CC BY
13
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА
МОРКОВОКОПАТЕЛЯ
1 2 Чоршанбиев Р.Х. , Бегимкулов Ф.Э.
Email: Chorshanbiyev6108@scientifictext.ru
1Чоршанбиев Равшан Хушмуродович - старший преподаватель;
2Бегимцулов Файзилла Эргашович - кандидат технических наук, доцент, кафедра механизации сельского хозяйства и сервиса, инженерно-технический факультет, Каршинский инженерно-экономический институт (КИЭИ), г. Карши, Республика Узбекистан
Аннотация: климатические условия Узбекистана позволяют получить в год два урожая моркови в ранние (летом) и поздние (осенью) сроки. Условия уборки в эти сроки резко отличаются друг от друга из-за почвенно-климатических особенностей (летом перед уборкой наблюдаются высокие температуры, низкая относительная влажность воздуха, уплотнение почвы после поливов, а осенью высокая влажность почвы). Также на основных площадях республики семяна моркови высеиваются разбросным способом. Это является основной причиной, препятствующей внедрению морковоуборочных машин теребильного типа. Поэтому для уборки моркови предпочтительно предлагаются машины выкапывающего типа. Во время уборки моркови морковоуборочными комбайнами изменчивость физико-механических свойств почв и образование прочных почвенных комков осложняют технологический процесс сепарации и отделения прочных почвенных комков от клубней. Поэтому целесообразным способом уборки урожая моркови является применение копателей. Ключевые слова: морковь, уборки моркови, элеватор, копатель, решетчатого рыхлителя, тяжелых почвах, скорость элеватора, ширина вороха.
JUSTIFICATION OF PARAMETERS OF THE OPERATING BODY
OF A CARROT DIGGER
12 Chorshanbiyev R.R\ Begimkulov F^.2
1Chorshanbiyev Ravshan Hushmurodovich - Senior Lecturer; 2Begimkulov Fayzilla Ergashovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF AGRICULTURAL MECHANIZATION AND SERVICE, FACULTY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY, KARSHI ENGINEERING AND ECONOMIC INSTITUTE (KIEI), KARSHI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the climatic conditions of Uzbekistan make it possible to get two harvests of carrots per year in the early (summer) and late (autumn) periods. Harvesting conditions during these periods differ sharply from each other due to soil and climatic characteristics (in summer, before harvesting, there are high temperatures, low relative humidity, soil compaction after irrigation, and in autumn, high soil moisture). Also, in the main areas of the republic, carrot seeds are sown in a scattered way. This is the main reason that prevents the introduction of top-lifting carrot harvesters. Therefore, for harvesting carrots, an excavating type machine is preferably provided. During the harvesting of carrots with carrot harvesters, the variability of the physical and mechanical properties of soils and the formation of solid soil lumps complicates the technological process of separation and separation of solid soil lumps from tubers. Therefore, harvesting carrots is an advisable way to use diggers.
Keywords: carrots, harvesting carrots, elevator, digger, trellis ripper, heavy soils, elevator speed, heap width.
УДК 631.358.442.001.5
В Узбекистане морковь выращивается, главным образом, на огородах, приусадебных участках, в мелких фермерских хозяйствах и производство её в хозяйствах отличается высокими ручными затратами труда и существующие технологии возделывания и уборки моркови, что сопровождается увеличением материальных, трудовых затрат и агротехнических сроков проведения работ [1].
В республике при уборке моркови, в основном, применяют самодельные копачи, которые имеют низкое качество работы, а применяемые, завезенные из-за рубежа копатели моркови являются энергоемкими, металлоемкими. Это в свою очередь, приводит к проблемам с агрегатированием с пропашными тракторами хлопководческого комплекса, поскольку нет специальных картофелеводческих тракторов. Кроме этого в существующих копателях моркови процесс сепарации протекает удовлетворительно только на легких и средних почвах с нормальной влажностью. При уборке же моркови на тяжелых почвах, особенно с повышенной или пониженной влажностью, их сепарирующие органы работают неэффективно.
Из-за вышеуказанных физико-механических особенностей при выкопке моркови этими копателями в наших условиях увеличивается потерь и повреждения клубней за счет в конструкции имеющей несколько количестве прутковых элеваторов. К существенным недостаткам серийных прутковых элеваторов относится то, что они значительно теряют свою сепарирующую способность при пониженной влажности почвы из-за большого содержания почвенных комков в клубненосном ворохе и при повышенной влажности, когда налипание почвы на прутки практически сводит к нулю просветы между ними [2, 3].
