CC BY
9
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ УДК 631.356.44
DOI: 10.26897/2687-1149-2022-1-35-39
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕПАРАЦИИ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИСКОВОГО ВОРОШИТЕЛЯ
БАЙБОБОЕВ НАБИЖОН ГУЛОМОВИЧ, д-р техн. наук, профессор1
ngbayboboev@gmail.com
АКБАРОВ ШЕРЗОД БАТЫРОВИЧ, докторант1
shakbarov1986@gmail.com
ГАДЖИЕВ ПАРВИЗ ИМРАНОВИЧ, д-р техн. наук, профессор2
pgadjiev@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-6877-6126
РАМАЗАНОВА ГЮЛЬБИКЕ ГУДРЕТДИНОВНА м, канд. техн. наук, доцент2
gulbike@yandex.ruH; https://orcid.org/0000-0003-2758-9479; Scopus Autor ID: 56072031000
1 Наманганский инженерно-строительный институт; 160103, Республика Узбекистан, г Наманган, проспект Дустлик, 12
2 Российский государственный аграрный заочный университет; 143907, г. Балашиха, ул. Шоссе Энтузиастов, 50
Аннотация. Сложность осуществления процесса сепарации в картофелеуборочных машинах обусловливает применение элеваторов с дисковыми ворошителями. Для повышения эффективности просеивания почвы после подкапывающего лемеха над элеватором установлен дисковый ворошитель с закрепленными на нём обрезиненными пальцами, благодаря упругости которых клубни картофеля не повреждаются. Проведен полнофакторный эксперимент по изучению влияния на полноту сепарации почвенно-клубненосного пласта трех факторов: угла установки пальцев, скорости копателя и частоты вращения дискового ворошителя. Представлены уровни и интервалы варьирования этих факторов. По результатам исследований получено и проанализировано уравнение математической модели, отражающее в закодированном виде влияние значимых факторов на полноту сепарации почвенно-клубненосной массы при уборке картофеля. Анализ решений уравнения математической модели позволил установить, что при угле установки пальцев 32,19° и скорости картофелекопателя 0,203 м/с максимальная полнота сепарации почвенно-клубненосного пласта составляет 90,8%. Экспериментальные исследования проведены в 2020 г. во время сезона уборки картофеля сорта Романо в фермерском хозяйстве «Сарви сада хосили» Касансайского района Наманганской области Республики Узбекистан. Благодаря применению дискового ворошителя на картофелеуборочных машинах количество и степень повреждения клубней снизились за счет перемещения клубней с почвенным пластом и сокращения количества соударений их с прутками элеватора.
Ключевые слова: сепарация почвы, картофелеуборочная машина, элеватор, дисковый ворошитель, обрезиненные пальцы.
Формат цитирования: Байбобоев Н.Г., Акбаров Ш.Б., Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г. Повышение эффективности сепарации картофелеуборочных машин с применением дискового ворошителя // Агроинженерия. 2022. Т. 24. № 1. С. 35-39. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-1-35-39.
О Байбобоев Н.Г., Акбаров Ш.Б., Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г., 2022
ORIGINAL PAPER
INCREASING THE SEPARATING EFFICIENCY
OF POTATO HARVESTING MACHINES WITH THE USE OF A DISC AGITATOR
NABIZHON G. BAIBOBOEV, PhD (Eng), Professor1
ngbayboboev@gmail.com
SHERZOD B. AKBAROV, DSc seeker1
shakbarov1986@gmail.com
PARVIZ I. GADZHIEV, PhD (Eng), Professor2
pgadjiev@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-6877-6126
GYULBIKE G. RAMAZANOVA PhD (Eng), Associate Professor2
gulbike@yandex.ruH; https://orcid.org/0000-0003-2758-9479; Scopus Autor ID: 56072031000
1 Namangan Civil Engineering Institute; 12, Dustlik, Namangan, 160103, Republic of Uzbekistan
2 Russian State Agrarian Correspondence University; 50, Entuziastov Shosse Ave., Balashikha, 143907, Russian Federation
Abstract. The complexity of the separation process in potato harvesters implies the use of elevators with disc agitators. To increase the efficiency of soil sifting after the ploughshare, a disc agitator with rubber-coated fingers fixed on it is installed
above the elevator. Due to its elasticity, the potato tubers are not damaged. The authors conducted a full-factor experiment on the influence of three factors on the completeness of separating a soil-tuber layer: an installation angle of fingers, the digger speed, and the disc agitator speed. The paper presents the levels and variation intervals of these factors. The authors obtained and analyzed the mathematical model equation reflecting the coded influence of significant factors on the separation completeness of a soil-tubular mass at potato harvesting based on the research results. The analysis of solutions to the mathematical model equation has established that at an angle of finger installation of 32.19° and speed of the potato digger of 0.203 m/s, the maximum separation completeness of a soil-tubular mass amounts to 90.8%. Experimental studies were conducted in 2020 during the potato harvesting season of the Romano variety in the farm "Sarvi Sad Khosili" (Kasansay district, Namangan region, the Republic of Uzbekistan). Due to the use of the disc agitator on potato harvesters, the number and degree of tuber damage decreased. The tubers moved with the soil layer, and this fact reduced the number of contacts between the tubers and the elevator bars.
