Введение к работе
Актуальность темы. Картофель является одной из важнейших продовольственных и сырьевых культур. Его производством занимаются более 140 стран мира. Доля России в мировом производстве составляет около 15%.
Производство картофеля связано с большими энерго- и трудозатратами. При этом от 60 до 70% всех затрат приходится на уборку урожая. Основная трудность заключается в том, что для сбора урожая картофеля необходимо поднимать значительный по объему и массе пласт почвы и выделять из него с минимальными потерями и повреждениями клубни, доля которых незначительна и составляет не более 2%. Поэтому качество работы картофелеуборочных машин в значительной степени зависит от процесса подкапывания, т. е. от совершенства подкапывающих органов.
Применение комбайнов позволяет сократить в 3-5 раз затраты труда на уборку картофеля и снизить потери клубней в 5-10 раз (с 25-30% до 3-5%). Поэтому дальнейшее повышение уровня комбайновой уборки картофеля является весьма важной научно-технической задачей. Решение этой задачи требует совершенствования существующих и разработки новых подкапывающих рабочих органов, во многом определяющих работоспособность картофелеуборочных машин и качество выполняемого ими технологического процесса.
Существенным недостатком существующих подкапывающих рабочих органов является забивание их элементами растений и ботвой, вследствии чего происходит сгруживание клубненосного пласта и технологический процесс прерывается.
Поэтому исследования, направленные на совершенствование технологического процесса картофелеуборочного комбайна путем устранения забивания приемной части элементами растений и ботвой и обоснование параметров и режимов дополнительных устройств - дисковых элементов, предотвращающих сгруживание клубненосного пласта, являются актуальными и имеют важное народнохозяйственное значение.
Цель работы. Обоснование формы, параметров и режимов работы дисковых элементов подкапывающих рабочих органов картофелеуборочных машин, обеспечивающих высокие качественные показатели процесса уборки при снижении энергетических затрат и металлоемкости конструкции комбайнов.
Объекты исследований. Дисковые элементы подкапывающих рабочих органов картофелеуборочных машин.
Методика исследований. Экспериментальные исследования выполнены с использованием отраслевых и частных методик с применением теории планирования полнофакторного эксперимента. Обработка экспериментальных данных на ЭВМ осуществлялась методами регрессионного анализа.
Научную новизну работы составляют математические модели силового взаимодействия дискового элемента, снабженного почвозацепами, с почвенным пластом и элементами растений, позволяющие определить зависимости тягового сопротивления и крутящего момента рабочего органа от его основных параметров (высоты зуба, длины режущей кромки зуба, числа зубьев, радиуса диска, площади почвозацепа).
\
Практическая ценность работы. Инженерная методика определения рациональных параметров и режимов работы дисковых элементов с учетом форм режущих кромок зубьев и почвозацепов. Обоснован и разработан новый рабочий эрган картофелеуборочных машин, позволяющий снизить тяговое сопротивление на 38%, повреждения клубней на 2,1%, их потери на 3%, уменьшить потери времени по технологическим причинам на 12%, снизить содержание почвы в сходо-вом ворохе на 16%, улучшить крошение клубненосного пласта на 21%.
Реализация результатов исследований. Опытный картофелекопатель, созданный на базе приемной части картофелеуборочного комбайна КПК-2.01, оснащенный экспериментальным подкапывающим рабочим органом, успешно прошел хозяйственные испытания в АОЗТ «Коммунар» Тульской области Новомосковского района (1998, 1999 и 2000 г.г.). За три года им был убран картофель на площади в 72 га.
Результаты исследований переданы в ОАО «ВИСХОМ» и АООТ«ФИРМА КОМБАЙН» для создания более совершенных картофелеуборочных машин.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподовательского состава, научных сотрудников и аспирантов РГСХА (г. Рязань, 1998, 1999, 2000 Г.Г.), СГГГАУ (г. Санкт-Петербург, 1999 г.), РВАИ (г. Рязань, 2000 г.), СГСХА (г. Самара, 2000 г.), на секции НТС ВИСХОМа (2000 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах, получено положительное решении о выдаче патента №99110463/13.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 112 наименований, из них 2 на иностранных языках. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц, 38 рисунков, 25 приложений.
