Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследований 22
1.1 Анализ проблем ботвоудаления при механизированной уборке картофеля 22
1.2 Анализ ботвоудалителей картофелеуборочных машин 25
1.2.1 Устройства, работающие на основе различия коэффициентов парусности 25
1.2.2 Устройства, работающие на основе различия коэффициентов трения..26
1.2.3 Устройства, работающие на основе размерных характеристик 27
1.2.4 Комбинированные рабочие органы 29
1.3 Анализ конструктивных особенностей и параметров ботвоудалителей, работающих на основе различия размерных характеристик 30
1.4 Задачи исследования 50
1.5 Выводы 51
Глава 2 Теоретические исследования редкопруткового ботвоудалителя с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером картофелеуборочной машины 52
2.1 Конструкция редкопруткового ботвоудалителя с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером 52
2.2 Определение силы прижатия ботвы лопастью битера 55
2.3 Выбор диаметра эластичных пальцев 60
2.4 Обоснование расположения эластичных пальцев на прутке 71
2.5 Определение прогнозируемого ресурса эластичных пальцев 75
2.5 Выводы 85
Глава 3 Лабораторные исследования эффективности функционирования и надежности ботвоудалителя картофелеуборочных машин 87
3.1 Лабораторные исследования эффективности функционирования ботвоудалителя картофелеуборочных машин 87
3.1.1 Программа исследований эффективности функционирования ботвоудалителя картофелеуборочных машин 87
3.1.2 Объект исследований и применяемое оборудование 87
3.1.2.1 Объект исследований 87
3.1.2.2 Лабораторная установка для проведения исследований 87
3.1.3 Методика лабораторных исследований и обработки опытных данных 88
3.1.4 Результаты исследований эффективности функционирования редкопруткового ботвоудалителя с эластичными пальцами на его прутках, с очесывающими валиками и прижимным битером 98
3.2 Лабораторные исследования надежности ботвоудалителя картофелеуборочных машин 102
3.2.1 Программа исследований 103
3.2.2 Объект исследований и применяемое оборудование 103
3.2.3 Методика исследований 103
3.2.4 Результаты исследований надёжности эластичных пальцев, изготовленных из различных материалов 104
3.3 Выводы 105
Глава 4 Полевые исследования эффективности функционирования и надежности картофелеуборочных машин с ботвоудалителями 106
4.1 Уточнение физико-механических свойств культуры картофеля 106
4.1.1 Программа полевых исследований физико-механических свойств культуры картофеля 107
4.1.2 Объект исследований физико-механических свойств культуры картофеля 107
4.1.3 Методика исследований физико-механических свойств культуры картофеля 108
4.1.4 Результаты исследований физико-механических свойств культуры картофеля 109
4.1.5 Результаты исследования количественных и размерных характеристик стеблей ботвы и её направленности на рабочих органах картофелеуборочных машин 114
4.2 Полевые исследования эффективности функционирования картофелеуборочных машин с ботвоудалителем 116
4.2.1 Программа исследований 116
4.2.2 Объекты исследований 116
4.2.3. Методика проведения исследований 116
4.2.4 Результаты исследований и хозяйственных испытаний эффективности функционирования картофелеуборочных машин 123
4.3 Полевые исследования надежности картофелеуборочных машин с редкопрутковым транспортёром и эластичными пальцами на его прутках очесывающими валиками и прижимным битером 124
4.3.1 Программа исследований надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин 124
4.3.2 Исследования показателей надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин 125
4.3.2.1 Объект и методика исследований показателей эксплуатационной надёжности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин 125
4.3.2.2 Результаты исследования показателей надёжности усовершенствованных картофелеуборочных машин 131
4.3.3 Исследования показателей надёжности эластичных пальцев редкопруткового транспортёра картофелеуборочных машин 134
4.3.3.1 Объект и методика исследований показателей надёжности эластичных пальцев 134
4.3.3.2 Результаты исследования показателей надёжности эластичных пальцев, выполненных из резины 134
4.4 Выводы 136
Глава 5 Технико-экономическая эффективность применения редкопруткового транспортёра с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером на картофелеуборочных машинах 138
5.1 Экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат 138
5.2 Экономический эффект от снижения повреждений и потерь клубней... 144
5.3 Определение границы экономической эффективности применения картофелеуборочных машин с редкопрутковым транспортёром с эластичными пальцами на его прутках очесывающими валиками и прижимным битером 145
5.4 Выводы 147
Общие выводы 148
Литература 150
Приложения 161
- Анализ проблем ботвоудаления при механизированной уборке картофеля
- Конструкция редкопруткового ботвоудалителя с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером
- Методика лабораторных исследований и обработки опытных данных
- Результаты исследований физико-механических свойств культуры картофеля
Введение к работе
Актуальность темы. В мировом производстве растительных продуктов картофель по потребляемому объему занимает одно из ведущих мест среди продуктов питания. Эта культура, оказывает существенное влияние на обеспечение продовольственной безопасности нашей страны. В расчете на душу населения потребление его возросло со 106 кг в 1990 г. до 132 кг в 2007 г.
