автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии и технических средств механизированной уборки лука

ТАВРИЧЕСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УБОРКИ ЛУКА

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

РГб од

- Э И;0н гж3

МИТИ1 ®ич

У

УДК 631.358.635

Мелитополь - 2000

. Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Таврической государственной агротехнической академии (ТТАТА) Министерства аграрной политики Украины.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Тарасенко Владимир Витальевич, Таврическая государственная агротехническая академия, профессор кафедры «Сельскохозяйственные машины»

Официальные оппоненты: доктор технических наук, член-корреспондент

УААН, профессор Кушнарев Артур Сергеевич, заведующий кафедрой "Теоретическая механика и теория машин и механизмов"

кандидат технических наук Гриднев Евгений Константинович, Южный филиал Института механизации и электрификации сельского хозяйства УААН, директор

Ведущая организация Днепропетровский государственный аграрный

университет Министерства аграрной политики Украины, г.Днепропетровск

Защита состоится » 2000 р. м>/0 часов на заседании

специализированого ученого совета К18.819.01. Таврической государственной агротехнической академии. Украина, Запорожская обл., г. Мелитополь, пр-т. Б.Хмельницкого, 18, ауд. 7.210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТГАТА по адресу: 72312 Украина, Запорожская обл., г. Мелитополь, пр-т. Б.Хмельницкого, 18.

Автореферат разослан «2е/» 2000 р.

Ученый секретарь специализированного ученого совета

/7 07 2-141-4,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из основных задач, стоящих перед сельским хозяйством Украины, является улучшение снабжения населения продовольствием, в том числе овощной продукцией. Среди овощных культур около 14% площадей занимает лук репчатый. В силу высоких антисептических и лечебных свойств годовое его потребление составляет не менее 9-12 кг на человека.

Технология производства лука отличается высокой трудоемкостью. Только на процесс его уборки приходится 60-80% всех затрат, что составляет примерно 7 чел • ч/ц.

Существующие овощеуборочные комбайны далеко не в полной мере отвечают предъявляемым к ним современным требованиям. Особо ощущается отсутствие универсальных машин, способных убирать несколько видов овощных культур (перец, лук, томаты и баклажаны).

Исходя из вышеизложенного, настоящие исследования, направленные на обоснование параметров и режимов работы рабочих органов, обеспечивающих качественную работу уборочной машины, являются весьма актуальными.

Связь роботы с научными программами, планами, темами. Исследования, составившие основу диссертационной работы, выполнялись в соответствии с программой №3 "Разработка технологий, машин и оборудования для уборки овощей и зерновых культур" 1996 ... 2000 гг.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключается в повышении качества отделения пера лука от луковицы посредством адаптации щеточного устройства овощеуборочного комбайна к процессу уборки лука.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований:

— разработать математическую модель процесса отделения пера от луковицы;

— установить корреляционные зависимости между размерно-массовыми характеристиками и физико-механическими свойствами луковиц и пера;

— определить усилия отрыва и резания пера лука от луковицы и установить эмпирические законы распределения этих усилий;

— оценить влияние конструктивных параметров и режимов работы щеточно-сепарирующего устройства на качество отделения пера от луковицы;

— разработать практические рекомендации по переоборудованию и регулировке овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 для уборки лука.

Методы исследований. Обоснование параметров и режимов работы щеточно-сепарируюгдего устройства овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 проводилось с использованием имитационного моделирования и базировалось на положениях теоретической механики, теории вероятностей и математической статистики.

Экспериментальные исследования проводились как по общепринятым, так и разработанным методикам и предусматривали использование методов планирования многофакторного эксперимента.

Обработка исходных данных осуществлялась на ЭВМ с использованием теории вероятностей, регрессионного и корреляционного анализов.

Научная новизна полученных результатов в том, что:

- впервые проанализированы эмпирические законы распределения усилий отрыва и резания пера;

- получены математические зависимости, позволяющие оптимизировать конструктивные параметры и режимы работы щеточно-сепарирующего устройства в зависимости от конкретных условий уборки;

- впервые разработана номограмма, позволяющая устанавливать оптимальные параметры работы узлов овощеуборочного комбайна в зависимости от урожайности;

- впервые разработана методика й даны практические рекомендации по адаптации овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 под уборку лука.

Практическое значение полученных результатов. На основе полученных теоретических и экспериментальных данных разработаны рекомендации по переоборудованию и регулировке овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 для уборки лука. Два указанных комбайна, оборудованные новыми образцами щеточно-сепарирующих устройств, прошли производственную проверку в хозяйствах Запорожской области.

