автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Усовершенствованный технологический процесс и интенсификатор основного элеватора картофелеуборочных машин

На правах рукописи

005042781

РЯЗАНОВ НИКОЛАЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ИНТЕНСИФИКАТОР ОСНОВНОГО ЭЛЕВАТОРА КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН

Специальность: 05.20.01 -технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 0 [Дм Т-о

Рязань-2012

005042781

Работа выполнена на кафедре «Технической эксплуатации транспорта» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» (ФГБОУ ВПО РГАТУ)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Рембаловпч Георгий Константинович

Официальные оппоненты: Колчнп Николаи Николаевич,

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ, ведущий научный сотрудник ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии

Угланов Михаил Борисович,

доктор технических наук, профессор кафедры «Сельскохозяйственные, дорожные и специальные машины» ФГБОУ ВПО РГАТУ

Ведущая организация: ГНУ ВНИИКХ им. А.Г. Лорха

Россельхозакадемии

Защита состоится «25» мая 2012 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при ФГБОУ ВПО РГАТУ по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО РГАТУ и на сайтах wwvv.rgatu.ru. vak2.ed.gov.ru.

Автореферат разослан 24 апреля 2012 г.

Ученый секретарь С ¡Аґ

диссертационного совета \1уИ Шемякин Александр Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших отраслей сельского хозяйства нашей страны является картофелеводство. По данным статистики, в 2011г. площадь возделывания картофеля в России составила более 2,21 млн. га. В то же время его средняя урожайность в период с 1995г. по 2011г. не превышала 189 ц/га. Это в несколько раз меньше, чем в развитых странах Западной Европы и США. Назрела острая необходимость модернизации сельскохозяйственного производства, чего нельзя добиться только путем увеличения урожайности культуры. Требуется применение современных технологий возделывания и уборки картофеля, сельскохозяйственной техники, отвечающей агротехническим требованиям (АТТ), предъявляемым к уборочным процессам.

При уборке через сепарирующие органы картофелеуборочных машин на каждом гектаре проходит до 1000 тонн почвы, из которой необходимо выделить клубни с минимальными повреждениями. Из-за этого производительность картофелеуборочных машин определяется в основном пропускной способностью сепарирующих органов.

В тоже время сепарирующие органы, и в частности наиболее распространенные из них - основные элеваторы, не могут обеспечить необходимую полноту сепарации и достаточную производительность в различных условиях их применения. В связи с этим повышение эффективности сепарации и совершенствование основного элеватора картофелеуборочных машин является актуальной научно-технической задачей для сельскохозяйственного производства.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФБГОУ ВПО РГАТУ на 2011...2015 гг. по теме «Совершенствование технологических процессов, разработка и повышение надежности технических средств возделывания, уборки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных культур в условиях ЦФО РФ», номер гос. регистрации 01201174432, и согласуется с постановлением правительства РФ (№ 446 от 14.07.2007 - О государственной программе развития сельского хозяйства на 2008...2012г.), предусматривающим "...ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных и ресурсосберегающих технологий".

Цель исследований. Повышение эффективности технологического процесса сепарации на основном элеваторе картофелеуборочных машин путем совершенствования конструкции и обоснования параметров интенсификатора сепарации.

Объект исследований. Технологический процесс и интенсификатор сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин.

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

Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на основе механико-математического моделирования технологического процесса сепарации на основном элеваторе с интенсификатором, в том числе с

использованием программы MathCAD 14.0. Обоснование конструктивных и кинематических параметров интенсификатора сепарации проводились как по известным, так и по разработанным оригинальным методикам. Исследование физико-механических и размерных характеристик компонентов клубненосного вороха проводилось с использованием программы Microsoft Excel. Экспериментальные исследования агротехнических показателей работы усовершенствованного основного элеватора выполнены с использованием теории планирования полнофакторного эксперимента. Обработка результатов исследований проведена методами математической статистики в программе Statistica.

Научная новизна:

- методика обоснования конструктивных и кинематических параметров интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочной машины, с учетом обеспечения необходимой производительности при ограничении повреждений клубней до уровня АТТ;

математические модели, описывающие процесс сепарации клубненосного вороха на основном элеваторе с интенсификатором, связывающие агротехнические показатели данного сепарирующего устройства с его конструктивными и кинематическими параметрами, а также с величиной подачи на устройство клубненосного вороха;

конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин. Новизна научно-технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение №2438289 «Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины» от 10.01.2012.

Практическая ценность работы:

1. Разработан основной элеватор с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин (патент РФ на изобретение №2438289 от 10.01.2012).

2. Разработана методика расчета параметров и режимов работы интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин.

3. Выполнены лабораторно-полевые и производственные исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин и получены рациональные параметры и режимы работы для его внедрения в производство и эксплуатации.

Усовершенствованный элеватор с интенсификатором

картофелеуборочной машины изготовлен и прошел опытно-производственную проверку в ОАО «Аграрий» Касимовского района, крестьянско-фермерских хозяйствах ИП «Слободенко В.Ф.» и ИП «Чесноков A.B.» Ухоловского района Рязанской области.

Достоверность основных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических и лабораторно-полевых исследований (расхождения менее 5%), а также положительными результатами полевых (хозяйственных) испытаний усовершенствованных картофелеуборочных машин DR-1500 и КПК-2-01.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО РГАТУ в 2009...2012 годах, ФГБОУ ВПО «МГУ имени Н.П. Огарева» (г. Саранск, 2009), на международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина в 2011 г, на Третьем Международном форуме по интеллектуальной собственности «ЕХРОРМОМТУ'гОП» (г. Москва, Экспоцентр, 7-9 декабря 2011г.), на Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и техника нового поколения - основа модернизации сельского хозяйства» ГНУ ВИМ Россельхозакадемии (г Москва 2011).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика обоснования конструктивных и кинематических параметров основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин.

2. Конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин.

3. Результаты лабораторно-полевых исследований агротехнических показателей картофелекопателя, оснащенного основным элеватором с интенсификатором сепарации.

