CC BY
43
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.358
МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫБОРОЧНОЙ УБОРКИ
БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР
В.Г Абезин, доктор технических наук, профессор М.Н. Шапров, доктор технических наук, профессор
Волгоградский государственный аграрный университет
Обосновано преимущество применения технологии выборочной уборки плодов арбуза, разработана конструкция агрегата для выборочной уборки и дано обоснование основных конструктивных и технологических параметров его работы.
Ключевые слова: технология, выборочная уборка, бахчевые культуры, транспортер, укладчик плодов.
В настоящее время отсутствуют сорта арбузов с дружным созреванием, обеспечивающим одноразовый сбор с товарностью, близкой к 100 %, поэтому потери урожая достигают 10...15 % даже при оптимальном сроке сплошного сбора. Причиной этого является то, что при одноразовом сборе имеются как перезревшие, так и недозревшие плоды, которые и являются нетоварной продукцией. Выборочные сборы позволяют исключить потери, повысить урожайность за счет прироста плодов в период между сборами и значительно улучшить качество продукции [1, 4]. На основании анализа существующих технологий уборки плодов бахчевых культур на продовольственные цели следует признать наиболее оптимальным технологический процесс, включающий 2.3 выборочных сбора и последний сплошной сбор в конце уборки.
Сдерживающим фактором в данном случае является высокая трудоемкость этой операции, так как она выполняется в большинстве случаев вручную с применением подручных средств, облегчающих этот трудоемкий процесс и незначительно повышающих производительность труда. Затраты труда только на один выборочный сбор достигают 40.50 чел. час./га [2].
Рисунок 1 - Агрегат для выборочной уборки плодов: 1 - опорная рама; 2 - лоток; 3 - редуктор; 4 - балка; 5, 10, 14 - стойка; 6 - упор;
7 - гидроцилиндр; 8 - укладчик; 9 - транспортер погрузочный; 11 - лебедка; 12 - транспортеры боковые; 13 - шарнир; 15 - колесо опорное; 16, 31 - эластичный материал; 17 - крепление; 18 - звездочки; 19 - ферма; 20 - трос; 21, 27 - боковины; 22 - транспортер лотковый; 23 - цепь приводная; 24 - устройство натяжное; 25 - вал;
26 - подшипник; 28 - распорки; 29 - направляющая; 30, 32 - опора;
33, 34 - ролики упорные и опорные; 35 - перегородка; 36 - лопасти
Применение на выборочной уборке широкозахватных транспортеров позволяет механизировать операции переноса плодов по полю и их погрузку в транспортное средство. Производительность при этом повышается в 2...4 раза. Нами предлагается усовершенствованная конструкция такого транспортера (рисунок 1). Он содержит опорную раму 1, закрепленную на гидравлическую навеску трактора, в задней части которой установлен скатный лоток 2. Для привода всех рабочих органов агрегата от вала отбора мощности трактора установлен редуктор 3. В передней части трактора имеется балка 4, на которую опирается стойка 5.
Упор 6 служит для регулирования с помощью цилиндра 7 положение укладчика плодов 8. Над продольной осью трактора установлен погрузочный транспортер 9. На опорной раме крепится стойка 10, в нижней части которой предусмотрена платформа для размещения лебедок 11. Боковые транспортеры 12 лоткового типа с одноцепочным приводом в средней части имеют шарнир 13, опорную стойку 14 и опорное самоустанавливащееся колесо 15. Скатный лоток 2 футирован эластичным материалом 16. Боковые транспортеры имеют шарнирно-поворотное крепление 17 к опорной раме, натяжные звездочки 18 на концах и несущую ферму 19, удерживаемую тросами 20. Несущая ферма выполнена из уголковых боковин 21, которые фиксируют положение лоткового транспортера, закрепленного к звеньям приводной цепи 23. Направляющая дорожка 29, которая
предотвращает снятие цепи со звездочки и её боковые перемещения, расположена на средней части 30 несущей фермы 19. Лотковый транспортер 31 выполнен из эластичного материала, закрепленного к металлическим дугам 32, которые в свою очередь зафиксированы в боковинах 21 упорными 33 и опорными 34 роликами.
Технологический процесс выборочной уборки плодов бахчевых культур выполняется следующим образом. Закрепленные за участками звенья осуществляют разбивку поля на полосы шириной 40...50 м, расчистку под дороги граничных междурядий между полосами от стеблей и плодов. Агрегат приводится в рабочее положение и выезжает на поле вслед за транспортным средством. При движении агрегата рабочие укладывают зрелые плоды на боковые лотковые транспортеры 22, перемещающиеся с помощью приводных цепей 23, вращение на которые передается от вала отбора мощности трактора через редуктор 3.
С боковых транспортеров 22 плоды поступают на двухручьевый погрузочный транспортер 9 двумя потоками. Это деление обеспечивает эластичная перегородка в центре транспортера. Погрузочный транспортер опирается в передней части на балку 4 через стойку 5, что в определенной степени уравновешивает нагрузку на трактор. Плоды, поступающие с погрузочного транспортера, подаются на укладчик 8, положение которого регулируется гидроцилиндром 7 через упор 6. Укладчик производит укладку плодов в кузов или контейнеры впереди идущего транспортного средства. В случае отсутствия транспортного средства для отгрузки плодов, отгрузочный транспортер отключается, на поверхность поля опускается скатный лоток 2 и агрегат укладывает плоды в валок. При движении агрегата по полю несущие фермы 19 поддерживаются тросами 20, при этом самоустанавливающиеся колеса 15 не касаются поверхности поля постоянно, а поддерживают ферму только при ее боковых колебаниях.
