CC BY
2УДК 631.356
Г.К. Рембалович, канд. техн. наук, доцент Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
ИССЛЕДОВАНИЕ РАВНОМЕРНОСТИ ПРОСЕИВАНИЯ ПОЧВЫ ПО ШИРИНЕ КОНВЕЙЕРА ПЕРВИЧНОЙ СЕПАРАЦИИ В КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИНАХ
Эффективность производства такого важного для экономики и населения продукта как картофель определяется множеством факторов. К ним относятся качество посадочного материала, использование современных технологий и техники для возделывания, уборки [1], транспортировки [2,3] и хранения картофеля, защита растений, жесткое соблюдение агротехнических сроков и требований, поддержание технического состояния [4] и оптимизация состава машинно-тракторного парка [5], ресурсосбережение [6], условия хранения продукции и многое другое. Повышение эффективности уборки картофеля, как наиболее энерго- и ресурсозатратного технологического процесса в технологии производства, является одной из самых актуальных научно-технических задач. Результаты испытаний современной картофелеуборочной техники показывают, что обеспечить требования потребителя по качеству готовой продукции (отсутствие засоренности примесями, минимум повреждений клубней - до 1% в соответствии с действующими ГОСТ на продукцию картофелеводства) она может лишь при благоприятном стечении погодных факторов (температура, влажность почвы) [1].
Нами была предложена научная гипотеза, основанная на результатах анализа научно-производственного опыта, заключающаяся в том, что повышения эффективности удаления почвенных примесей можно добиться увеличением равномерности распределения клубненосного пласта по ширине сепарирующих конвейеров уборочной машины. Необходимо помнить, что большая часть почвы на картофельном поле (с учетом средней глубины подкопа машиной 18-20 см) сконцентрирована в рядках, а в междурядьях её значительно меньше. При поступлении клубненосного пласта в уборочную машину рядки разбиваются, но общая тенденция к неравномерности подачи по ширине, особенно при неблагоприятной влажности почвы, сохраняется. Так, при пониженной влажности почва ссыхается с образованием прочных комков,
а при повышенной влажности, напротив, происходит её слипание [1], что в обоих случаях затрудняет перераспределение объемов подаваемого в машину пласта по ширине конвейера. Для проверки предложенной гипотезы нами были проведены лабораторно-полевые исследования процесса первичной сепарации почвы на прутковых конвейерах картофелеуборочных машин. Для повышения равномерности распределения клубненосного пласта по ширине конвейеров нами на основании анализа существующих сепараторов [1, 7] предложено оригинальное сепарирующее устройство (патент РФ на изобретение № 2438289) [8], эффективность функционирования которого также оценивалась в рамках исследований.
Программа исследований включала:
- исследование эффективности базового технологического процесса первичной сепарации по параметру «чистота клубней в таре, %» на серийном прутковом конвейере при различной влажности почвы;
- исследование эффективности усовершенствованного технологического процесса первичной сепарации по параметру «чистота клубней в таре, %» на оригинальном прутковом конвейере (патент РФ на изобретение № 2438289) при различной влажности почвы;
- сравнительный анализ полученных результатов для базового и усоврешенствованного технологических процессов первичной сепарации в картофелеуборочных машинах при различной влажности почвы.