Key words: soil separation, potato harvester, elevator, disc agitator, rubber-coated fingers.
For citation: Baiboboev N.G., Akbarov Sh.B., Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G. Increasing the separating efficiency of potato harvesting machines with the use of a disc agitator. Agricultural Engineering (Moscow), 2022; 24(1): 35-39. (In Rus.). https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-1-35-39.
Введение. Большинство сепарирующих органов картофелеуборочной машины не может в соответствии с определенными требованиями отделять клубни от разнообразных по размеру и свойствам элементов, содержащихся в клубненосной массе.
Сложность осуществления процесса сепарации в картофелеуборочных машинах определяется некоторыми основными факторами. Это незначительное содержание клубней в подкапываемой массе почвы, чувствительность клубней к механическим воздействиям, комковатость, пластичность, липкость почвы, наличие в почве посторонних примесей, что крайне отрицательно влияет на процесс сепарации [1-5].
Существуют три основных способа улучшения сепарации убираемой массы клубней: при предпосадочной подготовке почвы, во время ухода (рыхления) за растениями картофеля непосредственно на машинах для уборки картофеля и при послеуборочной обработке. Рассмотрим процесс сепарации почвенно-клубненосной массы при уборке картофеля [1-4, 6-9].
Цель исследования: совершенствование конструктивных параметров картофелеуборочной машины для увеличения эффективности сепарации почвенно-клубне-носной массы при уборке картофеля.
Материалы и методы. Для улучшения процесса просеивания почвы после подкапывающего лемеха над элеватором предложено установить дисковый ворошитель с закрепленными на нем обрезиненными пальцами (рис. 1, 2).
3
-\_ 2
1J \ 1
1 уП l\vN,—
•-/- __-——
I —
I
////X4V
Рис. 1. Схема элеватора с дисковым ворошителем картофелеуборочной машины:
1 - лемех; 2 - элеватор; 3 - дисковый ворошитель с обрезиненными пальцами
Fig. 1. Design of an elevator with disc agitators of a potato harvester:
1 - share, 2 - elevator, 3 - disc agitator with rubber-coated fingers
Рис. 2. Конструкция дискового ворошителя с обрезиненными пальцами
Fig. 2. Design of the disc agitator with rubber-coated fingers
Благодаря упругости пальцев применение сепарирующего устройства с дисковым ворошителем позволяет увеличить эффективность сепарации почвенно-клубне-носного пласта в различных почвенно-климатических условиях, не повреждая клубни картофеля.
С целью изучения влияния ряда параметров сепарирующего устройства с дисковым ворошителем на качество сепарации клубненосного материала при уборке картофеля разработан план проведения полнофакторного эксперимента. Для этого были приняты наиболее значимые факторы, влияющие на результаты качественной сепарации клубней от почвы: угол установки пальцев a (xj), скорость копателя и (x^ и частота вращения дискового ворошителя ю (x3). Интервал варьирования угла установки пальцев (xj) и частота вращения дискового ворошителя (x3) определялись конструктивными особенностями картофелекопателя, скорость копателя (x^ -в зависимости от технической характеристики агрегатируе-мого трактора1 [10]. В зависимости от условий проведения каждого опыта меняли верхний и нижний уровни факторов.
В таблице представлены уровни и интервалы варьирования факторов [11].
Экспериментальные исследования проведены в 2020 г. во время уборки картофеля сорта Романо в фермерском хозяйстве «Сарви сада хосили» Касансайского района На-манганской области Республики Узбекистан. Урожайность с 1 га составила 18.. .20 т.
1 ГОСТ 20915-2011. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний. М.: Издательство
стандартов, 2013. 28 с.
Байбобоев Н.П, Акбаров Ш.Б., Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г.