Для перевода агрегата в транспортное положение несущие фермы 19 лебедкой 11 и тросами 20 поднимаются вверх, при этом крайние секции ферм укладываются сверху средних. В шарнирно-поворотном креплении 17 убираются фиксаторы, боковые секции опускаются на самоустанавливающиеся колеса 15, и агрегат перемещается вперед. Сложенные фермы при этом поворачиваются, удерживаясь самоустанавливающимися колесами. После установки ферм параллельно оси трактора они стопорятся фиксаторами шарнирно-поворотного крепления 17.
Основными конструктивными параметрами агрегата для выборочной уборки являются ширина захвата крыла, высота его расположения над поверхностью поля, радиус кривизны лотка транспортера, ширина ручья погрузочного транспортера. Важное значение для обеспечения качественного выполнения операции выборочного сбора плодов оптимизация скорости движения лоткового транспортера, скорости движения погрузочного транспортера, поступательной скорости агрегата, числа обслуживающего персонала. Обоснование перечисленных параметров производилось как теоретически, так и экспериментально в полевых условиях на уборке арбузов.
Как уже отмечалось, для прохода по полю уборочного агрегата и транспортных средств необходимо выполнить подготовку межквартальных дорог. Чем меньше ширина захвата крыла агрегата, тем больше дорог необходимо готовить перед выборочной уборкой, что приводит к значительному снижению урожайности за счет повреждения части растений.
Увеличение ширины захвата повышает вес агрегата, его устойчивость и маневренность ухудшаются. Оптимальная длина крыла установлена равной 20... 25 м [2], то есть ширина захвата агрегата 40...50 м. Высота расположения крыла над поверхностью поля влияет на утомляемость и производительность рабочих. Она должна выбираться из условия минимума движений, т.е. расстояние от поверхности
поля должно быть минимальным, но не менее диаметра плодов. Экспериментально установлено, что высота расположения крыла должна быть в пределах 500.700 мм.
Радиус кривизны лотка транспортера должен обеспечивать укладку максимальных по размеру плодов таким образом, чтобы они опирались на нижнюю часть дуги транспортера. Если транспортер не используется на уборке тыквы, то радиус кривизны должен быть 175... 200 мм. Ширина ручья погрузочного транспортера должна обеспечивать укладку самых крупных по размеру плодов и их надежное удержание при транспортировке. Поэтому ширина ручья для плодов арбузов должна быть 400...500 мм.
Скорость движения цепи лоткового транспортера определяет своевременное перемещение плодов к погрузочному транспортеру и создание свободной зоны для укладки рабочими следующих плодов. Определяющими параметрами здесь являются урожайность У и скорость движения агрегата Уа. При к выборочных сборах за один проход убирается У1 = У / (к + 1) плодов.
Зная среднюю массу плодов тср , определим площадь, на которой он может находиться на поле
Бср. = У1 / тср. = У / тср. (к + 1).
При ширине полосы поля Ь, обслуживаемой одним рабочим, один плод от другого располагается на расстоянии
Ь1 = У / тср. (к + 1) Ь.
При скорости агрегата Уа время перемещения агрегата от плода к плоду равно 11 = Уа / Ь1 = Уа тср. (к + 1) Ь / У.
Отсюда определяем минимальную скорость лоткового транспортера Ул = 2ё / 11 = 2ё У / Уа тср. (к + 1) Ь.
Скорость движения погрузочного транспортера согласовывается со скоростью лоткового транспортеров для предотвращения соударения плодов. Плод, поданный лотковым транспортером, должен быть захвачен погрузочным и выведен из зоны подачи до поступления следующего плода. Соблюдение этого условия требует, чтобы скорость погрузочного транспортера была выше скорости лоткового. Кроме того, необходимо предотвращать травмирование плодов при их передаче на погрузочный транспортер. Эта скорость должна быть меньше допустимой скорости удара о перегородку двухручьевого погрузочного транспортера. Допустимая скорость удара плодов арбузов о металлическую поверхность составляет 1,3 м/с [3]. Допустимая скорость удара для плодов раннеспелых сортов значительно меньше: 0,6.0,8 м/с.
Экспериментально установлено, что скорость транспортера Ул в пределах 0,6...0,8 м/с оптимальна для транспортировки плодов и не допускает их травмирования. Погрузочный транспортер должен подавать плоды на укладчик со скоростями, при которых плоды не травмируются. Было установлено, что оптимальная скорость погрузочного транспортера равна
Уп = (1,2.1,5)Ул.
Поступательная скорость агрегата зависит от урожайности, квалификации сборщиков, состояния поля, погодных условий и из физиологических возможностей рабочих. Основное требование к поступательной скорости - обеспечение возможности уборки с поля всех зрелых плодов без травмирования плетей. В зависимости от перечисленных факторов рабочая скорость агрегата может находиться в пределах 0,5.1,2 км/ч и выбирается самими сборщиками.
Библиографический список
1. Листопад, Г.Е. Механизация выборочных сборов арбузов [Текст] / Г.Е. Листопад // Бахчеводство Волгоградского Заволжья. - Волгоград: Нижневолжское кн. изд-во, 1974. - С. 100-109.
2. Чабан, Л.Н. Изыскание и исследование рабочих органов для машинного сбора арбузов [Текст]: дисс. канд. техн. наук / Л.Н. Чабан. - Волгоград, 1997. - 140 с.
3. Цепляев, А.Н. Качественная оценка работы бахчеуборочных машин [Текст] /А.Н. Цепляев. - Волгоград: Волгоградский СХИ, 1984. - С. 87-92.
4. Цепляев, А.Н. Агротехнологические и технические решения по совершенствованию возделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии [Текст]: дисс. докт. с.-х. наук / Цепляев Алексей Николаевич. - Волгоград, 1998. - 375 с., ил.
E-mail: mshaprov@bk.ru
