МОДЕРНИЗАЦИЯ КОПАТЕЛЯ КСТ-1,4 Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Технические науки

Kurchatkina.— M.: Kolos. 2000. - 776 s.: il.

6. Poliuretan vmesto stali. ili elastichnyye rezervuary morozov ne boyatsya /Neftegaz.RU [Elektronnyy resurs] // Neftegaz.RU - URL: http://www.http://neftegaz.ru/science/view/961 (data obrashcheniya: 29.03.2016).

7. Povysheniye iznosostoykosti podshipnikovykh uzlov selskokhozyaystvennykh mashin primeneniyem kompozitsionnykhmaterialov/G.A. Borisov. I.N. Kolodyazhnaya. E.E. Semenova[idr.].;//VestnikRyazanskogo GATU imeni P.A. Kostycheva №3 (19). 2013 g. - S.103-106.

8. Bolton U. Konstruktsionnyye materialy: metally. splavy. polimery. keramika. kompozity. / Per. s angl. - M: Dodeka - XXl. 2007. - 320 s.

УДК 631.356.44

МОДЕРНИЗАЦИЯ КОПАТЕЛЯ КСТ-1,4

БЫШОВ Николай Владимирович, д-р техн. наук, профессор, byshov@rgatu.ru ЯКУТИН Николай Николаевич, канд. техн. наук, yann_89@inbox.ru КОВЕШНИКОВ Роман Юрьевич, аспирант РОДИОНОВ Вадим Валентинович, аспирант СЕРЖАНТОВ Николай Владимирович, аспирант СМИРНОВ Павел Сергеевич, аспирант, sdk62@yandex.ru Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

В настоящее время производство картофеля связано с большим количеством технологических процессов, наиболее ресурсозатратным из которых остается его уборка, составляющая до 75% всех трудозатрат и до 60% энергозатрат. Их снижение возможно только за счет применения новых технологий и сельскохозяйственной техники, отвечающей всем агротехническим требованиям, предъявляемым к уборочным машинам. Самым ответственным и энергоемким в картофелеуборочных машинах является процесс сепарации почвы, который является одним из основных, что подтверждает целесообразность продолжения изысканий и исследований данного вопроса. В качестве объекта исследований был принят наиболее распространенный в картофелеводческих хозяйствах Рязанской области копатель просеивающего типа кСт-1,4. Во время уборки картофеля клубненосный гребень, подрезаемый лемехом, имеет почвенную корку, которая перемещается с клубненосным пластом с лемеха на прутковый сепарирующий элеватор. Почвенные комки разрушенной почвенной корки гребня, подрезанного лемехом, не всегда удается разрушить дополнительными устройствами. В результате клубни картофеля и почвенные комки разрушенной почвенной корки перемещаются с каскадного пруткового элеватора и падают на поверхность поля, образуя валок картофеля и почвенных комков. Нами разработан ряд технических решений для повышения эффективности очистки клубней от примесей. Данными устройствами достаточно легко оснащаются серийные картофелеуборочные машины, в частности, сотрудниками университета проведена модернизация копателя КСТ-1,4, заключающаяся в использовании в конструкции новых рабочих органов: комкоразрушающих копирующих прутковых катков и уплотняющего опорного барабана. У модернизированного копателя расширяются функциональные возможности и область применения, то есть возможна уборка картофеля с первых двух рядков, а затем с 3-го и 4-го ряда. Кроме того, предотвращается раскатывание картофеля за копателем, образуется твердое ложе и облегчается подбор клубней.

Ключевые слова: уборка, картофель, копатель, модернизация, сепарация.

Введение

Одним из важнейших направлений развития сельского хозяйства нашей страны является увеличение производства, повышение качества и уменьшение себестоимости возделывания картофеля. Картофель выращивают более чем в 130 странах. За последние 15 лет мировые площади

посадок увеличились почти на 20% и сейчас превышают 23 млн. га, с которых собирают около 320 млн. т (урожайность клубней порядка 14 т/га). На долю РФ приходится около 9% общего объема производства; возделывая картофель на площади более 2 млн. га и получая около 28 млн. т валового урожая, мы имеем урожайность около 13 т/га.

© Бышов Н. В., Якутин Н. Н., Ковешников Р. Ю., Родионов В. Ю., Сержантов Н. В., Смирнов П. С., 2016г.

Низкая урожайность картофеля в нашей стране в определенной мере объясняется несовершенством технологии возделывания. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства невозможно только за счет увеличения урожайности культуры, оно должно сопровождаться совершенствованием и внедрением новых технологий ее возделывания и уборки.

В настоящее время производство картофеля связано с большим количеством технологических процессов, наиболее ресурсозатратным из которых остается его уборка, составляющая до 75% всех трудозатрат и до 60% энергозатрат. Их снижение возможно только за счет применения новых технологий и сельскохозяйственной техники, отвечающей всем агротехническим требованиям, предъявляемым к уборочным машинам [1, 6].

