CC BY
9
УДК 004.658.2
DOI 10.24412/2311-6447-2023-1-177-182
Повышение качества очистки корнеплодов сахарной свёклы перед её переработкой
Improving the quality of cleaning sugar beet root crops before processing it
Доцент П.Н. Кузнецов (ORCID 0000-0002-5984-510X), Мичуринский государственный аграрный университет, кафедра стандартизации, метрологии и технического сервиса, тел. 8-953 709-23-17, PaNK-77fernail.ru
доцент А.В. Аксеновский, Мичуринский государственный аграрный университет, кафедра технологических процессов и техносферной безопасности, тел. 8-915-876-54-70, nokv2002w:mail.ru
профессор С.В. Соловьев Мичуринский государственный аграрный университет, кафедра транспортно-технологических машин и основ конструирования, sergsol6800iaiva.ru
Associate Professor P.N. Kuznetsov, Michurinsk State Agrarian University, chair of Standardization, Metrology and Technical Service, tel. 8-953 709-23-17, PaNK-77wmaii.ru
Associate Professor A.V. Aksenovskiy, Michurinsk State Agrarian University, chair of Technological Processes and Technosphere Safetv, tel. 8-915-876-54-70, nokv2002wmail.ru
Professor S.V. Solovyov Michurinsk State Agrarian University, chair of Transport and Technological Machines and Design Fundamentals, [email protected]
Аннотация Тамбовская область явмется одним из основных регионов Центрального Черноземья, выращивающим и перерабатывающим сахарную свёклу в больших объемах. Период уборочных работ в регионе сопровождается большим количеством осадков, в виде дождя. Почва становится влажной и препятствз'ет качественному очищению корнеплодов рабочими органами уборочных машин, прилипая к поверхности. Рассмотрены уборочные машины и некоторые предлагаемые констрз'к-ции, содержащие щеточные рабочие органы, применяемые при уборке сахарной свёклы. Для повышения качества очистки корнеплодов предлагается усовершенствование конструкции транспортера -оснащение и применение в уборочных машинах щеточных очистителей, выполненных в виде щеточного барабана с установленной пружиной для очистки его от влажной почвы. Установленные щеточные барабаны на комбайне ROPA показали эффективность их применения при использовании на почвах с повышенной влажностью. Предлагаемая доработанная конструкция транспортера комбайна ROPA позволила повысить качество очистки корнеплодов сахарной свеклы при з'борке в Центральном Черноземье и исключить потери времени на технологические перерывы для очистки рабочих органов.
Abstract. In the Russian Federation, the main source of granulated sugar is sugar beet root crops. The Tambov region is one of the main regions of the Central Chernozem region, growing and processing sugar beet in large volumes. At the same time, the harvesting period in the region is accompanied by a large amount of precipitation, in the form of rain. At the same time, the soil becomes moist and prevents the high -quality purification of root crops by the working bodies of harvesting machines, sticking to its surface. Harvesting machines and some proposed designs containing brush working bodies used in the harvesting of sugar beet are considered. To improve the quality of root crop cleaning, it is proposed to improve the design of the conveyor - equipping and using brush cleaners in harvesting machines, made in the form of a brush drum with an installed spring to clean it from wet soil. The installed brush drums on the ROPA combine harvester have shown the effectiveness of their use when used on soils with high humidity. The proposed modified design of the conveyor of the ROPA combine harvester made it possible to improve the quality of cleaning sugar beet root crops during harvesting in the Central Chernozem region and to eliminate the loss of time for technological breaks for cleaning working bodies.
Ключевые слова: корнеплод, сахарная свёкла, эффективность, очистка, транспортер, щётка, барабан, пружина, технология, уборка, комбайн
С; П.Н. Кузнецов, А.В. Аксеновский, С.В. Соловьев, 2023
Keywords: root crops, sugar beet, efficiency, cleaning, convej'or, brush, drum, spring, technology, cleaning, combine
В настоящее время производство сахарной свёклы является важнейшей задачей для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации. Сахарная свёкла является основным источником получения сахарного песка. Тамбовская область один из основных регионов Центрального Черноземья, который производит и перерабатывает сахарную свёклу в большом количестве. Однако период уборки сахарной свёклы в Тамбовской области сопровождается обильным количеством осадков, что негативно отражается на степени очистки убираемых корнеплодов [1-3]. В задачи наших исследований входит повышение качества очистки сахарной свёклы перед её переработкой на свеклоперерабатывающих предприятиях, что в конечном итоге снизит время на доочистку и предотвратит потери плодородного слоя почвы с полей Центрального Черноземья.
