Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1 Технологические особенности механизированной уборки и повреждаемость клубней 10
1.1.1 Потери и повреждения клубней 30
1.1.2 Требования к качеству клубней картофеля 32
1.1.4 Физико-механические свойства почв 35
1.2 Строение и физико-механические свойства клубней картофеля 40
1.2.1 Строение клубней картофеля 40
1.2.2 Физико-механические свойства клубня
1.3 Классификация механических повреждений клубней 51
1.4 Цель и задачи исследований 54
Глава 2 Теоретические исследования факторов механических повреждений клубней картофеля при уборке 55
2.1 Основные факторы, влияющие на повреждаемость клубней 55
2.2 Влияние режимов работы картофелеуборочных машин 57
2.3 Зависимость повреждений клубней от конструкции рабочих органов 62
2.4 Выводы по второй главе 67
Глава 3 Экспериментальные исследования повреждаемости клубней картофеля в лабораторных условиях
3.1 Методика и оборудование лабораторных исследований 68
3.2 Установка для определения повреждаемости клубней картофеля 70
3.3 Методика и оборудование лабораторных исследований
3.3.1 Маятниковый копер 77
3.3.2 Определитель повреждаемости клубней картофеля 79
3.4 Результаты лабораторных исследований 82
3.4.1 Маятниковый копер 82
3.4.2 Определитель повреждаемости клубней картофеля
3.4.3 Картофелеуборочный комбайн 90
3.4.4 Рабочий орган картофелеуборочного комбайна 93
3.5 Выводы по третьей главе 99
Глава 4 Экспериментальные исследования повреждаемости клубней картофеля в полевых условиях
1 4.1 Программа и методика полевых экспериментов 101
4.2 Исследование зависимости повреждаемости клубней от рабочих органов уборочных машин 104
4.3 Исследование повреждаемости клубней картофеля вильчатой направляющей 115
4.4 Выводы по четвертой главе 126
Глава 5 Экономическая эффективность рекомендаций 128
Общие выводы 130
Библиографический список
- Физико-механические свойства почв
- Классификация механических повреждений клубней
- Определитель повреждаемости клубней картофеля
- Исследование повреждаемости клубней картофеля вильчатой направляющей
Введение к работе
Актуальность проблемы. Картофелеводство, как в России, так и за рубежом является одной из традиционно важных отраслей сельского хозяйства. картофель дает в 1,5 – 2 раза больше углеводов с единицы площади, чем зерновые. Производство картофеля связано с большими энерго- и трудозатратами. Чтобы произвести картофель в настоящее время необходимо около 500 чел.-ч. на 1 га, причём 40 – 60 % из них приходится на уборку, что составляет примерно 200 – 300 чел.-ч.
Главными причинами низкой эффективности картофелеводства является: низкий технологический уровень возделывания картофеля, отсутствие недорогих комплексов техники и оборудования для возделывания, послеуборочной доработки и хранения картофеля; недостаточные объёмы производства качественного и семенного материала, особенно сортов с высокими потребительскими качествами, предназначенных как для потребления в свежем виде, так и для промышленной переработки на картофелепродукты; несоблюдение требований стандартов и отсутствие системы сертификации в процессе элитного семеноводства картофеля.
Бурное развитие средств механизации в картофелеводстве выдвинуло на первый план проблему снижения механических повреждений клубней. Механические повреждения возникают в результате взаимодействия клубней с рабочими органами и примесями. По данным ряда исследований, в период массовой уборки картофеля применяемые комплексы машин повреждают от 15 до 47 % клубней. Основная доля повреждений приходится на картофелеуборочный комбайн и сортировальный пункт; значительное количество клубней повреждается при перевозке и закладке на хранение.
Следовательно, механические повреждения существенно влияют на качество продукции, потери при хранении, кулинарные качества, на качество семенного картофеля, которое влияет на величину будущего урожая. Чтобы снизить механические повреждения необходимо совершенствовать рабочие органы картофелеуборочных машин.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с утвержденной темой НИР БГСХА, имеющую государственную регистрацию ВНТИЦ № ГР 0120.0 712169 «Элементы формирования эффективной инженерно-технической системы АПК» при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Бурятия в виде гранта молодых ученых М-09-13 и Федерального агентства по делам молодежи (Росмолодежь) в виде премии.
Цель работы - совершенствование конструкций сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин для снижения повреждаемости клубней картофеля.