Сепарирующая способность большинства сепарирующих рабочих органов повышена за счет увеличения количества элеваторов. Эти устройства не всегда обеспечивают полную сепарацию без повреждения значительного количества клубней [4].
Цель исследования. В этой связи большое значение имеет проведение научно-исследовательских работ по повышению эффективности сепарации почвенной массы элеватором копателя при наименьших потерях и повреждениях клубней моркови. Обосновать параметры решетчатого рыхлителя копателя моркови, который обеспечивает равномерное распределение вороха по ширине элеватора и, тем самым, увеличивает полноту сепарации примесей при минимальном повреждении клубней.
Рис. 1. Схема технологического процесса морковокопателя
Материалы и методы. Для решения вышеуказанных проблем нами предлагается энергосберагающий копатель моркови с усовершенствованным элеватором. Он состоит из подкапывающих лемехов 1, решетчатого рыхлителя 2, основного элеватора 3, снабженного квадратичными планками, каскадного элеватора 4, снабженного поперечными планками, колес 5, направителей 6, установленных под углом к раме картофелекопателя, решетчатых гасителей 7. Лемеха 1 состоят из двух основных и одного промежуточного лемеха. Решетчатые рыхлители 2 изготовлены из прутков диаметром 12 мм и покрыты резинами и прикреплены к раме. Квадратичные и прямолинейные (поперечные) планки изготовлены из металлического листа толщиной 3 мм и покрыты резинами и прикрепляются к пруткам элеватора. Гаситель 7 состоит из двух частей, соединенных к раме жестко под углом. Он выполнен в виде решетки, которая покрыта резинами и устанавливается поперечно между собой и относительно элеватора.
В исследованиях были изучены геометрические, кинематические параметры решетчатого рыхлителя копателя моркови.
Результаты и обсуждение. Радиус решетчатого рыхлителя Rр определяется из условия максимального рыхления и отделения части пласта вороха с лопастями рыхлителя с учетом радиуса вала рыхлителя гв, толщины почвенного вороха hп и максимальной высоты расположения моркови hм при элеваторе [5]:
RP < К
К + г
(1)
где: гв - радиус вала, м;
Кп - толщина почвенного пласта, м;
Км - максимальная высота расположения моркови при элеваторе, м.
Подставив в (1) определенные экспериментальным путем значения Кя=16 см, Км=8 см и принимая гв=1,5 см, получим, что Rp< 9,5 см.
Для определения высоты установки приводного вала рыхлителя проведем ось Ох так, чтобы направление оси совпадало с направлением движения полотна элеватора копателя моркови (рис. 2).
Рис. 2. Схема к определению высоты установки приводного вала решетчатого рыхлителя
Рассмотрим движение точки М конца решетчатого рыхлителя радиусом Rs, относительно пласта почвы высотой Кп, поступающего на элеватор, при условии, что вал расположен на высоте Нв над линией полотна элеватора.
Из литературных источников [6] известно для того чтобы лопасть решетчатого рыхлителя смогла отделять часть вороха и активно рыхлить ее без повреждения
клубней моркови высота Нв расположения вала должен удовлетворять следующему условию
н > К +
К (Уагр + V) г К
агр
V,
+ г
\
• —
2
(2)
У
где Уагр - поступательная скорость агрегата, м/с; ¥э - скорость элеватора, м/с;
Ур - окружная скорость решетчатого рыхлителя, м/с. Окружная скорость решетчатого рыхлителя Ур запишется как
V. -О ■ кр •
где О - угловая скорость рыхлителя, рад/с.
(3)
Из проведенных исследований кинематический режим средства интенсификации сепарации определяется следующим выражением [6-9]
1 - V.
1- У"
- 2,5.
(4)
агр
где 1р -кинематический режим решетчатого рыхлителя.
С учетом Кр=0,095 м и подставив в (4) значения Уагр=1,0 м/с, получим, что окружная скорость решетчатого рыхлителя Ур= 2,5 м/с и юр=22,7 с-1.
Подставив в (2) определенные экспериментальным путем значения Уагр=1,0 м/с, Уэ=1,2 м/с и принимая Кр=0,095 м, Ур=2,5 м/с и Ки=0,16 м, получим, что Нв> 0,20 м [1014].