Повышение эффективности сепарации картофелеуборочных машин с применением дискового ворошителя
Таблица
Факторы и интервалы их варьирования
Table
Factors and their variation intervals
Нижний уровень (-1) Lower level (-1) Основной уровень (0) Main level (0) Верхний уровень (+1) Upper level (+1) Интервал варьирования Variation interval Наименование фактора Factor name
Xi (a): 0 30 60 30 Угол установки пальцев, град. / Pin installation angle (degree)
x2 (u): 0,15 0,2 0,25 0,05 Скорость копателя, м/с / Digger speed (m/s)
x3 (a>): 60 80 100 20 Частота вращения дискового ворошителя, мин-1 Rotational speed of disc agitator (mirr1)
Результаты и обсуждение. При проведении исследования процесса сепарации почвенно-клубненосной массы в качестве критерия оптимизации (функции отклика) рассматривалась эффективность полноты сепарации, которая определялась согласно ГОСТ 28713-20182 и выражалась в процентах.
По полученным данным полнофакторного эксперимента составлено уравнение математической модели по определению эффективности полноты сепарации (У) почвенно-клубненосной массы:
У = 90,787 + 0,25 • X! + 0,243 • х2 - 0,351 • х3 -
- 1,468 • X!2 + 1,664 • х22 + 0,997 • х32 - 0,579 •х1^х2 -
- 0,839 хгх3 - 0,18 • х2 • х3. (1)
В раскодированном виде уравнение математической модели представлено как
У = 123,527 + 0,295а - 235,4и - 0,339ю - 1,466а2 + + 665,6и2 + 0,0025ю2 - 0,386аи - 0,0014аю - 0,18ию. (2)
По критерию Фишера уравнение математической модели (1) является адекватным. Модель применима для решения производственных задач. Определим значение факторов, обеспечивающих эффективное значение полноты сепарации (У).
1. В качестве постоянного фактора принято: х1 = 0 (а = 30°) (рис. 3).
Преобразованное уравнение математической модели (1) с учетом постоянного фактора представляется как
У = 90,787 + 0,243 • х2 - 0,351 • х3 - 1,664 • х22 +
+ 0,997 • х32 - 0,18 • х2 х3. (3)
+1 NWv s3,iii- 89333 96--—"ST" 50-353__§£ззз M 90,657 |90,763
x2 / ^..'■"90,333 -- ^X'90,333..'-'"" ^ _ 9Л667 90^67 90,333 9ЫЗЗ >0;667 90,333 ЩЦ— -----, X3---' +1
Рис. 3. Зависимость полноты сепарации почвенно-клубненосного пласта в зависимости от скорости копателя x2 и частоты вращения дискового ворошителя x3
Fig. 3. Relationship among the completeness of the soil-tuberiferous layer separation, depending on the digger speed x2, and the disc agitator's rotational speed x3
Экстремум функции отклика находится в пределах варьирования переменных факторов. Значение экстремума
2 ГОСТ 28713-2018. Машины для уборки картофеля. Методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2013. 42 с.
составляет У_вр1 = 90,8%. Экстремуму функции отклика соответствуют значения факторов: х2 = 0,063 (и = 0,203 м/с) и х3 = 0,182 (ю = 83,64 об/мин) при х1 = 0 (а = 30°).
2. В качестве постоянного фактора принято: х2 = 0 (и = 0,2 м/с) (рис. 4).
Baiboboev N.G., Akbarov Sh.B., Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G.
Increasing the separating efficiency of potato harvesting machines with the use of a disc agitator
Преобразованное уравнение математической модели (1) с учетом постоянного фактора представляется как
У = 90,787 + 0,25 • x1 - 0,351 • x3 - 1,468 • x12 + + 0,997 • x32 - 0,839 • x1 • x3.
(4)
Рис. 4. Зависимость полноты сепарации почвенно-клубненосного пласта в зависимости от угла установки пальцев xj и частоты вращения дискового ворошителя x3
Fig. 4. Relationship among the completeness of the soil-tuberiferous layer separation, depending on the angle of fingers' installation Xj, and the disc agitator's rotational speed x3
Экстремум функции отклика находится в пределах варьирования переменных факторов. Значение экстремума составляет Yopt = 90,8%. Экстремуму функции отклика соответствуют значения факторов: x1 = 0,031 (а = 30,93°) и x3 = 0,189 (ю = 83,78 об/мин) при x = 0 (и = 0,2 м/с).
3. В качестве постоянного фактора принято: x3 = 0 (ю = 80 об/мин) (рис. 5).