Задачи исследования:
теоретические исследования факторов и влияния ударных процессов на механическую повреждаемость клубней;
экспериментальные исследования соударения клубней с поверхностями рабочих органов;
обоснование параметров рабочих органов картофелеуборочных машин;
оценка повреждений клубней картофеля при сравнительных лабораторно-полевых испытаниях.
Объект исследования. Технологический процесс уборки картофеля машинами, в частности, в зависимости от сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин на механическую повреждаемость клубней картофеля.
Предмет исследования. Взаимосвязь снижения механической повреждаемости клубней картофеля с конструктивными параметрами сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин.
Методы исследований и достоверность результатов. Методологической основой исследований являются теоретические положения классической теории удара и элементы теории упругости.
Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы подтверждается: использованием сертифицированных средств измерения параметров; использованием государственного и отраслевого стандартов; подтверждение расчетных данных с экспериментальными; использованием стандартных пакетов прикладных программ анализа данных.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном исследовании факторов, влияющих на повреждаемость клубней картофеля при механизированной уборке, получение моделей, описывающих повреждаемость клубней картофеля, анализе и обобщении теоретических положений и закономерностей, в результате которых:
- разработаны математические модели повреждаемости клубней картофеля при механизированной уборке;
- разработаны технические средства оценки устойчивости клубней картофеля к механическим повреждениям;
- обоснованы оптимальные параметры режима работы картофелеуборочных машин с целью снижения уровня повреждений клубней картофеля при механизированном возделывании;
- разработаны рабочие органы картофелеуборочных машин для снижения уровня повреждений клубней картофеля.
Новизна предложенных технических разработок подтверждена патентами РФ на изобретения (№2324322, №2321851).
Практическую ценность работы представляют:
- разработанные и усовершенствованные технические средства для оценки клубней картофеля на устойчивость к механическим повреждениям в период уборки, также данные технические средства могут быть использованы для селекционной работы;
- рекомендации по оптимальным режимам работы картофелеуборочных машин для снижения уровня повреждаемости клубней картофеля при механизированном возделывании в условиях Республики Бурятия;
- усовершенствованный сепарирующий рабочий орган, предназначенный для снижения уровня повреждаемости клубней картофеля.
Реализация результатов исследований. Сепарирующий рабочий орган (вильчатая направляющая) была смонтирована на картофелекопатель КТН-2В-1 и внедрена в ООО «Сокол» Селенгинского района, ООО «Деметра» Иволгинского района и в трех фермерских хозяйствах Республики Бурятия.
Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на зарубежных, международных и региональных научно-практических конференциях: Восточно-Сибирский государственный технологический университет (Улан-Удэ, 2006г.), Иркутская ГСХА (Иркутск, 2008г.), Монгольский сельскохозяйственный университет (Монголия, Улан-Батор, 2010г.), на международной конференции «Хурэл Тогоот» (Монголия, Улан-Батор, 2010г.), на ежегодных научно-практических конференциях Бурятской ГСХА имени профессора В.Р. Филиппова (2006 – 2013 гг.), на ежегодных научно-практических конференциях Восточно-Сибирского государственного технологического университета и на ежегодных научно-практических конференциях Иркутской ГСХА (2006 – 2013 гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 25 работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных из списка ВАК РФ, 2 статьи – в зарубежных журналах, 2 патента на изобретения РФ.
На защиту выносится:
- математические модели повреждаемости клубней картофеля при механизированной уборке.
- технические средства оценки устойчивости клубней картофеля к механическим повреждениям в период уборки;
- комплекс конструктивных разработок и технических мероприятий, заключающийся в разработке устройств для оценки устойчивости клубней картофеля к механическим повреждениям и конструкций рабочих органов картофелеуборочных машин.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 203 с. основного текста - 129 с., приложений - 56 с., имеется 51 рисунков, 19 таблиц. Библиографический список состоит из 161 наименования, в т.ч. 11 иностранных авторов, ссылок на электронные ресурсы и программы 7.
Физико-механические свойства почв
Требования к качеству продовольственного картофеля охватывают кулинарные свойства и внешние видимые признаки качества. Кулинарные свойства клубней зависят от степени разваристости, консистенции мякоти (тврдость после варки), влажности, зернистости, мучнистости, вкусовых качеств, цвета мякоти, потемнения клубней после варки. В разных странах и районах критерии качества клубней неодинаковы. Так, некоторые потребители предпочитают слаборазваристые сорта картофеля, а другие – мучнистые сорта. В связи с этим у разных групп потребителей часто складываются различные представления о качестве продовольственного картофеля.