В процессе исследований установлено, что применение щеточно-сепарирующего устройства, позволит достичь отделяемости пера от луковицы более 85%.

Личный вклад автора:

- определение размерно-массовых характеристик и физико-механических свойств луковиц;

- анализ эмпирических законов распределения усилий отрыва и усилий резания пера луковицы;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований влияния щеточно-сепарирующего устройства овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 на качественные показатели его работы;

- обоснование оптимальных параметров и режимов работы щеточно-сепарирующего устройства;

- разработка практических рекомендаций по эффективному использованию комбайна ТАКИ-18 на уборке лука.

- разработка номограммы, позволяющей устанавливать оптимальные параметры работы узлов овощеуборочного комбайна в зависимости от урожайности.

Апробация результатов диссертации. Основные положения результатов диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях: профессорско-преподавательского персонала, аспирантов и студентов Таврической государственной агротехнической академии (1994 ... 1999 гг.), на пленарном заседании конференции профессорско-преподавательского персонала, аспирантов и студентов Таврической Государственной агротехнической академии (1995 г.), на научно-технической конференции института механизации животноводства (ИМЖ) Украинской академии аграрных наук (1995 г., г.Запорожье), на 2-й международной научно-практической конференции «Проблемы конструирования, производства сельскохозяйственной техники» (Кировоград, 1999 г.).

Публикации. Основные материалы и положения диссертации опубликованы в 7 работах общим объемом 1,7 условного печатного листа, в том числе 6 в научных специализированных изданиях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы и 7 приложений. Общий объем работы 164 страницы, на 124 из которых изложен текст работы и список использованной литературы, на 40 - приложения. Текст содержит 14 таблиц, 45 иллюстраций. В список использованных литературы вошло 101 наименование источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

В введении обусловлена актуальность проблемы, сформулированы основные положения, которые составляют научную новизну и практическую ценность для сельскохозяйственного производства.

В первом разделе «Состояние проблемы, постановка цели и задач исследоваиий»_приведен анализ существующих технологий и средств механизации уборки лука. По литературным данным, зарубежным и отечественным изобретениям, патентам обоснована программа и задачи исследований. Установлено, что рационально применять однофазную технологию, для чего с помощью использования дисекантов необходимо обеспечить принудительное высушивание пера лука.

Вопросы механизированной уборки овощей и изыскание рабочих органов, которые предназначены выполнять технологические операции при механизированной уборке и доработке лука, рассмотрены в работах Богданова Г.П., Диденко Н.Ф., Кшникаткина СЛ., Ларюшина Н.В., Медведева В.П., Мейлахса И.И., Петрова П.Д., Рахматулина М.М., Рейнгарта Э.С., Хво-стова В.А., Шабельника В.Г1., Щукина М.М., а также зарубежных Ч. Петкова, L. Zannera, С. Маршалла, Zöldi Jstvan и др.

На основании проведенного анализа существующих конструкций машин для уборки и послеуборочной доработки лука установлено, что в составе большинства машин для уборки лука отсутствуют устройства для отделения его пера. А также данные машины не универсальны и не позволяют производить уборку нескольких культур. Поэтому, на наш взгляд, наиболее перспективным комбайном в решении этой проблемы является комбайн для уборки овощей ТАКИ-18.

В результате анализа, конструкций устройств для отделения пера от луковицы, установлено, что разработанное щеточно-сепарирующее устройство, позволяющие производить отделения пера, может быть реализована на базе овощеуборочного комбайна ТАКИ-18.Также установлено, что данный, процесс работы изучен недостаточно, как теоретически, так и экспериментально.

Во втором разделе «Исследование физико-механических свойств лука» были изучены размерно-массовые характеристики и физико-механические свойства луковиц и пера. Для дальнейшего их использования в процессе оптимизации щеточно-сепарирующего устройства. Выделены такие свойства лука, которые представляют интерес при решении данной задачи: усилие отрыва пера, усилие резания.

Обозначенные программой и методикой исследований измерения проводили для лука сорта "Каратаевский" при влажности луковиц 40%.

Усилие резания пера лука определяли на расстоянии 5 см от точки его роста при различных значениях углов заточки и наклона ножа.

Место захвата пера при измерении усилия его отрыва было переменным и находилось на расстоянии 50.. .150 мм от точки роста.