В среднем по России урожайность картофеля в последние годы (2000-2008) не превышала 11,8 т/га, что в определенной мере определяется несовершенством технологии уборки. Ситуация усугубляется также тем, что количество комбайнов у сельскохозяйственных производителей упало с 10 тыс. шт. в 2000 году до 3,4 тыс. шт. в 2008 году при незначительно уменьшившихся площадях возделывания картофеля, что привело к росту нагрузки на одну машину с 22 га в 2000 году, до 43 га в 2008 году при ограниченных сроках уборки, так как она должна производиться при температуре окружающего воздуха выше +5 С. При наименьших затратах труда должны обеспечиваться: чистота клубней в таре 97% и более, повреждения - до 5 % и потери не более 4...6% клубней.
Между тем практика работы картофелеуборочных машин показывает, что они не в должной мере удовлетворяют этим требованиям. Даже при оптимальных условиях: высокой урожайности картофеля, низкой засоренности поля сорняками и влажности почвы 18-20 %, в таре для клубней имеется значительное количество почвы и растительных примесей. Последнее связано с несовершенством сепарирующих и ботвоудаляющих органов картофелеуборочных машин. Кроме того, на почвах засоренных камнями или на абразивных, супесчаных почвах ботвоудалители, в конструкции которых используются резиновые или обрезиненные детали изнашиваются уже через 20-25 га убранных площадей.
В связи с этим повышение эффективности функционирования ботвоудаляющих рабочих органов, применяемых в картофелеуборочных машинах, является актуальной задачей.
Работа по совершенствованию ботвоудаляющего устройства картофелеуборочных машин велась в 2007...2010 гг. в Рязанском ГАТУ, на полях КФХ «Урожайное» Михайловского района Рязанской области, в соответствии с планом НИР по теме №18 «Технология и. средства механизации производства и уборки картофеля» Рязанского ГАТУ.
Дель исследований. Целью настоящей работы является повышение эффективности функционирования ботвоудаляющего устройства уборочных машин, обеспечивающего отделение клубней от растительных примесей, повреждения и потери клубней картофеля, соответствующие агротехническим требованиям.
Задачи исследований;
1.Обобщить результаты научных исследований способов и устройств удаления растительных примесей в картофелеуборочных машинах, выявить перспективное направление совершенствования и надёжности ботвоудалителей;
2.Усовершенствовать ботвоудалитель с целью обеспечения высокой полноты удаления растительных примесей, низкого уровня повреждений и потерь клубней и обладающего высокой технологической надежностью;
3.Обосновать с помощью теоретических и экспериментальных исследований рациональные параметры нового ботвоудаляющего рабочего органа;
4.Провести хозяйственные испытания усовершенствованоного ботвоудалителя;
5.0пределить технико-экономическую эффективность
применения нового ботвоудалителя на картофелеуборочном комбайне КПК-2-01 в полевых условиях.
Объекты исследований. Картофелеуборочные машины, технологический процесс и ботвоудаляющий рабочий орган картофелеуборочных машин, физико-механические и размерные характеристики компонентов клубненосного вороха.
Предмет исследований. Закономерности осуществления технологического процесса и надёжности средств ботвоудаления в картофелеуборочной машине. Закономерности изменения физико-механических и размерных характеристик компонентов культуры картофеля на протяжении уборочного периода.
Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на основе механико-математического моделирования технологического процесса, ботвоудаления, в том числе с использованием ЭВМ. Обоснование конструктивных параметров и расчет эксплуатационных показателей ботвоудаляющего рабочего органа проводились как по известным, так и по разработанным оригинальным методикам. Экспериментальные исследования агротехнических показателей работы и технологической надёжности ботвоудалителя выполнены с использованием теории планирования эксперимента по плану ПФЭ. Обработка результатов исследования проведена методами математической статистики. Научная новизна:
1. Математическая модель определения конструктивных
параметров редкопруткового транспортёра с эластичными пальцами на
его прутках, прижимным битером и очесывающими валиками (патент
РФ №51450).
2. Методика оценки прогнозируемого ресурса
быстроизнашиваемых элементов редкопруткового транспортёра ботвоудалителя.
3. Математические модели, полученные на основе экспериментальных исследований нового ботвоудалителя, характеризующие изменения агротехнических показателей в зависимости от конструктивных параметров устройства и условий его функционирования.
Практическая ценность работы:
-
Новое устройство для отделения корнеклубнеплодов от ботвы и растительных примесей (патент РФ № 51450 от 8.09.2005).
-
Инженерные методы расчета и рациональные параметры предлагаемого ботвоудалителя. і Ф- и ;«,;;
-
Результаты оценки технико-экономической эффективности применения усовершенствованного комбайна КПК-2-01 с новым ботвоудалителем. '-;';! -'-* V '-"
Достоверность основных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических и лабораторных исследований (расхождение менее 5%),а также положительными результатами полевых испытаний.
Реализация результатов исследования. На основании
проведённых исследований изготовлен опытный образец
ботвоудалителя, которым оборудовал картофелеуборочный комбайн
КПК-2-01, успешно прошедший полевые испытания на полях Рязанской
области на общей площади более-124,1 га. Материалы исследований
переданы в ООО «Агротехресурс» и используются в
картофелеводческих хозяйствах Рязанской области, в ГУП Республики
Мордовия «Центриспытания и внедрения
сельскохозяйственной техники.и машинных технологий».
Общие положения, выносимые на зашиту:
1. Конструктивно-технологическая схема нового ботвоудаляющего
органа. !.;>г; . .;1 ^
2. Математическая модель определения рациональных
конструктивных параметров нового рабочего - органа
картофелеуборочных машин. ,! с.--
3. Результаты исследования физико-механических свойств
культуры^ картофеля в процессе прохождения вороха по рабочим
органам картофелеуборочных машин;''-1»
-
Математические^ Модели, характеризующие количество потерь, повреждений клубней, полноту сепарации, ресурс и срок службы при работе нового ботвоудалителя, полученные в результате лабораторных исследований эффективности его функционирования и надежности.
-
Результаты полевых испытаний и исследований эффективности функционирования и эксплуатационной надежности картофелеуборочной машины КПК-2-01 с новым рабочим органом.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Рязанского ГАТУ им. Костычева (2006...2010 гг.), Орловского ГАУ (2007 г.), Мордовского ГУ им. Н.П. Огарева (2007, 2009 гг.), МГАУ им В.П. Горячкина(2007 г);
Публикации. По теме диссертационной работы получено 2 патента РФ, опубликовано 6 печатных работ, в том числе: 1 - в издании рекомендованном ВАК РФ, 3 - в международных сборниках. Общий объём работ составил 0,73 пл., в том числе лично автора- 0,43 пл.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 110 наименований, в том числе 9 на иностранных языках и приложения. Работа изложена на 162 страницах текста, содержит 13 таблиц и 64 рисунка.
Анализ проблем ботвоудаления при механизированной уборке картофеля
В мировом производстве растительных продуктов картофель по потребляемому объему занимает одно из ведущих мест среди продуктов питания. Этот овощ, оказывает существенное влияние на обеспечение продовольственной безопасности нашей страны. В расчете на душу населения потребление его возросло со 106 кг в 1990 г. до 132 кг в 2007 г[110].
В 2008 году в отечественных хозяйствах всех категорий данную культуру выращивали на площади 2,1 млн. га, валовой сбор составил 28,8 млн. т, при урожайности 13,7 т/га [109].