Преобразованное уравнение математической модели (1) с учетом постоянного фактора представлено как
У = 90,787 + 0,25 • xj + 0,243 • x2 - 1,468 • xj2 -
- 1,664 • x22 - 0,579 xj x2. (5)
Рис. 5. Зависимость полноты сепарации почвенно-клубненосного пласта от угла установки пальцев Xj и скорости копателя x2
Fig. 5. Relationship among the completeness
of the soil-tuberiferous layer separation, depending on the angle of fingers' installation xj, and the digger speed X2
Экстремум функции отклика находится в пределах варьирования переменных факторов. Значение экстремума составляет Yopt = 90,8%. Экстремуму функции отклика соответствуют значения факторов x1 = 0,073 (а = 32,19°) и x2 = 0,06 (и = 0,203 м/с) при x3 = 0 (ю = 80 об/мин).
Выводы
1. Благодаря применению дискового ворошителя на картофелеуборочных машинах количество и степень повреждения клубней снизились за счет перемещения клубней с почвенным пластом и сокращения количества соударений их с прутками элеватора.
2. Максимальная полнота сепарации почвенно-клуб-неносного пласта 90,8% обеспечивается при угле установки пальцев дискового ворошителя а = 32,19° и скорости копателя и = 0,203 м/с.
Библиографический список
1. Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г., Шикалов М.С., Алексеев А.И. Исследование крошения почвы при её предпосадочной подготовке к последующей комбайновой уборке картофеля // Техника и оборудование для села. 2019. № 4. С. 20-23. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2019-4-20-23
2. Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г., Алексеев А.И. Машины для производства картофеля в тяжелых почвах // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: Материалы Х Международной научно-практической конференции, 6-8 июня 2018 г М.: ФГБНУ «Росинформа-гротех», 2018. 328 с.
References
1. Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G., Shikalov M.S., Alekseev A.I. Issledovanie krosheniya pochvy pri ee predposadochnoy podgotovke k posleduyushchey kombaynovoy uborke kartofelya [Study soil crumbling during its pre-planting preparation for the subsequent combine harvesting of potatoes]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela, 2019; 4: 20-23. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2019-4-20-23 (In Rus.)
2. Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G., Alekseev A.I. Mashiny dlya proizvodstva kartofelya v tyazhelykh pochvakh [Machines for potato production in heavy soils]. Nauchno-informatsionnoye obespecheniye innovatsionnogo razvitiya APK 2018: Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "InformAgro-2018". June 6-8, 2018. 328 p. (In Rus.)
Байбобоев Н.Г., Акбаров Ш.Б., Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г.
Повышение эффективности сепарации картофелеуборочных машин с применением дискового ворошителя
3. Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г., Шикалов М.С., Алексеев А.И. Обоснование параметров комкоразрушающего битерного барабана машины для предпосадочной подготовки почвы к комбайновой уборке картофеля // Техника и оборудование для села. 2019. № 8 (266). С. 15-18. https://doi.org/ 10.33267/2072-9642-2019-8-15-18
4. Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г., Манаенков К.А. Повышение эффективности обработки почвы для комбайновой уборки картофеля // Наука в центральной России. 2020. № 4 (46). С. 33-40. https://doi.org/ 10.35887/2305-2538-2020-4-33-40
5. Gläser M., Thümmel H.-W., Körner G. Messung des Beimengungsanteils in Kartoffeln an einer Einlagerungsstrecke mittels Zwei-Gammaenergie-Transmissionsverfahren. Isotopenpraxis Isotopes in Environmental and Health Studies, 1987; 23 (2): 58-64. https://doi.org/10.1080/10256018708623748
6. Бышов Н.В., Борычев С.Н., Якутин Н.Н., Голахов А.А., Симонова Н.В. Повышение качества разделения компонентов клубненосного пласта в картофелеуборочных машинах // Материалы Национальной научно-практической конференции «Технологические новации как фактор устойчивого и эффективного развития современного агропромышленного комплекса». 2020. Ч. 2. С. 73-76.
7. Успенский И.А., Юхин И.А., Мачнев А.В., Голиков А.А. Формирование комплекса картофелеуборочных и транспортных машин // Техника и оборудование для села. 2021. № 2 (284). С. 27-31. https://doi.org/ 10.33267/2072-9642-2021-2-27-31
8. Ließke P., Fischer L. Baugruppen zur Verminderung der Kartoffellbelastungen in der Annahmestrecke bei schwierigen Einsatzbedigungen. Agrartechnik: Landtechnische Zeitschrift der DDR. Berlin 37. 1987. Jg. 8. Р. 352-353.
