автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.04, диссертация на тему:Создание и обоснование параметров малогабаритных модульных корнеклубнеуборочных машин роторного типа

ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СКЛ 1.СКОХОЗЯ ИСТ В К И ИДЯ АКАДЕМИЯ

?Г5 ОД

На правах рукописи

МАКСИМОВ Леонид Михайлович

СОЗДАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАЛОГАБАРИТНЫХ МОДУЛЬНЫХ КОРНЕКЛУБНЕУБОРОЧНЫХ МАШИН РОТОРНОГО

ТИПА

05.20.04 — сельскохозяйственные и гидромелиоративные

машины

Диссертация и виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Ижевск, 1990

Работа выполнена в Ижевском государственной сельскохозяйственной академии в 1971-1995гг.

Официальные оппоненты — Заслуженным деятель науки и техники

РФ, доктор технических паук, профессор, академик Академии транспорта Н. Н. Колчни

доктор технических наук, профессор II. И. Верещагин

доктор сельскохозяйственных паук, Ю. Л. Колчиискпн

Ведущее предприятие — ГСКБ но машинам для овощеводства

г. Москва

Защита состоится 17 апреля 1990 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 169.06.01 АООТ «Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения» (АО «ВИСХОМ»),

Москва 127247 Дмитровское шоссе, 107.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ДО «ВИСХОМ».

Диссертация в виде научного доклада разослана " " _ 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, г

профессор Л- С(>Р»К""

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблему.Переход к рыночным отношениям,проведение земельной реформы,формирование многоукладной экономики в аграрном секторе РФ существенно изменяют систему и принципы создания, новой сельскохозяйственной техники.

В частности',более- 70% картофеля, овощных корнеплодов производится в настоящее время в индивидуальных,крестьянских и фер-. мерских хозяйствах.Заметно-сократились земельные площади,заня-. тые под этими культурами в коллективных хозяйствах.Таким хозяйствам нужна, недорогая'малогабаритная машина,легко настраиваемая на. уборку различных корнеплодов и картофеля. Однако создание многофункциональной уборочной машины при отсутствии унифицированных выкапывающих,сепарирующих и ботвоудаляющих устройств затруднительно. Ч, '

,г - Серийно выпускаемые заводами страны громоздкие дорогостоящие 'картофелеуборочные,морковоуборочные.свеклоуборочные комбайны .не имеют унифицированных рабочих органов и,следовательно, ни один из них невозможно настроить на уборку корнеплодов разных типоразмеров.

. В условиях рыночной экономики необходим непрерывный поиск технических решений,направленных на повышение потребительских свойств вновь создаваемых мапшн.Как показывают результаты исследований, проведенных в последнее время существуют еще значительные резервы дальнейшего совершенствования технологических и. рабочих процессов корн.еклубнеуборочных машин на базе создания принципиально новых рабочих органов и способов механизации уборки овощных культур и картофеля.

• " В' частности,.интенсификация технологических процессов за счет рационального использования центробежных сил.открывает перспективные направления по: созданию нового поколения мало -габаритных уборочных машин. •" ".

При этом необходимо стремиться к разработке универсальных машин с быстросменными рабочими органами,предназначенными для уборки разных корнеклубнеплодов: картофеля,моркови,свеклы и'т.д.

В связи с этим разработка и внедрение усовершенствованных технологических процессов и многофункциональных машин с новыми рабочими органами для уборки корнеклубнеплодов .является проблемой,имеющей важное народнохозяйственное значение.

Исследования и разработка новых рабочих органов л конструк-. ций корнеклубнеуборочных машин проведены автором в 1971 - 1995гг. по личной инициативе и в соответствии с планами НИР ИкГСХА.

Цель работы. Создание малогабаритных корнеклубнеуборочных комбайнов со .сменными рабочими органами,разработанными на основе результатов исследований и новых .технических решений автора.

Объекты исследований.Технологические процессы уборки корнеклубнеплодов,конструкционно-технологические схемы машин и их рабочих органов,макетные образцы и экспериментальные установки.

Методы исследований.Теоретические исследования проведены с использованием механико-математического моделирования технологических процессов,выполняемых корнеклубнеуборочными маши-нами.При этом применялись методы высшей математики,теоретической механики, теории вероятностей с решением уравнений на ЭВМ.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием отраслевых и частных -методик,с применением теории многофакторного планирования экспериментов,тензометрирования.

Научную и техническую новизну работы составляют: -интенсификация технологических процессов отделения ботвы от корнеплодов (клубней),извлечения корнеплодов из почвы,сепарации вороха за счет рационального использования центробежных-сил;

-новый способ отделения ботвы корнеплодов на корню и методика расчета полноты отделения ботвыв зависимости от параметров нормального закона распределения .головок корнеплодов относительно поверхности поля,микрорельефа поля;-

-новый способ извлечения корнеплодов моркови из почвы и обоснование конструктивной схемы,параметров и режимов работы роторно-пальчатого копателя;

-методика определения энергозатрат на процесс отделения ботвы от корнеплодов на корню и выкапывание корнеплодов;

-получение конструктивной схемы роторно-винтового сеяар-: тора с самоочищающейся поверхностью,обеспечивающей движение* материала в осевом направлении независимо от частоты вращеня ■ барабана;

-доказательство возможности сепарации вороха на внешней поверхности барабана и определение конструктивных и кинематических параметров цеятробежяо-вышшого сепаратора;

-способ и устройство дяя отделения ботвы от клубней картофеля.

На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны рабочие органы,обеспечивающие высокое качество выполнения уборочных операций с минимальными поврегдениями продукция.

, Новизна разработок подтверждается авторскими свидетельствами на изобретение и патентами.

Практическая пеняостъ. В результате проведенной научной и опытно-конструкторской работы спроектированы и изготовлены новые рабочие органы и малогабаритные корнеклубнеуборочные мапгйргн для уборки столовых корнеплодов и картофеля,при использовании которых потери картофеля и моркови снилены на 3-5 %,а. повреждаемость на 2-7%,в сравнении с аналогичными показателями серийно выпускаемых уборочных машин КПК-2 и Ш-Н.

Удельная энергоемкость процесса уборки моркови и картофе-лй и материалоемкость разработанных корнеклубнеуборочных машин соответствует техническому уровню лучших мировых анало-

о

гов.

Реализация научно-технических результатов работы. Поисковые,исследовательские,конструкторские работы мешено условно разделить на три этаяа.На начальной стадии (с 1972 по 1981гг.) мы в основном занимались модернизацией известных корнеклубнеуборочных машин с целью использования их на уборке моркови и других корнеплодов.Разрабатывали в основном простейшие приспособления к выкапывающим и сепарирующим органам машин.Усиленно занимались изысканием рациональной конструктивной схемы устройства дяя удаления ботвы моркови на корню. Модернизации подверглись такие машины: -лукоуборочная машина ЖГ-1,4; -картофелекопатель-валкоукладчик УКВ-2; -машина для уборки кормовых корнеплодов ККГ-1,4; -картофелеуборочный комбайн ККУ-2А; -ротационная косилка КРН-2,1.

С использованием этих машин в пригородном совхозе "Правда" У.Р.в 1979 году была убрана морковь с площади 56 га. Работали эти машины в совхозе "Боткинский" и "Ижевский", в колхозе "Родина". .

На втором этапе направили свои усилия на изыскание новых рабочих органов.

В продолжении шести уборочных сезонов отрабатывалась технологическая и конструктивная схема роторного (центробекно-выжимного) сепаратора.,Сравнительно быстро нашли новое оригинальное и простое устройство для отделения ботвы картофеля от клубней. 1 "

На третьем этапе продолжается работа по рациональной компановке новых рабочих органов,изучается и исследуется их взаимосвязь и технологический процесс работы машины в целом.

К настоящему времени доведены до рабочего состояния сле-■ дующие машины: .'

-двухрядный ыорковоуборочный комбайн выкапывающего .типа; • -малогабаритный роторный картофелеуборочный хомбайя .на базе копателя КСТ-1,4;

-универсальный корнеклубнеуборочный коиЙ^йн конструкции ПО "Боткинский завод";

-малогабаритный сепарирующий модуль .предназначений для установки на полуяавесные копатели и комбайны;

-бескопирный ротационный удалитель ботвы корнеплодов на корню. • .-/.'•

Макетные образцы указанных машин приобретены хозяйствами и используются яа -уборке моркови и картофеля.

Малогабаритный корнеклубнеуборочный комбайн в модульном ■. исполнении включен в государственную программу по созданию машин и орудий для отраслей растениеводства (Постановление Л 50 от 20.12.1995г.Межведомственного экспертного Совета при Минсельхозпроде РФ). . •

Конструкторская документация на изготовление сепарирующих ' модулей разработана в НИТИ "Прогресс" (г.Ижевск) .Изготавливается первая опытная партия сепарирующих модулей.

Апробапия работн.Результат» работы докладывались ежегодно, начиная с 1972 г.на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ИяСХИ.Отдельные результаты исследований доложены на секции научно-технического совета ВЖХОМ.на научно-техническом совета Минсельхозпрода У. Р.-

- Автор участвовал в конкурсе: -объявленном Рязанским областным Советом НТО Машпрома и ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля (3я премия); ~

-объявленном Удм.областным Советом НТО (присуждено звание "Лауреат премии НТО.Удмуртии Х979г.);

-участие в конкурсе на лучшего изобретателя йжСХИ (первое место в 1986 и 1987 гг.);

-объявленном Госагропромом СССР.ЦС ВОЙР,Мшшефтьхимпро-■ мом СССР,Минеельхозмашем СССР по совершенствованию и разработке новых картофелеуборочных машин, (призовое место.Постановление коллегии Госагропрома СССР от 30.05.88г. Л 40). _ Макетные образцы машин демонстрировались:

I.Ha выставке-смотре на Подольской МИС,организованном Госагропромом СССР (июнь 1986г.);

-модернизированная лукоуборочная машина ЖГ-1,4 для уборки моркови; '

. -модернизированный картофелекопатель КСТ-1,4 для уборки моркови,

- 2.На всероссийской выставке "Агротех-94" в г.Ижевске (ноябрь 1994г.): •

-морковоуборочный комбайн; '. -сепарирующий модуль на копатель КСТ-1,4 (совместное производство ИхГСХА и НИТИ "Прогресс");

-корнеклубнеуборочный комбайн производства ПО "Боткинский завод".

Публикаций. По теме диссертации опубликовано 53 печатные работы,в том числе 30 авторских свидетельств и патентов на изобретение (8 заявок на экспертизе во ВНИИГПЭ).

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. 1.Сущнорть проблемы и обоснование задач исследований.

Совершенствование .'технологического процесса и машин для уборки коряветубнеплодрв представляет собой комплексную яауч-яо-техняческув проблачу. . .

. Наряду с количественным увеличением производства машин необходимо обеспечить повышение их технического уровня: увеличение производительности,улучшение технологических показателей работы,снижение маталлоемкости.Все это вызывает необходимость дальнейшего поиска -усовершенствованных технологических и рабочих процессов выполняемых корнеклубнеуборочнньш дашина-ги.

Основы разработки и исследований технологических дроцес- . сов уборки корнеклубнеплодов заложены в трудах. Г Д.Петрова, . В.А.Хвостова,А. А. Сорокина ,Н ,Н. Колчина, Б. П.Шабельника,Н.И.Верещагина, Л. С.Бакулева,Н.И.КривоговаД. С.Зешянова,Ю.ДДолчино- -кого,И.А.Майковского,Л.А.Михалченкова и др.

Однако,как показывает практика,с помощью изменения одних только конструктивных параметров рабочих органов трудно решить проблему по существенному повышению технико-эксплуатационных показателей уборочных машин. Улучшение техник'о-экономнческах показателей машин может быть осуществлено ,в частности,путем увеличения годовой выработки навой машины за счет ушперсализа-ции,то есть создания такой конструкции машины,врторая могла бы быть использована на выполнении различных одерацй ж технологических процессов, не совпадающих во времена.Такая машина додана иметь быстросьемше рабочие органы, предназначенные да* уборки разных корнеклубнеплодов:картофеля,морвоаж.савкш к др.

В соответствии с'поставленной целью для рвдаши указанной проблемы ставились следующие основные вадачв:

1.Изыскать рациональные типы сменных рабочих органов корне-клубнеуборочных машин.

2.Исследовать технологические процессы .выполняемые новыми рабочими органами и на основе полученных результатов обосновать конструктивные параметры и кинематические режимы работы рабочих органов.

3. Используя принцип модульно-бдочного построения разработать технологические схемы машин для уборки корнеклубнеплодов применительно к различным условиям уборки.

4.Разработать и внедрить в производство малогабаритные корнеклубнеуборочяые комбайны со сменными модулям*.

Рабочий процесс корнеклубнеуборочных машин происходит в неоднородной среде.Стабильность технологического процесса нарушается под действием многочисленных внешних природных факторов .Для выявления закономерности протекающих процессов необходимо провести огромное количество опытов за короткое врема (10-15 рабочих смен)в условиях произволетва.Выполнить такой объем работ редко кому удается.Мы не являемся исключением.Поэтому работа новых ус тройств, как правило оценивается по выходным качественным показателям.!* записке в той или иной форле приведены качественные показатели работы каждого исследуемого объе-кта.Достаточно подробно приведено описание тех изобретений автора, на основе которых создавались новые рабочие органы корне-

камнеуборочных машин. ^ - -

■ К исследовательской и опытно-конструкторской работе 'широко привлекались студенты и молодые преподаватели.

Три активных члена студенческого конструкторско-исследо-. ватзльского бюро защитили кандидатские диссертация, 12 студентов стали соавторам.изобретений,81 дипломный проект выполнен по собственным разработкам студентов.

В 1994 году два студента стали медалистами Всероссийского . конкурса студенческих работ (приказ Госкомвуза России & 43 от I7.0I.95r.)

2.Устройства для отделения ботвы от корнеплодов на корню.

Согласно ГОСТ 1761-85 и исходным требованиям на машину обрезка ботвы должна производиться таким образом, чтобы у максимального количества корнеплодов '(-100$ по стандарту,80...85% по исходным требованиям)оставшиеся черешки ботвы моркови находились в пределах от 0 до 20 мм.При этом головки корнеплодов на долины быть.срезаны или повревдены.Многим представляется,что ботву нужно резать остро заточенным ножом,примерно такие,как • это делает каждый намереваясь.аккуратно отдалить ботву от корнеплода.!! не удивительно поэтому,что большинство известных устройств выполнены по 'принципу резания.Эти устройства,как правило,содержат жесткие металические режущие элементы различной йояструкцил.Чаща всего они выполняются в виде вращав -щихся дисков,вибрирующих ножей с приводом от источника энергии посредством довольно .сложного механйзма.Такого типа ре-зущиа аппараты,тлея значительную массу, не обеспечивают строго". слэдсзеэ движение -режущего элемента по неровностьям макрорельефа, почвы и выступающим яз почвы головкам корнеплодов,следовательно,качественный срез- ботвы.