4. Результаты полевых испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин

5. Показатели технико-экономической эффективности применения основного элеватора с интенсификатором сепарации на картофелеуборочных машинах ОЯ-1500 и КПК-2-01.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 патент РФ на изобретение, 3 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных «Перечнем ... ВАК РФ».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 129 наименований, в том числе 6 на иностранных языках и приложений. Работа изложена на 144 страницах текста, содержит 19 таблиц и 64 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе «Анализ современных технологий уборки картофеля

И_конструктивно-технологических схем сепарирующих органов

картофелеуборочных машин» проведен анализ состояния вопроса, определены задачи исследования.

Рассмотрены научные исследования органов сепарации, и, в частности, наиболее распространенных из них - основных элеваторов, и их применения на картофелеуборочных машинах. Исследованиями в данной области занимались

Борычев С.Н., Бышов Н.В., Верещагин Н.И., Герасимов C.B., Горячкин В.П., Глухих Е.А., Гудзенко И.П., Ерохин М.Н. Колчин H.H., Костенко М.Ю., Кривогов Н.И., Кущев И.Е., Макаров В.А., Максимов JI.M., Первушин В.Ф., Петров Г.Д., Пшеченков К.А., Размыслович И.Р., Сорокин A.A., Угланов М.Б., Успенский И.А., Фирсов Н.В., Фурлетов В.М., Цециновский В.М., Baganz К., Noack W., Brecka J. и др. Проведенный анализ показал, что зачастую существующие основные элеваторы не могут обеспечить необходимую полноту сепарации и достаточную производительность во всем диапазоне условий их применения, а дальнейшее их совершенствование необходимо вести в направлении повышения агротехнических показателей, производительности уборочных машин в различных условиях. Поставлены следующие задачи исследований:

1) обобщить результаты научных исследований факторов, влияющих на сепарацию почвы, способов и устройств для интенсификации сепарации клубненосного вороха картофелеуборочных машин, выявить направление исследований и совершенствования сепарирующих рабочих органов;

2) разработать конструктивно-технологическую схему основного элеватора картофелеуборочных машин с интенсификатором сепарации, обеспечивающую повышение эффективности сепарации при ограничении повреждений клубней не выше уровня АТТ;

3) теоретически обосновать конструктивные и кинематические параметры интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин;

4) на основе лабораторно-полевых исследований уточнить рациональные параметры разработанного интенсификатора сепарации;

5) провести сравнительную оценку агротехнических показателей работы серийных и модернизированных машин с интенсификатором сепарации основного элеватора в ходе хозяйственных испытаний;

6) определить экономическую эффективность применения усовершенствованных картофелеуборочных машин.

Выявлено, что наиболее перспективным путем совершенствования и повышения эффективности использования интенсификаторов с приводом, является изготовление их рабочих элементов из упругого материала и обеспечение возможности изменения их геометрических параметров в процессе работы, что позволит локального воздействовать на клубненосный ворох в наиболее загруженных зонах по ширине основного элеватора.

Во второй главе «Теоретические исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин» в результате анализа теоретических работ H.H. Колчина, A.A. Сорокина, Г.Д. Петрова, М.Б. Угланова установлено, что клубненосный ворох движется по основному элеватору неравномерным слоем по ширине, в результате чего почва зачастую не успевает отсепарироваться, и большое количество почвенных примесей поступает на последующие рабочие органы, что необходимо учитывать при совершенствовании конструктивно-технологической схемы основного элеватора. По результатам анализа

конструкций основных элеваторов с интенсификатором, предложена конструктивно-технологическая схема сепарирующего устройства (рис.1) содержащего основной элеватор 1 и установленный над ним интенсификатор сепарации, выполненный в виде набора последовательно установленных на расстоянии друг от друга приводных валов 2 с закрепленными на каждом из них рабочими элементами 3. Рабочие элементы выполнены в виде упругих элементов круглого сечения, которые укреплены на приводных валах прерывисто, при этом одни концы каждого элемента прикреплены к валам посредством шарнира 4, а другие концы имеют связь с валом посредством подвижной втулки 5. Рабочие элементы расположены на каждом из приводных валов со смещением один относительно другого на 1800 (патент РФ на изобретение №2438289).

А 1

3

Б-Б

1 - основной элеватор; 2 - приводной вал интенсификатора сепарирующего устройства; 3-рабочий элемент интенсификатора; 4 - шарнир; 5 - подвижная втулка; 6 - пружинная шайба; 7 - звездочка цепной передачи.

Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором (патент РФ №2438289).

При движении машины вдоль убираемых рядков подкопанная лемехом масса поступает на основной элеватор 1 (рисунок 1), который транспортирует ее к последующим рабочим органам. Во время транспортирования массы происходит сепарация почвы. При прохождении массы в зоне расположения приводных валов 2 рабочие элементы 3 взаимодействуют с потоком материала, при этом происходит разрушение, разрыхление, разравнивание клубненосного вороха и более интенсивное его разделение на полотне элеватора. В процессе

выполнения технологической операции сепарации установленные над просеивающим элеватором приводные валы 2 с укрепленными на каждом из них рабочими элементами получают вращательное движение в направлении, противоположном движению вороха, от звездочки 7 цепной передачи. При вращении каждого из приводных валов интенсификатора крутящий момент передается на упругие рабочие элементы 3. Во время встречи клубненосного вороха с рабочими элементами последние торцовой и боковой поверхностями активно воздействуют на массу материала, разделяя ее на отдельные потоки и распределяя равномерно по ширине полотна элеватора. При движении каждого рабочего элемента за счет шарнира 4 и подвижной втулки 5 имеется возможность осевого перемещения вдоль вала и поворота вокруг их общей оси, по осевым и радиальным направлениям. В этом случае частицы почвы, перемещаемые поверхностью каждого рабочего элемента, будут двигаться по нему со скольжением, также вдоль и поперек прутков транспортера, что улучшает сепарацию почвы.

Поперечное смещение клубненосного вороха по ширине элеватора в разработанном устройстве осуществляется рабочими элементами интенсификатора. При теоретическом обосновании параметров разработанного устройства будем считать, что величина поперечного смещения локального структурообразования клубненосного вороха, взаимодействующего с рабочим элементом 3 интенсификатора, равна величине перемещения подвижной втулки 5 рабочего элемента по приводному валу 2 (рисунок 1). Определим возможное его значение, выявим взаимосвязи с параметрами интенсификатора активного типа, на основании чего обоснуем конструктивные и кинематические параметры элементов предлагаемого устройства.