Как показал анализ полученных результатов, основные размерно-массовые характеристики и физико-механические свойства лука находятся в определенной зависимости. С 90%-й доверительной вероятностью можно утверждать, что значение коэффициента корреляции между усилиями резания, а также отрыва пера лука и размерно-массовыми характеристиками луковиц варьирует в пределах 0,3. . .0,9, что указывает о том, что между свойствами существует тесная взаимосвязь.

Характер изменения таких важных физико-механических свойств лука, как усилия резания и отрыва его пера, в наибольшей степени соответствует экспоненциальному закону распределения (табл.1 и 2).

Таблица1 - Соответствие эмпирическим законам распределения усилия резания пера лука

Закон распределения Угол заточки Угол наклона Доверительная

выборки лезвия ножа, ножа, град. вероятность, %

град

Вейбула 10 0 0,9238

25 0 0,9656

Экспоненциальный 10 0 0,9857

25 0 0,9867

Лог-нормальный 10 0 0,9047

25 0 0,9780 .

Нормальный 10 0 0,8117

25 0 0,7183

Таблица 2 - Соответствие эмпирическим законам распределения усилия отрыва пера лука

Закон распределения вы- Расстояние от места за- Доверительная вероят-

борки хвата пера до точки его ность, %

роста, мм

Вейбула 50 0,9816

. 100 0,9750

150 0,9657

Экспоненциальный 50 0,9906

100 0,9991

150 0,9818

Лог-нормальный 50 0,9792

100 0,8989

150 0,9619

Нормальный 50 ' 0,8701

100 0,7892

150 0,9327

При указанном распределении как усилие резания, так и усилие отрыва пера лука мало зависят от изменяемых в процессе исследований параметров.

В третьем разделе «Теоретическое исследование процесса отделения пера лука от луковицы щеточно-сепарирующим устройством ово-щеуборочного комбайна ТАКИ-18» приведены задача теоретических исследований, методика их выполнения, а также изложены результаты исследования процессов отделения пера щеточно-сепарирующим устройством.

В связи-с тем, что луковица с пером представляет собой физическое

тело со сложной взаимосвязью биологических и механических факторов, то в процессе теоретических исследований были приняты следующие допущения:

1) луковица принимается за абсолютно твердое тело сферической формы;

2) отделение пера от луковицы происходит за счет двух независимых процессов: отрыв и обрезка;

3) при взаимодействии луковиц с рабочим органом щеточного устройства, скорость последнего не изменяется;

4) скорость воздуха при взаимодействии его с пером лука равна скорости ворсы щетки.

В процессе теоретического моделирования обоснованию подлежали количество рядов ворсы, число и длина ножей в щеточно-сепарирующем устройстве овощеуборочного комбайна.

Установлено, что отделение пера от луковицы будет происходить, если длина ножа будет находиться в пределах (рис.1):

/ . =) —-А |С05 —+ ^ </</ =--Л, (1)

пш) I ^ I 2 — * тах 2

где с1 - диаметр щеточного барабана, м; с1„ - средний диаметр пера, м; а—угол между ворсою щеточного устройства, град; а — глубина погружения пера в ворсу, м; к - величина погружения прутков гребенки в ворсу щетки, м.

Рисунок 1 - Зависимости минимальной и максимальной длины ножа от диаметра барабана при 3-х рядах ворсы

--максимальная длина ножа /шах - - минимальная длина ножа /т!„

Получены зависимости 1=/(В) при значениях угла а равного 45, 60, 90, 120°, то есть при 8-, 6-, 4-иЗ-х рядах ворсы соответственно. На основании которых можно сделать следующие выводы. При восьми, шести и четырех рядном расположении ворсы длина ножа, при которой будет происходить резание, находится в узких пределах, то есть эффективный процесс резапия будет происходить при строго определенной длине ножа, что нецелесообразно с точки зрения стабильности процесса и долговечности использования ножей. Поэтому экспериментальная установка имела три ряда ножей (угол раствора ос=120°), при этом для унификации комбайна диаметр щеточного барабана £> был принят равным 200 мм, а длина ножа I находилась в пределах от 39,5 до 78 мм.

Поскольку процесс отделения пера от луковицы щеточно-сепарирующим устройством является сложным, то его теоретическая модель состояла из 2-х частей: отрыв пера и обрезка пера. Полученые математические зависимости (2), позволила описать оба процесса. Для описания процесса отделения пера устройством были определены усилия резания и усилия отрыва (рис.2).