На качество обрезка ботвы значительно влияет закономерность распределения головок моркови в почве по высоте ¡"1 Результаты математической обработки замеров,проведенных в различных зонах Россия-,в том числе,Удмуртской республике доказывают,что'Ш^распределеяле подчиняется нормальному закону с математическим ожиданием Гпи и средним квадратичес-ким отклонением <3>, (средние значения:

Доктор технических наук Хвостов В.А.приходит к выводу о том,что механическая обрезка ботвы в соответствии с исходным

требованиями моает быть обеспечена только при Си ^ ?, 5»п., Фактические пределы изменения бь(10,34...20,98 мм)знача-_ тельно превышают эту величину,что свидетельствует о теоретической невыполнимости заложенных в исходных требованиях показателей при сплошной обрезке ботвы.Этот вывод подтверждается -результатами многолетних испытаний морковоуборочных машин к нящгр.та исследованиями.На основе анализа существующих способов отделения ботвы и результатов ранее выполненных теоретических и экспериментальных исследований нами была выдвинута следующая рабочая гипотеза: повышение качества отделения ботвы может быть достигнута путем индивидуального отслеживания головок корнеплодов эластичными рабочими элементами с приложением разрушающего усилия к ботве в непосредственной близости от головки корнеплода,в зоне повышенной хрупкости ботвы. •

На прочность ботвы при растяжении (отрыве)оказывают влияние ряд факторов:диаметр ботвы,угол ^ приложения силы (угол между линией действия силы и осью схшетрш корнеплода), влажность ботвы, ее биологическое состоянив.Наблвдеядями установлено, что наибольшее влияние на прочность ботвы при растяжении из выше перечисленных факторов оказывают два первых. .

Усилие,необходимое для отделения ботвы от кориеллода выразим зависимостью

Р = . (1)

где Р -усилие,необходимое для отделения ботвы от корнеплода, Н ;

^-постоянные, определяемые по метода наименьших

квадратов. Принимаем ' = 2. • •

■ Таблица I Значения коэффициентов и ^г.

■ угол Ч^ .град ' Коэффициенты

0 0,619 2,348

45 0,292 2,355

90 0,240' - 0,585

В частности,когда угол V менду осевой линией ботвы и ' прикладываемой силой . F равняется 90° усилие Р равна

F = 0,24ds- 0,535(1 (2)

Как видно из таблицы,прочность ботвы на растязензе резко уменьшается с увеличением угла У :так при диаметре пучка ботвы cL = 0,01 м при увеличения угла Ч-* от 0 до 90° она уменьшается в 4,7 раза,а для <Х = 0,015 и -в 3,76 раза. ■

При разработке конструкции ботвоудалителя необходимо учитывать то,что прочность ботвы на растяжение существенно уменьшается с увеличением угла V .поэтому для повышения качественных показателей работы ботвоудалителя необходимо,чтобы сала. воздействия рабочего элемента на ботву была направлена перпендикулярно оси пучка ботвы.

Наш разработаны различные варианты аппаратов для отделения ботвы с корнеплодов на корню,з которых эластичные рабочие элементы (бичи) размещены в плоскости вращения горизонтального диска или под некоторым углом к этой плоскости,снабженные с устройствами для копирования микрорельефа поля /35,

В момент встречи с препятствием (комок почвы, бугорок, головка корнеплода)эластичный бич под действием силы удара теряет устойчивость в горизонтальной плоскости изгибается а проходит над препятствием (рис.1).

Яри расчете этого бича надо исходить аз условия,что

где ¡^-критическая сила,которая выводит из устойчивости в горизонтальной плоскости, Н ^-среднее усилие .приходящееся на один бич при

отделении пучка ботвы, Н К-запас проснности Бич представляет собой консольную балку прямоугольного сечения,несущую на свободном конце сосредоточенную нагрузку В этом случае

рк=

А.

СИ

1г

где 2 -длина консоли, ы ;

Г,-Г7,-жесткость при боковом изгибе, Нм2 ;

1 т. О

Сг'ЕЛ^гесткость при кручении, Ньг ; Е -модуль упругости материала, Н/ы2 ; Зк-момент инерции при кручении, ы4 ; ^н -момент инерции при изгибе, ы4 : Заменив С< и С2 их значениями,получим

г-ч Л-.СЧ-,/-- -Г1- и.о^Е Р^-рг-ЧЕЗнЕиг—Чтг-ЧЗ

г ок

( 3 )

Бели

то

где

где

л - 6аЬ

о -Л.о^е,/. у.

( 4 )

6 -ширина бича,.и И -толщина бича,' м

X -коэффициент,зависящий от отношения &//1 Рк = К;РсР.

■ Р - Д.

и -сила тяжести бича, Н

^-расстояние от оси вращения бича до его пентга тяжести, м.

По формуле (4)определяется поперечное сечение бича. Эластичный бич свободно перемещается в вертикальном направлении.При попадании на препятствие (ком почвы,бугорок)

происходит скольжение бича по его поверхности и подаем вверх '(рис.1),вследствие чего пучок ботвы срезается на высоте пре-дятсхвшгили не отрываясь от корнеплода отгибается в сторону вращения бича. .

На ровной поверхности поля выступающие из почвы головка корнеплодов подвергаются ударному воздействии бичей,дри этом значительная часть корнеплодов повреждается.

Таблица 2

Качественные показатели работа различных типов ботвоудалителей.

Наименование показа-•телей

Значения показателей

1.Место испытаний-2;Тип ботвоудалятеля

с-з "ЕоткзяскиЯ",с-з "Металлург" учхоз "Кольское" 7.Р. <

с бичами на с бичами, за- Капроновые горизонталь- крепленны- щетки, закре-

ном диске

ми на гори- пленные на зонтальном диске,уста-

3.Скорость двйгения.м/с 1,2

4.Качество обрезки бот-

•Высота черешков

. от 0,.,2иш 65

20.. .50 мм 0 27

50. л выше км 8

5.Поврездено корнеплодов,^ 14

валу(хлес-талка)

1.2

53,3

33.3

13.4

42

нсшленноц под углом к линии двияения

1.2

О 20 30

37

Из таблицы видно,что качественные показатели работы ротационного аппарата с. эластичными бичами, размещенными в плоскости вращения горизонтального диска значительно выше до сравнению с приведенными в таблице аналогами.

Однако такой аппарат не обеспечивает выполнение ^техно-логического процесса в пределах агротехнических требований.

2.1.Ротационный аппарат с эластичными пластинчатыми • бичами.размешенными перпендикулярно к плоскости горизонтального лиска.

111 о

Индивидуальное отслеживание головок корнеплодов копирующими механизмами практически невозможно из-за значительной

инерционности реяущих аппаратов,большой густоты размещения корнеплодов в ряду,размещения части головок корнеплодов ниже уровня поверхности почвы.

Нами выполнен большой объем исследований по поиску рацио-ональной конструктивной и технологической схемы "бескопирного" ботвоудаляодего устройства.Достаточно сказать,что было разработано, изготовлено и исследовано в полевых условиях восшь-надцать различных вариантов ботвоудалителей.

В результате чего выбор остановили на ротационном аппарате рабочий орган которого имеет элементы в виде эластичных пластин прямоугольной формы,закрепленных перпендикулярно к плоскости диска,имеющего вертикальную ось вращения /15,18,19, 48./.

На рис.2 изображена схема взаимодействия эластичного пластинчатого бича с лучком ботвы.

Рис.2.

Устройство состоит из бича I,плавающего кольда-отрава-тедя 2,связанного с несущим диском 4 посредством гибких элементов 3.

В результате действия центробежных' сил и реактивной силы со стороны почвы бич испытывает сложную деформацию, в результате которой происходит его сдвиг и скручивание.При этом

кромка бича,расположенная на свободном конце и на большом радиус о вращеи'ш.дршоднЕлается над поверхностью почвы в образует "секущую кромку", а часть свободного конца бича расположенная на меньшем радиусе вращения скользит по поверхности Д0Ч2Ы.

Том самим достигается двойной зфрэкт-приблпкэние зоны -копирования к зоке обрезки(щцивидуа;шюе отслеялванке головок корнеплодоз)и ирялоченпе разрушащей силы перпендикулярно оси пучка ботвы в непосредственной близости от головки корнеплода (в зоне лозшленной хрупкости ботзы).ьотва удаляется "сокупили кронами",а также за счет силы трения.возникавшей при сколькении скрученной части бича по черешкам.При этом стебли ботвк выполняют защитную функцию,предохраняя от повреждений выступающие над поверхностью почвы головки корнеплодов.

Воздействие рабочего органа на ботву носит слокнып характер,*з нем г.кшго выделить наиболее характерные фазы:сбивание, скручивание к перетирание.Причем,осноь'ная касса ботвы удаляется "секущими крокками" за счет сбивающего действия.

Ботзоудалитель отличается от известных устройств простотой конструкции (отсутствие копирующего устройства)и высокой надежностью выполнения техпроцесса.Па его работе мало отражается состояние ботвы,расположение головок корнеплодов относительно поверхности поля,он устойчиво работает на засоренных плантациях моркови.

2.2.Обоснование основных параметров ротационного

Бдя определения основных параметров ботвоудалителя воспользуемся рис.3 х ^

ботвоудалителя.

Рис.3.Траектории движения бичей

Запишем уравнения траекторий точек Д и Б бича, вращающихся с постоянной угловой скоростью

. 3ZA-R COS Cut

= Rsinujt

ХЬ= 2 Соьcut . I 0 >

где Ru "2 -радиусы вращения крайних точек бича в местах ' 1 крепления, м ; OJ -угловая скорость ротора,рад/с ; Vm -скорость поступательного дзкяения агрегата,м/с; i -время,с.

'Траектории любой точки в процессе работы представляют трсхоида.В зонах,где траектории крайних точек соседних бичей перекрываются,происходит повторный пробег бичом убранной площадки (заштриховано крестообразно).

Для удаления ботвы без пропусков необходимо соблюдать условие

Это условие соответствует кинематическому режиму ■

, 2 Я-г

^ Zß-fe , С 6 )

где A =

Ь -ширина бича,;.:; Н¿-число бичей.

Учитывая многократное воздействие бича на корнеплод, определяем минимальную ширину бича

р _ ¿"-KiVb .

Ol С ' )

Задаваясь значением К= 2, 1^=^1,2 м/с, gä= 4,

to = 120 рад/с,получаем 6ml= 3,1 Ю-^ м.Для обеспечения

необходимой жесткости .принимаем ширину бича равную

£> =(8-10) 1СГ2 м.

Время воздействия бичей на корнеплод определяется из

уравнения „

j _ (£>+сы) • Vp-jiä ( 8 ) '

^ ~ " 2"тт" й ■ V« s

где ^р-рабочая длина бича, м,-

¿^величина равная диаметру корнеплода,м. Рабочий элемент ботвоудалителя (бич) не может точно отслеживать траекторию движения копира,в следствие этого получается, что бич вступает ео взаимодействие с ботвой не какой-то одной точкой своей длины,а целым рядом точек,которые образуют рабо- 1 чую часть бича дайной

Для расчета необходимо знать велпчпну Сз/, среднее квадратическое отклонение двумерной случайной величины.характеризующей расположение головок корнеплодов и рабочего элемента . относительно поверхности поля в рядке,а также корреляционную зависимость кекду ординатами зоны копирования и зоны обрезки.

Определение дайны рабочей части бича рассмотрим на основе вероятности попадания случайной величины м , в заданный интервал, который в нашем случае и будет являться рабочей частью бича (1Р .Случайная величина М -характеризует расположение в пространстве головок корнеплодов относительно длины бича.

Задаемся величиной вероятности )и по таблице зна-

чений функции (.м )определяем ее аргумент- м .Далее получаем равенство

бИ-^2 7

откуда

^^^.б-к-ч/г " (Ю)

(5ь находится опытным путем

' (16...20) .1СГ3 м Зная 2 4 находил ' Например,при Р£я] = 0,80; >/=0,90; (?= 22,91 1СГ3 м, (2Р= 45.82 10_3

Для того,чтобы при рабочем процессе 90...100^ всех корнеплодов вступали зо взаимодействие с рабочими элемента!,ш (. бичами )длина рабочей части бича долина быть 0,59...0,153м, общая длина бича должна быть больше.

2.3.Энергетические показатели ботвоудалителя.

Мощность,затрачиваемая на вращение ротационного ботвоудалителя равна

* ' ( п )

где (^-нормальная "реакция при воздействия бичей на <; корнеплоды (ботву), Н ; ^¿-коэффициент трения скольжения бичей по черешкам листьям и годовк£у_Одределяется опытны:.: путем Л 5 = 0,62...0,76 ^-коэффициент трения скольжения бичей но поверх-'

ности почвы, = 0,56...0,67; \/м-поступательная скорость,м/с ; ш -угловая скорость вращения бичей,рад/с ; "2 -радиус вращения бичей, м. Мощность,необходимую на выброс отделенной ботвы в сторону можно определить следующим образом. Усилие,необходимое на выброс равно Р = М^

где М -маоса отбрасываемых стеблей ; • • .

^ -ускорение,сообщаемое отбрасываемым стеблям. Отрыв пучка ботвы от бича и отражательного кольца возможен при условии

= (12)

где Р^-центробежная сила,действующая на ботву при вращении ,Я ^ '

т.,-масса ботвы , кг

Рс; -давление бича на ботву, Н •

^ -коэффициент трения ботвы о бич; V -окружная скорость, м/с •

Представив пучок стеблей в виде консольной балки(в момент выброса) .нагруженной в середине сосредоточенной смой определим прогиб его 1о .

г- Рч^

где ■ 0. -длина ботвы, 1.2

£3 -жесткость ботвы, И м^ Следовательно,время деформации будет

Поскольку начальная скорость стебля разка кулю,то ускорение его составит

V за] в. ¿< =т-= тоТТ*

Зная ускорение,мокко найти усилие,необходимое для выброса срезанной массы

м

р.М^М ( 13 )

где П<г?^-кол11честБо отбрасываемых стеблей,

Если количество отбрасываемых стеблей Лс заменить через поступательную скорость агрегата Ум. .ширину захвата {^-количество стеблей на I ,то получим

р = кс е> V,

3 е..

Крутящий шаент, потреблявши ротором на отбрасывание «¿оздость, необходимая для отбрасывания

к! = (/ А \/ ¿ЕШ Й п ( Х4 )

Д/ОЩ- Ко " Пг^л ¿"5 ^

Общая потребная мощность ботвоуборочного аппарата изменяется в процессе работы в пределах 1,3...1,5 кВт.

2.4.Ротационные ботвотдаляющие мамины.