Исследования усовершенствованного технологического процесса проводились на экспериментальной установке (рисунки 1 и 2), собранной на базе картофелекопателя КТН-2В. На копателе был установлен усовершенствованный конвейер первичной сепарации 12 с интенсификатором, состоящим из приводных валов 10 с закрепленными на них эластичными рабочими элементами 11, вращающимися навстречу движению картофельного пласта, и тремя валами 13 с намотанной на
© Рембалович Г. К., 2013
1 - трактор; 2 - карданный вал; 3 - редуктор; 10 - приводные валы интенсификатора; 11 - эластичные рабочие элементы; 12 - основной конвейер; 13- лемех; 14- оси с пленками для сбора компонентов вороха
Рис. 1 - Схема экспериментальной установки для исследования усовершенствованного технологического процесса первичной сепарации картофелеуборочных машин
1 - трактор; 2 - карданный вал; 3 - редуктор; 10 - приводные валы; 11 -рабочие элементы; 12 -конвейер. Рис. 2 - Экспериментальная установка (вид общий)
них полиэтиленовой пленкой. Привод рабочих органов осуществлялся от ВОМ агрегатирующе-го трактора 1, приводные валы 10 приводились в действие цепной передачей через звездочки 1-6
(рисунок 3). Исследования базового технологического процесса проводились на этой же установке, но вместо оригинального конвейера первичной сепарации использовался конвейер, применяемый
на серийных картофелеуборочных машинах. При проведении исследований на различных этапах экспериментов использовались поверенные инструмент и оборудование, соответствующие требованиям ГОСТ 20915-75 и СТО АИСТ 8.5 - 2010.
Исследования проводились по оригинальной разработанной нами методике, описанной ниже. Для определения полноты удаления почвенных примесей и потерь клубней на экспериментальной установке были смонтированы три свободно вращающиеся оси, на каждую из которых наматывались рулоны пленки (рисунок 1): первая ось устанавливалась сразу за передним барабаном основного конвейера, вторая - под местом установки последнего приводного вала интенсифика-тора, а третья - в задней части установки в месте схода конечного продукта с конвейера. Экспериментальная установка, агрегатированная с трактором, устанавливалась в начале учетной делянки (опытного участка) и концы пленок закреплялись на почве. По мере движения экспериментальной установки на нижнюю пленку собиралась почва, просеянная через полотно конвейера в зоне работы приводных валов интенсификатора (для оценки эффективности сепарации почвы в зоне интенсификации), на среднюю пленку - почва, просеянная в зоне от последнего вала интенсификатора до конца сепарирующей поверхности конвейера (для оценки эффективности сепарации почвы после воздействия интенсификатора, осуществляющего поперечное перемещение вороха по ширине конвейера); на верхнюю пленку собирались непросеянные почвенные примеси и клубни, сошедшие с конвейера. Отличие разработанной методики от известных ранее заключалось в том, что каждая из трех пленок была расчерчена в продольном направлении четырьмя прямыми линиями, делящими всю зону сепарации по ширине на 5 равных зон (1-^. После прохода экспериментальной установки по учетной делянке масса вороха, а также его компонентов (почвы и клубней картофеля) в каждой зоне на каждой пленке взвешивалась отдельно. В результате выявлялись равномерность просеивания почвы по ширине конвейеров первичной сепарации уборочной машины, и влияние разработанного устройства (патент РФ на изобретение № 2438289) на эффективность сепарации по ширине конвейера как непосредственно в зоне интенсификации, так и после неё.
Рациональные регулировки и режимы работы оригинального конвейера первичной сепарации (патент РФ на изобретение № 2438289) были определены предварительно перед началом исследований. Остальные настройки и режимы работы экспериментальной установки, а также условия испытаний при исследовании и базового, и усовершенствованного технологических процессов были идентичными.
Для учета влажности почвы перед началом опыта проводился её оперативный замер при по-
мощи влагомера. Опыт проводили лишь в случае, когда замеренная влажность почвы соответствовала одному из уровней опыта, в противном случае начало опыта откладывалось до изменения условий испытаний. Опыт проводился при следующих значениях влажности почвы: 11%-16%, 1920%, 23%-28%. После проведения лабораторно-полевых исследований полученные результаты обрабатывались с использованием методов математической статистики. Результаты исследований сведены в таблицу (рисунок 3).
По результатам анализа выявлено, что в начале сепарирующего конвейера интенсивность сепарации по его ширине близка к равномерной, что связано, по нашему мнению, с большим количеством почвы, поступающей на конвейер. На этом участке конвейера влияние интенсификатора на эффективность сепарации минимально.