В среднем по России урожайность картофеля в последние годы (2000-2008) не превышала 11,8 т/га [109], что в определенной мере определяется несовершенством технологии возделывания и уборки. Ситуация усугубляется также тем, что количество комбайнов у сельскохозяйственных производителей упало с 10 тыс. шт., в 2000году, до 3,4 тыс. шт. в 2008 году при незначительно уменьшившихся площадях возделывания картофеля, что привело к росту нагрузки на один комбайн с 22 га в 2000 году, до 43 га в 2008 году и ограниченных сроках на уборку, так как уборка должна производиться при температуре выше +5 по Цельсию. На основании всего вышесказанного можно сделать вывод о необходимости повышения эффективности сельскохозяйственного производства, что невозможно только за счет увеличения урожайности культуры, а должно сопровождаться широкой механизацией технологии ее возделывания и уборки. Отметим, что трудозатраты на уборку составляют 45...70 % от общих трудозатрат [14, 66, 79, 89]. Их снижение возможно за счет применения новых машинных технологий и сельскохозяйственной техники, отвечающей всем агротехническим требованиям, предъявляемым к уборочным машинам. При наименьших затратах труда должны обеспечиваться: чистота клубней в таре 97% и более, повреждения -до 5 % и потери не более 4...6 % клубней [66]. Между тем практика работы картофелеуборочных машин показывает, что они в должной мере не удовлетворяют этим требованиям. Даже при оптимальных условиях: высокой урожайности картофеля, низкой засоренности поля сорняками и влажности почвы 18-20 %, в таре для клубней имеется значительное количество почвы и растительных примесей [6, 8, 14, 25, 61, 79]. Последнее связано с несовершенством сепарирующих и ботвоудаляющих органов картофелеуборочных машин. Кроме того, что на почвах засорённых мелкими камнями или на абразивных супесчаных почвах ботвоудалители, в конструкции которых используются резиновые или обрезиненные детали и элементы конструкции изнашиваются уже через 20-25 га [66]. Опыт показывает что, повышение технического уровня и надёжности машин может быть достигнуто при условии широкого внедрения в конструкцию комбайнов специальных деталей из различных полимерных материалов. Это даёт возможность снизить повреждаемость и потери клубней, позволяет уменьшить металлоемкость машин, повысить эксплуатационную надёжность, ресурс узлов и деталей, уменьшить количество запасных частей, а также улучшить условия труда персонала за счет снижения уровня шума и вибрации [62].
Зарубежная техника для уборки корнеклубнеплодов хотя и находится значительно ближе к выполнению агротехнических требований, но из-за значительно большей стоимости практически не доступна отечественному сельхозпроизводителю. Основной выход в подобной ситуации — это разработка высокопроизводительных, надежных, обеспечивающих минимальный уровень повреждений клубней рабочих органов, которые унифицированы с картофелеуборочными машинами, выпускаемыми отечественной промышленностью и эксплуатируемыми в хозяйствах.
В связи с этим создание, совершенствование ботвоудаляющих рабочих органов, применяемых в картофелеуборочных машинах и обоснование их параметров, является актуальной задачей.
В основе технологических схем большинства отечественных и зарубежных картофелеуборочных комбайнов и копателей-погрузчиков заложены ботвоудалители. Данный рабочий орган получил наибольшее распространение благодаря относительной простоте конструкции при достаточно высоких показателях качества сепарации и эксплуатационной надежности. Однако практически ни одна из существующих конструкций ботвоудалителей не обеспечивает достаточно полного выполнения агротехнических требований, что подтверждено результатами испытаний [18, 25, 41, 61, 90]. Поэтому необходимо дальнейшее их совершенствование и разработка новых устройств, которые соответствовали бы требованиям максимальной производительности при значениях повреждений и потерь клубней, соответствующих агротребованиям.
Целью настоящей работы является повышение эффективности функционирования ботвоудаляющего устройства уборочных машин, обеспечивающего отделение клубней от растительных примесей, уменьшающего повреждения и потери клубней картофеля, соответствующие агротехническим требованиям.
Работа по совершенствованию ботвоудаляющего устройства картофелеуборочных машин велась в 2005...2009 гг. в Рязанском ГАТУ, на полях КФХ «Урожайное» Михайловского района Рязанской области, в соответствии с планом НИР по теме №18 «Технология и средства механизации производства и уборки картофеля» Рязанского ГАТУ.