На рис.4 приведена схема ротационного ботвоудалителя, разработанного на' базе косилки КРН-2,1 /18/.

Рабочий орган этого устройства имеет рабочие элементы в виде эластичных пластин прямоугольной формы(размерами 200 х 80 ил),закрепленных перпендикулярно к плоскости диска, имеющего вертикальную ось вращения.Бичи закреплены на обеих концах трубки,проходящей через ось вращения диска.»лсвквные диски в сочетании с приводными шестернями и шкивами обладают достаточно большой инерционностью,что положительно сказывается на работе ботвоуборочного агрегата.Неравномерный микрорельеф поля является возбудителем нелинейных колебаний как рабочего органа,так и в целом машиш. Поэтому легковесные

Рис.,4 Ротационный ботвоудалитель.на базе КРН-2,1. I-иеханпзм навески,2,5-левое и правое колеса,3-брус-картер, 4-дисковый рабочий орган.

I-цилиндрическое эластичное-кольцо,2-вертикгльннй вал, 3-бичи,4-сфернческ£я. опора, 5-долозовидеый ноя-нопло.

?пс.5 Ботвоудалитель.с подозогдднш кошгоохл.

бохвоудаяянщпэ устройства,как яравпхо,2меэг нзравкецепнкй год а вследствие этого низкое качество работа.

Массивная рама а бодкая инерционность лргаияглхся частей в значительной стелена гасят колебания рабочего органа а, следовательно,стабилизируют процесс отделения ботзы от косне-ялодов.Эластичные бичи под действием нормальных я тангэнпяа-льеых сил инерции расходятся а несколько скручивается так,что передняя острая зромха пластины поднимается вверх,а задняя опускается вниз .Вследствие этого передняя кро?лка пзастанз (бича) не касается головок корнеплодоз,следсзательно,не"сечет" их.В таком случае увеличивается такнэ плотадь контакта бича с ботзои-моркови,что способствует отрыву ботвы от корнеплодов.

Таким устройством убрана ботза моркови а совхозе "Правд!" Зазьяловсксго района У.Р.на площади 32 га.

Основными недостатком описанного ботзоудалктеля является больная материалоемкость.Стремясь к унезьшениз общей массы ботБоузрлящего аппарата ш разрабатнвачз различные конструктивные схема.При этом изменяли форму, способ крепления основного рабочего элемента-бича,неизменным оставались диска с вертикальной осыэ вращения а передаточный механизм содержащий карданный вал, конический редуктор и ременную передачу.Качественные показатели работы этих устройств всегда была хугэ ротационного ботвоудалателя,разработанного на основе КРН-2,1. Объясняется это возникновением собственных колебаний легко-• весного ботзоудалителя при движении по неровностям поля а выступающим.головкам корнеплодов.

Консольное размещение быстровращащихся дисков и неразномерная их нагрузка является причиной быстрого разрушения подшипников вертикального^ вала.

На схема (рис.5)изобрааено устройство для отделения ботвы различных корнеплодов и картофеля лишенное этих недостатков" (патент Р.Ф. А01Д 23/02 & 2012184.Приоритет с 22.0I.9Ir).

Для повышения качества отделения ботвы с двух смежных рядков одним рабочим органом устройство выполнено в виде эластичного цилиндрического кольца I с диаметром равным сирине меядурядея и связанного с вертикальным-валом 2 посредством ^ эластичных радиальных спиц в виде плоского ремня.

Цилиндрическое кольцо I снабжено бичами 3.Нижний конец вертикального вата 2 этого устройства опирается на подлинник.

заключенный § в остов сфешческок опоры 4,закрепленной на конце дугообразного плоского ножа 5 внедренного в почву.Свободные концы бичеи копируют микрорельеф почвы п скользят по выступагь щш> из почвы головкам корнеплодов.одновременно очищая оставшиеся черепки ботзы.Отделеняая от корнеплодов ботва,подхваченная цилиндрической поверхностью* кольца I увлекается в кротовое давление, далее под действием инерционных сил отбрасывается б сторону.

При отделении ботвы картофеля нас кормовых корнеплодов ступицу вместе с цилиндрическим кольцом I фиксируют во верхней полоаенва на вертикальном валу 2,а при уборке ботвы коркови-в самом низшем полозенпи.Выгодпо отличается описанный ботвоудалс-тель от других известных аналогов благодаря следующим достоинствам:

-отсутствием копирующих колес;

-фиксацией свободного конца вертикального вала и связи с

этим уменьшением нагрузок на подслпнвк редуктора; -гашением собственных колебаний устройства благодаря надежному контакту с землей; -сравнительно небольшой кассой п простотой-устройства; -уннзерсальностыэ.то есть еоз;г.о;-шосты> пышльссвашш на уборке ботвы моркови,картофеля л других корпеплодсз. Из большого шогообрагся ботвоудадшя'-з: устройств »разработанных наш дкй серийного изготовления предлагаем ©ту ксь-струцтЕзнув- схену, обладающую более еызскемл качестзаш показателями работы и потребительскими свойствшлц.'

Ботвоудалдтель прошел пробные шштанпя на уборхе ыоркозп з тоо "¡Оська" Завьяловского района У.Р.в уборочном сезоне 1994г. Ботвоудалитель молгет использоваться как самостоятельная калина или навешиваться сбоку на корковоуборочпый комбайн.

Таблица 3

Результаты сравнительных испытаний ботзо-удалителя с бичама,размещёнными перпендикулярно к плоскости горизонтального диска и дискового обрезчика.

Показатели !_Тип ботвсстлалителя_

с эластичными ! с металлическими

_! бичами__!_ножами_

скорость движения агрегата, 0,95 1,03 1,20 0,35 1,03 1,20 м/с

I ¡2 | 3 | 4 | 5 | 6 [ 7

корнеплоды с |ерескамн 76,83 73,24 67,81 37,14 34,32 31,61

Еоззрзенные хоряепло- 6 10 4 87 3 77 5 12 4 31 5 34

ды,;» ■

йселедозаняяиа,ЕК1шлненнкма созкестко с Чукавиным З.П, установлено,что ботвоудалптелз с яязявцдуальяым отслеяпнаяиам головок корнеплодов эластичншли бпчакп обеспечивает более высокое качество работы.Полкота отделения ботзы а позрелдэ-нйя голозол корнеплодов в функции скорости мазаны '/ ,частоты вращения с^ я яесгкостя бичей описывается уравнением регрессии:

* 2. а? У*

о,о0^^-4-0,а2 ¡з - т

Пра ^ = 900 мл, \/= 0,95...1,2 м/с, сх; = 120 с-1 и = 120 Ем2 полнота отделения составляет 68...77.« яри 4.,Л% повреждений.

3 .ВЫКАЛЫВАЮЩИЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ.

'■ 3.1. Колеблющаяся вкнимкая вилка.

Требованиям ограничения количества почвы сходлшей с выкапывающих рабочих органов а интенсивной ее деформации наиболее полно отвечают выапмные выкапывающие рабочие органы.

Особенностью рабочих органов отого вида является наличие двух рабочих поверхностей,симметричных относительно вертикальной плоскости проходящей вдоль убираемого рядка.Пласт яочзы с корнеплодами при выкапывании проходит через сузсащее сечение, образованное этиш' доверхностыши.з результате чего подвергается сжатию я вшиванию вверх.Выяимные копача работают на меньшей глубине,чем глубина залегания корнеплодов,поэтому они забирают количество почвы в несколько раз мекьаз.чзгл плоские лемеха картофелеуборочных машин.

Известны различные типы лемеаковых и выкатах зы-п:

копачей.

Пассивные лзмешковые копачи представляют собой два симметрично расположенных лемеха,поставленных под углом к направления движения машин.

Вильчатые копачи,представляющие собой спаренные заостренные стержни,как правило,прикрепляют к колеблющемуся плоскому лемезу уборочной машины.

Разработанный вами Еыкапывадощий орган является сочетанием конструктивных элементов лемешкового и вильчатого копачей /23/.

При этом мы сохранили рекомендуемые для лемешковых копачей соотношения между характерными углами.

При косом резании происходит смещение почвы вперед по направлению движения трехгранного клина и в сторону.Причем эти смещения зависят от параметров клина:угла крошения ^ , угла лезвия ^ и ширины £ рабочей поверхности клина,также от физико-механических свойств почвы (рис.6).

Величина смещения частиц почвы от продольной оси определяется из зависимости

^^ (15)

где (I -ширина рабочей поверхности клина; -угол крошения;

СО -угол между вектором абсолютного перемещения почвы и горизонтальной плоскостью,равный

.Р -угол между направлением абсолютной скорости и перпендикуляром к поверхности клина;

\/а-переносная скорость.

Направление абсолютной скорости перемещения почвы определяется утлом р .который зависит не только от физико-механических свойств почвы а параметров"клина,но также и подпора,создаваемого подрезаемым пластом.

С учетом этих факторов получено выражение

•Р^*? <17 >

Рис.6.Схема движения почвы ао поверхности трехгранного клкяа.

УН5м{с

10-15 20 25 30 35 40

Рис.7.Теоретические кривые смещения 5 почвы при движении трехгранного клина на различных скоростьях движения, ^ =16!

Рис.8.Схема работы и траектория движения зыжпмяой

' В2ЛНЯ.

где у -коэффициент трения почвы о стань;

-коэффициент внутреннего трения; (^^сопротивление почвы МП&

а -глубина рихленк, М Ь -гзззат ansa,к

м „Р. г ООьЬ0 COS^-I ..... -

NzCb6c2 с^ЩШШ*.) ( 18 } •

где М -нормальное давление вз. поверхность клша;Н бс9-сопротпзленке почвы сдвигу; МПа Ч^-угол трения почвн о сталь;

~7T0JÍ внутреннего трения почвы; Угол направления деления частич почвн в "свободном" полете £ определяется из выражения

rncc- SinWCOSW. ___

с os. о - s-í-п (¿tTTjS) ( 19 )

Ha процесс извлечения 1:оряеплодов оказывает влияние сгружнвание почвн рабочим клином,!.е отаоязшге фактической кассы (обьема)почвы па нам к шнезально есзмолшоы isoce иш se отношение переноской скорости Va клпва к относительной скорости Vc церемещэния почвы по его поверошостп.Так как абсолютное направление шзрзшззнек еочеы определяется углей р , из векторного треугольника скоростьел (рис. 6 )следует,что

Для кояэбдащеися вшаааой вилки шкепгнльноо значение скорости колебаний ( <^2 )согласно рекомендация Сорокина А. А. следует принимать на 34$ болыи-з скорости Vn iiansuia.

Если параметры клина п показатели физико-ыеяаннческш; свойств постоянны,как относительная,так л абсолютная скорости перемещения клина возрастает,причел V0 увеличивается более интенсивно.

Рассматривая общее смещение £ почвы при рдботе трехгранного клина на разных скоростьях движения (рно.7) и фак-

/горы влияющие на величину этого смещения, замечаем,что язи постоянном угле % - 16°,увеличение угла ^ способствует росту величины смещения.Интенсивность роста смещения почвы с увеличением скорости двязения также возрастает.

Для интенсивного разрушения почвенного пласта в зоне извлечения корнеплодов дал выжимной вилка необходимо выбирать утол ^ в пределах 35...45°.В этом случае величина смещения почвы будет находится а пределах 20...40 мм.Колеблзздаяся втттая вшага совершает з относительном дзалгеняя нащавлэя-Еые колебания по сои X (рис. & )и переменяется вместе с машиной с поступательной скоростью 1/п .Примем в первом приближения,что лемех совершает гармонические колебания, то есть

Х=^3епс</-6; \f>(~2U)C.QZ<¿Jt■¡ ^ - - ~г СоЧСп ОО £

где со, Ъ -соответственно частота а'амплитуд колебаний выжимной валки.

Процесс подкапывания пласта складывается аз дзух фаз: фазы резаная,когда скорость Ух направлена в сторону- зс , а фазы перемещения по вилке,когда относительная скорость V*. напшвлена в сторону + X .В зависимости от параметров колебаний лемеха поведение пласта во второй фазе может быть раз-, личным,без отрнва а с подбрасыванием.

Наиболее целесообразны режимы колебаний с отрвом пласта.Пра этом показателя режима дрлззя быть подобраны так, чтобы подрезанае пласта происходило в тот момент.когда ранеэ отрезанная часть пласта подброшена а на находятся а контакте с поверхностью выжимной валка.

* С учетом действующих на пласт сил аз схемы на рас.8 получим

• £/-ГПС|Со5о4- лгг ои^л-пси-б $>Са8

где 8 -угол наклона оса X к" казней шгссдсста валка.

Пра и/^ыЪимеем ^ = 0,и пласт теряет связь с валкой. Дгн фазы отрыва со±< получал

Ьсп. = ^о^/СкъСпв)

где У\~о1г[^ -показатель ражиыа.

Если задаться условием,что время свободного движения частицы "¿с равно периоду колебания вилки,т.е. -Ьс = то долучш

К= 3,5 Кс= 3.2>с-оъы./в<-п9 По даншш ВИОХОМа, оптимальными являются значения

4,7Ко < К < 2,6 Ко где Ко = СоЪЫ.]Ыпв

При обосновании параметров вилки исходили из его назначения: выжимная вилка должна обеспечивать хорсшую заглублян)-цуа способность,интенсивное разрушение пласта почвы,пра этом вертикальная состаЕляшря извлекающей силы должна превышать силы сопротивления корнеплода.Этого можно достичь закреплением трехгранных клиньев на гладких стержневых ответвлениях М -образной 3х рожковой вилки.Пра этом в средней части при соединении двух трехгранных клиньев получается ребро. С тем,чтобы уменьшить сопротивление при обратном движении вилки,ребро срезается плоскостью так,чтобы плоскость среза образовала равнобедренный треугольник.

На основании теоретических исследований и учета условий работы принят следующие параметры выжимной вилки:угол резания (крошения) =40°,угол раствора ^ =16°.Максимальная ширина грани клина Ь =80 мм, длина клина £ =240 да,частота • колебаний выжимной вилки <~0 =58 с-1 (Ь =560 об/мин ).

Большинство хозяйств имеет небольшие площади, занятые под корнеплодами.Для их уборки в этом случае нецелесообразно • приобретать дорогостоящие специальные машины .Достаточно оборудовать приставками для удаления ботвы и выкапывания корнеплодов, например, имеющиеся картофелекопатели или комбайны (рис.9) /20/.

Рас.9.Приставка к копатели КСТ-1,4 для удаления ботвы и выкапывания корнеплодов.

Параметры выжимной вилки выбраны с таким расчетом,что при поступательно:,! двазбяли машшы и вибрации вилки вперед!-: образуется призма волочения (почвенный ваше).При вибрации корнеплоды,имея конуообразную форму,легко извлекаются из почвы,попадают вначале на почвенный валик,затем на сепарирующий орган машины.Поскольку корнеплоды извлекаются из почвы в зоне деформации,не доходя до рожков вилки,то повреждения корнеплодов исключаются.