Рисунок 2 - Расчетная схема процесса отделения пера лука от луковицы щеточным устройством: 1 - луковица с пером; 2 - ворса щетки; 3 - гребенка; 4 - нож; 5 - пальчиковая горка

F = f.

28800 v v 6J II

+1,38-10"

кп ( d

30 12

P = 2-K

f ( /"

28800

N' +

2 dl 1 k

•d.+

1 30 12

-cos

JJ

2 j \2 ) m

-SKI-

(2)

где P - режущая сила, H; F - отрывающая сила, H; f— коэффициент трения пера о ворсу; К - поправочный коэффициент; N'— сила, действующая на перо одной ворсой, Н; п — частота вращения щеточно-сепарирующего устройства, мин"1; dt - диаметр лески, м; р, - плотность лески, кг/м3; qe - удельное количество ворсин в ряду, шт./м; к- количество ворсин в ряду, шт.; m - число рядов ворсы, шт.;

пе - количество ворсин соприкасающихся с пером, шт.; L — длина ряда ворсы, м; I - длина ножа, м.

В качестве долю луковиц с отделенным пером От (3) примем большее из On и Рп (4, 5), которые определяем с помощью определенных интегралов от законов распределения, с границами от нуля до значения отрывающего усилия или режущего усилия пера лука:

От = тах(Оп,Рп) (3)

где On m Рп - соответственно доли луковиц с оторванным и отрезанным пером.

Оп= "\F{FjdF . (4)

71

здесь ¥(Роп), Р(Рр) - соответственно законы распределения усилия отрыва и усилия резания.

Для оптимизации процесса отделения пера лука были получены регрессионные модели процесса, для чего с помощью ЭВМ было проведено имитационное моделирование с использованием общепринятых методов планирования эксперимента.

Было выделено 4 фактора, влияющих на критерий оптимизации, выполнено обоснование их уровней варьирования и был выбран симметричный план В4 на четыре фактора (три конструктивных и один режимный: Х( -диаметр щетки, мм; Х2 - удельное содержание ворсин в ряду, шт./м; Х3 -частота вращения щеточно-сепарирующего устройства, мин"1; Х4 - диаметр лески, мм). При выборе плана особое внимание уделялось его свойствам с позиции ОиБ - оптимальности, то есть предсказательным свойствам уравнения и точности оценки коэффициентов уравнения. Получена регрессионная модель процесса, в следующем виде:

%) = 75,63 + 11,56^+ 15,49 Х2 + 16,91 Х3 + 10,26 Х4--2,53Х,Х2 + 0,25 X, Х3 - 0,42 Х1Х4 - 2,92 Х2 Х3 - 1,19 Х2 Х4 -

- 0,84 ХуХ, -2,ПХ2,- 4,48 - 4,55 Х23 - 0,48 Х24 - ' ( ^

- 2,16 X, Х2 Х3 - 0,99 X, Х2 Х4 - 2,66 X, Х3 Х4 - 2,25 X, Х3 Х4

Анализируя уравнение регрессии, видим, что значения коэффициентов регрессии при линейных членах значительно превосходят значения коэффициентов при парных и квадратичных членах коэффициенты регрессии незначимы. В связи с этим произвели перерасчет модели:

У(От, %) = 66,79 + 11,64Х;+ 15,04Х2 + 16,99X^+10,15^ . (7)

На основании уравнений можно сделать следующий выводы. При увеличении значений факторов, критерий оптимизации тоже увеличивается. Коэффициент регрессии Х3 имеет наибольшее значение и фактор частота вращения возможно взаимосвязан с величиной подачи на устройство, поэтому оптимизацию фактора Х3 проведем при экспериментальных исследованиях.

С целью унификации узлов овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 под уборку лука, значения фактора X! (диаметр щетки) примем й?=200 мм. Значения факторов Х2 (удельное количество ворсин в ряду дв) и Х( (диаметр лески с1л) ограничим по верхнему уровню, то есть примем б?„=0,0012 м, qв-9000 шт./ м.

В четвертом разделе «Экспериментальные исследования процесса отделения пера лука щеточно-сепарирующим устройством овощеуборочного комбайна ТАКИ-18» рассматриваются результаты экспериментальных исследований щеточно-сепарирующего устройства. Задачей исследований, проводимых в данном разделе, является построение экспериментальной модели процесса отделения, а также проверка теоретической модели и выводов, сделанных на ее основе. Экспериментально оценка качество ра-

боты исследуемого устройства оценивается по двум критериям: «отделяе-мость» и «повреждаемость».