Учитывая значения высоты Нв расположения вала решетчатого рыхлителя и толщины почвенного пласта Ип определяем погруженную часть лопастью рыхлителя к вороху следующим выражением
Ч (Уагр + Уэ )
Г - Кр
К
. + г
т в
\
■ - I
V
2
У
(5)
У
V ' р
Подставив в (5) определенные значения Уагр=1,0 м/с, Уэ=1,2 м/с и принимая Кр=0,095 м, Ур=2,5 м/с и Кя=0,16м, получим, что гл= 0,06м.
В экспериментальных исследованиях были определены геометрические параметры и формы вороха при элеваторе. По результатам экспериментальных исследований форма вороха при элеваторе имеет трапециадальную форму, и угол откоса состоит фв=600, ширина вершины Во= 0,4м.
Ширина решетчатого рыхлителя (Вр) выбирается исходя из ширины вершины Во и угол откоса фе вороха при элеваторе
Г
В > В + 2
К -
К (Ум + Уэ )
у.
к
+ г
т в
\
V ' р ^ ~ У У
Подставив в (6) определенные значения получим, что Вр> 0,47м. Согласно (6) принимаем ширину решетчатого рыхлителя Вр=0,48м.
2
У
(6)
Количество решетки рыхлителя определяется следующим выражением
= Вр ^ м + Ьр ) =
(
Г
Во +
К
К V + )
— г
/(¿м + Ьр )
/у
где ¿м - средний диаметр клубни моркови, м;
Ьр - расстояние между решетки рыхлителя, м.
Расстояние между эластичными прутками по периметру диска определяется из следующего условия
ьр < ¿м > (8)
Подставляя в (7) и (8) вышеопределенные значения и ¿м=0,03м получим, что количество решетки рыхлителя составляет пр=8.
Согласно рис.2. и учитывая погруженной часть лопастью рыхлителя вороху определим площадь зоны рыхления гребня Fп следующим выражением
(
К =
Во +
( К (V + V)
К рУ м э>—г
р V в
к.
(9)
//
Voб =
Объем рыхления за секунду определим по выражению согласно [13]
(10)
где Vk - скорость взаимодействия клубненосного пласта с лопастью решетчатого рыхлителя, м/с.
Скорость Ук взаимодействия клубненосного пласта с лопастью решетчатого рыхлителя определяется следующим выражением
( К (V + V) 1
К + _ р\ агр э> , .„
Vb
V, =
Щп
ВоГл
V,
+ г
Вп
(К _крК+^ .л
(11)
V.
— г
где ¥э - скорость элеватора, м/с;
Ьп - ширина вороха при элеваторе, м.
С учетом (11) выражения (10) имеет следующий вид
VэbnRp
Во + ^фв
(п Кр (Vм + Vэ) 1У, Яр V + Vэ)
г> -р\ м
Кр —
— г
Voб =-
К +-
- + г
г
В
Яр (Vм + V,)
V р
— г
(12)
Согласно рис.2. ККo=Vt и ОК0=Нв=Яр+Км, уравнения движения точки Мт в координатной форме имеет вид:
\ХМт = ^ * ^Кр
^ = К + к—к slnKt У
(13)
где t - время, с.
Продифференцировав уравнения (13) по времени, получим уравнения составляющих абсолютной скорости:
¿X
VX =-= V,, СОЪЮЛ ;
Х ^ м р р р
(14)
п
dy „ • ¥у = Ж = Кр 81П'" (15)
Абсолютная скорость движения любой точки лопасти можно найти из выражения
Кбс = л1 К2 + V2 = ^К2 -2ЯрЛрГмсыор + пур, (16)
R - r
где cos®„ t = -p-
+ hM -r К 2
р
RP RP
Отсюда выражение (17) имеет вид
Кбс = - Vм(2Rp(VM + V3)+ Vp(hM + r ))+ nyp . (17)
Подставив в (17) определенные значения Vasp=1,0 м/с, V>=1,2 м/с и принимая Rp=0,095 м, Vp=2,5 м/с и hn=0,16 м, получим, что гл= 0,065м.
Выводы. Исследование процесса отделения морковных клубней от почвы с применением решетчатых рыхлителей на сепараторе копателя моркови показало, что решетчатые рыхлители способствуют интенсивному сепарированию пласта без повреждения и потерь корнеплоды моркови. Рациональными параметрами, обеспечивающими повышение сепарации почвы картофелекопателя являются: угол дуги окружности рыхлителя - не менее 1200, шаг дуги - 38,9 см, радиус окружности -22,5 см, длина дуги рыхлителя - 47,1 см, длина рыхлителя - 120 см.
Список литературы /References
1. Норчаев Д., Норчаев Р. Корнеклубнекопатель // Евроазиатский союз ученых, 2019. № 4 (61). C. 55-57.