Выкаливающее устройство испытывали на уборке моркови з течение шести уборочных сезоноз в различных хозяйствах У.Р. В общей сложности убрана морковь- с площади более 100 га.В ворохе убранной моркови 8о% составили корнеплоды с длиной ■ оставшихся черенков и...2 см и 5...8% приходилось на корнеплоды, имеющие заметные повреждения /23/.

3.2.Роторно-пальчатый выкапывающий орган

Роторные копатели более, слокнк и материалсёмки.чем лемешковые, но они поднимают,меньше земли и более интенсивно деформируют почвенный пласт.При изыскании рациональной схемы копателя мы исходили из того,что самым совершенным, простым и надежным устройством в технике является.колесо,а. в природе нет совершенее пальцев человеческих рук.

Наше устройство является сочетанием колеса н пальцев.

Принципиальная схегга нового рабочего органа представлена на рис.Ю /25.27,28,29,31,34,47/.

Рабочей орган содержит з своей конструкции пассдзный подкапывающий нон I,выполненный в зпде снобы а корнвкдубне-извлеказщпй орган.Роторяо-дальчатнк копатель выполнен в влдз двух спаренных колес,установленных с интервалом,соответствующим ширине выкапываемого рядка на общем валу 2.0бод каждого колеса представляет собой бесконечную нить 3,закрепленную на концах пальцез 4.шаряирно связанных с дисками 5.Одноименные пальцы 4 колес з средней части связана ыазду собой гпбкимз элементом 6,изготовленным из толстого плоского роглля.ДзЕдениз пальцев 4,а Еместе с ними гибкого обода 3 в-зоне захвата ~ корнеплодов и выброса их,управляется бесконечной лентой 7, надетой на направляющие ролики таким образов, что нижняя натянутая ветвь ее контактирует с соединительными элементами 6. Возврат пальцев 4 в исходное положение обеспечивается пруац-нами 8.

Устройство работает следующим образов.

При поступательном деиненш ноз I- подрезает пласт еочвк с корнеплодами,частично его приподнимает п деформирует как з поперечном так и продольном напразлендп.Гибкце кольца 3 (ободья), увлекаете пальцами 4 внедряются в- рыхлый пласт по мере дальнейшего поворота кольца 3 сходятся "по лянпи выкапываемого рядка, зажимают корнеплоды н увлекают их по дуге окружности.

По пере схода соединительннх' ааеяьав 6 с.яеензй ветви ленты 7,гибкие кольца 3 возвращаются в исходное, пологенае. Корнеплоды освобождаются из зажимного ручья и под действием. инерционных сил, силы тяге ее ти д отапт.аой 'лектв 5 падают на землю или' на поверхность приемного элеватора шяшы.Такш образом процесс осуществляется путем "теребления за корнеплоды".

При таком способе извлечения корнеплодов из зе*дсз,яа сепарирующие органы уборочной маптян поступает в 8-10 раз меньше почвы по сравнению выкапывающими устройствами лемез-ного типа (рис.II).Это главное достоинство роторн.о-пальчатого копателя. ' /

Рис J0 Принципиальная схема роторяо-паяьчатого

выкапывающего органа. А - участок схоядекяя пальцев,В - участок фиксированного положения пальцев,С - участок расхождения пальцев, 1-ноя,2-зал,3-гис5каи обод, 4-палец,5-дкск,6-с о единительный элемент,?-яе НО _ ' З-пружина.

52

4з

49

■/3.8

9.5

пасе-иб ныс

яемезд

Лемеха саКгпи бными докоЬи нами.

дыжи MHtj/9 а рмрхс

qискорые копаче

комйи ниро-6аннб(

ротор но-по/ цателО орган

raepec-i

UAUHblQ

гргач

РисЛКоличество почвы в ворохе,подаваемом корнепзвле-кающим устройством на сепарирующие органы убороч-'ной машины с I пог.м ряда,кг. (по В.А; Хвостову).

3.2.1. У равнения движения,-

В зоне захвата корнеплодов мокно выделить три характерных участка (рис.10):

Д-участок схозсдения пальцев; - ..

В -участок фиксированного положения пальцев;

С -участок расхождения пальцев.

Границы участков будут зависеть от взаимного располо-нения нижней ветви бесконечной ленты V и .соединяющих элементов 6.В зоне захзата пласта с корнеплодами пальцы отклоняются в сторону выкапываемого рядка и увлекают за собой гибкие нити.

. Рассмотрим движение концов рабочих пальцев на участке относительно системы отсчета,связанной с корпусом машины, при захвате рабочими пальцами выкапываемого пласта.

Пальцы перемещаются по сло;аным пространственным траекториям,которые можно записать в виде уравнений:

у *

2 = - ьсп. ^

Абсолютная скорость конечной точки пальца

V« 4 \/1 * <1$- - 2.{ £соь^ СОС.Ы.У %

где -радиус(расстояние от геометрической оси до конца рабочего пальца),м

со ¿-угол поворота или текущее значение углового перемещения;

^ ,-угол афронтальности; ' ■

ЛДскоростной параметр.

Абсолютная скорость Уа не должна превышать критическую скорость разрушения корнеплодов при ударной нагрузке.

Критическую скорость рекомендуется, определить по формуле:

(20) (21)

(22)

•гкз -Сэ^,-предел прочности корнеплодов лра удара, а/гл2;

£ -длияа корнеплода,и;

Р» -шюяздь поперечного сечения корнеплода, по наименьшему размеру,г,И;

Б -модуль. упругостя.Н/и2;

М -масса ударяющего тела.Н с2/м.

Подставляя в формулу (22) данные (<5*^=0,2311/м2, 0. =0»2м, Р=7,65 ГО^м, Е' =0, 8Я/М2, М =4,3 ПГ3 Н с2/м).

Получи уйр1=4,95 м/с

Слэдовательно,кинематический резим работы ротационного копателя необходимо зыбрать таким,чтобы абсолютная скорость дзазеяпя-пальцев не превышала м/с.

Прп выбора разима работы колесно-пальцезого копателя необходима такпз учитывать подачу на один рабочий палец, от этого показателя существенно зависят энергетические л агротехнические до:сазатзлд работы копателя.

Подача на одан рабочий палец газяся? от диаметра "г) ротационного копателя,числа т пальцев на диске н скоростного регат А = /

в=ТГэ/т>А (23)

Из формулы (23)следует,что изменять подачу на одая палец мояно,изменяя количество пальцев на диске или показатель кинематического резииа.

-3.2.2.Канематическ1тй реяим копателя.

Одним из основных факторов,влшзззщаг на силы,действующие на корнеплод в процессе выкапывания является кинематический

разам (• }\-Чоар[Уп )•

В общем случав в момент извлечения аз дочвы на корне-• алод действует следующие силы (рас.12)

Рис.12.Схема сел .действующих на корнеплод.

Сила извлечения - Ри .действующая по касательной к траектории двикения точки контакта корнеплода с гибким ободом колеса (пальцем).сила сопротивления извлечена)- Рс .сила тяжести корнеплода с налипшей почвой- С

Кратераем.отранающззл качество выполнения технологического процесса копателя,является полнота извлечения,определяемая как вероятность того,что вертикальная составляющая извлекающей сиен Ри превысит силы сопротивления.

При этом действующая в ^горизонтальном направлении сила не додана превышать допускаемую силу сопротивления корнеплода изгибу

РаСос,^^-тХ , (24)

где Ра,-сила сопротивления корнеплода вертикальному й перемещении;

К!-допускаемое значение силы сопротивления корнеплода горизонтальному перемещению;

б^А-углы между силой извлечения Ри и соответству»-1 щими осями координат;

гп, б- -масса и сила тяжести корнеплода. *

Необходило отреыиться к уменьшению горизонтально напса- ' зленной составляющей извлекающей силы- PuCq£¿>x ,таг: как - эта сдзагавщая сила является одним из основных источников яозрездений корнеллодов.

Сравнивая зависимости изменения сдвигающей силы от окружной скорости с прочностными характеристиками корнеплода морковя.д.т.ч. Хвостов В.А. дрпиел к выводу о том,что абсодв-тное значение сдвигающей силы пря Voup¡Vn>Í^S ле превышает прочность корнеплодов.В частности,усилие излома корня ' моркови диаметром cl>36 ш превышает 200 Н,з то время каг. максимальная сдвигающая сапа при Voдо абсолютной величине не достигает 200 Н.

Повышение окружной скорости до J\ =2,4 приводит к резкому уменьшению вертикальной составляющей извлекающей силы. В интервале 2,4 < J> =5 4,8 эта сила изменяется незначительно, оставаясь в пределах 70-90 Н.В связи с там,что сила связи с почвой неподкопанного корня моркови достигает 180 Н.дия извлечения его под действием силы 70-90 Н необходимо нарушать около вО/о связей корня с лочзоЗ.

?тобы обеспечить достаточную полноту извлечения корне ~ плодов моркови яра увеличении соотнесения Л > 2,4 необходимо нарушить связи корня, с почвой предварительны?,! подкапыванием.

В этом случае потребная величина извлекающей силы нэ прзвыянет 20 Н.

Исходя'из вышеизложенного,кинематический раяям копателя принимаем в пределах *2,4 ^ Л < 5.

Здесь уместно указать на одно из достоинств пальцевых копателей,снабженных гибким ободом.

В дисковых копателях верхняя часть корнеплода защемляется мезду двумя сплошными стальными аесткищ позерхностьями. Поэтому корнеплод не имеет возможности свободного поворота относительно точки приложения извлекающей силы.Вследствие этого корнеплоды в момент извлечения фиксируются по направлению радиуса дисков,а это неминуемо приводит к излому хвостовой части корнеплодов (рис.13)

копателей

а-дисковый копатель, б-колесно-пальцевый

копатель-

В отличие от дисковых копачей,в предложенном устройстве корнеплоды зажигаются между сходящими гкбкют шшша,то есть Елеют двухточечный контакт.Вследствие этого,корнеплоды под действием пары сил свободно поварачнваются относительно контактных точек.В таком устройстве практически исключаются повреждения (излои)коряеплодов под действием горизонтальной составляющей извлекающей склн.

3.2.3.Зависимость метит? основными параметрам?, копателя

Новнй роторно-пальчатый выкапывающий рабочий орган с достаточной степенью достоверности можно рассматривать как один из вариантов дисковых копателей.

Выкапывающе-передавдей чштд рабочего органа присуща Есе конструктивные параметры дисковых выкапывающих органов.

Отличие заключается в том,что каждый палец нового выка- -пываащего органа описывает свою траекторию,что способствует лучшему разрыхлению почвы.Зависимость между основными конструктивными парашетраш копачей предложена В.В.Герасшчуксм

Г(С-С')гСо<Й ^Со^-К* (25)

где СцС1 -соответственно максимальное и минимальное расстояние между концами пальцев йа повер-хяости почвы;

^ -диаметр копателя по концам пальцев;

Ь -заглубленае копачей;

^ -угол атака (айроятальностл);

- -угол развала (отклонения пальцев от вес^ткаль-ной плоскости), ■•

С^ »

где Вь?-парана размещения корней а ряду;

гп -среднее отклонение копателя от осп рядка во время работы.

Принимая а = ,уравнение (25) мояяо запи-

сать з следующем виде:

Прологарифмировав это выраяение,лолучим

По этому выражению строится номограмма.По ней моано определить любой пз яеизЗестных параметров прз изве-

стных остальных.

Как показали исследования макетных образцов роторно-паль-цевых копателей,работающих по принципу "теребления за корнеплод" ,глубина извлечения корнеплодов при предварительном подкапывании колет быть уменьшена до Ь =0,12 и.

Руководствуясь этим параметром я конструктивными особенное тьями нового рабочего органа.Принимаем диаметр ротора (по концам пальцев) =0,85 и.Тогда из номограммы моано уста-

новить угол атака =25°,а величину максимального раскрытия С =0,34 и.

В результате расчетов,теоретического анализа,лабораторные а полевых исследовании обоснованы и рекомендуются следующие конструктивные а кинематические параметры рабочего органа:

-диаметр по концам копающих пальцев Я =0,65...О,90 м;

-расстояние между паталельно ^расположенными з вертикаль-

яых плоскостьях пальцами С =0,30...0,35 м;

-глубина извлечения корнеплодов рабочим органом п =0,10...0,16 м;

-кинематический режим,соотношение 11Уп=3...й;

ч О т-0 1: о

-величина угла наклона отводящей леятн =•

.^Мтгар. з

г и

трор

\ \ п /Ипр

| О мтя"

¿1-5 0

Рис.IИзменение энергетических показателей выкапывающего рабочего органа в зависимости от: А -глубины хода рабочих пальцев И Е-кшематаческого ражла У0Дл-.;

-мощность, затрачиваемая на привод; Мтяг5тяговая мощность; /^с-суммарная мощность фактическая; ^^-суммарная мощность теоретическая.

Таблица 4

Сравнительная оценка работы машины на уборке моркови по результатам испытаний в 1989 и 1992 гг.

показатели

Марка машины и место испытаний

совхоз "Боткинский" ! учхоз "Июльское

Ш-11 1 РКК-2 1 ■» КСТ-1 ,4 РК-2

У ! 1 X г - _ < - 1 -X,— • ^ | X ;1ег , 1 Х ! ±<= | х |±б-

1.Полнота уборки % 70,35 , 3,81 .95,43 4,23 58,22 3,51 94,82 2,33

2.Состац вороха,$

-корнеплода 94,51 '4,68 75,40 3,18 61,50 3,84 65,40 4,35-

-почвенные примеси 5,49 1,13 24,60 5,64 38,50 4,15 34,60 2,-13

3.Повреждения,^ 0,81 0,21 3,52 0,93 14,32 1,58 1,85 0,51

4.Тип почвы 5.3ла.чность почвы,% 6.Урозайность морк ови, т/га

среднии суглинок 23

-45

.легкий суглинок 18

15

г

Мощность,затрачиваемая на копание определяется по . формуле -

. А/3 .[¡У0***^ - (У ^ VnCoьU«fl(2?)

где ^-сопротивление внедрению пальца,(Ч; П -число оборотов колеса,мин-1 R -радиус колеса,м; Ус^окруяная скорость,м/с; Ук-поступательная скорость,м/с; а -число пар пальцев; ■ ■©¿й-угол копания, град; . ''

• Затрачиваемая' мощность не превышает 4 кВт (рис.14),а наименьшее энергетические затраты наблюдаются при

Полная мощность,затрачиваемая на привод выкапывающего рабочего органа определяется с учетом сопротивления дзиженизэ пассивного подкапывающего нога-, Ра -

Рн*Ы\£ра Ц^) * 2 '.> V ¿^ $ -

. • (28)

где 5 -ширина пласта,м; К -толщина плас та, м; 2 -длина рабочей поверхности ножа,м; Р -плотность почвы,кг/м3; . -ускорение йвободного падения,м/с2

о5--угол наклона нона,град. . Производственные испытания макетных образцов двухрадного копателя. РК-2 и комбайна' РКК-2 с новыми рабочими органами в сравнении с серийными машинами КСТ-1,4 и Ш1 проводились .в совхозе "Воткинскийпи учебно-опытном хозяйстве "Июльское" Удмуртской республики. .