Используя данные, полученные при теоретическом моделировании процесса, можно предположить, что существенное влияние на критерии оптимизации оказывает длина устанавливаемого ножа и частота вращения ще-точно-сепарирующего устройства. Кроме этого, необходимо учесть, факторы, которые в.силу своей специфики, не учитывались при построении теоретической модели, а именно: подача луковиц на устройство (определяемая урожайностью и скоростью движения агрегата), и скорость подающего элемента (пальчиковая горка).

Таким образом, для проведения экспериментальных исследований были выделены четыре фактора и обоснованы пределы их варьирования (таблица 3).

Таблица 3 - Факторы, влияющие на критерии оптимизации, их условные обозначения и намеченные уровни варьирования

Обозначение факторов Наименование факторов Уровни варьирования факторов

Нижний (-1) Средний (0) Верхний (+1)

х, Длина ножа, мм 56 67 78

Х2 Частота вращения, мин"1 600 900 1200

х3 Подача, кг/с . 2,8 5,6 8,4

Скорость пальчиковой горки, м/с 0,5 0,7 0,9' .

Исследования проводились в проблемной лаборатории овощеубороч-ных комплексов ТГАТА, на луковицах сорта «Каратаевский», при влажности луковиц 40%. Лабораторная установка для проведения экспериментальных исследований представляет собой сепарирующую группу овощеуборочного комбайна ТАКИ-18, которая устанавливается на раму (рис.3). Для проведения эксперимента выбираем симметричный план В4 на четыре фактора, включающий 24 опыта в трех повторностях.

Результаты экспериментов были обработаны на ЭВМ с помощью прикладных программ. Полученные уравнения регрессии имеют следующий вид:

Y,(Om, %) = 70,54 + 5,25 Х,+ 9,89 Х2 - 6,79 Х3 - 1,97 Х4 + +1,4В X, Х2 - 1,47 X, Х3 + 0,07 X, Х4 + 2,95 Х2 Х3 + 2,78 Х2 Х4 + + 5,99 X¡X4 +1,26 X2¡ +0,88^-1,69^-5,14^-- 1,42 X¡ Х2 Х3 +0,1%X¡X2X4 + 1,1 X, Х3 Х4 + 0,72 Х2 Х3 Х4

(7)

У2(По, %) = 3,397 + 0,59 X, + 0,82 Х2 + 0,32 Х3 + 0,46 Х4 + + 0,41 Х,Х2- 0,МХ,Х3-0,07Х,Х4-0,21 Х2Х3-0,1Ъ X¡X4 +

+ 0,51 X¡X4 + 0,08 X2 + 0,43 X2 + 0,06 X2 + 0,32 X2 -- 0,03 X¡ Х2 Х3 - 0,001 X, Х2 Х4 + 0,08 X, Х3Х4-0,06 х2 х3 х4

(В)

\

Рисунок 3 — Схема установки для проведения экспериментальных исследований процесса отделения пера лука щеточным устройством

1- щеточное устройство; 2 — пальчиковая горка; 3 — подающий транспортер; 4 - приемная емкость

С помощью критерия Фишера была доказана адекватность обеих моделей на 95% уровне вероятности, т.к. ^=0,0824; ^=0,3353, что больше табличного значения /г0(ц(5,48)=0,05.

По полученным уравнения регрессии была проведена оптимизация параметров и режимов работы исследуемого устройства. Для этого был использован метод двумерных сечений поверхности отклика. При этом решалась компромиссная задача увеличения отделяемости пера и уменьшения повреждаемости луковиц. Для увеличения критерия оптимизации «отделяв-мостъъ фактор X, был зафиксирован на верхнем уровне, при этом, согласно уравнению регрессии (8), «повреждаеость» увеличивается. Поэтому при дальнейшем анализе моделей если окажется, что при фиксации фактора^ на верхнем уровне, «повреждаемость» будет иметь величину больше допустимой, то необходимо зафиксировать данный фактор на более низком уровне. В противном случае можно рекомендовать максимизацию длины ножа. Это подтверждается и результатами теоретических исследований.