При проведении исследований нами была сформулирована цель - повышение качества очистки корнеплодов в неблагоприятных погодных условиях путем совершенствования конструкции транспортера. Перед этим требуется провести анализ конструкций существующих транспортеров и выявить пути их совершенствования для работы в условиях повышенной влажности почвы.
Для дальнейшего анализа рассмотрим действующие требования к качеству работы машин применительно к качеству очистки корнеплодов сахарной свёклы. «Агротехнические требования на качественные показатели работы свеклоуборочных машин, а именно применительно к очистке имеют следующие показатели. Не должны превышать: общие повреждения корнеплодов - свыше 20,0 %, в т. ч. сильные -свыше 5,0 %п загрязненность убранного вороха свыше 10,0 %, в т. ч. зеленой массой - свыше 3,0 %» [4].
Таким образом, рабочие и транспортирующие органы, используемые в машинах и комбайнах, должны не только хорошо очищать корнеплоды, но п не наносить им повреждения. В настоящее время на полях Тамбовского региона широко применяются машины зарубежного производства, таких фирм как: Franz Kleine, Grimme REXOR 620, Holmer Terra Dos, Agrifac WKM HEXA, ROPA и другие. Они оснащены как основными очищающими транспортирующими устройствами (шнековые, роторные и пр.), так и вспомогательными прутковыми транспортёрами - приемными, загрузочными и выгрузки. Данные виды транспортеров не выполняют функцию очистки, а служат в основном для транспортировки корнеплодов.
Мы считаем, что к данным транспортерам наиболее целесообразно применять щеточные очищающие приспособления и конструкции [5, 6], устанавливаемые над ними. С нашей точки зрения, «устройства и машины, которые снабжены щёточным рабочим органом, обеспечивающим высокую степень копирования поверхности и очистки её, а также надёжность в работе» [6], являются наиболее перспективными. Они «требуют небольших затрат энергии, просты в изготовлении и обслуживании» [6].
Ряд авторов также провел исследования по применению конструкций рабочих органов, оснащенных щетками. Мухин В.А., Дусенов М.К. предложили конструкцию (рис. 1, а), имеющую щетки, которые установлены в роторном барабане и повышающие степень очистки при взаимодействии с корнеплодами [7].
Кухмазов К.З., Зябиров А.И. предложили использование эластичных очистителей (в виде щёток), которые устанавливают по периферии ротора в машинах (рис. 1, б) [8].
Отделенные монадам.«
а б
Рис. 1. Конструкции рабочих органов, оснагценных щетками, предложенные: а - В.А. Мухиным, М.К. Дусеновьш (Саратовский ГАУ): а) 1 - загрузочный бункер; 2 - горизонтальный диск; 3 - криволинейные крыльчатки; 4 - щетки; 5 - рифы; 6 - отверстия для прохода загрязнений; 7 - сборная емкость для загрязнений; 8 - отражатели; 9 - корпус; 10 - отверстия для выгрузки корнеклубнеплодов; 11 - выгрузной лоток для корнеклубнеплодов; 12 -лопатка; б - К.З. Кухмазовым, А.И. Зябировым (Пензенская ГСХА): 1 - подбирающий ротор; 2, 3 - передающие роторы; 4, 5, б - оградительные решетки; 7 - эластичные очистители; 8 - криволинейные спицы
Однако предлагаемые авторами конструкции позволяют не в полной мере решать указанную проблему эффективной очистки непосредственно во время проведения уборочных работ, потому что онп залипают и эффективность процесса дальнейшей очистки корнеплодов снижается» [5].
Предлагаемая нами конструкция (рис. 2) позволяет очищающим щёткам 2 при загрязнении их почвой, и, как следствие, снижение очищающей способностп, быть очищенными при взаимодействии с цилиндрической пружиной 3, которая может быть как закреплена неподвижно на раме транспортера, так и совершать возвратно -поступательное движение вдоль оси вращающихся щеток. Данный «способ транспортировки и очистки корнеклубнеплодов» [9] наглядно показан на рис. 2.