Показатели работы машин представлены в таблица 4. . Совершенствование конструкции роторно-пальцевого копателя продолжается.

4. СЕПАРИРУЮЩИЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ 4.1.Быстроходный барабан с самоочищающейся поверхностью.

До настоящего времени барабанные сепараторы не используются в качестве основного рабочего органа яя на одной сери;:-

ко выпускаемой корнеклубнеуборочной машине.Барабанным сепараторам присущ ряд серьезных недостатков,к которым следует отнести:

-относительно малую скорость перзыещеЕия обрабатываемого продукта в^ осевом направлении при работе барабана в режиме, когда Си "г < 2 и полное прекращение движения продукта вдоль оси вращения при отсутствии относительного перемещения его по внутренней поверхности барабана ( О

-забивание поверхности барабана растительными и корнезк-мд остатками;

-недопустимое повреждение сельскохозяйственных материалов (клубней,корнеплодов,фруктов)при работе барабана в быстроходном ренине. 5

Зти недостатки послужили для нас отправке.: пунктом при изыскании конструктивных и технологических схем макетных образцов сеиарирувдг: органов барабанного типа. -

лак известно при вращении цилиндрического барабана со скоростью,значительно превшавзей критическое число оборотов его,обрабатываемы; материал вовлекается в круговое движение. На высоких скоростях барабан и находящийся внутри его мате -риал в силу отсутствия относительного их перемещения образуют единый,нераздельный "толстоотенный"цалиядр,а решетчатая поверхность плотно забивается ботвой и растительными остатками.

Казалось бы,в этих условиях перемещение материала(вороха) б осевом направлении при отсутствии каких-либо дополнительна устройств(лопастей,шнеков}осуществить невозможно.Однако 1-щ прбддожшиа,что если материал плотно прижимается к поверхности барабана,то его дзияение вдоль стенки возможно только при движении самой стенки вместе с материалом.Очевидно,подвижную поверхность мокно подучить при замене жесткостенного барабана какш-либо другим необычны:.! устройством.

В результате продолжительных поисков и исследований найдена принципиально новая'конструктивная схема сепарирую-, щего рабочего органа барабанного типа,не имеющего аналога в мире /14,24/.

Устройство состоит из барабана (рис.15),дифференциального механизма,передаточного механизма,несущего элемента бесконечной гибкой нити.

Рис.15Роторно-винтовой сепаратор. 1-цевочное колесо,2-стяжиой прут, 3-винг,4-звездочка,5-двойнСге цевочное кол8со,6-звездочка,7-приводной вал,8-ведущая звездочка,9-гибкая нить (канат)

Взаимодействие звеньев роторно-вннтового механизма • » следующее.

При вращении приводного вала 7 звездочки 8 приводят в движение цевочные колеса 1,в то Ее время звездочка 6 приводит в дзвжение дифференциальное -колесо 5.Так как они расположены на взаимосвязанных валах и различаются величиной окружной скорости,то цевочные колеса I по мере поворота опережают дифференциальное колесо 5.Причем сдвиг колес происходит равномерно. К моменту полного оборота барабана дифференциальное колесо 5 отстает в своем движении от цевочного колеса I на длину делительной окружности звездочек 4,что вызывает поворот последних на один полный оборот.При таком согласованном движении барабана и направляющих валиков 3 витки 'гибкой нити 9 расположенные во впадинах винтов смещаются на один шаг последних, сходящая с конца барабана ветви каната по направляющим блокам подаются непрерывно на передний конец его и равномерно укладываются во впадины винтовых валиков.Таким образом,получается непрерывно движущаяся вдоль образующих поверхность, которая в сечении перпендикулярном к оси вращения представляет собой восьмигранный многоугольник.

Понятие сепарирования или разделения включает в себя необходимость относительного движения разделяемых компонентов. Поэтому,изучение процессов сепарирования смеси должно в первую очередь направлено к установлению законов относительного движения частиц в смеси выведенных из состояния покоя /14/.

Если утлссвал скорость частицы непостоянна,то относительная скорость будет равна

• (29) '' »

Следовательно,полная относительная скорость будет равна

+ (30)

Откуда после некоторых преобразований получаем выражение для определения скорости движения частиц вдоль оси вращения.

Угловая скорость движения частицы определяется нз выражения:

где 2 -средний радиус барабана;

с-сщ-угловая скорость барабана;

<Ы, -угол,определяющий положение частицы на поверхности , барабана;

} -коэффициент трения частицы о витки;

0 -угол,под которым винтовая линия пересекает образующув барабана.

Частица кояет двигаться вместе с поверхностью барабана с нулевой относительной скоростью при условии,если скорость частицы достигает скорости вращения барабана и тангенциальные силы,действующие на точку,взаимно 'уравновешенны.

Если частица приобрели относительный покой,то она движется по винтовой.линии.

Параметрические уравнения винтовой линии хг'гьсаси'б

Уг-гсо^иИ (32)

Дифференцируя уравнения по времени,получим скорость частицы

■ Уцг-'йсс/ Ьйп соЬ

__ ___

Така образом,чем выше частота вращения барабана,тем больше скорость перемещения материала вдоль оси вращения.

Непрерывно движущаяся вдоль образующих гибкая струнная поверхность.обеспечивает наилучшие условия сепарации я саио-очистку от растительных остатков и налипшей почвы.

Производительность пли удельная пропускная способность поверхности быстровращающегося барабана значительно выше по сравнению с другими типами барабанных сит.Для существующих барабанных сит при подаче почвенной массы 20...56 кг/сек производительность колеблется от 9,5 до 18 кг на I хг/сек.

Рис.1бКар-офелеуборочн1й комбайн. 1-подкалываюидя скоба,2-роторно-палъчатый копатель, 3-ботвоотделитель,4-роторно-вннтовой сепаратор, 5-приешый транспорт ер, 6-разделительная горка, 7-отгруэочяьш транспортер.

Производительность роторко-винтового сепаратора яри подаче тссн 38.„.52 кг/сек изменяется в пределах 21,6.... ..35,5 кг ¡¿/сек.

По результатам опытов для однорядной картофелеуборочной иаишк выбраны слздукцие параметры роторяо-вкнтового сепаратора: средне! диаметр барабана-550 мгл, душна активной части его--540 кл.таг направлявших винтов -2Ü мм,скорость вращения бари-бана-45.. .65 ми«"'.

Разработана конструкция двухрядного корикцубнеуборочкого комбанка основу которой составляют роторно-пальцевый копатель и роторно-зкятовоУ селаратор (рис.16) /24/.Устройство защищено авторскттл свидетельство!.! АОД 17/00 J" 163415У и заняло призовое кесто на Всесоюзном конкурсе (лост.коллегии Госагро-прома СССР Л 40 от 30.05.ccr.) .Кслгллё диОгеренцнального механизма з составз рогорно-зкшевого устройства обзонечлзает получение различных конструктивных схем и расширяет область применения базовой устансвки.Ь частности,роторко-зинтовой со-ларатор свободное от уборочных работ время кокво исполь-соаать кг сортировке и мойко картофеля,онохякх корнеплодов к фруктов.

¿дянствентк препятствием широкому применению роторко-зинтозето сепарат?ра нз уборочных машинах является отсутствие высокопрочной изнссоустолчхвой менонита диаметром сечения 5,., 10 мм.

4.2.Д?-гтезбо^о-зулимнон селасдртагпЛ,.орган.

йее.челмл закономерности дзимения материала по внутренней пеперхностл быстроходного сепарирующего барабана,мы пришли к выводу о том,что вследствие действия центробежных сил мелкие примеси отделяются от ворот на коротком пути,уже в начале барабана.¿3 таком случае соть ли оиксд направлять двшсуциМся поток ворот ];а внутренш поверхность барабана? Тем более,что осуществить подачу материал в барабан и съем его с конца барабана не так просто.

При движении материала по наружной поверхности барабана действуют те ~.е основные силы,что и на внутренней поверхности вращающегося барабана.Важно каким-то образом задергать' на короткое время на наружной поверхности движущийся поток пороха.Ясно,что дарение вороха по наружной поверхности

цилиндрического барабана снизу вверх .невозможно без другой ограничительной сопутствующей подвижной поверкности.Ддя сепаратора эта поверхность должна быть решетчатой.

Таким образом мы пришли к идее сочетания барабана с прутковым элеватором.Доатоверность такой идеи подтверждена в работах профессора А.А.Сорокина.

На рис.17 изображена принципиальная схема центробе&но-выяимного сепаратора / /4,46/.

■ • Прутковый элеватор огибает заднюю половину наружной упругой'поверхности барабана.

Соприкасающиеся поверхности барабана и пруткового элеватора образуют "силовой канал".На ворох,заключенный мезду упругой поверхностью барабана и решетчатой поверхностью пруткового элеватора,в зоне подъема действуют составляющая силы тяжести,центробежная сила.Кроме того,в данном случае следует учесть сиду упругости (давления)воздуха в пневмокамерах и силу упругости ремней,составляющих поверхность барабана.

Под действием этих сил интенсивно разрушаются почвенные комки,отделяются мелкие почвенные примеси,ворох по мере

освобождения от прямеее2' транспортируется снизу вверх.Таким образом центробехно-Еыяикной сепаратор выполняет тра операции: разрушает прочные комка, отделяет мелкие почвенные принеси, транспортирует ворох ънизу вверх.В известных корнеклубнеубороч-ных казанах каждая из этих операций выполняется раздельно отдельны:,! рабочим органом.Эта рабочие органы размещены на раме уборочной машины последовательно а.занимают обширное место.Кроме того кааднй рабочий орган снабжен щцаэвдуальвш приводным механизмом.!) предлагаемом устройстве прутковый элеватор и барабан приводятся в движение от одного приводного вала.

4.2.1.Давление пруткового элеватора на барабан.

Несущие ремни а прутка элеватора вплотную соприкасаются с поверхностью барабана.Барабан приводится в движение за счет силы трения,возникающей меяду поверхностью барабана и элементами пруткового элеватора.

■ Очевидно для обеспечения работы без проскальзывания несущие'ремни пруткового элеватора должны иметь первоначальное натяжение.От величины натяжения ремней зависит давление элеватора иа поверхность барабана.При этом давление прутков элеватора не должно превышать критической величины,при которой начинается повреждение компонентов перемещаемого материала (клубней, корнеплодов).Без учета действия центробеяных сил давление элеватора на барабан мелено определить по йоомуле / 14 /

■ X =т-

где. о-пирина пруткового элеватора,м; . ^ -радиус барабана,«;

-иатнзёние, ведущей ветви, Н;

ГПд-масса единицы объема пруткового элеватора, -Щ-■ - гл4

Ц -скорость движения ведущей ветви,м/с; ^»-коэффициент трения;

Ч1 -угол определяющий приложение силы от точки начала соприкосновения барабана и элеватора;

2

-функция,характеразующая физические свойства материала темней элеватора ( ЦЕ + -ХП если ремня не растяжимы,то £ -I). Е

Однако лра вращении барабана на элеватор будут дейстз

вать центробежные силы (рис.18)

Рис-18

При этш зедичияа наполнения в ремнях.элеватора до критической скорости ( )остается без" изменения, а

центробежные силы уменьшают реакцию (давление)между барабаном и элеватором,вследствие чего происходит выравнивание натяжения "в ветвях.С учетом действия центробежных сил давление элзватора на барабан можно найти из уравнения /14/.

' ы Ч^-то^Оне^-р, (25)

где е>< -напряжение ведущей ветви,Па;

-угол охвата на барабане,рад; Р -площадь поперечного сечения элеватора,ьг Из выражения (37)в зависимости от усилия Л\ •. и скорости движения пруткового элеватора определяем

Напряжение б"2 будет равно

пеге,тагае'ад1 гоуткозцм элеватором,разея ~ а- •

м = Г(6А - 62) ^ТТ^Р^и)

Псцность,передаваемая элеватором, будет рззна^

Следует указать на то,что момент от пруткового элеватора на барабан передается через слои ворота,состоящей пз ботзы клубней я почвенных частиц.При этом хлубнп а комки почеы напитывают статическое давление.

Натяжение элеватора,огпбающего барабан,должен Сыть таким,чтобы возникающие давление между упругой поверхностью барабана и прутками элеватора было больсэ усялня необходимого дет полного разрупеяля почвенных комкоз(П7...245 я), но меньше усилия раздавливания клубней (587...967 я).

Следовательно,величину давления пруткового элеватора на барабан необходимо рекомендовать в диапазоне ЗС0...5С0 н,

4.2-2.Лополя^х-ноо.уоттойотао для светла клубней ..(гэдг^птт.гогоч)а ловетаяоо'сц барабана.

В .прзцсссо работы барабан совершает вращательное и поступательное дакеяие.Допустим,что частица,находящаяся в точка 'Л0 (рис.19),отбрасывается в направленна касательной л трохопдз,т.е.по направлению абсолютной скорости \/а ,со скоростью ей разной.

Рес.19.

Уравнения полета частицы можно записать в следующем виде /14/. .

(36.)

где (5. -радиус барабана; :

^ -угол между направлением полета частицы в момент отрша ее от барабана и линией горизонта;

"Ь -время поворота барабана на угол .Ы*

£сПУ = СОЕЧ'::

.А^спо^

где /^скоростной параметр.

Подставив полученные выражения дяяЧУа' >

уравнения (30) .после соответствующих преобра- . зозаний получим: •

• X'-Rslaol^ Vb-fcCoSoL v '

^ = R coso. * VoT bí-ncí- - Cf i2/2

Возведем в квадрат лзвые л правые частя этих уравнении ц елсзлн почленно':

Продгййеренцировав это уравнение по параметру i: , получи,!:

при' -ь =0» Х=0, , '

' Подстазнм а уравнение (37) я произведем преобразование:

Уравнение параболы имеет вид

V^Rf^'J--^ «ó

Нпае приведены результаты расчета по уравнению (38 ) при радиусе барабана R =0,3,окружной скорости вращения V =2,5 ц/с: "

X , м 0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80' У . м - ■ 0,56 0,55 0,53 0,49 0,44 0,37 0,28 0,18 0,067

На рас. 19 пуитарныш ланяш показаны траектории движения частиц,отделившееся от поверхности барабана.

Как видно аз рисунка, основная касса мелких частиц почвы под действием центробежных сил, составляющей силы тяжести и давления со стороны барабана отделяется в диапазоне поворота барабана от 0° до ~ 110°.