Наиболее ответственным и энергоемким (3542% суммарных мощностных затрат [1,6]) в картофелеуборочных машинах является процесс сепарации почвы, который является одним из основных, что подтверждает целесообразность продолжения изысканий и исследований данного вопроса.

Объекты исследований и актуальность темы

По количеству произведенных отечественной промышленностью уборочных машин на сегодняшний день лидирующее место занимают картофелекопатели. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с комбайнами и копателями-погрузчиками [5, 7]:

- невысокая стоимость;

- возможность работать на всех видах почв;

- возможность работать на полях с длиной гона менее 200 м.

Наибольшее распространение в картофеле-водческих хозяйствах Рязанской области получили копатели просеивающего типа КТН-2В (ис-

пользуется на легких и средних почвах) и КСТ-1,4 (используется на всех видах почв, в том числе и на тяжелых). Оба копателя имеют классические технологические процессы (подкоп клубненосного пласта, его сепарация и выгрузка картофеля на поле) и востребованы на рынке отечественной сельхозтехники [7].

Во время уборки картофеля клубненосный гребень, подрезаемый лемехом, имеет почвенную корку, которая перемещается с клубненосным пластом с лемеха на прутковый сепарирующий элеватор. Вначале измельчается и просеивается почва с нижней части клубненосного пласта. Почвенные комки разрушенной почвенной корки гребня, подрезанного лемехом, не всегда удается разрушить дополнительными устройствами. В результате клубни картофеля и почвенные комки разрушенной почвенной корки перемещаются с каскадного пруткового элеватора и падают на поверхность поля, образуя валок картофеля и почвенных комков.

Таким образом, улучшение качества сепарации клубненосного пласта на прутковом элеваторе является актуальной задачей сельскохозяйственного производства.

Разработанные устройства

В Рязанском государственном агротехнологи-ческом университете имени П.А. Костычева разработан ряд технических решений для повышения эффективности очистки клубней от примесей [2,3,4]. Разработанными устройствами достаточно легко оснащаются серийные картофелеуборочные машины. Сотрудниками нашего университета проведена модернизация копателя КСТ-1,4, заключающаяся в использовании в конструкции новых рабочих органов: комкоразрушающих копирующих прутковых катков и уплотняющего опорного барабана (рис. 1).

1 - опорное колесо; 2 - комкоразрушающий копирующий прутковый каток; 3 - лемех; 4 - скоростной сепарирующий транспортер; 5 - основной сепарирующий транспортер; 6 - каскадный сепарирующий транспортер; 7 - сужающая гребенка; 8 - уплотняющий опорный барабан; 9 -подвес; 10 - колеблющийся шатун; 11 - прутки; 12 - диск катка; 13, 14 - диски барабана; 15, 16 - усеченные параболоиды вращения Рис. 1 - Схема модернизированного картофелекопателя КСТ-1,4

Технические науки

Модернизированный картофелекопатель снабжен опорным колесом 1, лемехами 3, скоростным 4, основным 5 и каскадным 6 прутковыми элеваторами, сужающей гребенкой 7 и уплотняющим опорным барабаном 8, поверхность которого образована двумя симметрично расположенными усеченными параболоидами вращения 15 и 16 и состыкованными основаниями, выполненными с наибольшими диаметрами. Состыкованные наибольшие основания барабана 8, выполненные в виде усеченных параболоидов вращения, прикреплены к дискам 13 и 14, выполненным с диаметром большим, чем наибольшие основания усеченных параболоидов вращения 15 и 16. Барабан 8 выполнен в виде задней опоры качения картофелекопателя.

Элеваторы 3, 4 и 5 предназначены для перемещения и размельчения клубненосного пласта, отделения почвы от клубней и отсева ее, расположены один за другим с перепадом по высоте. Они представляют собой решетчатые полотна с замкнутым контуром, верхние (рабочие) ветви которых движутся от лемехов 3 к выходу.

Лемеха 3 закреплены на подвесках 9, шар-нирно соединенных с рамой (рама не показана) и колеблются шатунами 10 с амплитудой 14 мм и различной частотой. Частота колебания лемехов регулируется путем замены звездочек на валу редуктора (звездочка и вал редуктора не показаны).

Перед каждым лемехом 3 установлены с возможностью свободного вращения комкоразруша-ющие копирующие прутковые катки 2. Каждый каток выполнен с образующей поверхностью в виде однолопастного гиперболоида.

На образующей поверхности гиперболоида комкоразрушающего копирующего пруткового катка 2, образованной движением прямой вокруг другой прямой, скрещивающейся с ней, но не перпендикулярной, закреплены прутки 11. На торцовых стенках катка 2 установлены диски 12 с острыми кромками с диаметром большим, чем основание гиперболоида комкоразрушающего копирующего пруткового катка 2.