<¿0 I
Вид А
Рис. 2. Способ транспортировки и очистки корнеклубнеплодов: N° 2009118189/12, предложенный В.И. Горшениньш, П.Н. Кузнецовым и C.B. Соловьевым (Мичуринский ГАУ): 1 - транспортирующий элемент; 2 - приводная цилиндрическая щетка; 3 - витая цилиндрическая пружина растяжения; 4 - кривошипно-шатунный механизм; 5 - кулисный механизм
Проведенные исследования показали, что «... применение конструкций щеточных очистителей при работе в условиях Центрального Черноземья, когда влажность почвы достигает 26-34%, эффективно» [6].
Для реализации предлагаемого способа очистки нами были изготовлены
щеточные барабаны и пружина, которые были установлены на одном из комбайнов ИОРА во время уборки сахарной свёклы. Конструкция была закреплена на раме, где установлен прутковый транспортер, сразу после шнекового очистителя (рис. 3) перед роторными [10].
Рис. 3. Приемный прутковый транспортер комбайна ROPA Euro Tiger с установленными щеточными барабанами и пружиной
Влажность почвы при «проведении исследований, определяли методом термостатной сушки, высушивая пробы при температуре 105 "С до постоянного веса. Отношение массы удаленной влаги к первоначальной, выраженной в процентах, является абсолютной влажностью почвы:
W
■100% :
т..
■
■ 100%
tn„
(1)
где Шпв - масса пробы до проведения сушки, кг; тПс - масса пробы после проведения сушки, кг.
Определение загрязненности корнеплодов проводили в соответствие с ГОСТ Р 53036-2008 «Свекла сахарная. Методы испытаний», следующим образом. В поле при уборке брали извлеченные корнеплоды и укладывали их в корзину, вес которой известен. Затем производили взвешивание. После взвешивания корнеплоды извлекались из емкости и очищали от почвы, затем пх вновь укладывали в емкость и производили взвешивание. Загрязненность определяли по остаточной массе, используя формулу [6]:
100%
(2)
где т3агр ~ масса емкости с корнеплодами до очистки, кг; т0Чищ - масса емкости с корнеплодами после очистки, кг.
Исследования осуществляли на полях Центрального Черноземья в ООО «Юго-Восточная агрогруппа» АФ Троицкая. На черноземных почвах в соответствии с планом эксперимента. Период проведения - сентябрь-октябрь, когда почва имеет наибольшую влажность и лппкость (таблица).
Таблица
Результаты очистки корнеплодов сахарной свёклы
Показатель Факт Проект Снижение степени загрязненности и потерь корнеплодов свеклы
При влажности почвы, % При влажности почвы, % При влажности почвы, %
26 % 34% 26% 34 % 26 % 34 %
Начальная загрязненность корнеплодов, % 22 35 22 35 - -
Конечная загрязненность корнеплодов, % 16 28 8 20 4 8
Степень очистки корнеплодов свеклы, % 80 7518 ) 89 87 - -
Результаты исследований позволили выявить, что прутковый транспортер, оснащенный устройством для очистки, позволяет повысить степень очистки корнеплодов до 87 % при влажности почвы до 34 % и, как результат, снизить вынос плодородного слоя почвы с полей.
Предлагаемая усовершенствованная конструкция транспортера комбайна позволяет повысить качество очистки корнеплодов сахарной свеклы при комбайновой уборке в условиях Центрального Черноземья и убрать потери времени при технологических перерывах на очистку рабочих органов. Также использование усовершенствованной конструкции снижает безвозвратные потери плодородного слоя почвы с 5,0 до 1,5 т/га, гумуса с 0,30 до 0,09 т/га и неэффективные затраты на транспортировку собранного урожая с 626,3 до 187,9 р./га.
ЛИТЕРАТУРА
1. Копатель корнеплодов вибрационного типа / А.Г. Абросимов, C.B. Соловьёв, И.А. Дробышев, A.B. Алехин, C.B. Дьячков, A.A. Бахарев // Наука и Образование. -2019. - Т. 2. - № 4. - С. 221.
2. Кинематика движения корнеплода сахарной свеклы при выкопке вибрационным копачом / A.C. Сугак, А.Г. Абросимов, C.B. Соловьёв, И.А. Дробышев, A.B. Алехин // Наука и Образование. - 2019. - Т. 2. - № 4. - С. 220.