Поэтому разработаны кулинарные типы картофеля. Так, салатный картофель – преимущественно слаборазваривающийся, клубни удлиннной формы, кожура их не лопается при варке, мякоть довольно тврдая, мелкозернистая и влажная, вкусовые качества – хорошие. Кожура мучнистых сортов картофеля – лопается при варке сильнее, клубни развариваются быстрее, мякоть несколько грубозернистая. Требования потребителей к внешнему виду картофеля этого типа – клубни правильной формы с мелкими глазками и жлтой мякотью.
При торговле за рубежом, кроме сорта, обязательно указывают торговые классы картофеля. Например, в Германии их три: экстра, класс 1 и класс 2. Для класса экстра установлены нижние границы по размеру для продолговатых и продолговато-овальных клубней – 30 мм, круглоовальных – 40, при этом диапазон между мелкими и крупными клубнями – не более 20 мм. Удельный вес посторонних примесей не должен превышать 1%. Механические повреждения допустимы на глубину мякоти 0,5 мм, потртостей должно быть не более 25% поверхности клубней, порезов не более 10% поверхности, позеленевших клубней – не более 6%. Для класса 1 допустимы 2% посторонних примесей, общий процент отхода – 8; для класса 2 – соответственно 2 и 10% [42].
Требования к качеству картофеля для переработки в пищевые продукты и полуфабрикаты имеют свои отличительные особенности.
Клубни для производства чипсов, жареного картофеля и сухих продуктов должны содержать повышенное количество сухого вещества, что повышает выход продукта и сокращает расход масла. Другой важный признак – низкое содержание редуцирующих сахаров, так как это обусловливает окраску продуктов. Клубни не должны темнеть как в сыром, так и переработанном виде. Требования к внешним качественным признакам картофеля остаются в основном теми же, что и к столовому картофелю.
Перерабатывающей промышленности нужны такие сорта, которые отличались бы незначительными потерями при очистке клубней. Кожура должна хорошо отделяться от клубней, чтобы сократить затраты времени на их доочистку, то есть требуются клубни с неглубоким расположением глазков и ровной поверхностью. Форма клубней, предназначенных для производства чипсов и жареного картофеля, должна быть овальной, в то время как для прочих изделий более удобна круглая форма, как более пригодная для машинной обработки. Клубни должны иметь минимум механических и других повреждений, обладать высокой лжкостью.
Высокие требования, предъявляемые к картофелю на переработку в пищевые продукты, могут быть выполнены лишь при целенаправленном возделывании, соответствующей агротехнике и подготовке картофеля к реализации.
Самый важный показатель качества картофеля при использовании его для переработки в спирт и крахмал – содержание и качество крахмала. Каждый процент крахмалистости дат возможность сэкономить 30 кг картофеля. При этом крахмальные зрна должны быть крупными, ибо мелкие и мельчайшие зрна плохо выделяются [42].
При использовании картофеля на кормовые цели необходимые качественные признаки – содержание крахмала и белка. К другим признакам фуражного картофеля относятся пригодность сорта для механизированной технологии возделывания и хорошая лжкость клубней.
По качеству семенной картофель должен соответствовать следующим агротехническим требованиям: хорошая всхожесть, способность давать ростки, ровные дружные всходы и хорошую густоту стояния. Такой картофель должен быть здоровым (не заражнным вирусными, грибными и бактериальными заболеваниями). Оптимальный размер посадочных клубней составляет 28 – 35 мм [41]. Качество клубней формируется под влиянием многих условий, в частности типа почвы, сорта, агротехнических мероприятий, способов уборки и т.д. Размер механических повреждений клубней зависит от сорта, способа уборки урожая, условий транспортировки и хранения клубней, а также от типа почвы, погодных условий и доз внесения удобрений. Потемнение мякоти клубня при кулинарной обработке, изменение окраски измельчнной мякоти клубня в значительной степени зависят от типа почвы и погодных условий выращивания картофеля. Первый из этих показателей ухудшается от повышенных доз азотных удобрений, второй – при нехватке калия в почве. Практикой установлено, что за счт правильного подбора сортов, передовой агротехники, рациональных способов уборки, оптимального режима хранения и применения химических средств борьбы с болезнями и вредителями картофеля удатся оказывать влияние примерно на 70% качественных признаков. Таким образом, в каждой стране требования к качеству картофеля разнообразно и необходимо учитывать специфику конкретного региона.