Для нахождения параметров рабочего элемента проанализируем его функционирование в наиболее типичных случаях воздействия на ворох (рисунок 2). При этом будем исходить из ситуации, когда подача клубненосного вороха максимальна, и верхняя его граница на наиболее загруженных участках по высоте находится на уровне приводного вала интенсификатора, поскольку этот случай является наиболее неблагоприятным. Определим перемещения подвижной втулки В рабочего элемента при различных видах его нагружения при взаимодействии с ворохом (рисунок 2). При этом происходит изменение геометрических параметров рабочих элементов, нарушение связанности вороха и его поперечное смещение по полотну элеватора. При увеличении диаметра рабочего элемента смещение его подвижной втулки В будет меньше при одинаковой силе воздействия вороха. Смещение также уменьшается при увеличении модуля упругости материала рабочего элемента. По данным профессора Г.Д. Петрова, при средней подаче вороха на двухрядную картофелеуборочную машину 160 кг/с и скорости ее движения 2 м/с, нагрузка составляет qK =80 кг/м или примерно 800 Н/м. Исходя из зависимостей и данных, (столбец 2 таблицы 1), принимаем радиус кривизны рабочих элементов R = 0,09 м, при возможности варьирования модуля упругости в пределах Ерэ= 180 ... 210000 МПа.

В к і д

А- неподвижный шарнир рабочего элемента; В- подвижная втулка рабочего элемента; С- вершина рабочего элемента

Рисунок 2 - Варианты взаимодействия рабочего элемента с компонентами клубненосного вороха.

Таблица 1 - Величина перемещения подвижной втулки В (см. рисунок 2) при

Точка воздействия вороха Выражение для определения перемещения Перемещение точки В, Ерэ=210 ООО МПа (при йН),004м), м Перемещение точки В, £^=210 000 МПа (при с/=0,022м), м Перемещение точки В, Ерэ= 180 МПа (при d=Q,022м), м

1 2 3 4 5

С 5е = " 2 Ерэ1, 0,028 0,00003 0,029

В ГВ 1,57РКЛ3 о„ =-- V. 0,087 0,00009 0,093

Дуга АВ ^ав В Ерэ1г 0,020 0,00002 0,021

Вариант 2- взаимодействие компонента вороха и вершины рабочего элемента

\ Рк

Вариант 3-

распределенное действие клубненосного вороха на рабочий элемент

Рабочий элемент

Приводной вал интенсификатора

Вариант 1-взаимодействие компонента вороха и подвижной втулки рабочего элемента

Условные обозначения к таблице 1: - смещение подвижной втулки В рабочего элемента интенсификатора сепарации вдоль приводного вала при взаимодействии с ворохом в точке С, м; К - радиус кривизны рабочего элемента интенсификатора, м; Рк - сила воздействия компонента вороха (камня, клубня). Н; Ерэ - модуль упругости материала рабочего элемента, Н/мг; 7г - момент инерции сечения при кручении, м ; - смещение подвижной втулки В рабочего элемента интенсификатора сепарации вдоль приводного вала при взаимодействии с ворохом в точке В, м; 5¡¡" -смещение подвижной втулки В рабочего элемента интенсификатора сепарации вдоль приводного вала при действии со стороны вороха на всю поверхность рабочего элемента, м; 1к ■ нагрузка, действующая со стороны вороха на всю поверхность рабочего элемента интенсификатора, Н/м.

Анализ данных, представленных в таблице 1, и графически проиллюстрированных на -рисунке 3, показывает, что при изготовлении рабочих элементов рационально выбрать их диаметр и материал, обеспечивающие достаточно большое поперечное смещение при сохранении упругости, достаточной для того, чтобы рабочие элементы восстанавливали свою первоначальную форму после прохождения через ворох, и не накручивались на вал интенсификатора. Результаты расчета показывают, что данному условию вполне удовлетворяет обрезиненный рабочий элемент, выполненный из проволоки, изготовленной из пружинной стали 65Г диаметром 4 мм (столбец 3 таблицы 1). Данный материал обладает требуемой упругостью, долговечен и при этом сравнительно недорог. Общий диаметр рабочего элемента (с учетом обрезинивания) 0,02 м.

її ! і 1 | : ^ ворох действует в точке С

\У ворох действует в точке В Я ':/ і 1

■ 1 У| : , ворох ді гйствугт на дуге Аі 3

ЛД

ч ■

¿в(Ер3)

11 11 . ворох действует в точке С

Ц / \ ворох действует

і V / в точке В

14 ч \\ ворох действует

\\ X на дуге АВ

\\ /

/

ЧУ

N ч.

о'-

а) зависимость перемещения подвижной б) зависимость перемещения подвижной втулки В от диаметра рабочего элемента. втУлки в °'п модуля упру гости рабочего

элемента.

Рисунок 3 - Зависимости перемещения подвижной втулки рабочего элемента от параметров интенсификатора.

Для обеспечения требуемой производительности и исключения сгруживания вороха необходимо обосновать шаг расстановки рабочих элементов, их количество, зазор между валом сепаратора и транспортером (рис.4).

Рабочий зазор между валом интенсификатора сепарации и транспортером:

Д * Сак + = 127,3 + 20 = 147,3 мм. (1)

где 1тах - длина большой полуоси половины эллипса, которая характеризует максимальную деформацию рабочего элемента, м; с! - диаметр рабочего элемента, м.

\Вал 1 \Вал 2 \Вал 3

¿h

Vi-тш

\R

fiopox-Ln

клубень

транспортер

Рисунок 4 - Схема к расчету конструктивных параметров интенсификатора.

Принимаем рабочий зазор между валом интенсификатора сепарации и транспортером равным А = 0,15 м.

С учетом конструктивных особенностей механизма принимаем количество рабочих элементов на валу равным и = 5 шт.