Барабан 8, выполненный в виде задней опоры качения картофелекопателя, устанавливается под каскадным прутковым элеватором 6 и крепится на кронштейнах к раме (рама не показана).

При работе заявляемого картофелекопателя комкоразрушающие копирующие прутковые катки 2 взаимодействуют с гребнем клубненосного пласта. Они уплотняют гребневый участок почвы и разрушают почвенную корку гребней, а также нарушают связанность верхнего слоя клубненосного гребня. Диски 12, выполненные с диаметром большим, чем основание гиперболоида комкоразруша-ющих копирующих прутковых катков 2, имеющих острую кромку, отрезают почвенный пласт от центральной части клубненосного гребня на глубину залегания нижних клубней. Лемеха 3 подрезают клубненосный пласт гребня, который перемещается по лемехам на скоростной прутковый элеватор 4.

Клубненосный пласт, подрезаемый подкапывающими лемехами 3 и перемещаемый на скоростной прутковый элеватор 4, имеет разрушенную почвенную корк; верхний слой, не связанный корнями убранных стеблей картофеля и сорняков, имеет меньший объем клубненосной почвы, легко

разрушается и просеивается через прутковые элеваторы 4, 5 и 6.

Кроме того, центральная часть клубненосного гребневого пласта с разрушенной почвенной коркой подрезается лемехами 3, закрепленными на подвесках 9 и колеблющихся шатунами 10 с амплитудой 14 мм и частотой 8,3; 9,4 или 10,5 с-1. Частота колебаний лемехов 3 регулируется изменением звездочек на валу редуктора (звездочки на валу редуктора не показаны).

Почвенный пласт с боковой части гребня, не имеющий клубней, так как ширина захвата лемехов 3 равна ширине комкоразрушающего копирующего пруткового катка 2, не подрезается лемехами 3 и не поступает на скоростной прутковый элеватор 4.

Почвенные пласты без клубней картофеля, имеющие почвенную корку и соединенные столонами и стеблями, а также корневой системой сорняков, образованные частью боковых поверхностей гребней и отрезанных вертикально установленными дисками 12, образуют колею. Вращающийся барабан 8, выполненный двумя 15 и 16 симметрично расположенными усеченными параболоидами вращения и состыкованными диаметрами наибольших оснований, закрепленными к дискам 13 и 14, разминает гребни, в которых нет клубней картофеля, и формирует твердое ложе с углублением (рис. 2), в которое скатывается картофель и образуется картофельный валок. При этом возможно подкапывание вначале 1 и 2 рядка или гребней, а затем 3 и 4, так как клубни скатываются по твердой поверхности в углубление, образованное поверхностью вращающегося барабана 8.

Барабан 8, образованный двумя 15 и 16 симметрично расположенными усеченными параболоидами вращения и состыкованными основаниями, выполненными с наибольшим диаметром, является задней опорой качения картофелекопателя.

Состыкованные наибольшие основания барабана 8, закреплены к дискам 13 и 14, которые врезаются в почву и предотвращают поперечное движение картофелекопателя.

а)

У-г\_/1-V

6)

в)

а - гребни с клубнями; б - гребни без клубней; в -

сформированное твердое ложе Рис. 2 - Процесс формирования твердого ложа

Заключение

У модернизированного копателя расширяются функциональные возможности и область применения, то есть возможна уборка картофеля с первых двух рядков, а затем с 3 и 4 ряда. Кроме того, предотвращается раскатывание картофеля за картофелекопателем, образуется твердое ложе

и облегчается подбор картофеля.

Список литературы

1. Бышов, Н. В. Принципы и методы расчета и проектирования рабочих органов комбайнов [Текст] : моногр./ Н. В. Бышов, А. А. Сорокин. - Ря-зань,1999. - 135 с.

2. Пат. 147048 Российская Федерация, МП А0Ю21/02. Картофелекопатель [Текст] / Бышов Н. В., Тришкин И. Б., Бышов Д. Н., Липин В. Д., Смирнов, П. С., Сержантов Н. В., Нестерович Э. О.; заявитель и патентообладатель Рязанский гос. агротехнол. ун-т. - № 2014122357/13 ; заявл. 02.06.14; опубл. 27.10.14, Бюл. № 30. - 10 с.; ил.

3. Пат. 152026 Российская Федерация, МП А0Ю21/00. Картофелекопатель [Текст] / Бышов Н. В., Липин В. Д., Бышов Д. Н., Сержантов Н. В., Ковешников Р. Ю., Смирнов, П. С., Нестерович Э. О., Липина Т. В.; заявитель и патентообладатель Рязанский гос. агротехнол. ун-т. - № 2014154283/13 ; заявл.30.12.14; опубл. 27.04.15, Бюл. № 12. - 10 с.; ил.