Классификация механических повреждений клубней
Упругие свойства клубней характеризуются коэффициентом восстановления формы при ударе о неподвижную преграду. Коэффициент восстановления зависит от сорта картофеля, продолжительности и условий его хранения, физического состояния клубня и материала соударяемой поверхности (по опытам, проведенным Бжезовской А.И. [10], коэффициент приближается к 1, а Верещагиным Н.Ч. [21] он равен от 0,18 до 0,80). А Табачук В.И. [119] при помощи маятникового копра определял коэффициент восстановления скорости клубней при падении их на железную плиту (для сорта Берлихинген равен 0,6; Калев – 0,55; Лорх – 0,63). Следовательно, коэффициент восстановления зависит от упругих свойств и угла наклона соударяемой поверхности, от начальной скорости удара и массы клубня.
Таким образом, при проектировании картофелеуборочных машин необходимо учитывать специфику региона, физико-механические свойства почвы и климатические условия.
В настоящее время кроме механических повреждений существуют повреждения, вызванные болезнями и вредителями. Потери урожая, причиняемые болезнями и вредителями, составляет около 22%. Клубни картофеля поражается многими грибковыми, бактериальными, вирусными, микоплазменными, вироидальными и нематодными заболеваниями [55]. В европейских странах установлены 10 вирусов и вироидов, поражающих картофель. В Германии отмечены 9 бактериальных, в том числе 4 микоплазмаподобных возбудителей, из которых 8 наносят ощутимый вред [3].
Пересыпкин В.Ф., Воловик А.С. и другие сотрудники [109,25] отмечают, что на территории бывшего Советского Союза картофель подвергается 31 заболеваниям (из них 14 наиболее опасных болезней в России). Экономически ощутимый вред могут причинять следующие бактериальные и грибковые болезни картофеля: фитофтороз или бурая гниль, ризоктониоз или черная парша, сухая гниль клубней и многие другие. Менее распространены, но очень вредоносны: порошистая парша, серебристая парша, немоз, антракноз и многие другие.
В Забайкалье ученые (Писарев Б.А. [110], Матвеева М.Д. [92], Аносов Г.Г. [5] и другие) отмечают, что наиболее вредоносные болезни – это фитофтороз, ризоктониоз, кольцевая гниль, черная ножка. Общие потери картофеля от болезней и вредителей оцениваются в 30 – 35 % [110], а в Читинской области при вегетации картофеля – 15 – 20 % (в годы с эпифитотией – до 60%) [92]. Так, в Бурятии эпифитотия является распространенным видом болезней в степи 10 – 15 % (распространяется 1-2 раза в 10 лет), в лесостепи – 15 – 50 % (в среднем 3 раза в 10 лет) [114]. Ученые предлагают различные меры борьбы, так для борьбы с фитофторозом нужно использовать фунгициды – бордосскую жидкость и препарат АБ (порошок) и т.д. [1,2,3].
Однако из всего многообразия повреждений наибольшее значение имеют механические повреждения клубней, потому что организмы, такие как бактерии и грибки не могут проникнуть через неповрежденную кожуру и получают доступ в ткани клубня только при механических повреждениях. Поэтому, наличие инфекции зависит от наличия механических повреждений, а устойчивость к последним обеспечивает защиту клубней от болезней.
Механические повреждения можно разделить на две группы: внешние (поверхностные) и внутренние. К внешним повреждениям относятся повреждения, которые можно определить внешним осмотром. Это обдир кожуры, царапины, трещины, вмятины, вырывы, порезы, раздавленные клубни и т.д. Внутренние повреждения: потемнения мякоти, внутренние трещины, повреждения сосудистых пучков. По существующей классификации механические повреждения клубней картофеля по степени повреждения разделяют на 7 групп (таблица 1.2) [22]. Отдельные виды повреждений по-разному влияют на величину потерь при хранении. Обдир кожуры возникает при скольжении клубней по поверхности рабочих органов в условиях относительно высокого коэффициента трения. Такие повреждения, как вмятины, раздавливания, трещины, вырывы, возникают от давления на клубень при статических нагрузках. Разрезы и порезы клубней при уборке вызываются в основном неправильной регулировкой глубины лемеха.