3. Theoretical substantiation of the design of the opener of the beet seeder / S.V. Soloviev, A.G. Abrosimov, S.V. Dyachkov, A.A. Bakharev, N.V. Kartechina, A.A. Zavrazhnov / / В сборнике: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. -Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, 2021. - C. 42114.
4. Халанский, B.M. Сельскохозяйственные машины /: Учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений / Халанский, В. М., Горбачёв И.В. - М.: КолосС, 2004. - 624 с.
5. Кузнецов, П. Н. Совершенствование приемного транспортера свеклоуборочного комбайна ROPA для работы в неблагоприятных погодных условиях / П. Н. Кузнецов, П. И. Стрижков / / Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2016.-Ne 4. - С. 172-177.
6. Кузнецов П.Н. Совершенствование технологии и техническое средство для очистки сахарной свеклы в условиях повышенной влажности почвы / автореф. дис. ... к-та техн. наук. - Мичуринск-наукоград, 2015. - 20с.
7. Мухин В.А. Устройство для повышения эффективности щеточного очистителя корнеклубнеплодов / В. А. Мухин, М. К. Дусенов / / Тракторы и сельхозмашины. -2011.-No 5. -С. 18-20.
8. Кухмазов, К.З. Повышение эффективности комбайновой уборки корнеплодов сахарной свеклы: монография / К.З. Кухмазов, А.И. Зябиров. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - 176 с.
9. Горшенин В.И., Кузнецов П.Н., Соловьев C.B. Способ транспортировки и очистки корнеклубнеплодов // Патент РФ № 2400048. - 2010.
10. Проспект. [Электронный ресурс] / Режим доступа: https: / /www.ropa-maschinenbau.de /mediathek/ru /ropa-euro~tiger v8-4 /prospekte/#filter
REFERENCE
1. Digger of roots of vibration type / A.G. Abrosimov, S.V. Solovyov, I.A. Drobyshev, A.V. Alekhin, S.V. Dyachkov, A.A. Bakharev // Science and Education. - 2019. - V. 2. -No. 4. - S. 221.
2. Kinematics of sugar beet root movement during digging with a vibrating digger / A.S. Sugak, A.G. Abrosimov, S.V. Solovyov, I.A. Drobyshev, A.V. Alekhin // Science and Education. - 2019. - V. 2. - No. 4. - S. 220.
3.Theoretical substantiation of the design of the opener of the beet seeder / S.V.
Solo-viev, A.G. Abrosimov, S.V. Dyachkov, A.A. Bakharev, N.V. Kartechina, A.A. Zavrazhnov // В сборнике: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. -Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, 2021. - C. 42114.
4. Khalansky, V.M. Agricultural machines /: Textbooks and manuals for students of higher education, studies, institutions / Khalansky, V. ML, Gorbachev I.V. - M.: Ko-losS, 2004. - 624 p. (Russian).
5. Kuznetsov, P. N. Improvement of the receiving conveyor of the beet harvester ROPA for work in adverse weather conditions / P. N. Kuznetsov, P. I. Strizhkov / / Bulletin of the Michurinsky State Agrarian University. - 2016. - No. 4. - pp. 172-177. (Russian).
6. Kuznetsov P.N. Improvement of technology and technical means for cleaning sugar beet in conditions of high soil moisture / abstract, dis. ... k-ta of technical sciences. - Michurinsk-naukograd, 2015. - 20pp. (Russian).
7. Mukhin V.A. Device for increasing the efficiency of the brush cleaner of root tubers / V. A. Mukhin, M. K. Dusenov // Tractors and agricultural machines. - 2011. -No. 5. - pp. 18-20. (Russian).
8. Kuhmazov, K.Z. Improving the efficiency of combine harvesting of sugar beet root crops: monograph / K.Z. Kuhmazov, A.I. Zyabirov. - Penza: RIO PGSHA, 2014. -176 p. (Russian).
9. Gorshenin V.I., Kuznetsov P.N., Soloviev S.V. Method of transportation and cleaning of root tubers // Patent of the Russian Federation No. 2400048. - 2010. (Russian).
10. Prospect. [Electronic resource] / Access mode: https://www.ropa-maschinenbau.de/mediathek/ru/ropa-euro-tiger-v8-4/prospekte/#filter (Russian).