Из уравнений регрессии (7) и (8) видно, что фактор подача (Х3} оказывает существенное влияние на критерии оптимизации. Однако зафиксировать его на определенном уровне невозможно, так как скорость подачи имеет перемененную величину и зависит от поступательной скорости движения комбайна и урожайности лука на поле. Поэтому двухмерные сечения строятся поочередно, фиксируя фактор Хг на разных уровнях (-1; -0,75; -0,5; -0,25; 0) (рис.4). Изолинии, соответствующие 85% отделяемости и 5% повреждаемости выделены, тем самым отделяя область допустимых значений крите-

риев оптимизации от недопустимых. Если области допустимых значений критериев оптимизации перекрывались, то это область перекрытия заштриховывалась. Таким образом, оптимальные значения факторов находились в заштрихованных областях.

XI 89,72 6,18

Рис.4 - Двумерные сечения поверхности отклика при стабилизации факторов и X,—0,05

Анализ двухмерных сечений позволил сделать следующий вывод, что оптимальная область находится в диапазоне варьирования фактора Хъ от -1 до —0,05. Скорость движения комбайна необходимо выбирать с учетом подачи. Оптимальные точки необходимо находить с учетом того, что в реальных условиях режимные параметры, которые представляют собой факторы Хг и Х4 нестабильны и варьируются около выбранного значения. Величина этих колебаний зависит от неравномерности подачи вороха, залипания рабочих органов почвой, наличием сорных растений и от других причин. В связи с этим оптимальное значение выбираем в точке пересечения двух кривых. Каждая кривая проводится через середину секущих вертикальных и горизонтальных отрезков. Необходимо отметить, что оптимальные значения факторов изменяются в зависимости от подачи.

В пятом разделе «Обоснование параметров овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 для уборки лука и анализ экономической эффективности использования щеточно-сепарирующего устройства» обоснованы параметры овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 для уборки лука, разработана номограмма (рис.5), на основании которой выбираются оптимальные значения скорости движения комбайна, скорости движения полотна пальчиковой горки и частоты вращения щеточно-сепарирующего устройства в зависимости от урожайности лука на поле.

Рнс.5 - Номограмма для определения оптимальных значений скорости движения комбайна V, скорости движения полотна пальчиковой горки Улг, и частоты вращения щеточно-сепарирующего устройства п в зависимости от урожайности лука на поле.

Определение технико-экономических показателей овощеуборочного комбайна ТАКИ-18, оборудованного щеточно-сепарирующим устройством проводилось на уборке лука в условиях Запорожской области. Результаты сравнивались с базовым технологическим вариантом: луковый грохотный копатель ЛКГ-1,4 и лукоотминочная машина ЛГГС-6. Полученные данные позволяют сделать следующий вывод: овощеуборочный комбайн ТАКИ-18 имеет более высокую производительность, меньшее количество обслуживающего персонала в сравнении с машинами ЛКГ-1,4 и ЛПС-6, что позволит

получить годовой экономический эффект в размере 29,5 тыс. грн. (на 15.07.1999 г.) срок окупаемости 4,07 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основании проведенного анализа технологий и технических средств механизированной уборки и послеуборочной доработки лука установлено, что для овощеводческих хозяйств целесообразно иметь универсальную машину для уборки нескольких культур (томаты, лук, перец, баклажаны). Наиболее перспективным в этом направлении является овощеубо-рочный комбайн ТАКИ-18, оборудованный щеточно-сепарирующим устройством,. адаптированным под уборку лука.

2. Корреляционно-регрессионный анализ основных размерно-массовых характеристик луковиц, показал, что наибольшая корреляционная связь (Л=0,9427) присутствует между массой луковицы и ее эквивалентным диаметром. Между усилием резания и характеристиками ножей (углом наклона и заточки лезвия) существует высокая корреляционная зависимость (К=0,68...0,97). Усилия отрыва и резания пера лука подчиняются экспоненциальному закону распределения, что доказано с доверительной вероятностью 98 ... 99%.

3. В результате проведения имитационного моделирования получена модель процесса по критерию «отделяемость», на основании которой определены оптимальные значения параметров, влияющих на процесс отделения пера: диаметр щеточно-сепарирующего устройства - 200 мм; число ножей -3 шт.; диаметр лески - 1,2 мм; удельное количество ворсин - 9000 шт./м.

4. По результатам проведенных экспериментальных исследований получены регрессионные модели процесса отделения пера от луковицы щеточ-но-сепарирующим устройством в виде полинома второй степени по критериям «отделяемость» и «повреждаемость» которые, на 5% -ом уровне значимости адекватно отражают реальный процесс.