Раздавленные Однако наибольшее количество серьезных повреждений, как трещины, вмятины, повреждения сосудистых пучков, потемнения мякоти, вызываются исключительно динамическими нагрузками: соударениями с рабочими органами. Из внутренних повреждений наиболее распространенными являются потемнения мякоти, которые имеют вид сине-черного, иногда белого пятна, которое при высыхании образует «пробку» белой повреждений ткани. Итак, наиболее опасными повреждениями являются внутренние повреждения, вызванные машинным способом уборки. Так, механические повреждения (особенно внутренние повреждения) приводят к дополнительным потерям в виде повышенных отходов при использовании картофеля в столовых целях. К тому же картофель с механическими повреждениями очень быстро теряет в весе за счет усиленного испарения с поврежденной поверхности и быстрого дыхания. По некоторым данным, потери веса после 4-х месяцев хранения составляют: у порезанных клубней – до 15%, с повреждением мякоти – до 12%, а у неповрежденного картофеля – до 7-10%. 1.4 Цель и задачи исследований
Одной из главных причин, сдерживающих широкое применение комплексной механизации уборки картофеля в настоящий момент, является повреждаемость клубней и временное отсутствие новых современных картофелеуборочных машин способных конкурировать с зарубежными машинами. Механические повреждения клубней, как мы уже отметили, зависят от целого ряда факторов: сортовые особенности, физико-механические свойства, агротехнические условия, агрохимические процессы, конструкции уборочных машин и т.д.
Как отмечалось выше, из всех рабочих органов комбайна наиболее опасны (с точки зрения механических повреждений клубней) сепарирующие органы. Таким образом, целью наших исследований является совершенствование конструкций сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин для снижения повреждаемости клубней картофеля.
Определитель повреждаемости клубней картофеля
Программа полевых исследований включает полевые испытания картофелеуборочных машин и испытание рабочего органа вильчатой направляющей с целью определения: 1) механической повреждаемости клубней картофеля при уборке картофелеуборочными машинами; 2) механической повреждаемости клубней картофеля при использовании рабочего органа картофелеуборочного комбайна; 3) анализ повреждаемости на уборочных машин и на лабораторных установках. Для проведения указанных исследований нами был поставлен ряд экспериментов при уборке картофеля следующими машинами: ККУ-2А, SE-75-30, КТН-2В, и новый рабочий орган вильчатой направляющей.
Методика определения механической повреждаемости клубней на комбайнах ККУ-2А, Grimme SE-75-30, на картофелекопателе КТН-2В и на вильчатой направляющей осуществлялось согласно методике описанной в отраслевом стандарте ОСТ 10-8.5-87 [98] и проводилось следующим образом. Для начала мы учли факторы, такие как температура воздуха и почвы, погода, сроки посадки и уборки картофеля, время снятия проб, сорт картофеля, марка трактора, комбайна и картофелекопателя, а также рабочую скорость.
Исследования проводили в четырехкратной повторности и с доверительной вероятностью 0,95 определяли повреждаемость клубней картофеля при уборке. Все эксперименты проводили в хозяйствах Селенгинского и Иволгинского районов Республики Бурятия: ООО «Сокол» (2006-2008гг.), СПК «Ахур» (2011г.), ИП «Пилюгаев А.Ю.» (2007г.), КФХ «Бальжиева А.А.» (2009г.), ООО «Деметра» (2010г.), КФХ «Дармаев Л.С.» (2010г.) и экспериментальное поле агроинженерного полигона БГСХА (2012г.). Условия испытаний занесены в таблицу приложения 7.
Далее после каждой остановки комбайна мы отбирали с рабочих органов небольшие партии. Регулировки в конце не проводились. Затем клубни сортировали на две группы: неповрежденные и поврежденные. На поврежденных клубнях в день испытания учитывали следующие виды повреждений: обдир кожуры от до поверхности, обдир кожуры более поверхности, вырывы мякоти глубиной более 5 мм, трещины длиной более 20 мм, разрезы и надрезы, раздавленные клубни. Затем все клубни взвешивали и подсчитывали.
Согласно методике мы закладывали все клубни на десятидневное хранение. В условиях Забайкалья срок был увеличен до двух недель [73] – это связано с климатом, который преобладает в Забайкалье. Так как климат в Забайкалье резко континентальный и влажность очень низкая, поэтому здесь все физиологические процессы потемнения мякоти «созревают» позже. А методика ОСТ 10-8.5-87 [98] применялась в основном в условиях Подмосковья, где влажность была высокой.