В процессе теоретических и экспериментальных исследований при участии автора разработан ботвоудаляющий рабочий орган -редкопрутковый транспортёр с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель № 51450 «Устройство для отделения корнеклубнеплодов от ботвы» от 27.02.2006.
Конструкция редкопруткового ботвоудалителя с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером
По результатам анализа широко применяемых в настоящее время типов сепарирующих устройств и процесса отделения корнеклубнеплодов от примесей нами предлагается сепарирующий рабочий орган- редкопрутковый ботвоудалитель с прижимным битером, описанный ниже.
Поставленная цель исследований достигается тем, что редкопрутковый транспортёр снабжен эластичными пальцами, расположенными на ступицах, которые жестко установлены на прутках. Кроме того, в очёсывающих валиках, в местах прохождения эластичных пальцев, выполнены кольцевые канавки [4].
На рисунке 2.1 изображен общий вид устройства; на рисунке 2.2 Очёсывающий валик; на рисунке 2.3 - пруток с закрепленной на нём ступицей, снабжённой эластичными пальцами.
Ботвоудалитель картофелеуборочной машины (рисунок 2.1) содержит наклонный редкопрутковый транспортёр 1, выполненный в виде прутков 2, с закрепленными на них упругими пальцами 3, которые укреплены на эластичных ступицах 4, ведущей 5 и поддерживающими 6 звёздочками и очесывающих валиков 7. В верхней части предлагаемого устройства над очесывающими валиками расположен прижимной битер 8, который выполнен в виде набора лопастей 9. Битер подпружинен механизмом 10, на который давят пружины 11, прикреплённые к стойке 12 , жестко соединенной с рамой машины 13. На ступице находятся эластичные пальцы, расположенные под углом 60 по окружности между двумя соседними пальцами.
Устройство работает следующим образом. При падении картофельных клубней и ботвы на наклонную поверхность редкопруткового транспортёра, благодаря различным значениям упругих и фрикционных свойств компонентов, коэффициента трения скольжения, размеров и удельного веса, происходит процесс сепарации картофельного вороха. При этом основная масса клубней и почвы проваливается под поверхность пальчиков 3 вниз. Ботва с неоторвавшимися клубнями зависает на упругих пальцах и доходит до прижимного битера, где прижимается его лопастями. Проходя через очёсывающие валики, остатки клубней отрываются и падают вниз. Ботва, зажатая эластичными пальцами и лопастями битера, остаётся на транспортёре и проходит дальше, затем после отпускания её лопастями прижимного битера удаляется [47, 49].
Преимуществами предложенного устройства является наличие эластичных пальцев на прутках редкопруткового транспортера и очёсывающих валиков, в которых в местах прохождения эластичных пальцев выполнены кольцевые канавки. Эластичные пальцы на прутках редкопруткового транспортёра обеспечивают лучшее зацепление за прутки примесей, ботвы и ботвы с неоторвавшимися клубнями при этом, не препятствуя прохождению сквозь них клубней картофеля. Очесывающие валики позволяют отрывать клубни от ботвы, тем самым, уменьшая потери [50, 74].
Для обеспечения агротехнических показателей при сепарации компонентов картофельного вороха произведем необходимое теоретическое обоснование параметров разработанного устройства. Во время работы предлагаемого устройства на него поступает клубненосный ворох, состоящий из клубней, ботвы, различных примесей и ботвы с неоторвавшимися клубнями картофеля. На этом устройстве происходит прохождение клубней картофеля в просветы между прутками. Примеси, ботва и ботва с неоторвавшимися клубнями зависает на прутках. Для надёжного и качественного отрыва клубней от ботвы требуется определить усилие, при котором ботва не сможет соскользнуть с прутка редкопруткового транспортёра. Расчетная схема взаимодействия стебля с лопастью прижимного битера и эластичным пальцем представлена на рисунке 2.4. Приняты следующие допущение: отрыв клубня происходит в момент, когда оси прутка и очесывающего валика находятся в плоскости перпендикулярной направлению силы отрыва. В результате преобразований получено следующее выражение: Как видно из рисунка лопасть битера давит на стебель ботвы с силой Рпр, направленной вертикально вниз, а на поверхности прутка возникает нормальная реакция Nn, направленная вертикально вверх. В результате этого взаимодействия возникает сила FTp, направленная против направления движения транспортёра. И сила отрыва Р0, направленная под углом аБ к оси х.
