Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Состояние вопроса 6
1.2 Подготовка участка для механизированной уборки лука-севка... 7
1.3. Способы уборки лука-севка 9
1.3.1 Ручная уборка лука-севка 10
1.3.2 Полумеханизированная уборка лука-севка 11
1.3.3 Механизированная уборка лука-севка 14
14.Технические средства для механизированной уборки лука-севка.. 17
2. Цель, задачи, условия и методика проведения исследований
2.1 Цель задачи, актуальность, научная новизна исследований 29
2.2 Методика проведения исследований 32
2.3 Место и условия проведения исследований 40
З.Результаты исследований
3.1 Машины для уборки и первичной очистки лука-севка 45
3.2 Характеристика растений лука-севка и почвы 45
3.3 Предпосевная и предуборочная подготовка почвы (гряд) 47
3.4 Выкапывание лука-севка и укладка его в валок 49
3.5 Механизированный способ подбора лука-севка 59
3.6 Доочистка вороха лука-севка на линии гидросепарации 69
3.7 Сохраняемость лука-севка при различных способах доочистки... 78
4 . Экономическая эффективность механизированной уборки лука-севка 80
Выводы 86
Список литературы 87
Приложение 96
- Полумеханизированная уборка лука-севка
- Цель задачи, актуальность, научная новизна исследований
- Методика проведения исследований
- Выкапывание лука-севка и укладка его в валок
Введение к работе
Среди овощей большое значение придается луку. Немалое внимание уделяется выращиванию лука через севок. Выращиванием лука через севок занимаются не только в России, но и за рубежом. При выращивания лука через севок значительно улучшаются его пищевые качества, увеличивается содержание витаминов, и растительных фитонцыдов, повышается срок хранения.
Производство лука, не полностью удовлетворяет потребность населения. Так, при рекомендуемой норме 8... 12 кг лука на человека в год, потребление на сегодняшний день составляет 5...7 кг.Потребность страны в луке-севке большая, но его производство сдерживается из-за высокой трудоемкости. Проведенные научные исследования по механизации уборки лука-севка не привели к решению этой проблемы до практической реализации в специализированных хозяйствах.
Разработанные в настоящее время машины в ГСКБ (ЛКГ-1,4; ЛКП-1,8) и приспособленные для уборки лука-севка, так же как и машина, разработанная в Пензенской с.-х. академии (МЛС-1,4) могут работать в поливных условиях, что невозможно обеспечить в большинстве хозяйств. Машины зарубежного производства обеспечивают пониженное содержание почвы в ворохе, но допускают значительные потери. Поэтому в основном уборка лука-севка производится в хозяйствах вручную, что, кроме высоких затрат труда, приводит еще и к потере урожая из-за несвоевременности уборки.
Поэтому являются весьма актуальными разработки технологии и создание машин для механизированной уборки лука-севка. Цель настоящей работы является сокращение затрат труда и уменьшение потерь при механизированной уборке лука-севка путем совершенствования технологий и технических средств.
Для достижения поставленной цели необходимо определить и обосновать схему и параметры машины для уборки лука-севка, физико-механические свойства лука-севка и почвенно-климатические условия Московской области в период уборки. Обосновать и исследовать параметры машин для предуборочной подготовки, уборки и первичной очистки вороха лука-севка определить сохраняемость: убыль массы, число заболевших, высохших растений при хранении и вегетации на лук-репку.
Все эти показатели влияют на качество уборки лука-севка и, что самое главное на качество посадочного материала на лук-репку.
Полумеханизированная уборка лука-севка
Отличается от ручной уборки применением машин для отминки и калибровки. Иногда применяют механизированный подкоп с укладкой в валок, но сбор севка остается ручным. Наиболее часто в хозяйствах применяют подкоп скобами СНУ-ЗС для облегчения выдергивания луковиц. В ряде хозяйств применяют переоборудованный луковый копатель ЛКГ-1,4 для подкапывания и укладки в валок лука-севка. Это выполняется только при благоприятном состоянии почвы, когда она легко крошится под воздействием грохотов копателя. Копатель ЛКГ-1,4 подрезает пласт почвы с луком-севком, сепарирует почвенные комки, размером менее 10 мм, и укладывает севок с оставшейся почвой в валок. Конструкция копателя предусматривает сдваивание и страивание валка. При первом проходе поперечный транспортер гидроцилиндром отодвигается назад, а при сдваивании передвигается под выгрузной конец продольного транспортера. При уборке лука-севка, даже в благоприятных почвенных условиях это не приемлемо, так как нижние слои севка могут быть засыпаны почвой. Поэтому севок укладывают только в один слой. После подсушивания севок сгребают в небольшие кучи и подбирают вручную.