4. Пат. 152027 Российская Федерация, МП А0Ю21/00. Картофелекопатель [Текст] / Бышов Н. В., Липин В. Д., Бышов Д. Н., Сержантов Н. В., Ковешников Р. Ю., Смирнов, П. С., Нестерович Э. О., Липина Т. В.; заявитель и патентообладатель Рязанский гос. агротехнол. ун-т. - № 2014154282/13 ; заявл.30.12.14; опубл. 27.04.15, Бюл. № 12. - 10 с.; ил.

5. Борычев, С. Н. Технологии и машины для механизированной уборки картофеля (обзор, теория, расчет) [Текст]: моногр. / С. Н. Борычев. - Рязань : РГСХА, 2006. - 201 с.

6. Основы снижения энергозатрат в сельскохозяйственном производстве (на примере картофеля) [Текст] : моногр. / И. А. Успенский и др. - Рязань, 2010. - 276 с.

7. Якутин, Н. Н. Совершенствование технологического процесса и средства интенсификации сепарации картофелеуборочных машин [Текст] : дис. ... канд. техн. наук. / Н. Н. Якутин //- Рязань, 2014. - 123 с.

MODERNIZATION OF DIGGING MACHINE KST-1.4

Byshov Nikolay V., Doctor of Technical Science, Full Professor, byshov@rgatu.ru

Yakutin Nikolay N., Candidate of Technical Science, yann_89@inbox.ru

^veshnikov Roman Yu., Aspirant

Rodionov Vadim V., Aspirant

Serzhantov Nikolay V., Aspirant

Smirnov Pavel S., Aspirant, sdk62@yandex.ru Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev

Nowadays potato production is connected with a large number of technological processes. Harvesting that is up to 75 % of all labor efforts and up to 60 % of energy expenditures is the most resource-consuming one. Their decline is possible only due to the use of new technologies and agricultural equipment meeting all agrotechnical requirements to harvesting machines. The process of soil separation being one of the main ones is most important and energy-consuming in potato harvesting machines. This proves practicability of further study and investigations of the question. We have chosen most spread at potato farms of Ryazan oblast riddling type digging machine KST-1.4 as an object of investigations. During potato harvesting the tuberiferous rig cut by the tusk has the soil cap moving with the tuberiferous slice from the tusk to the rod separating elevator. It is not always possible to break soil lumps of the cap cut by the tusk with the help of some additional devices. As a result potato tubers and soil lumps of the broken soil cap move from the cascade rod elevator and fall down the field forming the roll of potato and soil lumps. We have developed some technical decisions to increase the efficiency of purifying the tubers from impurities. One can quite easily equip commercial potato harvesters with these devices. In particular the university workers have modernized digging machine KST-1.4 to use new working bodies such as lumps breaking copying rod rolls and the compacting backing drum. The modernized digging machine has a wider range of dexterities and the sphere of application, i.e. it is possible to harvest potato from the first two rows and then from rows 3 and 4. Besides there is no potato rolling behind the digging machine and there appears a hard bed and tubers gathering goes easier.

Key words: harvesting, potato, digging machine, modernization, separation.

Literatura

1. Byshov N.V. Principy i metody rascheta i proektirovaniya rabochikh organov kombaynov/N.V. Byshov, A.A. Sorokin //Monografiya. - Ryazan'. - 1999. - 135 s.

2. Kartofelekopatel': pat. 147048 Ros. Federaciya. № 2014122357/13; zayavl. 02.06.2014; opubl.

27.10.2014, byul. № 30.

3. Kartofelekopatel': pat. 152026 Ros. Federaciya. № 2014154283/13; zayavl. 30.12.2014; opubl.

27.04.2015, byul. № 12.

4. Kartofelekopatel': pat. 152027 Ros. Federaciya. № 2014154282/13; zayavl. 30.12.2014; opubl. 27.04.2015, byul. № 12.

5. Tekhnologii i mashiny dlya mekhanizirovannoy uborki kartofelya (obzor, teoriya, raschet): Monografiya /S.N. Borychev; M-vo s/kh Ros. Federacii, RGSKhA.- Ryazan': RGSKhA, 2006. - 201 s.

6. Uspenskiy I.A. Osnovy snizheniya ehnergozatrat v sel'skokhozyaystvennom proizvodstve (na primere kartofelya) /I.A. Uspenskiy i dr. //Monografiya. - Ryazan', 2010. - 276 s.

7. Yakutin N.N. Sovershenstvovanie tekhnologicheskogo processa i sredstva intensifikacii separacii kartofeleuborochnykh mashin /N.N. Yakutin //Dis. ... kand. tekhn. nauk. - Ryazan', 2014. - 123 s.