Рабочий зазор между валом 3 (рис. 4) и транспортером:

(2)

(3)

(4)

А3 = А

Рабочий зазор между валом 2 (рис. 4) и транспортером:

л2=Л3+1(4-0,

j

где Ln - толщина вороха на транспортере (глубина подкопа), м; Ък - толщина клубня, м.

Рабочий зазор между валом 1 (рис. 4) и транспортером:

А ,=Д3+!(&„-&,) j

Из выражений (1...4) при толщине клубня 57,3 мм (по данным лабораторно-полевых исследований), глубине подкопа 200 мм получаем ^з=150 мм, Л2~ 198 мм, J¡=245 мм.

Минимальный шаг расстановки валов исходя из конструктивных соображений должен быть не менее двух радиусов рабочих элементов:

X >27? = 2 -0,09 = 0,18 м. (5)

Окончательно принимаем: шаг расстановки валов X = 0,2 м, а рабочие зазоры ^!=0,25м, Лг=0,20 м, z)3=0,15 м.

Согласно исследованиям проф. Н.В. Бышова и A.A. Сорокина, при уменьшении угла соударения снижается нормальная составляющая скорости соударения, что ведет к минимизации повреждений клубней картофеля. Введем ограничение скорости соударения по нормальной составляющей скорости соударения.

а- угол атаки рабочего элемента, рад; </>- угол закручивания рабочего элемента, рад; х, у, т, п- оси координат; V*- скорость клубня картофеля, м/с; мг- скорость транспортра, м/с; V//- скорость интенсификатора сепарации, м/с; уд.ос- окружная скорость вала интенсификатора сепарации, м/с; чэ.ок- окружная скорость рабочего элемента интенсификатора, м/с; Мг тах- максимальный крутящий момент в сечении рабочего элемента в месте крепления к неподвижному шарниру А, Нм; ю- угловая скорость, рад/с.

Рисунок 5 - Схема к расчету скорости вращения вала интенсификатора.

Для ограничения повреждений клубней в пределах агротехнических требований необходимо, чтобы нормальная составляющая скорости взаимодействия компонентов была меньше максимально-допустимой скорости взаимодействия (3 м/с):

V,, ^ Удоп ■ (б)

Тогда окружная скорость вращения вала интенсификатора сепарации:

'42 М.^^-Ь, '

л<Л -О,

Л2

гкГ -в.

1 + йя

42.б?™ я2 •£„

лс14 • в „,

(7)

/у

где V]— скорость сепарирующего транспортера, м/с; ци тах - максимальная нагрузка, действующая со стороны вороха на всю поверхность рабочего элемента интенсификатора, Н/м; Ьрэ - длина рабочего элемента, м; Срэ - модуль сдвига материала рабочего элемента, Н/м2.

По выражению (7) получаем, что окружная скорость вращения вала интенсификатора сепарации при приведенных выше параметрах устройства должна быть меньше или равна 0,7 м/с, что соответствует частоте вращения вала интенсификатора 74 об/мин.

В третьей главе «Лабораторно-полевые исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин» представлены программа, методика и результаты лабораторно-полевых исследований эффективности работы сепарирующего элеватора с интенсификатором. Была принята следующая программа исследований:

1. Определение размерно-массовых и физико-механических свойств компонентов клубненосного вороха в полевых и лабораторных условиях.

2. Анализ агротехнических показателей при работе экспериментальной установки, оснащенной серийным основным элеватором.

3. Проведение полнофакторного эксперимента на экспериментальной установке, оснащенной усовершенствованным основным элеватором с интенсификатором сепарации.

4. Обработка результатов исследований и их оценка по количеству удаленных почвенных примесей, потерям и повреждениям клубней.

Объектом исследований выступали компоненты клубненосного вороха и экспериментальная установка, собранная на базе картофелекопателя КТН-2В с установленным на нем интенсификатором основного элеватора (патент РФ на изобретение №2438289), представленная на рисунке 6.

На первом этапе эксперимента исследовались компоненты клубненосного вороха, в частности почва, клубни и остатки ботвы картофеля. На втором этапе проводился анализ агротехнических показателей при работе экспериментальной установки, оснащенной серийным основным элеватором. На третьем этапе (с установленным интенсификатором сепарации) с целью определения агротехнических показателей работы устройства при различных режимах и условиях его функционирования, был выполнен полнофакторный эксперимент по плану 23. Переменными факторами выступали: х/ - частота вращения приводных валов интенсификатора усовершенствованного основного элеватора, об/мин; х2 — скорость движения установки, м/с; х3 - зазор между поверхностью основного элеватора и приводным валом первого интенсификатора сепарации, м. Основные уровни и интервалы варьирования факторов представлены в таблице (таблица 2).

Таблица 2- Уровни и интервалы варьирования факторов при исследовании

№ Факторы Единицы измереню Интервал варьирования Верхний уровень Нижний уровень

Натуральное значение Натураль ное 1 значение Кодирова ! нное значение Натураль ное значение Кодирова нное значение

1 2 3 6 7 8 9 10

1 XI об/мин 50 100 + 1 50 -1

2 Х2 м/с 1,0 2,0 + 1 1,0 -1

3 Хз м 0,10 0,30 +1 0,20 -1

По результатам лабораторно-полевых исследований получены математические модели, характеризующие полноту отделения примесей и

повреждения клубней в зависимости от параметров разработанного устройства, а также от скорости движения лабораторно-полевой установки.

Полнота сепарации почвенных примесей: у" = 84,70 + 3,78 х, - 4,49 - 4,07 + 0,90 х, х2 - 1,92 ^ х3 (8);

Повреждения клубней:

уБ^ = 2,45 + 0,60 х, - 0,42 - 0,62 х3 - 0,03 х, х2 - 0,04 х2 х3 (9);

Потери клубней:

у"=092+0£1х!-0,17хз-0,№х/х2+0,05х1хз-0,04х2х3~0,08х;х2х3 (10).

б) вид сверху;

1 - трактор; 2 - карданный вал; 3 - редуктор; 4, 5, 6, 7, 8,9- звездочки привода валов интенсификатора сепарации; 10 - приводные валы интенсификатора;

11 -рабочие элементы; 12-основной элеватор; 13-лемех;

14- рулоны пленки.