Размерно-массовую характеристику (РМХ) клубней определяли при помощи штангенциркуля ШЦ-I и ШЦ-II с ценой деления по нониусу 0,1 мм и 0,05 мм. Результаты измерения занесены в таблицу приложения 7.
Форма клубней очень разнообразна, но характерна для каждого сорта. Коэффициент формы клубней определяли как отношение его длины к ширине и ширины к толщине. В зависимости от этих соотношений различают клубни круглые, округло-овальные, удлиненно-овальные, длинные, плоские, овальные и другие. Мякоть клубней сорта «Невский» и «Коротоб» белая или желтоватая. Так, например, опыты, проведенные в ООО «Сокол» Селенгинского района Республики Бурятия, показывают, что коэффициент формы клубней к=1,46 (приложение 7).
Для установления абсолютно неповрежденных клубней массу и количество клубней с потемнениями, обнаруженными при резке партии неповрежденных клубней, отнимали из этой партии и прибавляли к поврежденным клубням, полученным в день отбора проб.
В итоге при обработке данных подсчитывали процент повреждений по количеству и по массе от общей массы клубней в пробе. Так, для получения показателя степени повреждения клубней делали перерасчет количества случаев различных видов повреждений на условное количество клубней: п -100 п«=- , (4.1) пк пп - количество клубней, приходящихся на 100 клубней, шт.; пс- количество случаев того или иного вида повреждений по анализу пробы; щ - количество клубней в пробе. По массе: ,=/ 100 , (4.2) Si где g, - масса поврежденных клубней в каждой повторности, кг; & - общая масса клубней в / - той повторности, кг.
Стандартная методика определения повреждений клубней ОСТ 10-8.5-87 не требует специальных устройств. Для е использования применялось дополнительное оборудование: тара для хранения тестируемых на повреждение клубней картофеля; почвенный термометр; обычный термометр; секундомер для определения времени движения комбайна или картофелекопателя; рулетка для измерения пути, пройденным комбайном; режущий инструмент (нож) для разрезания клубней после хранения на ломтики толщиной по 3-5 мм; весы технические (электронные), с точностью до 0,1г; измерительный инструмент: o линейка для замера глубины потемнения мякоти клубня образовавшегося при хранении от наличия внутренних повреждений; o штангенциркуль для измерения размерно-массовой характеристики клубня.
С 2005 по 2012 гг. мы провели научные исследования по изучению повреждаемости клубней картофеля при уборке следующими картофелеуборочными машинами и техническими средствами: ККУ-2А, SE-75-30, КПК-3 и КТН-2В [12,13,14,15,17,18,52, 53,75,66, 67,70,76].
Результаты исследований картофелеуборочных машин показывают, что при уборке картофеля комбайном ККУ-2А средняя повреждаемость клубней картофеля составила 17,54% (таблица 4.1) в количественном соотношении в ООО «Сокол» Селенгинского района (2005-2008 гг.) [70].
Из таблицы 4.1 видно, что высокая механическая повреждаемость наблюдается у картофелеуборочного комбайна марки ККУ-2А в 2007 и 2008 годах. Основные факторы, повлиявшие на повреждаемость клубней картофеля, являются: природно-климатические условия и конструктивные особенности комбайна ККУ-2А.
При уборке немецким комбайном фирмы GRIMME марки SE-75-30 по сравнению с отечественным комбайном ККУ-2А наблюдается снижение повреждений на 5,45 % (таблица 4.1). Данный результат получен за счет прорезиненных рабочих органов, щадящих режимов работы и многих других технических решений.
Исследование повреждаемости клубней картофеля вильчатой направляющей
Табличное значение коэффициента Стьюдента tma6}l=2,0141 при числе степеней свободы/сжсв =45 и доверительной вероятности = 0,95. Таким образом, следует, что пять коэффициентов Ъ2, Ь3, Ъ4, Ъ5 и Ьб, уравнения регрессии являются значимыми.
Проверку адекватности математической модели проводили при помощи критерии Фишера формулы (3.29): F(3,60) = 1,844 при доверительной вероятности р = 0,95 и уровню значимости 0,05, а F(3,60)ma6n. = 2,760 условие Фишера выполняется и модель адекватна.
Определим по формуле (3.28) критерия Кохрена: Gmax = 0,220, табличное значение Стабл. = 0,276. Условие по критерию Кохрена соблюдается. Значит модель адекватна.