Частицы разрушенных комков почвы отрываются от поверхности барабана в верхней части (оО НО },падая вниз,снова встречаются с той же поверхностью и увлекаются в круговое движение.Значительное количество клубней (корнеплодов),осво-

бодавшихся из "силового канала",образованного солрпкасагЕсдэся поверхностями барабана и пруткового' элеватора,таксе увлгкаэ-тся в круговое движение.

В связи с этим напрашивается вывод о том, что для устойчивого отделения клубней от поверхности барабана необходимо снабдить барабан клубнесьемнкм устройством.

На рас.20 изображена схема усовершенствованного центро-багно-вынимного сепаратора /14,46,49/.Наружная поверхность барабана составлена из множества отдельных паралельных друг другу стальных планок(прутков)I,размещенных по образующим. Планки I на концах имеют отверстие и надеты на стеркнл 2. Концы планок I опираются на прулины 3,Еадетые на стерзнд 2. Подпружиненные планки образуют упругую цилиндрическую поверхность.На эту поверхность надета сплошная клубнесьемная транспортерная лента 4.В передней части барабана транспортерная лента направляющим вальцом 5 оттянута вперед таким образом,что в зоне схода клубней образуется прямолинейный участок.Сзади на дате 180° упругая поверхность барабана,покрытая транспортерной лентой,охвачена.вплотную пцуиповш элеватором.

Таким сепаратором снабяен опытный образец картофелеуборочного комбайна,собранного на ПО "Воткинский завод".

Как показали полевые испытания,в условиях подсобного хозяйства завода,с барабана с помощью клубнесъеыной транспортерной ленты легко снимаются клубни картофеля.До минимума уменьшена высота перепада цеяду лентой 4 ц последующий сепарирующим тракспортаром.РгстятельЕыз остатка ннгдэ до задегшшаются.Иятенсивно разрушаются комки почэи. .

Описанное техническое рззанпе запатентовано.

При разработке конструкции морковоуборочного сомбайва мы изменили схему сепаратора л,по сути дащ.дмт^ц.'З нозпй рабочий орган. . •

; Наружная поверхность барабана (рис.21)составлзна из ряда плоских узких ремней I,размещение яо образугщш барабана с необходимым интервалом. Каядый ремень опирается па четыре пневматические колеса 2.На реши I барабана кадето пальчатое полотно З.В верхней части барабана пафчатое полотно 3 направляющим вальцом оттянуто вперед и вверх таким

Рис .201-планкп; 2-е т еркни; 3-пруышы; 4-транспортеряая -лента;5-направляющий валец.

образом,что на участке между верхней, ветвью пруткового элеватора и барабана образуется пальчатая разделительная горка.Под действием силы тяжести корнеплоды и тяжелые примеси скатываются .. вниз по горке,а мелкие примеси и растительные остатки подхваченные пальцами горки,выбрасываются на скатный лоток.Корнеплода перемещаются в сторону,обратную движению машины,дополнительной сепарирующей ветвью пруткового элеватора,образованной путем оттягивания направляющими роликами.

4.2.3.Рабочая длина разделительной горки.

Участок АВ (Рис.21) пальчатого'полотна представляет собой продольную разделительную горку,движущуюся вверх с постоянной скоростью V ...

Определим путь d .пройденный в абсолютном движении корнеплодами,представив для упрощения корнеплоды в виде катящихся тел цилиндрической формы.Силы,действующие на. тело,находящееся fía полотне продольной горки,показаны на рис.21.

Если составляющая силы тяжести у/т^ЫлЫстановится больше предельной силы трения,то• тело буде-т скатываться вниз.Движущая сила,определяемая величиной mcpuioi-Fсообщает корнеплодам (клубням)относительное ускорение.

Уравнения равновесия при каченди-гскольжении тела: mg. si.no!. ~ H$>La}л oas>jj + т 5с

где rcicj. -сила тяжести; °

Ci¿ -угол наклона горки; /4 -нормальная реакция; . .

J -момент инерции;; . - ■ .

р -радиус инерции; , • •..:.*• СО -угловая скорость; •

-коэффициент трения; v ■

J4 -угол качения.

Решение уравнений дает переносное ускорение (В.П.Горячкин)

vfW+ju ' : ч -

г-,-

где

Относительное ускорение вращения• " -

'' Успорзнаэ сзолкзеная-

Sasn j'b-O качояде-скользеяиз заменяется качением, то •ЬгсЬ-Ъ^А

гдэ ' -¿¿гл. Jú)

Усаор-зняе качения разно

Ускорение и скорости начального каченая-скользеяая з етазапгальзом дза^еяии:

: л

В абсолютном дзазенаа скорость в момент 'XI^ будет разяа VZ4 - затем Через сделается равной

яулз.т.е. голо па ктнозеяив абсолютно остановиться,после чего пхчавт все арзая опускаться.

Определим путь € .пройденный в абсолютном даизеяии за • воо врзмя: V

О „ «С, • " V2P2(Uf-¿0.°¿) (40)

По -формула (40)г:о:гяо определить величину зоны раскатывания аорнеояодоз яз горке сеяарлрущего модуля,азобраяеняого на px.2I.Tts,пах \/=2 цМ- <=¿=50°, 2=0,15 и. -М»9°. Ч-Я Ео^учасз £ =0,4 м.

С учатсм величины погрешности (разная форма а размеры корнепдодаз,из.машшцяйся по времени состав вороха,перекосы . уборочной калины я т.д.)рабочую длину горка принимаем разно!

. бм. ' -

4.2.4.Зависимость отделения почвы от'параметров сепаратора.

Процесс отделения овощных корнеплодов от почвы но имеет принципиальных отличий от сепарации клубней картофеля.Поэтому центробекно-выяимной сепаратор можно применять как на картофелеуборочных так и на корнеплодоуборочных малинах.

Сепарацию можно рассматривать как процесс,состоящий из двух последовательно выполняемых операций:

-первичная сепарация в процессе извлечения корнеклубнеплодов кз почвы роторно-пальчатыми копателями; -вторичная-на сепарирующем модуле. Как показали наши исследования,коэффициент отделения при извлечении корнеплодов моркови из почвы роторно-пальчатыми копателями варьирует в диапазоне 0,75...0,91.

Это значит,что с погонного метра рядка на сепарирующий орган уборочной машины поступает от 8 до 22 кг почвы.С увеличением влажности эти показатели заметно ухудшаются.Сепарация почвы в известных машинах для уборки-корнеклубнеплодов производится преимущественно на рабочих органах выполненных в виде пруткового транспортера или грохота с колеблющими решетами под действием силы тяжести и знакопеременных инерционных сил.

Особенностью технологической схемы центробвжно-выжшшого сепаратора является то,что помимо указанных сил,в процесе сепарации участвуют легко регулируемые по величине центробежные силы и сила давления,возникающая между упругой поверхностью барабана и прутковым элеватором.

Результирующая сила,действующая на компоненты вороха, заключенной между поверхностью барабана и огибающим его сзади Прутковым элеватором равна (Рис.17):

• P = j'f (¿И)

Как видно из рис.19,процесс отделения мелких почвенных частиц происходят в диапазоне угла поворота барабана 110°

причем,степень воздействия силы &t = mqc-o£>o<L по мере подъема постепенно -затухает. ^

Величина Р не должна превышать некоторой силы Р^р , при которой наступает повреждение корнеплодов (клубней).Избежать разрушения корнеклубнеплодов при неизменном значении сил

Ра и Р2> можно применением барабана с "податливой" упругой поверхностью.3 нашей конструкции основу барабана составляют три автомобильные пневматические шины. .1 Пневматическая шина всегда находится под давлением сжатого воздуха«которое равномерно распределяется до внутренней поверхности покрышки.Наличие в шине сжатого воздуха придает ей упругость.

Величину нормального напряжения (5* на площади контакта можно определить,пользуясь следующим выражением:

где р -давление воздуха в шине.Ша;

-напряжение,создаваемое каркасом покрышки,Ша. . Учесть влияние жесткости каркаса покрышки на величину нормального напряжения можно введением коэффициента жесткости У • .тогда-

Р

6- =

(42)

При р =0,2 Ша, 4^=0,5, (о-0,1(МПа

Зависимость между геометрическими размерами шины,давлением воздуха,величиной нормальной деформации и нагрузкой на колесо устанавливается следующей приближенной формулой:

; _ РлС^)

^ ~ Р^У^б1' 143)

где ^ -нормальная деформация шины, м;

^-нормальное давление на колесо,Н;

-наружный диаметр шины.м: ■6> -ширина профиля шины,м. Сложность и разнообразие явлений,сопровождающих процесс разделения компонентов вороха на решетах,вызывает большие трудности при его математическом описании.

Мацепуро М.Е. впервые исследовавший закономерности просеивания почвы под действием силы тяжести.преддожил для характеристики этого процесса показательную функцию вида:

г£е Q-масса'почвы,поступивший на элеватор;

X -длина элеватора;

-коэффициент зависящий от типа и состояния почвы.

Это уравнение не ао всех случаях огразаег реальный процесс сепарации.

Хвостов S.A. рекомендует для описания процесса сепарации почны экспоненциальную зависимость вида:

. - k Q,

)> ' (45)

гдз К =0,00581 = Coast;

Q/n=I58,5...272,6 кг/м^с -для легких, почв? =69,7...133,1 кг/м^с - для тяжелых почв, -подача почвы,кг/..с.

На основе этой зависимости получено уравнение для расчета длины сепарирующей поверхности.

Применительно к центробеяно-выяишому сепаратору Сорокин A.A. предлагает выразить зависимость количества отсеиваемой почвы, на единице площади элеватора за единицу времени от действия центробаашх сил в виде

cpa-Q (IT) • us)

где К -показатели степени влияния величины подачи <2 и центростремительного ускорения Je1 на сепарацию; .

CL -коэффициент линейности.

После некоторых преобразований уравнения (46) и интегрирования получено выраяение: .

QK-Q^^aß'VU^-g.; (47)

Уравнение (47)лолучено без учета действия составляющей силы тяжести и давления,возникающего меяду поверхностью барабана и решетчатой поверхностью элеватора.Поэтому о.та не полностью отражает процесс, сепарации вороха. Г ,у

Поскольку процесс сепарации вороха зависит от множества Факторов и протекает в непрерывно изменяются'природно-климатических условиях,то исследователю слояно-выявить общую законо-

fis

:..е~нсстъ яропсходчцах явлений в списать её прослой математической завпспдос?п.Этям мсчно облепить разный субъективный подход авторов к рещению слоглой задачи л невозможность нсполь зованЕЕ нолученккх формул для обоснования параметров предлагав мог о нового сепаратора,

1\скз50?нне конструктивные размеры сепаратора,в частности, дламеап барабана гломяо определять не вникая з суть процессов, ярогоходящих з момент сепарации вороха.ддя этого достаточно знать количество почзы С!/ стсепвасмой единицей площадь ( I?) цептробемно-зыгмшлного сепаратора з единицу времени (сек ) л .количество почвы,поступаюхей на сепарирующкп орган О. .

Средняя секундная загрузка роторного сепаратора комбайна подкалываемой кассой (почвой,кдубндаи)без учета разной з елотнсстл клубней л почзы составляет

где ' ,2 -площадь сечения подкапываемого плоста. гг (при Л =0,18 м, $ =0,1...О,15 м );

-скорость агрегата, м/с р-плотность почзы,кг/ =1200... 1700 кг/м°;

„-козТ/сисиент полноты отделения дс&чвц на ^"'•перлом сепарирующем элеваторе ( =0,6,..0,67).

О результате сепарации ворох массой О. делится на две

Г-сскц;;..; дсчва просеивается через решетчатую поверхности эле-

за.торз,а часть крупных примесей и клубни остаются на рзлете.

Ср:лларная иле масса равна

а^^-й-ел/м-*-^ \4.m~2

где О/ -удельная седатцяя.кгД^с .По наши исследова-> нллям Ц/ =113.-;.хиО кг/ и с

' 6-длина сепарирующей поверхности ка дуге .радиуса £ "

4 -тирана барабана, м

о! -соотношение между примесями и клубнями в убранном ворохе, Д =0,25...!

© -урожайность картофеля,ц/га.

Приравняв правые части полученных выразеевай получим

уравнение.до которому легко найти значение радиуса барабана

£ - - I О * (48)

При £ =0,15 ы, V =1,25 м/с, р =1400 кг/м3, ^=0,75 ; Л =0.5 ; <3- =200 ц/га, О, =130 кгД^, рад,

6=1,2 м; радиус барабана К. =0,32 и.

Сравнительные испытания в полевых условиях трех вариантов комбайноз с диаметрами барабанов сепаратора сХ =1,5 м; с£=1,2гл,

=0,6 м указали на целесообразность установки на опытные образцы комбайнов барабанов диаметром сС =0,6 м,так как размеры барабана на качество сепарации вороха оказывают незначительное влияние.

При малом диаметре барабана уменьшаются габаритные размеры машины я заметно снижается её материалоемкость.

Б.ШлБАЙШ. '

Процесс создания комбайнов можно условно разделить на три этапа.

Первоначально, в условиях учебного института с использованием новых рабочих органов разрабатываются различные варианты макетных образцов комбайнов (объекты исследования). Сборка комбайнов производится в мастерской студенческого конструкторского бюро.Каждый макетный образец проходит продолжительные испытания в пригородных хсзяйствах.В процессе испытаний продолжается непрерывный процесс совершенствования отдельных сборочных единиц комбайна. . ■ .

Когда агротехнические показатели сравниваются с аналогичными показателями серийно выпускаемых комбайнов или превосходят их решается вопрос о разработке конструкторской-и технологической документации.'

Разработала техническая документация на" изготовление двух вариантов картофелеуборочных-комбайнов.Изготовлена опытная пар-, тля комбайнов на ПО "Боткинский завод" и на опытном заводе НИТИ "Прогресс". ■

Комбайны демонстрировались на Всероссийской выставке "Агротех-94":в г.Ижевске и получили положительную оценку со стороны специалистов сельского хозяйства и механизаторов.

я :> -

К настоящему времени нами разраВотанн,изготовлены,испытаны в полевых условиях следующие макетные образцы уборочных малин:

-малогабаритный картофелеуборочный комбайн на базе копателя КСТ-1,4 с подачей картофеля в мешки а контейнеры;

-малогабаритный картофелеуборочный комбайн на базе копателя КСТ-1,4 с подачей картофеля в емкость рядом идущего транспорта;

-картофелеуборочный. комбайн конструкции ПО "Боткинский завод";

-модернизированный,с использованием сепарирующего модуля, картофелеуборочный комбайн ККУ-2А;

-морковоуборочный комбайн,собранный на базе копателя КСТ-1,4 с использованием сепарирующего модуля я колесно-паль-чатого копателя. . '

. При разработке машин использованы следующие технические решения автора:

-Роторный корнеклубнеуборочный комбайн. Патент СССР Л 1817668.Приоритет с 11.12.1989г.;

-подборщик-сепаратор-погрузчик.Патент СССР й 1792245. Приоритет с 5.12.1988г.; .