В дальнейшем, когда часть почвы просеивается, в установке с серийным конвейером наибольшее количество почвы выделяется в зонах 2 и 4, что, по нашему мнению, связано со сгруживани-ем примесей в этих зонах. В этом случае сепарирующая поверхность конвейера в зонах 1, 3 и 5 используется недостаточно, что снижает эффективность сепарации и в конечном итоге повышает количество примесей на верхней пленке (сошедших с конвейера вместе с клубнями). При работе установки с усовершенствованным конвейером за счет более равномерного распределения вороха по его ширине рабочими элементами интенсифи-катора почва равномерно сепарируется во всех пяти зонах, что обеспечивает повышение эффективности сепарации по сравнению с серийным вариантом на 5-20%. Следует отметить, что сепарирующий эффект от применения усовершенствованного устройства значительно выше в тяжелых условиях эксплуатации (при пониженной или повышенной влажности почвы), а в благоприятных условиях он меняется незначительно, поскольку при нормальной влажности почвы серийный конвейер отделяет примеси вполне удовлетворительно. Таким образом, использование основного конвейера картофелеуборочных машин с интен-сификатором, оснащенным эластичными рабочими элементами (патент № 2438289), наиболее эффективно и целесообразно в тяжелых условиях.
Установлено, что экономический эффект от применения усовершенствованного технологического процесса в картофелеуборочных машинах, получаемый за счет повышения качества конечного продукта и снижения эксплуатационных затрат, в различных условиях может достигать 5600-5800 руб. с одного гектара уборочной площади.
Библиографический список
1. Борычев, С.Н. Машинные технологии уборки картофеля с использованием усовершенствованных копателей, копателей-погрузчиков и
1-6 - звездочки привода валов с эластичными рабочими элементами; 7 - прутки конвейера; 8 - полотно конвейера; 9 - эластичные рабочие элементы; 10 - валы интенсификатора; 11 - редуктор;12 - карданный вал
привода (от трактора)
Рис. 3 - Распределение количества почвы по ширине конвейера в ходе технологического процесса
первичной сепарации
комбайнов : дис. д-ра технических наук : 05.20.01 / Борычев С.Н.; ФГОУ ВПО "Рязанская государственная сельскохозяйственная академия". - Рязань, 2008. - 378 с.
2. Инновационные технические средства для транспортировки плодоовощной продукции при внутрихозяйственных перевозках / С.Н. Борычев, И.А. Успенский, И.А. Юхин [и др.] // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - 2012. - № 2.
- С. 37-40.
3. Зарубежные транспортные средства для современного сельскохозяйственного производства / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, Н.Н. Колчин [и др.] // Вестник Рязанского государственного агро-технологического университета им. П.А. Костычева. - 2012. - № 4. - С. 84-87.
4. Взаимосвязь характеристик повреждаемости клубней с параметрами технического состояния сельскохозяйственной техники в процессе производства картофеля / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, Г.Д. Кокорев [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.
- 2011. - № 74. - С. 197-207.
5. Периодичность контроля технического состояния мобильной сельскохозяйственной техники / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, Г.Д. Кокорев [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - № 81. - С. 390-400.
6. Повышение эффективности использования тракторных транспортных средств на внутрихозяйственных перевозках плодоовощной продукции / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, И.А. Успенский, Бышов Д.Н., Юхин И.А., Аникин Н.В. Рязань, 2012.
7. Инновационные решения уборочно-транспортных технологических процессов и технических средств в картофелеводстве / Г.К. Рембалович, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев [и др.] // Сельскохозяйственные машины и технологии. -2013. - № 1. - С. 23-25.
8. Пат. 2265308 Российская Федерация. Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины / Борычев С.Н., Рогов С.С., Бышов Н.В., Панкратов В.В., Успенский И.А., Щелкушкин В.С., Улюшев А.Е. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО "Рязанская государственная сельскохозяйственная академия". опубл. 27.01.2004: ил.