Рисунок 6. Схема лабораторно- полевой установки.

По результатам анализа уравнений регрессии выявлено, что рациональная величина частоты вращения разработанного устройства составляет 71 об/мин, зазор между поверхностью элеватора и первым валом интенсификатора сепарации 0,24 м, при этом расхождение значений с результатами теоретических исследований не превышает 4,05 % и 4,00 % соответственно.

1 - трактор; 2 - карданный вал; 3 - редуктор; 10- приводные валы интенсификатора; 11 -рабочие элементы; 12 - основной элеватор. Рисунок 7- Лабораторно-полевая установка (общий вид).

Серийный орган первичной сепарации Усовершенствованный орган

первичной сепарации

Рисунок 8 - Результаты сравнительной оценки агротехнических показателей серийного и усовершенствованного органов первичной сепарацки

(средние значения показателей) В четвертой главе «Полевые исследования усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах» представлена программа, методика и результаты хозяйственных исследований эффективности работы картофелеуборочных комбайнов ОК-1500 и КПК-2-01 с усовершенствованным сепарирующим элеватором.

Исследования проводились в соответствии с ГОСТ 20915-75 на полях Рязанской области в период массовой уборки картофеля в 2009-2011 годах.

Программа полевых исследований включала в себя исследования физико-механических и размерно-массовых свойств культуры картофеля, и хозяйственные испытания усовершенствованных картофелеуборочных комбайнов КПК-2-01 (рис. 9) и ОН-1500 (рис. 10, 11) и, оснащенных интенсификатором сепарации.

1-комкоразрушающие катки; 2- дисковые ножи; 3-лемех; 4— продольно установленные шнеки; 5- основной конвейер; б- интенсификатор сепарации; 7- поперечно установленный шнек; 8- дополнительный конвейер; 9- дополнительный участок горки; 10- отбойный валик; 11- горка; 12- ковшовый конвейер; 13- переборочный стол; 14- бункер. Рисунок 9 - Технологическая схема работы усовершенствованного картофелеуборочного комбайна КПК-2-01.

1 - катки; 2 - вертикальные диски; 3 - лемех; 4 - основной элеватор; 5 - интенсификатор; 6 - ботвоудалители; 7 - каскадный элеватор; 8 - дополнительный элеватор; 9 - горка; 10 - ковшовый элеватор; 11 - переборочный стол; 12 - бункер; 13 - отбойные элементы. Рисунок 10 - Технологическая схема усовершенствованного картофелеуборочного комбайна 011-1500.

2 1 3 4 5

¡-рабочие элементы интенсификатора; 2- приводные валы интенсификатора-3- гидрамотор СМР-160; 4- вентиль; 5- гидравлические иштги Рисунок 11 - Общий вид интенсификатора основного элеватора картофелеуборочной машины (патент РФ №2438289) (на примере комбайна

011-1500).

При проведении исследований определялись: полнота сепарации примесей; количество и степень повреждения клубней; потери клубней.

В качестве объектов исследований были приняты: серийные и усовершенствованные картофелеуборочные комбайны 011-1500 и КПК-2-С1. Испытания проходили на полях со средней урожайностью 23,0 т/га.

Сравнительные полевые испытания показали (таблица 3), что у усовершенствованных картофелеуборочных машин по сравнению с серийными машинами увеличивается чистота клубней в таре соответственно на 6,1% и 6,5%, повреждения клубней при этом практически не изменяются, кроме того уменьшаются потери; появляется возможность повышения рабочей скорости движения агрегатов при уборке, что позволяет увеличить производительность работы с 0,39 до 0,45 и с 0,29 до 0,33 га/ч соответственно.

Исходя из полученных значений агротехнических показателей, подтверждена эффективность органа первичной сепарации с целью повышения эффективности отделения примесей в картофелеуборочных машинах.

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора в картофелеуборочных машинах» изложена методика и результаты определения технико-экономической эффективности применения усовершенствованных картофелеуборочных комбайнов 011-1500 и КПК-2-01.

В результате выявлено, что суммарный экономический эффект от применения усовершенствованного основного элеватора с интенсификатором в картофелеуборочных машинах в расчете на 1 га составляет для комбайна ОЯ-1500- 5329,16 руб./га; для комбайна КПК-2-01- 5780,48 руб./га.

Таблица 3 - Характеристика участка и результаты полевых испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин КПК-2-01

№ п/п Показатели работы Агротехнические и эксплуатационные показатели картофелекопателей

серийный Grimme DR-1500 усоверш. Grimme DR-1500 серийный КПК-2-01 усоверш. КПК-2-01

1 2 3 4 5 6

1. Рабочая скорость агрегата, км/ч 4,2 4,5 3,6 3,9

2. Глубина хода лемеха, см 20 20 20 20

3. Ширина захвата, м 1,5 1,5 1,4 1,4

4. Производительность за 1 ч сменного времени, га/ч 0,39 0,45 0,29 0,33

5. Тип почвы и е8 механический состав серая лесная и средний суглинок выщелоченный чернозем и тяжелый суглинок

6. Влажность почвы, % 12...24%

7. Средняя годовая наработк; машины, га 40 40 40 40

8. Состав вороха (по массе), %: 8.1. Клубни 8.2. Примеси 84,8 15,2 90,9 9,1 78,9 21,1 85,4 15,6

9. Качество выполнения технологического процесса, %: 9.1 Собрано в тару 9.2 Оставлено на поверхности 9.3. Оставлено в почве 94,4 2,4 3,2 97,5 1,1 1,4 94,1 2,6 3,3 97,4 1,1 1,3

10. Повреждения клубней по массе, % 8,03 8,27 9,19 9,10

11. Коэффициент использования времени смены 0,62 0,66 0,57 0,60

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлено, что в перспективных конструктивно-технологических схемах основных элеваторов картофелеуборочных машин целесообразно использовать интенсификаторы активного типа, расположенные над сепарирующей поверхностью, рабочие элементы которых изготовлены из упругого материала и изменяют свои геометрические параметры в процессе работы, что обеспечивает возможность локального воздействия на клубненосный ворох в наиболее загруженных зонах по ширине элеватора при повышении производительности процесса сепарации.

