 96, 97].

На сегодняшний день существует множество разновидностей технологий машинной уборки картофеля, как универсальных, рассчитанных на повсеместное распространение, так и более экзотичных, ориентированных на конкретные природно-климатические условия [3, 11, 54, 70, 124, 127, 130]. Ниже рассмотрим их преимущества и недостатки более подробно.

В неблагоприятных условиях, а также при сжатых сроках уборки (что весьма актуально в отечественных условиях) наиболее рационально использовать технологии уборки с применением комбайнов элеваторного типа [3, 54, 70]. Такие машины осуществляют непрерывную загрузку движущегося рядом с уборочным агрегатом транспортного средства без промежуточного накопления урожая на комбайне. Данная технология обеспечивает наибольшую производительность процесса уборки при пониженных повреждениях урожая и позволяет долговременно хранить урожай, однако дает довольно низкую степень очистки конечного продукта, из-за чего в технологии появляется дополнительный блок операций - послеуборочная обработка, что повышает себестоимость конечного продукта. Также уборочные машины данного типа могут использоваться по технологии «non-stop». В этом режиме элеваторный комбайн

продолжает работать, подавая убираемый картофель своим загрузочным конвейером, установленным в горизонтальное положение, в междурядья не выкопанной части поля, которая убирается позже (раздельный способ) [59, 70, 93].

Существует технология уборки картофеля с сортировкой на элеваторном комбайне (на примере Е-665/4) [58], в процессе которой клубни мелкой фракции собираются в отдельный бункер, а средней и крупной в рядом идущий транспорт. Данный способ позволяет сократить время на дополнительную сортировку в пункте послеуборочной обработки, позволяет незамедлительно с поля увозить продукцию заказчику и экономить место в транспортном средстве, забирая только клубни необходимой фракции.

Известна технология уборки картофеля с использованием элеваторного комбайна с бункером для промежуточного накопления клубней, позволяющая работать уборочной технике при отсутствии транспортного средства для вывоза готовой продукции с поля [49, 126].

При благоприятных погодных условиях в случае, когда картофель предназначен для хранения или реализации навалом, наибольшую эффективность имеют технологии уборки с использованием бункерных комбайнов. В зависимости от длины гона, от урожайности на конкретном поле и от грузоподъемности транспортных средств, применяемых для вывоза урожая с поля, оптимально использование комбайнов с определенной емкостью бункера. Современные комбайны имеют стационарно установленные на раме 2 — х, 3 — х, 4 — х и более тонные бункеры, что позволяет подобрать комбайн с учетом условий конкретного хозяйства.

Недостатком использования бункерных машин являются повышенное повреждение клубней, что происходит из-за большого количества перевалок убранной продукции. Урожай, убранный такими машинами, предназначен преимущественно для быстрой реализации или для переработки [3, 9, 54].

Известна технология проведения работ с использованием уборочной машины со сменным бункером [23, 87], в котором происходит временное

накопление урожая и транспортировка с поля к пункту для послеуборочной обработки, где осуществляют выгрузку, доочистку клубней от примесей, сортировку на фракции, затаривание и отправку на хранение. Использование данной технологии обеспечивает уменьшение количества перевалок урожая, снижение повреждений сельскохозяйственной продукции и повышение производительности уборки. Однако ее применение ограничено отсутствием серийно выпускаемых комбайнов подобного типа.

Технология уборки картофеля комбайном с бункером повышенной вместимости [90]. После его заполнения клубни картофеля транспортируют с поля в комбайне, далее при остановке у пункта послеуборочной обработки и открытия выгрузного окна бункера-накопителя, осуществляют дозируемую подачу картофеля рассредоточенным потоком для доочистки, сортировки и затаривания. Данная технология обеспечивает снижение интенсивности процессов деградации почвенного покрова поля (сокращается объем переездов техники по полю) и стоимости используемого комплекса машин (снижается номенклатура, так как отпадает необходимость в транспортных средствах для вывоза клубней с поля) при одновременном повышении качества конечного продукта.

Технология машинной уборки картофеля с возможностью проведения дополнительной сепарации в кузове транспортного средства [1]. При помощи картофелеуборочной техники осуществляется подкоп клубненосного пласта и его первичное отделение от примесей. Затем производится загрузка убранных клубней в приемный бункер транспортного средства, после чего ворох картофеля перемещается через отделители примесей в бункер накопитель (причем данный процесс протекает во время движения транспортного средства), откуда в конце транспортировки и происходит выгрузка в пункт послеуборочной обработки для финальной сепарации и сортировки по размерам фракций.

Анализ опыта развитых европейских стран [77, 124] показывает, что в благоприятных погодных условиях наиболее рационально применять технологию уборки картофеля с затариванием на комбайне, поскольку это позволяет

выполнить требования потребителя о снижении перевалок продукции, что уменьшает повреждения клубней и затраты на дополнительные операции послеуборочной обработки. Современный технический уровень картофелеуб