5. Решая компромиссную задачу, заключающуюся в увеличении критерия «отделяемость» и уменьшении критерия «повреждаемость» при помощи двухмерных сечений, установлена возможность получения отделения пера от луковицы свыше 85% при повреждаемости менее 5% (в соответствии с ГОСТ 27165-86 и ГОСТ 1723-86). Подача на щеточно-сепарирующее устройство при этом не должна превышать 5,46 кг/с.

6. Разработана номограмма, позволяющая устанавливать оптимальные режимы работы овощеуборочного комбайна (скорость перемещения комбайна по полю, скорость движения полотна пальчиковой горки, частоту вращения щеточно-сепарирующего устройства) в зависимости от урожайности лука.

7. Разработана методика и практические рекомендации по адаптации овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 под уборку лука. Оборудование его щеточно-сепарирующим устройством, по сравнению с комплексом машин, включающим грохотный лукоуборочный копатель ЖГ-1,4 и лукоотминоч-ную машину ЛПС-6, позволяет получить годовой экономический эффект в размере 29,5 тыс. грн. (на 15.07.1999 г.). Срок окупаемости устройства составляет при этом - 4,07 года.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РОБОТ, В КОТОРЫХ ОСВЕЩАЕТСЯ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тарасенко В.В., Митин В.Н. Выбор технологии уборки лука и обоснование типа отминочного рабочего органа лукоуборочный машин. // Сборник трудов ТГАТА. - Мелитополь, ТГАТА, 1996. С - 65-67. (доля соискателя 80% — обоснование типа отделяющего рабочего устройства).

2. Тарасенко В.В., Митин В.Н. Анализ возможностей применения прицепного томатоуборочного комбайна типа ТАКИ для уборки лука. И Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вип.1, т.1. - Мелитополь, ТГАТА, 1997. С - 3-4. (доля соискателя 70% - анализ возможности использования комбайна ТАКИ для уборки лука).

3. Деревенчук A.A., Митин В.Н. Обоснование устройства для отделения пера лука от луковицы овощеуборочного комбайна. // Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вып.1, т.9. - Мелитополь, ТГАТА, 1999. С - 54-58. (доля соискателя 80% - обоснование устройства для отделения пера от луковицы).

4. Митин В. К вопросу адаптации овощеуборочного комбайна TAKI под уборку лука. // Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вый.1, т.Ю. - Мелитополь, ТГАТА, 1999. С -82-87.

5. Mítíh В.М., Деревенчук O.A. Теоретичне дослщження процесу вщ-дшення пера цибут вщ цибулин пцтковим пристроем овочезбирального комбайну TAKI-18. // Конструювання, виробництво та експлуатащя сшьсь-когосподарсысих машин, вип. 28. - Юровоград, КДТУ, 1999. С - 236-244. (доля соискателя 70% - теоретические исследования процесса отделения пера от луковицы).

6. Митин В.Н. Исследование физико-механических свойств луковиц, влияющих на процесс отминки пера при механизированной уборке. // Конструювання, виробництво та експлуатащя сшьськогосподарсышх машин, вип. 27. -Юровоград, КДТУ, 1999. С - 51-53.

7. Митин В.Н., Деревенчук A.A. Экспериментальные исследования процесса отделения пера от луковицы щеточно-сепарирующим устройством овощеуборочного комбайна ТАКИ-18. // Труды Таврической государствен-

ной агротехнической академии, Вып.2, т.12. - Мелитополь, ТГАТА, 1999. С -40-46. (доля соискателя 80% - экспериментальные исследования процесса отделения пера от луковицы).

АННОТАЦИЯ

Митин В.М. Совершенствование технологии и технический средств механизированной уборки лука. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01- механизация сельскохозяйственного производства. — Таврическая государственная агротехническая академия, Мелитополь, 2000.

Обоснована актуальность выбранной темы исследований, сформулирована цель и задачи исследований. Проанализованы две основные технологии уборки лука репчатого, рассмотрено влияние технологий уборки на выход основной продукции.

Анализ опубликованных работ посвященные конструкциям машин и устройств для уборки и послеуборочной доработки лука, а также устройств осуществляющих отделение пера, позволил сделать заключение о том, что существующие машины в своей конструкции практически не имеют устройств для отделения пера от луковицы, которые сокращают затраты на послеуборочную доработку лука. Существующие овощеуборочные комбайны далеко не в полной мере отвечают предъявляемым к ним современным требованиям. Особо ощущается отсутствие универсальных машин, способных убирать несколько видов овощных культур (перец, лук, томаты и т.д.). Обоснована перспектива применения овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 для уборки лука.