2. Разработана оригинальная конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации активного типа, состоящим из набора последовательно расположенных приводных валов с закрепленными на них рабочими элементами, которые выполнены в виде упругих элементов круглого сечения, укрепленных на валах прерывисто, при этом одни концы элементов прикреплены к валам шарнирно, а другие концы

размещены с возможностью свободного перемещения вдоль оси валов (патент РФ на изобретение №2438289), которая обеспечивает поперечное смещение клубненосного вороха по ширине основного элеватора в наиболее загруженных зонах с целью повышения эффективности сепарации.

3. На основе разработанных механико-математических моделей теоретически обоснованы конструктивные и кинематические параметры интенсификатора сепарации основного элеватора (патент РФ на изобретение №2438289), обеспечивающие повышение эффективности сепарации при ограничении повреждений клубней в пределах АТТ: рабочий зазор под первым, вторым и третьим валами 0,25м, 0,20 м, 0,15 м соответственно, шаг расстановки валов 0,2 м, радиус кривизны рабочих элементов 0,09 м, диаметр металлической основы рабочего элемента 0,004 мм при общем диаметре с учетом обрезинивания 0,02 м, частота вращения валов интенсификатора 74 об/мин.

4. В результате лабораторно-полевых исследований на основе разработанных математических моделей, описывающих основные агротехнические показатели работы устройства при различных значениях конструктивных и кинематических параметров рабочих элементов интенсификатора сепарации уточнены их рациональные значения: частота вращения приводных валов принята равной 71 об/мин, а зазор между первым валом интенсификатора и полотном элеватора - равным 0,24 м, при этом расхождение с результатами теоретических исследований не превышает 5%.

5. Установлено, что у картофелеуборочных машин DR-1500 и КПК-2-01 при использовании усовершенствованного основного элеватора (патент РФ на изобретение №2438289) по сравнению с серийными машинами увеличивается чистота клубней в таре с 84,8 до 90,9% и с 78,9 до 85,4%, потери уменьшаются с 5,6% до 2,5% и с 5,9% до 2,6%, а повреждения клубней при этом изменяются незначительно - с 8,03% до 8,27% и с 9,19% до 9,10% соответственно. При этом в связи с увеличением интенсивности процесса сепарации и, как следствие, появлением возможности повышения рабочей скорости движения агрегатов при уборке производительность работы комбайнов DR-1500 и КПК-2-01 увеличивается с 0,39 до 0,45 га/ч и с 0,29 до 0,33 га/ч соответственно.

6. Определено, что суммарный экономический эффект от применения картофелеуборочных машин, оснащенных основным элеватором с интенсификатором сепарации активного типа (патент №2438289) составляет для: - комбайна DR-1500 - 213166,43 руб. (5329,16 руб/га);

- комбайна КПК-2-01 - 231219,12 руб. (5780,48 руб/га).

Публикации по теме диссертации:

- патенты:

1. Патент на изобретение №2438289, RU, М.кл.2 А 01 D 33/08. Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины. / Рязанов H.A., Успенский И.А., Рембалович Г.К. и др. - Опубл. 10.01.2012, бюл. №1.

- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертаций:

2. Рембалович, Г.К. Совершенствование первичной сепарации в картофелеуборочных машинах / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, H.A. Рязанов // - Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - №10. С. 5- 7.

3. Рембалович, Г.К. Взаимозависимость характеристик повреждаемости клубней с параметрами технического состояния сельскохозяйственной техники в процессе производства картофеля / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, H.A. Рязанов и др. // - Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - №74(10). - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2011/10/pdf/53.pdf.

4. Рембалович, Г.К. Повышение надежности технологического процесса и технических средств машинной уборки картофеля по параметрам качества продукции / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, H.A. Рязанов и др. / Техника и оборудование для села. - 2012. - №3. С. 6-8.

- во всероссийских научных изданиях:

5. Рязанов, H.A. Анализ схемно-конструктивных решений рабочих органов первичной сепарации картофелеуборочных машин / Рязанов H.A., Рембалович Г.К., Успенский И.А., Бышов Н.В. //- В сб. «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем: Сб. трудов по материалам всероссийской научно-технической конференции» / МГУ им. Н.П. Огарева. - Саранск, 2009. - С. 330-333.

6. Рязанов, H.A. К вопросу об интенсификаторах первичной сепарации почвы в картофелеуборочных машинах / H.A. Рязанов, Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, С.Н. Борычев // - Вестник ФГОУ ВПО РГАТУ. -2010 г., № 1.С. 54-57.

Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать лазерная Усл. печ. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ № 745 подписано в печать 23.04.2012 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1 Отпечатано в издательстве учебной литературы и учебно-методических пособий ФГБОУ ВПО РГА ТУ 390044 г. Рязань, ул. Костычева, 1

61 12-5/2522

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет

имени П. А. Костычева» / /

На правах рукописи

Рязанов Николай Анатольевич

Усовершенствованный технологический процесс и интенсификатор основного элеватора картофелеуборочных машин

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Рембалович Г.К.

Рязань-2012

Аннотация

Целью диссертационного исследования является оптимизация технологического процесса сепарации на основном элеваторе картофелеуборочных машин путем совершенствования конструкции и обоснования параметров интенсификатора сепарации.

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

В первой главе проведен анализ состояния вопроса, определены цель и задачи исследования.

Во второй главе приведены теоретические исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин, обоснованы его кинематические и конструктивные параметры и режимы, влияющие на сепарирующую способность и повреждение клубней картофеля.

В третьей главе представлена программа, методика и результаты лабораторно-полевых исследований эффективности работы сепарирующего элеватора с интенсификатором.

В четвертой главе представлена программа, методика и результаты хозяйственных исследований эффективности работы картофелеуборочных машин с усовершенствованным сепарирующим элеватором.

В пятой главе изложена методика и результаты определения технико-экономической эффективности применения усовершенствованных картофелеуборочных машин.

Сделаны выводы о повышении эффективности технологического процесса сепарации при использовании усовершенствованного основного элеватора картофелеуборочных машин.

Приведен список литературы, использованной автором.