-устройство для отделения ботвы от корнеплодов на корню. Патент Р.Ф.Я 2012184.Праоритет с 22.01,1991г.;

-сепарируюаий модуль.Заявка }Ь 93003885.Приоритет с 15.03.93г.Решение о выдаче патента 29.03.1995г.;

-морковоуборочный комбайн.Заявка 1 92015565.Приоритет с П.01.94г.Решение о выдаче патента 15.03.1995г.

5.I.Малогабаритный корнеклубнеуборочный комбайн на базе копателя КСТ-1.4.

Основу комбайна поставляет полунавесной картофелекопатель КСТ-1,4.Д4/.'

С копателя снимается задний каскадный элеватор.В,-замен его монтируется сепарирующий модуль (рис.22).В необходимых случаях модуль легко отключается и машина используется в варианте копатели. Для уборки корнеплодов (моркови, свеклы) з замен лемехов устанавливается блок колбсно-пальчатого копателя» Для предварительного удаления 6отеы с корнеплодов с боку наве-

5

Рис22..Сепарирующий модуль на копателе КСТ-1,4. а-варпант набора картофеля в мешки, б-варп'аят набора в телексу. • .

. ппвгстся тготацисккый бствоудалдтелъ. -

Таким обтгазом гдееь з полной мэре используется принцип блочнс-кодульного построения нашш.Каздвй модуль или блок предстзаляет собой легкосьемяую сборочную единицу.

Холгено-пальчатай кспатель и ротационншй бствоудалитель з случае кзэбходсгоств кокно использовать как самостоятельные капипн.Нацболео соверзенной а оригинальной сборочной единицей ксмбсйга является сепарирующий но дуль /49,50,52/.Кодуль содер-

закрут горизонтальной осз барабан с упругой позерхпсстью (рдс.23) .прутковый элеватор,охватывающий барабан ссз.-д ra FJT3 180°.глубнеедаляое транспортерное полотно а

бс73оу~литед~~. Барабан установлен на'валу 1.£ал пссре-"от.лс:*. с:г:ц г. ссукпа сзягзн с направляющими дороакски 3, Дзрхж2 "агнеценн по ггояи сарабаыа.Нарз^ная поверхность барабана составлена пз ряда плоски: реглясй 4.Каждый рзмень спирается на торосбсазлю янс~?'атлчсскпе камеры 5.Четыре камера пссред-стгс" закреллогз га вагу барабана.На ремни 4 надето

полотно 7„

ус frolic тз о состоит лз ряда бесконечных гс S :;г;глсго ocsztzzn. л плдгсэ I0.Psr.an с необходдгллл днтер-га::: : на полотно 7 л екевн 10.Задние зет-

~г. рпч'й гплотлухэ содрдкасазтся с прутками

:: естбдл copncü растдтелгксстл £ага?:ашся п™--"--"^ - гзтхсл! 9 .ботзоудалптедя в гоне их

-гггг: Сарабада.В сгпсгл цололенил доходят Г.з з-:.р;:;:ггз гага II ггу^г-сгого плззатора з резко измекяпз i:r~p~.:r;r:r:o при зтсгл ¡шерцпснше сллн

от СЛОЕССТП £311:161111! бОТВН С SJ&6-

пгл раздел V -2,5' ц/с.зедпчцга цблтробегшсл саш равна R; -33,. 3 д.тзггп для отрыва хтубяеЗ от ботвы песбходп-

:.:о пргхдслдтз уапддз 3...10 Н). .....

хЬу&ш стбтасгзатзя на зластлчпую поверхность трагс-исртераого голотпа 7.а бэ1за л растительные ярпкесп з зоне ' рмхсзденса зетзеЗ прутлсзого слэгатора и резней боявоудалв-теля осг-обсждаэтоя и вдбраскзгзтся нисходящей зетзхзэ прутдо-зсго глагатора назад з след малины.

Следует сбратпть вягаазг.е на то,что прутковый элеватор и ботзоудалптелъ приводятся э дзгпелзе от одного вала 13,

/0 / 3 .4

Рпс,23Додуль сепарирующий.

X—вал барабана,2тюшщы»З-яаправляюгщщ дорожка, 4-шгоский ремень,5-дневматяческая камера, 6-диск, 7-клубяесъемное полотно,Э-ремень ботвоудалителя,10-скивы,11-верхнМ вал элеватора, 12-поперечный элеватор,13-вал всг<$щЗ.

В сепарирующем модуле созиецеш четыре рабочих органа, -центробежяо-внжшяной сепаратор; -барабанно-прутковый комкодазитель; -ременно-^нерцаонный ботвоудалнтель; -подъемный транспортер.

В существующих комбайнах каждый из этих рабочих органов выполнен раздельно а занимает обширное место на раме машины. 3 "гастнсстл.з комбайнах типа ККУ-2А п КИК-2 ботвоудаляющее устройство занимает намного больше места,чел сепарирующий модуль выполняющий четыре операции.Рациональная конструктивная схема т.юдуля обеспечивает резкое сокращение габаритных размеров уборочной малины,у,»еныленле подвижных быстропзна-с^загщпхся звеньев и в целом г.ассы комбайна.

Пакетные образцы налах комбайнов в 3,4 раза легче ана-логпчгнх комбайнов КПК-2 серийного производства.Если козффа-цпоет конструктивной сложности для комбайна КПК-2 прпнять рззагд К -1,то для нового комбайна он равен К =0,36.

,11а р:;с.24,25,26,27 изображены различные варианты макетных образцов комбайнов.

Лра наличии в хозяйства сепарирующего модуля за одия-дза рабочих дня картофелекопатель КСТ-1,4 можно преобразовать з г'_':никсмбайл не уступающий по производительное та а качествеяянм показателям громоздким комбайном серийного зппуска.По заявке -дотробетеля манакомбайн легко настраивается па различные варианта уборки:

-с подачей клубней каптсфеля з мэпхн а контейнеры (рас.24);

-с подачей клубной "ас?о£еля в емкость шдегл идущего транспорта (ргз.25);"

-с подачей клубной а бунжзр-пакопптель (рас.26). В ^озяйстаах с охранялось зпого старых комбайнов типа ККУ-2А,ле пспользусглгх па уборке урожая вследствие чрезмерного износа сборочша едашщ ила отдельных деталей.

На рас.27 показа-! кодерназароваанцй комбайн ККУ-2А.С0 старого комбайна сппзется:

-зторой сепарзруюзшй элеватор; -пневматические баллопы-комкодавителп; «редкопрутксвый элеватор" и празшное полотно ботзоуда-

1 *7Л9$/Г-

»А., -„.-'.'"->

ьщШть

м

■ I Лге?ш ух&рзг** а

Рпс.24. Минико?.1байн на базе копателя КСТ-1,4 с подачей клубней картофеля е мезки, контейнеры.

I: - "'

'/-л*

Цд! Уич.н-мпп .,г I, м

> г.

т-Я^

?кс .25. Мшшксмбайн с подачей клубней картофеля в емкость рядом идущего транспорта.

Рис.26.Миникомбайн с подачей клубней картофеля в бунк ер-накопит ель

Л"

>

- i

i«

ír

'S»

4¡M

« >

i ?

4.

I,1'

Рис.27.Картофелеуборочный комбайн ККУ-2А модернизированный с использованием ■ сепарйрушего модуля

-подъемно-сепарирующий барабан; • -горка раската; -переборочный стол; -задняя часть рамы до ходовых колес; -механизмы передачи движения к снятым рабочим органам. На месте оставляют лекехи,первый прутковый сепарирующий элеватор и бункер-накодитель.В средней части на раму устанавливают точно такой ке сепарирующий модуль,что и на копатель КСТ-1,4.

Ботвоудалитель снабжается приспособлением для съема сорных растений(типа пырея)с ремней ботвоудалителя.Масса иодерни-зированного комбайна уменьшается в 1,6 раза. Упрощается ремонт и техобслуживание его.Такой комбайн мокет отработать еще один амортизационный срок.

На рис.28 зафиксирован момент начала полевых испытаний картофелеуборочного комбайна,созданного специальным конструкторским бюро ПО "Боткинский завод"на основе наших технических решений.

Комбайн отличается высоким качеством изготовления сборочных единиц и привлекательным дизайном.В конструкции комбайна чувствуется "почерк"высококласных'конструкторов сложнейших и совершеннейших ракет.

Морковоуборочяый комбайн(рис.29)также собран на базе картофелекопателя КСТ-1,4 /51/.

Взамен лемехов установлен съемный блок состоящий из под- ' наливающих скоб и колесно-пальчатых копателей.Съемный сепарирующий модуль занимает место на задней части, раш.Отличается он от модуля'картофелеуборочной машины тем,что не имеет ботвоудалявших ремней,а гладкое клубнесъемное транспортерное полотно заменено лентой,поверхность которой покрыто упругими резиновыми пальцами.Перед уборкой ботва от корнеплодов отделяется ротационным ботвоудалителем (рис.о).Несложно установить такой ботвоудалитель на раму комбайна.

Комбайн и ботвоудалитель при дополнительной настройке можно использовать на уборке столовой и сахарной свеклу,редиса ,репы,мелких кормовых корнеплодов.Для использования на уборке картофеля следует заменить сепарирующий модуль.

Все макетные образцы комбайнов находятся в рабочем состоянии.В уборочном сезоне 1994-1995 годов испытывалось в

л

ШфХ L i.

■ " ' .г"! г A'-vJTrr-" '"Т ' ' ■ ".'.V*1 ЛП—г , .---" Î : I ;

J—L

-ri;-,<

/

7 I .7 v»" ,f - V ■

.if: -Т^'ТлУ^'г'г

:........

. ' -Vv'v

1

?коЯВ ¿арго;: загсд"

•ооочшп; KcuöaiiH J... ."Боткински::

Pnc.¿y Г.орковоуборочаш комбайп.

разных хозяйствах пять вариантов комбайнов.

Условия испытаний и сравнительные показатели приведены в таблицах 4 и 5. ■ .

• ■ - Таблица 4

УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ КОМБАЙНОВ

Показатели * Картофелеуборочный 1 ! вариант I

Морковоуборочный вариант

Дата

Место испытаний

Вид работы Ыашша .

Тип почвы

Влажность почвы

Твердость почвы

Засорекноссть участка

Способ посадки Урожайность

19.08 по 18.09.1994г.

к-з "Путь Ильича",к-з "12ая годовщина Октября", ТОО "Лйьки".

уборка картофеля

Сепарирующий модуль

Супесь,средний суглинок

16...242 0,3...О,7 Ша

. 3...6 т/га

гребневой междурядье 0,7 м . .

7...16 т/га

15.09 по 22.09.1994г. ТОО "Юськи"

уборка моркови Сепари^щий моруль

Супесь

13«*•22^ 0,18...0,4 МПа

0,2...0,9 т/га ленточный 62+8

19 т/га

Таблица 5

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Основные показатели!

KiiA-id

! Новый комбайн j (макетный образец)

Убираемая 1{ультура картофель ' Габаритное размер! 9 х 6 х 3,8 м

Масса комбайна

Коэффициент констр.-сложности

Унификация

Полнота выкапывания

а)картофеля

б)моркови

Чистота вороха

а)клубней картофеля

б)морквс

Повреждения клубней, по массе

5800 кг.

' I """■' IOC*

95,4$ '

91...96 (ЕМ—XI)

72... 91% . 78...93 (EM-II)

8...19$

картофель,морковь, свекла

2,2 х 2 х 4,4 1920 кг

0,32

98,2$ 94...98

84...98$ 76...92$

.6...12*

ПРИМЕЧАНИЕ: Средние показатели качества выполнения техпроцесса приведены по результатам 2х летних полевых испытаний в 4"" различных хозяйствах У.Р. '

Актами внедрения подтверждена нормальная работа на уборке урожая моркозоуборочного комбайна,модернизированного с использованием сепарирующего модуля комбайна ККУ-2А,малогабаритного . картофелеуборочного комбайна на базе копателя КСТ-1,4.

Разработана техдокументация на серийный выпуск картофелеуборочных комбайнов (ГСЮ "Боткинский завод")и сепарирующих модулей (НИТИ "Прогресс")

Изготавливается опытная партия комбайнов и сепарирующих модулей в заводских условиях.Систематически и планомерно выполняется работа по совершенствованию новых рабочих органов комбайнов.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ. .

Расчет, экономической эффективности использования малогабаритного комбайна (морковоуборочный- вариант)выполнен на основе результатов »полученных при производственных испытаниях'макетных образцов. . - . •

При расчете применялась методика.оценки сельскохозяйственной техники и определения экономической, эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ. .. „ • .

Учтены следующие технические достоинства .комбайнов: -простота и технологичность устройствй, _ .■. -малая материалоемкость,

-значительное сокращение эксплуатационных расходов, • -сравнительно низкая стоимость устройств,, -сокращение потерь и повреждений корнеплодов. Экономический эффект от использования- двухрядного малогабаритного морковоуборочного комбайна выкапывающего, типа по сравнению с комбайном MMT-I за один уборочный сезон составляет 118 млн.172 тыс.руб.(по ценам 1994 года)или'252 шгнЛЗбтыс.руб. (по ценам 1995 г.). f .ix

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЖ01ЩДАЦИИ."

1.Д2Ш отделения ботвы от корнеплодов на корню на основе изобретений автора разработаны девять вариантов устройств.

Отличается надежностью в работе а обеспечивает качество в пределах агротребований ротационный ботвоудалитель с эластичными бачаш,размещенными перпендикулярно к плоскости горизонтального диска. ^

Пра ^ =900 мм, Уп=0,95...1,2 ц/с, Сс =180 с" , длина бнча $5 =180 ш,ширине 6 =100 мм и жесткости бичей ЕЗ =125 1СГ3 нм2 полнота отделения ботвы до извлечения корнеплодов аз почвы составляет 68...77$ при 4...&% повражде-ний.Установлены энергозатраты технологического процесса уборки ботвы моркови на корню.Общая потребная модность ботвоуборочного аппарата изменяется в процессе работы в пределах 1,3...1,9 кВт.

2."Для отделения ботвы картофеля после извлечения клубней из почвы предложен новый способ и разработано устройство, обеспечивающее полноту отделения 96...100$ без повреждения клубней картофеля.

3.На основании теоретических исследований и учета условий работы прзняты следующие параметры трехрожковой выкапывающей вялкп: угол крощения р =40°,угол раствора Ц1 =16°, ширина грана клина- 6 =80 мм, длина клина £ =240 мм, частота колебаний СО =58-//с.