2. Zhongcai W., Hongwen L., Yijin M., Chuanzhu S., Xueqiang L., Wenzheng L., Guoliang S. Experiment and analysis of pota-to-soil separation based on impact recording technology. International Journal of Agriculture and Biology, 2019. № 5(12). С. 71-80.
3. Lu G.Y., Shang S.Q., Wang D.W., Li J.D., Han W.P., He X.N. Study on lacy components of carrot harvester. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2016. № 2. С. 119122.
4. Pramod Reddy А., Moses S.C., Aalam R.N. Performance Evaluation of Adjustable Elevator for Tractor Drawn Potato Dig-ger. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2018. № 7(11). С. 1502-1513.
5. Petersen T., Hampf H. Einsatz einer pneumatischen Trennan-lage in der Annahmestrecke des Kartoffellagerhaus Broderstorf. Agrartechnik, 1984. № 7(34). С.314-316.
6. Листопад Г.Е., Демидов Г.К., Зонов Б.Д. и др. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Агропромиздат, 1986. 688 с.
7. Алакин В.М., Никитин Г.С. Результаты исследований технологического процесса картофелекопателя // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2018. № 5. С. 14-19.
8. Никитин Г.С., Алакин В.М., Плахов С.А. Определение рациональной скорости вращения рабочих органов интенсивной зоны сепарации ротационного картофелекопателя // Аграрный научный журнал, 2019. № 6. С. 96-100.
9. Mukesh Jain, Vijaya Rani, Anil Kumar. Design and Development of Tractor Operated Carrot Digger. Agricultural mech-anization in Asia, Africa and Latin America, 2018. № 3(49). С. 79-85.
10.Ahmed M.O., Abd El-Wahab M.K., Tawfik M.A., Wasfy K.I. Evaluating of a prototype machine for carrot crop harvesting suitable for small holdings. Zagazig Journal of Agricultural Research, 2018. № 1 (45). С. 213-226.
11. Sibirev A.V., Aksenov A.G., Mosyakov M.A. Experimental Laboratory Research of Separation Intensity of Onion Set Heaps on Rod Elevator. Journal of Engineering and Applied Sciences, 2018. № 23. С. 10086-10091.
12. Сибирёв А.В., Аксенов А.Г., Мосяков М.А. Результаты экспериментальных исследований сепарации вороха лука-севка на прутковом элеваторе с асимметрично установленными встряхивателями // Engineering Technologies and Systems, 2019. № 1. С. 91-108.
13. Dorokhov A.S., Sibirev A.V., Aksenov A.G. Results of laboratory investigations of soil screening ability of a chain digger with asymmetric vibrator arrangement. INMATEH-Agricultural Engineering, 2019. № 1 (57). С. 9-18.
14. Dorokhov A.S., Aksenov A.G., Sibirev A.V. Methodolog-ical justification of dynamic systems model construction by artificial neural networks. INMATEH - Agricultural Engineering, 2019. № 2 (58). С. 63-75.
15. SibirevA.V., AksenovA.G., DorokhovA.S., Ponomarev A.G. Comparative study of force action of harvester work tools on potato tubers. CAAS agricultural engineering journal,
2019. № 3(55). С. 85-90.
16.Дорохов А.С., Сибирёв А.В., Аксенов А.Г. Результаты полевых исследований сепарации вороха лука-севка на прутковом элеваторе с асимметрично установленными встряхивателями // Engineering Technologies and Systems, 2020. № 1(30). С. 133-149.
17. Dorokhov A.S., Sibirev A.V., Aksenov A.G., Sazonov N.V. Justification of design and technological parameters of the onion harvester bedshaping roller spiral drum. INMATEH-Agricultural Engineering, 2020. № 1. С. 107-114.
18. Dorokhov A.S. Laboratory-field research results for onion cleaning / A.S. Dorokhov, A.V. Sibirev, A.G. Aksenov, M.A. Mosyakov // INMATEH - Agricultural Engineering,
2020. № 2. (57). С. 41-48.
19. Asghar M. Tauseef Abdul Ghafoor, Anjum Munir, Muhammad Iqbal, Manzoor Ahmad. Design modification and field testing of groundnut digger. Asian Journal of Science and Technology. 2014. Vol. 5. С. 389-394.
20. Natenadze N. The design and theoretical justification of a vibratory digger shovel. Scientific technical union of mechanical engineering Bulgarian association of mechanization in agriculture, 2016. Vol. 5. С. 9-12.