Исследованы следующие размерно-массовые характеристики и физико-механические свойства луковиц: эквивалентный диаметр, длина пера, диаметр пера на расстоянии 5 см от точки роста, масса луковицы, статическое усилие резание пера, усилие отрыва.

Корреляционно-регрессионный анализ основных размерно-массовых характеристик и физико-механических свойств луковиц, показал, что присутствует корреляционная связь между указанными характеристиками и свойствами. Также установлено, что усилие отрыва пера луковицы подчиняется экспоненциальному закону распределения, что доказано с доверительной вероятностью 98 ... 99%, при этом распределении как усилие резания, так и усилие отрыва пера лука мало зависят от изменяемых в процессе исследований параметров.

В ходе проведения теоретических исследований обоснованы допущения для решения задачи, опираясь на положения теоретической модели и результаты исследования физико-механических свойств луковиц обоснован

процесс отделения пера от луковицы щеточно-сепарирующим устройством. Получена регрессионная модель процесса, которая позволила определить оптимальные конструктивные значения параметров данного устройства: диаметр щеточно-сепарирующего устройства — 200 мм; число ножей - 3 шт.; диаметр ворсы 1,2 мм; удельное количество ворсин - 9000 шт./м.

Разработана методика, изготовлена экспериментальная установка. Экспериментальные исследования процесса отделения пера от луковицы щеточ-но-сепарирующим устройством проводились с использованием методов планирования эксперимента, позволили установить, что максимально возможная подача на.устройство не должна превышать 5,46 кг/с. На основании данных экспериментальных и теоретических исследований даны практические рекомендации и разработана методика по адаптации овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 под уборку лука, установлена взаимосвязь основных параметров и режимов работы овощеуборочного комбайна ТАКИ-18, которая представлена номограммой.

Производственные испытания овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 оборудованного щеточно-сепарирующим устройством проводившиеся в хозяйствах Запорожской и Одесской областях, показали, что при применение щеточно-сепарирующего устройства в конструкции комбайна, позволило достичь отделяемости пера от луковицы боле'е 85%.

Технико-экономические расчеты показали, что годовой экономических эффект от использования овощеуборочного комбайна при оборки лука составляет 29,5 тыс. грн., срок окупаемости равен 4,07 года

Ключевые слова: овощеуборочный комбайн, щеточно-сепарирующее устройство, физико-механические свойства луковиц, перо луковицы, отде-ляемость, повреждаемость.

АНОТАЦШ

Мшн В.М. Вдосконалення технолопУ та техшчних засоб1в мехащзованого збирання цибуль - Рукопис.

Дисертащя на здобуття вченого ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.20.01- мехашзащя сшьськогосподарського виробництва. -Тавршська державна агротехшчна академ1я, Мелшшоль, 2000.

Захищаеться дисертащйна робота, в якш викладеш результата теоретичних I експериментальних дослщжень з визначення й оптимЬащ! основних параметр1в 1 режимГв робота пцтко-сепаруючого пристрою овочезбирального комбайна ТАК1-18.

Дослщжепо процес в1ддшення пера В1д цибулини ццтко-сепаруючим пристроем, на пщстав1 чого визначеш оптималып параметри й режими

роботи пристрою, даш нрактичш рекомендаци з адаптаци овочезбирального комбайна ТАЮ-18 до процесу збирання цибуль

Ключов1 слова: овочезбиральний комбайн, ицтко-сепаруючий пристрш, фЬико-мехашчш властивосп цибулин, перо цибулини, вщд1лювашсть, пошкоджувашсть.

THE SUMMARY

Mitin V.M. The perfecting of technique and engineering means of mechanical onion harvesting. Manuscript.

Thesis submitted for candidate's degree on speciality 05.20.01 - the mechanization of agricultural production.

Tavria State Agrotechinical Academy, Melitopol, 2000.

The thesis is being defended, in which the results of theoretical and experimental investigations on the determination and optimisation of the main parameters and working conditions of the brush device of vegetable harvester TAKI-18 are stated.

The process of onion leaf separation by the mean of brush device has been investigated on the basis of this investigation the optimum parametersand working conditions are determined and the practical recommendations on adaptation of TAKI-18 vegetable combine harvester for the onion harvesting.

Key words: vegetable combine harvester, brush-separating device, drum, physical and mechanical properties of onion fruits, onion leaf, separation, damage.