Методика лабораторных исследований и обработки опытных данных
В процессе полевых исследований надежности разработанного рабочего органа вторичной сепарации, установленного на модернизированном картофелеуборочном комбайне КПК-2-01, было определено, что самым недолговечным конструктивным элементом, снижающим безотказность предлагаемого устройства, являются эластичные пальцы, установленные на прутках редкопруткового транспортёра, материалом для изготовления которых служила резина КР-29, так как с течением времени происходил выход из строя данных конструктивных элементов, проявлявшийся в отрывании эластичных пальцев, что в свою очередь приводило к нарушению процесса ботвоудаления. Поскольку данные детали ремонту и регулировке не подлежат, и при наступлении отказа требуется их замена, то, проанализировав возможные способы повышения долговечности эластичных пальцев, был выбран подбор альтернативного полимерного материала для их изготовления. Выбранный материал должен обладать сопоставимыми с резиной упругими свойствами (для того, чтобы в случае большей жесткости -не повреждать клубни, а в случае меньшей жесткости — эффективно удерживать стебли ботвы) и при этом превосходить её по своим прочностным и износостойким показателям.
Для изготовления различных резинотехнических изделий и изделий из других полимерных материалов применяют резину, неопрен, полиуретан, поливинилхлорид, полиэтилен высокого давления (ПЭВД), фторопласт, полиамид и др. [15, 40].
Для рационального выбора полимерного материала, независимо от области его применения, необходимо сопоставление множества различных показателей, таких, как [15, 40]: - специфика эксплуатационных испытаний полимеров; - количественная информация о температурных областях применения полимеров, диапазоны изменения их механических (прочностных, деформационных) и иных свойств; - стандартизированные методы испытаний полимеров; - свойства полимеров, выпускаемых промышленностью; - основные методы изготовления изделий из полимеров; - справочные данные по оптимальным (или рекомендуемым) режимам формирования (переработки) полимеров различных типов. Основными физико-механическими свойствами материала эластичных пальцев, установленных на редкопрутковом транспортёре, влияющими на эффективность функционирования и надежность предлагаемого нами устройства в целом, являются: упругопрочностные свойства при растяжении, сопротивление раздиру, твердость, истирание, эластичность, морозостойкость (при хранении) и устойчивость к старению. На основании приведенных данных, а также принимая во внимание результаты анализа физико-механических свойств современных полимерных материалов, используемых в сельскохозяйственном машиностроении [15, 40, 62], нами предлагается изготавливать эластичные пальцы из заливочного эластичного полиуретана (ЗЭП). Полиуретан — это материал, представляющий собой композицию, в которой основой является высокомолекулярное соединение (полимер). Полиуретан получается путем заливки предварительно смешанных компонентов в необходимую форму и доведением смеси до высыхания. Для модификации свойств полиуретанов используют самые разнообразные продукты [15]. Это могут быть другие полимеры, а также неорганические армирующие (усиливающие) компоненты в виде дисперсного наполнителя либо ориентированных структурных элементов (волокон, ткани), которые позволяют создавать на основе базового полимера широкий марочный ассортимент, удовлетворяющий разнообразным технологическим требованиям эксплуатации. В отличие от резиновых эластичных пальцев, пальцы из полиуретана имеют значительные преимущества. Они имеют высокие физико-механические показатели по всем параметрам, как с точки зрения надежности, так и по качеству выполнения технологического процесса сепарации: они износостойки, имеют высокие антиадгезионные показатели. Увеличивая или уменьшая компоненты синтеза, можно получить полиуретаны различной упругости, что важно для снижения повреждений клубней при их взаимодействии с эластичными пальцами. Некоторые марки полиуретанов можно синтезировать и получить изделия из них в обычных лабораторных условиях. Исследования, проведенные в ПО «Полимерсинтез» (г. Владимир) [62], результаты которых приведены в приложении Б, показали, что полиуретановые полимеры удовлетворяют требованиям к физико-механическим свойствам эластичных материалов, применяемых в сельскохозяйственных машинах. Учитывая разнообразие свойств полиуретанов, оптимальным для изготовления эластичных элементов сельскохозяйственных машин, в том числе эластичных пальцев, установленных на прутках редкопруткового транспортёра, и отвечающим предъявляемым к материалам требованиям, можно считать полиуретан на основе форполимера СКУ-ПФЛ-100, отвержденный «Диаметом-Х», при соотношении NH2 / NCO = 0,95. Этот полиуретан выбирали, исходя из следующих критериев: большое количество производителей (приложение В) и относительно низкая цена. Для сравнительной теоретической оценки долговечности эластичных пальцев, изготовленных из различных материалов, необходимо провести анализ процесса изнашивания поверхности этих деталей.