В приложениях представлены копия решения о выдаче патента РФ на изобретение, актов хозяйственных испытаний и документов о внедрении.

Содержание

Аннотация

Содержание

Введение

2

3

6

ГЛАВА 1. Анализ современных технологий уборки картофеля и 11 конструктивно-технологических схем сепарирующих органов картофелеуборочных машин

1.3. Анализ условий работы основного элеватора картофелеуборочных 19 машин

1.4. Анализ существующих конструктивно-технологических схем 23 основных элеваторов с интенсификаторами сепарации, применяемых в картофелеуборочных машинах

Выводы 42

1.5. Цель и задачи исследования 43 Глава 2. Теоретические исследования усовершенствованного 45 технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин

2.1. Теоретические предпосылки выбора конструктивно- 45 технологической схемы основного элеватора картофелеуборочных машин

2.2. Конструктивно-технологическая схема основного элеватора с 49 интенсификатором сепарации активного типа картофелеуборочных машин

2.3. Теоретическое обоснование конструктивных параметров 55 интенсификатора сепарации активного типа основного элеватора картофелеуборочной машины

1.1. Технологии возделывания картофеля

1.2. Особенности современной механизированной уборки картофеля

11

14

2.4. Теоретическое обоснование кинематических параметров 67 интенсификатора сепарации активного типа основного элеватора картофелеуборочной машины.

Выводы 75

Глава 3. Лабораторно-полевые исследования усовершенствованного 77 технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин

3.1. Программа исследований 77

3.2. Объект исследований и применяемое оборудование 77

3.3. Исследования размерно-массовых и физико-механических свойств 80 компонентов клубненосного вороха в полевых и лабораторных условиях

3.3.1 Методика 80

3.3.2 Результат исследований 83 3.4 Методика лабораторно-полевых исследований и обработки опытных 86 данных

3.5. Результаты исследований эффективности функционирования 94 сепарирующего органа с интенсификатором сепарации

Выводы 103

Глава 4. Полевые исследования картофелеуборочных машин с 104 усовершенствованным технологическим процессом и

интенсификатором основного элеватора

4.1. Программа исследований 104

4.2. Объекты исследований 104

4.3. Методика проведения хозяйственных исследований серийных и 108 модернизированных картофелеуборочных машин

4.4. Результаты исследований влияния физико-механических свойств 110 компонентов картофельного вороха на показатели работы картофелеуброчных машин

4.5. Результаты полевых исследований и хозяйственных испытаний 112 эффективности функционирования картофелеуборочных машин

Выводы 113

ГЛАВА 5. Технико-экономическая эффективность усовершенствованного 115 технологического процесса и интенсификатора основного элеватора в картофелеуборочных машинах

5.1. Стоимость изготовления и модернизации устройств 115

5.2. Экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат 120

5.3. Экономический эффект от снижения повреждений и потерь клубней 127 Выводы 129 Общие выводы 130 Библиографический список 132 Приложения 145

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей сельского хозяйства для улучшения материального и культурного благосостояния народа России в современных сложных экономических условиях является удовлетворение спроса населения на основные товары народного потребления, в том числе на продукты питания.

Решению поставленной задачи должны способствовать: интенсивное развитие агропромышленного комплекса страны, реорганизация управления производством, укрепление материально - технической базы на основе новейших достижений науки и техники.

Одной из важнейших отраслей сельского хозяйства нашей страны является картофелеводство. Картофель, это очень ценный продовольственный продукт, медицинская норма потребления которого составляет 125 кг на человека в год, также продукция картофелеводства широко используется на производственные цели, для технической переработки и в качестве корма в животноводстве. По данным статистики, в 2011г. площадь его возделывания составила более 2,21 млн. га. В то же время средняя урожайность картофеля в период с 1995г. по 2011г. не превышала 189 ц/га [43]. Это в несколько раз меньше, чем в развитых странах Западной Европы и США. Ситуация усугубляется также тем, что сельскохозяйственный производитель оказался в условиях жестких экономических отношений, когда государственные закупки картофеля сократились в десятки раз, в связи со сложившимся мировым экономическим кризисом. В результате возникает острая необходимость повышения эффективности сельскохозяйственного производства, чего нельзя добиться только путем увеличения урожайности культуры. Требуется применение современных технологий возделывания и уборки картофеля. Отметим, что уровень механизации производства картофеля составляет около 50 %, причем трудозатраты на уборку составляют 45...70 % от общих трудозатрат [4, 12, 14, 11, 59, 88]. Их снижение возможно за счет применения новых технологий и сельскохозяйственной техники, отвечающей агротехническим требованиям (АТТ), предъявляемым к уборочным машинам. Напомним, что по агротехническим требованиям, при наименьших затратах труда должны

обеспечиваться: чистота клубней в таре 80% и более, повреждения- до 5% и потери не более 4...6% клубней [88].

В процессе уборки через сепарирующие органы картофелеуборочных машин проходит на каждом гектаре до 1000 тонн почвы, из которой необходимо выделить клубни с минимальными повреждениями. Из-за этого производительность картофелеуборочных машин определяется в основном пропускной способностью сепарирующего органа.

В связи с этим, создание, совершенствование и обоснование параметров сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин, является актуальной научно-технической задачей для сельскохозяйственного производства.

Современные схемно-конструктивные решения интенсификаторов сепарации не в полной мере обеспечивают требуемого повышения сепарирующей способности рабочих органов в картофелеуборочной технике. Следует отметить, что картофелеуборочным машинам зачастую приходится работать в неблагоприятных условиях: при больших перепадах величины подачи вороха и в значительном диапазоне изменения влажности, что влечет за собой снижение чистоты клубней в таре, резкое возрастание потерь и повреждений. По данным различных исследователей, даже при оптимальных условиях: высокой урожайности картофеля, низкой засоренности поля сорняками и влажности почвы 18-20% в таре для клубней имеется значительное количество почвы и растительных примесей, потери клубней достигают 8-10% [12, 14, 48, 51,63,65,78,91,97, 98, 101, 102, 112, 127, 128]. Это не удовлетворяет агротехническим требованиям и, следовательно, неприемлемо. Из-за имеющих место недостатков конструкций различными способами стремятся повысить сепарирующую способность и сократить потери корнеклубнеплодов. Основной выход в подобной ситуации- это разработка и внедрение высокопроизводительных, надежных, обеспечивающих минимальный уровень повреждений сепарирующих органов, которые унифицированы с картофелеуборочными машинами, выпускаемыми отечественной

промышленностью и эксплуатируемыми в хозяйствах.