9. Kostenko M.Yu., Ruzimurodov A.A., Byshov D.N., Go-lakhov A.A., Yakutin N.N. Study of soil separation at a potato chain with a cross rotating agitator. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2019; 422: 012032. https://doi.org/ 10.1088/1755-1315/422/1/012032
10. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280 с.
11. Фирсов М.М. Планирование эксперимента при создании сельскохозяйственной техники. М.: МСХА, 1999. 128 с.
Критерии авторства
Байбобоев Н.Г., Акбаров Ш.Б., Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г. выполнили теоретические исследования, на основании полученных результатов провели эксперимент и подготовили рукопись. Байбобоев Н.Г., Акбаров Ш.Б., Гаджиев П.И., Рамазанова Г.Г. имеют на статью авторские права и несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Статья поступила в редакцию 09.09.2021 Одобрена после рецензирования 14.10.2021 Принята к публикации 15.12.2021
3. Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G., Shikalov M.S., Alekseev A.I. Obosnovanie parametrov komkorazrushayushchego bitemogo bara-bana mashiny dlya predposadochnoy podgotovki pochvy k kombayno-voy uborke kartofelya [Determining the parameters of a clod-crushing beater drum of the machine for pre-planting soil preparation for potato harvesting]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela, 2019; 8(266): 15-18. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2019-8-15-18 (In Rus.)
4. Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G., Manaenkov K.A. Povysh-enie effektivnosti obrabotki pochvy dlya kombaynovoy uborki kartofelya [Improving the efficiency of soil cultivation for combine harvesting of potatoes]. Nauka v Tsentral'noy Rossii, 2020; 4 (46): 33-40. https://doi.org/10.35887/2305-2538-2020-4-33-40 (In Rus.)
5. Gläser M., Thümmel H.-W., Körner G. Messung des Beimengungsanteils in Kartoffeln an einer Einlagerungsstrecke mittels Zwei-Gammaenergie-Transmissionsverfahren. Isotopenpraxis Isotopes in Environmental and Health Studies, 1987; 23(2): 58-64. https://doi.org/10.1080/10256018708623748
6. Byshov N.V., Borychev S.N., Yakutin N.N., Golakhov A.A., Simonova N.V. Povyshenie kachestva razdeleniya komponentov klubnenosnogo plasta v kartofeleuborochnykh mashinakh [Improving the separation quality of the tuberous layer components in potato harvesters]. Materialy Natsional'noy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Tekhnologicheskiye novatsii kak faktor ustoychivogo i effektivnogo razvitiya sovremennogo agropromyshlennogo kompleksa", 2020: 73-76. (In Rus.)
7. Uspensky I.A., Yukhin I.A., Machnev A.V., Golikov A.A. Formirovanie kompleksa kartofeleuborochnykh i transport-nykh mashin [Formation of a set of potato and transport machines]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela, 2021; 2 (284): 27-31. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-2-27-31 (In Rus.)
8. Ließke P., Fischer L. Baugruppen zur Verminderung der Kar-toffellbelastungen in der Annahmestrecke bei schwierigen Einsatz-bedigungen. Agrartechnik: Landtechnische Zeitschrift der DDR. Berlin 37. 1987; 8: 352-353. (In German)
9. Kostenko M.Yu., Ruzimurodov A.A., Byshov D.N., Go-lakhov A.A., Yakutin N.N. Study of soil separation at a potato chain with a cross rotating agitator. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 2019; 422: 012032. https://doi.org/ 10.1088/1755-1315/422/1/012032
10. Adler Yu.P., Markova EV, Granovsky Yu.V Planirovanie eksperimenta pri poiske optimal'nykh usloviy [Planning an experiment to find optimal conditions]. Moscow, Nauka, 1976. 280 p. (In Rus.)
11. Firsov M.M. Planirovanie eksperimenta pri sozdanii sel'sko-khozyaystvennoy tekhniki [Planning an experiment in the designing of agricultural machinery]. Moscow, MSKhA, 1999. 128 p. (In Rus.)
Contribution
N.G. Baiboboev, Sh.B. Akbarov, P.I. Gadzhiev, G.G. Ramazanova performed theoretical studies, and based on the results obtained, conducted the experiment and wrote the manuscript. N.G. Baiboboev, Sh.B. Akbarov, P.I. Gadzhiev, G.G. Ramazanova have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper.
The paper was received 09.09.2021 Approved after reviewing 14.10.2021 Accepted for publication 15.12.2021
Baiboboev N.G., Akbarov Sh.B., Gadzhiev P.I., Ramazanova G.G.
Increasing the separating efficiency of potato harvesting machines with the use of a disc agitator