Результаты исследований физико-механических свойств культуры картофеля
С целью улучшения отделения примесей необходимо обоснование параметров ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин с учетом размерно-массовых, прочностных и ряда других характеристик компонентов картофельного вороха [33, 69, 70, 97]. В связи с этим полевые испытания и исследования картофелеуборочных машин с усовершенствованным ботвоудалителем, состоящим из редкопруткового транспортёра с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером, проводились одновременно с изучением физико-механических свойств культуры картофеля, которые являются одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на агротехнические показатели работы органов ботвоудаления [56 - 60, 66].
Свойства картофельной культуры варьируют в широких пределах в зависимости от почвенно-климатических условий, технологии возделывания и сорта [33, 44, 66, 97], следовательно, научные знания в данной области требуют расширения и уточнения. Проведенные нами исследования изменения размерно-массовых и количественных характеристик и направленности ботвы картофеля при прохождении по технологической цепочке в картофелеуборочных машинах являются актуальными, и необходимы при проектировании ботвоудаляющих рабочих органов, поскольку до сих пор большинство исследований этих показателей проводилось лишь на поверхности поля перед уборкой [24 - 27, 39, 55, 86, 87, 100, 101, 102, 104 - 107]. В работах В.Н. Дорошева [35] и С.Н. Борычева [11] определялась направленность стеблей ботвы на поле и на поверхности прутковых конвейеров картофелеуборочных машин. Однако они не учитывают направленность ботвы на редкопрутковых ботвоудалителях, что напрямую влияет на работу разработанного нами устройства. Полученные нами данные были использованы при разработке и обосновании параметров редкопруткового транспортёра с эластичными пальцами на его прутках, очесывающими валиками и прижимным битером картофелеуборочных машин и учитывались при проведении лабораторных исследований эффективности их функционирования.
Программа полевых исследований физико-механических свойств культуры картофеля включала в себя следующие положения: 1. Определение физико-механических свойств культуры картофеля на поле 2. Определение размерно-массовых и количественных характеристик и направленности стеблей ботвы картофеля на поверхности рабочих органов картофелеуборочных машин. Объектом проведенных нами исследований являлись физико-механические свойства культуры картофеля широко распространенных сортов: «Невский», «Сантэ» и «Удача» [7, 99, 108]. Исследовались количественные, размерно-массовые, прочностные свойства стеблей ботвы и клубней картофеля с целью их уточнения в конкретных почвенно-климатических условиях, полеглость стеблей ботвы и их направленность относительно рядка; изменение количественных и размерно-массовых характеристик стеблей ботвы и её направленности по ходу технологического процесса (на рабочих органах) картофелеуборочных машин. Исследования проходили на полях КФХ «Урожайное» Михайловского района Рязанской области, на полях с высокой урожайностью в период массовой уборки картофеля (конец августа - начало октября) 2007.. .2009 гг. Условия проведения испытаний: средняя влажность и твердость почвы, соответственно, 15...24% и 0,37 МПа, температура воздуха 15...21 С, засоренность участка камнями и сорняками, соответственно, 0,12 т/га и 0,97 т/га, максимальная глубина залегания клубня 15 см, густота посадки 39,9 тыс/га. Тип почвы - серая лесная, по механическому составу - средний суглинок. Стандартную агротехническую оценку культуры картофеля и исследования клубней, производили в полевых условиях (рисунок 4.1). Кроме того, собирался ворох, состоящий из стеблей ботвы и клубней, размерно-массовые и прочностные характеристики которых определялись в лабораторных условиях. Для проведения стандартной агротехнической оценки культуры картофеля, на участке поля было выделено 5 учетных делянок шириной 2 рядка (1,4 метра) и длиной 20м. Определение каждой из характеристик физико-механических свойств культуры картофеля производилось по 100 измерениям.