Математическая модель повреждаемости клубней картофеля комбайнами адекватно по уровню значимости 0,05 опишется следующим уравнением регрессии с коэффициентами: Y = 15,122 - 1,127х2 + 1,859 3 + 4,242 + 0,536 - 1,698 (4.11) После получения адекватной математической модели необходимо определить графики поверхности. Так при помощи автоматизированной программы STATISTICA 6.1 мы определили поверхность отклика уравнения 4.11, которая представлена на рисунках 4.2 - 4.7. ЗМ График повер остиСматрица планирования іг Ібс) Рисунок 4.2 - Поверхность отклика математической модели зависимости поврежденной части клубня картофеля от сорта картофеля и рабочей скорости комбайна
Поверхность отклика математической модели зависимости поврежденной части клубня картофеля от рабочей скорости комбайна и марки машины Анализ математической модели по формуле (4.11) показывает, что повреждаемость клубней картофеля при уборке комбайнами зависит в большей степени от конструктивных особенностей машин (55%), скоростных характеристик (30%) и сортовых отличий (15%).
При проведении исследований повреждаемости клубней картофеля при помощи картофелеуборочного комбайна ККУ-2А нами была определена математическая модель повреждаемости:
Анализ математической модели по формуле (4.12) показывает, что повреждаемость клубней картофеля при уборке комбайном ККУ-2А зависит в большей степени от конструктивных особенностей уборочных машин (51%), затем от сортовых отличий (33%) и далее от рабочей скорости (16%).
Данная модель отличается от модели полученной нами при выполнении работ при уборке комбайном ККУ-2А [70] тем, что влияние рабочей скорости на повреждаемость клубней картофеля при уборке разными уборочными машинами более значительно, чем при уборке комбайном ККУ-2А. Данные исследования подтверждают исследования проведенные Соловьевым Р.Ю. [116].
Результаты исследований повреждаемости клубней картофеля по рабочим органам уборочных машин (ККУ-2А, SE-75-30, КТН-2В) приведены в приложениях 8 – 10 в четырехкратной повторности. Так, при уборке комбайном ККУ-2А с 2005 по 2008 гг. показывают, что наибольшие повреждения приходятся на рабочие органы, где наблюдаются высокий перепад с одного рабочего органа на другой: бункер, загрузочный транспортер, между барабанным транспортером и горкой раската и грузовым автомобилем (приложение 8). По видам механических повреждений клубней картофеля при уборке комбайном наблюдается высокий процент на потемнения мякоти, из внешних повреждений – обдир кожуры. Структура повреждений картофеля при уборке комбайном ККУ-2А представлена на рисунке 4.8.
Аналогично структуре комбайна ККУ-2А мы сделали структуру повреждений картофеля при уборке комбайном SE-75-30 и копателем КТН-2В, которые представлены на рисунках 4.9 и 4.10 (приложения 9 и 10).
Исследование клубней картофеля на механическую повреждаемость при уборке картофелекопателем марки КТН-2В проводились в пяти хозяйствах Республики Бурятия. Нами были определены повреждения клубней картофеля согласно отраслевому стандарту ОСТ 10-8.5-87 [98 (таблица 4.6).
Итак, в крестьянско-фермерском хозяйстве «Бальжиева А.А.» (таблица 4.6) наблюдается высокий процент повреждаемости клубней картофеля. Это объясняется тем, что одним из факторов, повлиявших на механическую повреждаемость клубней картофеля при уборке, является наличие в почве наибольшего содержания камней. Картофелекопатель чаще всего выходил из строя из-за камней, попавших в машину.
Анализ структуры повреждений клубней картофеля при уборке картофелекопателем КТН-2В представлен на рисунке 4.10 ООО «Сокол» Селенгинского района РБ (таблица 5.1) Анализ структур (рисунки 4.8 - 4.10) показывают, что наибольшее внимание необходимо уделять внутренним повреждениям, т.е. потемнениям мякоти. Внутренние повреждения наиболее опасны, т.к. не видны невооруженным глазом и при хранении приводят к дополнительным потерям в виде повышенных отходов. Комбайны являются более эффективными машинами для уборки картофеля по сравнению с ручным подбором картофеля после картофелекопателей в 3 - 4 раза. Однако картофелекопатели являются менее опасными с точки зрения механической повреждаемости клубней картофеля.