Цель исследования - повышение эффективности технологического процесса сепарации на основном элеваторе картофелеуборочных машин путем

совершенствования конструкции и обоснования параметров интенсификатора сепарации.

Объект исследований - технологический процесс и интенсификатор сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин.

Предмет исследований - теоретические и экспериментальные закономерности технологического процесса сепарации клубненосного вороха в картофелеуборочных машинах.

Методы исследований - теоретическое обоснование кинематических, конструктивных параметров и режимов работы усовершенствованного устройства на основе моделирования процесса работы интенсификатора сепарации и его взаимодействия с почвенно-картофельным ворохом. Лабораторные исследования выполнены по плану трехфакторного эксперимента. Моделирование процессов проводилось в программе «MathCAD», обработка полученных экспериментальных данных- методами математической статистики и при помощи программы «STATISTICA». При полевых испытаниях, оценка агротехнических показаний работы сепарирующего рабочего органа и картофелеуборочной машины, проводилась согласно ГОСТ 20915-75, ГОСТ 28713-90, ГОСТ Р 52778-2007 и СТО АИСТ 8.5-2010.

Научную новизну работы составляют:

- методика обоснования конструктивных и кинематических параметров интенсификатора основного элеватора картофелеуборочной машины, обеспечивающих повышение эффективности сепарации при ограничении повреждений клубней до уровня АТТ;

- математические модели, описывающие процесс сепарации клубненосного вороха на основном элеваторе с интенсификатором, связывающие агротехнические показатели данного сепарирующего устройства с его конструктивными и кинематическими параметрами, а также с величиной подачи на устройство клубненосного вороха;

конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин. Новизна научно-

технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение №2438289 «Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины» от 10.01.2012.

Практическая ценность:

разработан основной элеватор с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин (патент РФ на изобретение №2438289 от 10.01.2012);

разработана методика расчета параметров и режимов работы интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин;

- выполнены лабораторно-полевые и производственные исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин и получены рациональные параметры и режимы работы для его внедрения в производство и эксплуатации.

Реализация результатов исследований. Работа по совершенствованию основного элеватора картофелеуборочных машин велась в соответствии с планом НИР федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева» (ФГБОУ ВПО РГАТУ) в период 2008- 2011 гг. в ФГБОУ ВПО РГАТУ, на полях КФХ ИП «Слободенко В.Ф.» Ухоловского района (Приложение 2), ООО «Аграрий» Касимовского района (Приложение 3) и КФХ ИП «Чесноков A.B.» (Приложение 4) Ухоловского района Рязанской области.

Материалы исследований используются при разработке новых сепарирующих рабочих органов; при производстве и капитальном ремонте картофелеуборочных машин в ООО «Агротехресурс» (г. Рязань); а также в учебном процессе ФГБОУ ВПО РГАТУ.

Достоверность основных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических и лабораторно-полевых исследований (расхождения менее 5%), а также положительными результатами полевых (хозяйственных) испытаний усовершенствованных картофелеуборочных машин DR-1500 и КПК-2-01.

На защиту выносятся:

- методика обоснования конструктивных и кинематических параметров основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин;

конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин;

результаты лабораторно-полевых исследований агротехнических показателей картофелекопателя, оснащенного основным элеватором с интенсификатором сепарации;

- результаты полевых испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин;

- показатели технико-экономической эффективности применения основного элеватора с интенсификатором сепарации на картофелеуборочных машинах ГЖ-1500 и КПК-2-01.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева в 2009, 2010 и 2011 годах, ФГБОУ ВПО «МГУ имени Н.П. Огарева» (г. Саранск, 2009), на международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина в 2011 г, на Третьем Международном форуме по интеллектуальной собственности «ЕХРОРМОМТУ 2011» (г. Москва, Экспоцентр, 7-9 декабря 2011г.), на Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и техника нового поколения - основа модернизации сельского хозяйства» ГНУ ВИМ Россельхозакадемии (г. Москва, 2011)..

Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах, из них 3 в журналах, включенных в «Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук» ВАК РФ, получен патент РФ на изобретение №2438289 «Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины» от 10.01.2012 (Приложение 1).

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УБОРКИ КАРТОФЕЛЯ И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СЕПАРИРУЮЩИХ ОРГАНОВ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН

1.1. Технологии возделывания картофеля

В зависимости от почвенно-климатических условий применяются различные технологии возделывания картофеля. Рассмотрим основные отличительные особенности наиболее распространенных из них.

Заворовская технология применяется на легких, средних и тяжелых суглинистых почвах. Особенностью этой технологии является предварительная нарезка гребней (осенью или весной) для создания рыхлой структуры с целью оптимальных условий для развития картофеля и возможности уборки комбайнами. Посадка картофеля осуществляется по схеме, показанной на рис. 1.1.

Рисунок 1.1- Схема посадки картофеля по заворовской технологии

Недостатком этой технологии является то, что многократные уплотнения междурядий колесами приводят к ухудшению роста клубней в уплотненном слое и затруднениям при комбайновой уборке.

Грядо-ленточная технология применяется в засушливых (Краснодарский край и др.) и переувлажненных (Дальний Восток) районах. Объемная гряда в засушливую пору накапливает влагу, а при сильных дождях сбрасывает воду в борозды. Кроме того, рядки посадок не уплотняются колесами при обработках. Эта технология гарантированно дает прибавку урожая на 30%

70 СП

[15,94]

Посадка картофеля производится по схеме, показанной на рис. 1.2.

30 см

Рисунок 1.2 - Схема посадки картофеля по грядо-ленточной технологии

Посадка картофеля может проводиться картофелесажалкой КСМ-ЗА, а уборка - переоборудованным к