Качественная работа выкапывающего устройства подтверждена тремя актами внедрения (убрана морковь с площади 110га).

4. Разработан принципиально новый роторно-пальчатый , выкапывающий оргая.Процесс копания осуществляется путем "теребления за корнеплода".При таком способе извлечения кор-нешгадоз из почзц. на сепарирующий орган уборочной машины поступает 8-10 раз меяьпе почвы,по сравнению с выкапываю-цпз оргапЕма лснещного тала,практически исключается повреж-денао (азлсм)корнеплодов под действие!.! горизонтальной составляющей извлекающей- силы.

В результате расчетов,теоретического анализа,лабара-торных и полевых исследований обоснованы конструктивные и кинематические параметры роторно-пальчатого копателя.

Потребная мощность роторно-пальчатого копателя,обусловленная, главным образом,глубиной хода в почве выкапывающих пальцев (0,12...0,14 м) изменяется в пределах 3,2...4кВт.

Качественная работа макетного образца морковоуборочного комбайна,снабженного роторно-пальчатым копателем подтверждена актом внедрения.

5.Разработана конструкция быстроходного барабана с непрерывно даидущейся вдоль образующих эластичной струнной поверхностью,обеспечиваюдая наилучшие условия сепарации и самоочистку от растительных остатков и налипшей почвы.Движе-ние материала вдоль оси вращения обеспечивается при любом кинематическом режиме работы барабана.независимо от величины утла наклона его к горизонтальной плоскости.

Удельная пропускная способность поверхности барабана при подаче вороха 38...52 кг/с изменяется в диапазоне 21,6...35,5 кг г?/с.Рекомендованы следующие параметры роторно-винтового сепаратора(для однорядной машины):диаметр барабана =550мм, длина активной части ^=540 мм,шаг направляющих винтов 5=20 мм.

6.Получен новый центробежно-выжимной сепарирующий орган, представляющий собой сочетание наружной упругой поверхности цилиндрического барабана и решетчатой'поверхности пруткового .элеватора.Соприкасающиеся поверхности барабана и прутквого элеватора образуют "силовой канал",который выполняет одновременно три операции:в нем интенсивно разрушаются почвенные комки, отделяются почвенные примеси,ворох по мере освобождения от примесей транспортируется снизу в верх.

При удельной пропускной способности поверхности сепаратора кг скорости движения элеватора V =2,2м/с, . угле охвата оС =180° радиус барабана равен £ =0,3 м.

Величину давления пруткового элеватора на барабан рекомендуется. принять равным 300-500 я.

7.В результате рационального сочетания цилиндрического . барабана с упругой поверхностью,клубнесьемнрй транспортерной ленты, бесконечных ремней ботвоудалителя и ременно -пруткового элеватора получен сепарирующий модуль.

В модуле совмещены четыре рабочих органа: -. :

—центробежно-выжимной сепаратор;

-барабанно-прутковый комкодавитель; .ч'^'

-ременно-инерционный ботводалитель; V?

-подъемный транспортер. '

В известных комбайнах каждый из'этих рабочих органов выполнен раздельно и занимает обширное место на раме машины. Рациональная конструктивная схема модуля обеспечивает резкое сокращение габаритных .размеров и многократное уменьшение материалоёмкости уборочной машины. .

8.При использовании сепарирующего модуля,выкапывающего блока(ноа+роторно-пальцевый копатель)и ротационного ботво-удалителя легко осуществить принцип модульно-блочного построения уборочной машины различного назначения,подтверждение!.; тому является макетные образцы комбайнов,приведенные в данной записке,

Э.Результатом изобретельской работы,теоретических и экспериментальных исследований является создание на ПО"Вот-кинскии завод" и в НИТИ "Прогресс" (г.Ижевск),при непосредственном участии автора,принципиально новой конструкции малогабаритного корнеклубнеуборочного комбайна,соответствующего техническому уровню лучших мировых аналогов.

10.Совокупность обоснованных в работе научных положений открывает перспективные направления по созданию и применению в сельском хозяйстве корненлубнеуборочных машин нового поколения, обладающих, высоким качеством работы,низкой энерго и материалоёмкостью,способствующих снижению затрат труда.

В частности, экономический эффект от использования двухрядного малогабаритного морковоуборочного комбайна выкапывающего типа по сравнению с комбайном ШТ-I за один уборочный сезон составляет 118 млн.172 тыс.руб (цены 1994 г.).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1.Петров Г.Д. .Максимов Л.М.-Движение частицы по поверхности роторно-винтового сепаратора.// Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства.1971.® 10.

С.31-32.

2.Максимов Л.М.Исследование сепарирующих'органов картофелеуборочных машин с помощью гидромеханического датчика. //Тракторы и сельскохозяйственные малины.1970.й 9.С.28-29.

3.Максимов Л.М.Некоторые результаты работа по изысканию рациональной конструкции картофелеуборочных машин.//Совершенствование технологического процесса, сельскохозяйственных машин.Ижевск,1970.С.38-43.

4.Максимов Л.М.,Никонов Г.И.Комплексы машин для механизации полеводства.//Зональная система ведения сельского хозяйства УАССР.Ижевск,1970.С.411-461.

5.Максимов Л.М.Результаты работы по изыскан™ нового сепарирующего органа для картофелеуборочных мащш.//Труды". Ижевского сельскохозяйственного института.Вып.24.Ижевск, 1974.С.44-51.

6.Максимов Л.М.К вопросу о теоретическом определении оптимальных размеров отверстий сепарирующей поверхности,образованной из гибких элементов.//Труда ИжСХИ.Вып.26.Ижевск, 1974.С.76-82.

7.Максимов Л.М.Экспериментальное исследование процесса отделения комков почвы от клубней картофеля внутренней поверхностью роторно-винтового сепаратора .//Труды ИкСХИ.Вып.29. • Ижевск,1976.С.49-54. '

8.Максимов Л.М.Рекомендации по.совершенбтвовашти регулировке машин для посадки и уборки картофеля.//Механизация производства кормов.Ижевск,1975.С.21-33. •

. • ' Э.Максимов Л.М.Рекомендации по совершенствованию и регулировке --рабочих органов комбайна ККУ-2А. //Информационный листок И-74.йжевск,НТО, 1974.С.7. • .

10.Максимов Л.М.,Макаров В.М.Комбайн МУ-2А-на уборке моркови.//Картофель и овощи.1978.$ 8.С.26.. ' \

11.Хвостов В.А..Макбимов Л.М.Универсальное теребильно-подкалывающее устройство.//Тракторы и сельхозмашины для уборка и послеуборочной обработки урожая.М. ,15№ТЭи,1979. С.2.

12.Максимов Л.М.Модернизация картофелеуборочной машины УКВ-2.//Информационный листок 6-82.Ижевск,ИДТИ,1982.С.4

13.Максимов Л.М.,Зонов Б.Д. и др.Комплексная механизация растениеводства.//Научные основы системы земледелия Уда.АССР. . Ижевск,1982.С.173-214.

■ 14.Максимов Л.М.Научные основы повышения эффективноети барабанных сепараторов(монография).Ижевск,1995.

•15.Максимон Л.М.Ботвоудаляющая машина.//Конструкторская документация & 82-032-058.Ижевск,ЦНТИ.1983.Л.5.

16.Максимов Л.М.Ботзоудалитель.//Публикация "Местный . опыт" Уг 14-83,конструкторская документация )Ь 82-080-058.Ижевск, ЦНЗЙ.,1983.А.4.

^Максимов Л.М..Чукавин В.П.Состояние поля на период уборкд, моркови и основные параметры корнеплода и ботвы.//Совершенствование конструкций и повышение надежности сельхозмашин. Межвузовский сб.науч.трудов.Ижевск,I98^.С.27-32.

18,Максимов Л.М.,Чукавин В.П.Ротационный ботвоудалитель. //Техника в сельском хозяйстве.,1984.^ 9.С.57-59.

19.Максимов Л.М. .Чукавин В.П.'Модернизация ротационной косилки.//Картофель- и оаощи.1984. ,]£ 7.С.14.

20.1,Максимов Л.М. .Ветров Г.А.Приставка для удаления ботвы моркови.//Техника в сельском хозяйстве.,1984.10.С.8-9.

.21.Максимов Л.М.Переоборудование самоходного шасси Т-16 для испытания,исследования и демонстрации рабочих органов. //Тракторы и сельхозмашины.,1985.,Л 6.С.27-28.

22.Максимов Л.М..Первушин В.Ф.Удаление ботвы.//Техника в'сельском хозяйстве.,1987.,10.С.22.

23.Максимов Л.м.Устройство для выкапывания корнеплодов. //Техника в сельском хозяйстве.,1987.й Ю.С.23.

24.А.С. 284482 СССР.Барабанный сепаратор.(Г.Д.Петров, Д.М.Максимов)-0публ.в Б.И.1970.Ге 16.

25.А.С. 422377 СССР.Выкапывающий рабочий орган к корне-клубнеуборочным машинам. (Л. М. Максимов, Г.А.Осипов,В.А.Коновалов )-0 публ.в Б.И.1974.№ 13.

26.А.С. 511898 СССР.Выкапывающий, рабочий орган к корне- ' кдубнеуборочным машинам. (Л.Ы.Максимов . )-Опубл.в Б.И.1976.

№ 16.

27.А.С. 613736 СССР.Устройство для извлечения корнеплодов .из почвы. (Л.М.Максимов,Г.Д.Петров,В.А.Хвостов,В.М.Макаров)-Опубл.в Б.И. 1978.й 25. .

28.А.С. 967342 СССР.Выкапывающий рабочий орган к корне-клубнеуборочным машинам. (Л. М.Максимов, Ю. Г. Корепанов, В. Ф. Болта-чев,В.В.Золотарев)-0публ.в Б.И.- 1982.$ 39.

29.А.С. 1143332 СССР.Выкапывающий рабочий орган к корне-клубнеуборочным машинам. (Л.М.Максимов)-Опубл.в Б;И. 1985.№ 9.

30.А,С. 1165265 СССР.Ленточно-пальцевый копатель.(Л.М.Мак-симов)-Одубл.в Б.И. 1985.й 25. - • ' - ^

31.А.С. 1184456 СССР.Выкапывающий'рабочий орган к корне-клубнеуборочным машинам.(Л.М.Максюлов,Н.В.Шубин.А.А.Измайлов, П.Л.Максимов)-Опубл.в Б.И. 1985.Д 38.

32.А.С. 1209069 СССР.Выкапывающий рабочий орган к корне-клубнеуборочным машинам.(Л.М.Максимов,Ю.Г.Корепанов,П.Л.Макси- . мов )-Опубл.в Б.И. 19865. ' ." . -■;

33.А.С. 1251815 СССР,Устройство дан отделения ботвы от корнеплодов на корню. (Л.М.Максимов,Б.Я,Чукавин)-Опубл.в Б.И. 1986.№ 31. . .

34.А.С. 1237110 СССР.Выкапывающий рабочий орган корне-клубнеуборочной машины.(Л.М.Максимов)-0публ.в Б.И. 1986.К 22.

35.А.С. 1311653 СССР.Ус тройство дня отделения ботвы от корнеплодов на корню. (Л.М.Максимов).-Опубл.в Б.И. 1987.№ 19.

36.А.С. 1342448 СССР.Устройство для отделения ботвы 9т ■ корнеплодов на корню. (Л.М.Максшов,В.Ф.Первушн)-Одубл.в Б.И.

. 1987.й 37. . •■'

37.А.С. 1386081 СССР.Устройство для отделения ботаы от корнеплодов на коршэДЛ.М.Макоимов,В.Ф.Первушия)-01Дгбл.в Б.И. 1980.;* 13. . -'-.'•■• •"' .. N

38.А.С. 1445602 СССР.Устройство для отделения ботвы от корнеплодов на корню.(Л.М.Максимов,В.Ф.Первушш1)-Опубл.в Б.И. 1988.й 47. .." ■'"<;.•'.-'"'"." / '

39.А.С. 1487836 СССР.Выкапывающий рабочий орган корне-клубнеуборочной машины. (Л.М.Максимов)-0публ.в Б.И,/1986.Л 23.

40.А.С. 1628900 СССР.Устройство для Еикапывания корнеплодов. (Л.М.Максимов ,Я.Г.Рахматуллин,П.Л.Максимов)-Опубл.в Б.И. 1991.£ 7 . V '

41.А.Р. 1634159 СССР.Картофелеуборочный комбайн. (Л.М.Мак-сишв,Е.Л.Максшоэ)-Опубд.в Б.И. 1991.® 10.

42.А.С. 1630645 СССР.Устройство дои отделения ботвы от корнеплодов на корню.СВ.Д.Чукавин,Л.М.Максимов и др.)-0публ.в Б.И. 1991.й 8. . : ;

43.А,С, 1639461 СССР.Устройство для отделения ботвы от корнеплодов на корню. (Л.М.Максдаов,В.Ф.Первушин)-Опубл.в Б.И. 1991.л 13. •. • . .

44.А.С. 1687071 СССР.Устройство дня отделения ботвы корнеплодов на коряв. (1.М.Максимов,В.Ф.Дервушин)-0публ.в Б.И. 1991. й 40. /

45.Патент СССР 1817668.Роторный корнеклубнеуборочный

- комбайн. (Л.М.Максимов,Я.Г.Рахматуллин,П. Л.Максимов,Д.И.Дво ег-лазов)-Опубл.в Б.И. 1993.Й 19.

46.Патент СССР .1792245.Подборщик-сепаратор-погрузчик. (Л.М.Максимов,А.И.Двоеглазов, Ф.Ф.Башаров, Н. А. 3агидуллин)-0публ.-В Б.И. 1993.№ 4. ''-.:•

47.А.С. 1752238.Роторный выкапывающий орган. (Л.М.1«'!аксимов, П.Л.Ь!ахсшоз)-Опубл.в Б.И. 1992.Й 24.

4В.Патент Р.Ф. 2012184,Устройство для отделения ботвы от корнеплодоэ на корню. (1.М.1.1аксшов )-Опубл.в Б.И.1994.й 9.

49.Резенае о выдаче патента РФ по заявке на изобретение й 5060394/15.Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной шашны.(Л.М.Макстазв,В.И.Виссарионов,В.Я.Данилов)-..

бО.Решение о выдаче патента Р.Ф по заявке на изобретение & 93-001982/05.Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины. (Я.М.Максшов.В.И.Виссарионов.от 21.12.94 ).

51.Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение й 93-057460/15.Ыорковоуборочный комбайн. (Л.М.Максимов и др. от 28.03.95).

52.Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение № 93-055200/15.Сепарирующий модуль картофелеуборочной машины. (Л.М.Макышов от 25.03.94).

53.Решение о выдаче патента РФ по заявке на изобретение * 92-015565/15.Малогабаритный копатель.(Л.М.Максимов,Е-хМаксимов от 14.06.94).