Однако копатель ЛКГ-1,4 можно применять только при определенной влажности почвы, когда она хорошо крошится и сепарируется. В большинстве случаев в хозяйствах это не обеспечивается. Повышенная засоренность участка и сухая почва приводят к тому, что даже в одинарный валок поступает очень много почвы и из такого валка трудно, а иногда и невозможно выбрать лук-севок без значительных потерь. Поэтому эти машины применяют в основном на легких почвах. Чаше ограничиваются только подкопом севка скобами, а выдергивание и укладку в валки и подбор из валков осуществляют вручную. Подбор валков с ориентированными растениями более удобен, чем валков, образованных машиной ЛКГ-1,4.
Отминка высохших листьев лука-севка и его калибровка при этом способе механизированы. Для этого применяются как отдельные стационарно - передвижные отминочные (ЛПС-6А, ОВС-2) и сортировальная (СЛС-7А) машины, так и целые стационарные линии на сушильно - обрабатывающих пунктах, (рис 1.1). Отминочная машина ЛПС-6А (рис. 1.1 а) барабанного типа. Лук-севок попадает в внутрь барабана 2, неоднократно ворошится пальцами 5, при этом сухие листья отминаются, а затем удаляются воздушным потоком. Успешная отминка возможна при хорошо высушенном ворохе севка (влажность листьев не более 16%). Для удаления более влажных листьев применяют вальцовую отминку для севка ОВС-2 (рис. 1.16), но она значительно травмирует луковицы, особенно мелкие. Отминка и калибровка лука-севка на машинах: а - отминочная машина ЛПС-6А (1-вал, 2-верхний неподвижный желоб, 3-подвески поддона, 4-нижний калибрующий поддон, 5-пальцы); б — вальцовая отминка (1 и 2-валы со спиральными выступами, 3-упорный пруток); в - сортировка СЛС-7А (А- легкие примеси, Б- лук-выборок, В- лук-севок 2 тр., Г- лук-севок 1 гр., Д- лук-севок Згр.). Калибровочная машина СЛС-7А (рис. 1.1 в) имеет два 3-х решетных стана и способна калибровать на фракции. Эти машины при обработке на току или после хранения севка с листьями устанавливаются одна за другой. Высушенный севок с листьями подается вручную или транспортером на загрузочный транспортер, проходит через него, а затем поступает в СЛС-7А, где разделяется на фракции по размерам, которые затариваются в мешки. ЛПС-6А и СЛС-7А стационарно - передвижные машины и могут работать на току при кратковременном хранении лука в буртах или входить в состав стационарных пунктов, которые дополнительно включают еще сепараторы почвы (обычно грохотные), сушилки, бункеры для откалиброванных фракций севка, связанные между собой системой транспортеров.
Цель задачи, актуальность, научная новизна исследований
Лук в Российской Федерации выращивается на площади тыс. га, что составляет более 8% площадей вех овощных культур. В большинстве хозяйств при выращивании лука-севка сталкиваются с проблемой уборки лука-севка и последующей его доработки, так как в основном уборку лука-севка проводят вручную, затрачивая на эту операцию более чел. -ч на 1 га и теряя при этом более % урожая. Существующая технология производства лука-севка, основанная на ручном и полумеханизированном труде при уборке урожая, не соответствует современным масштабам семеноводства лука и требует механизации уборочного процесса. Разработанные в настоящее время машины и приспособления для уборки лука-севка, в основном, могут работать только в поливных условиях, что невозможно обеспечить в большинстве хозяйств, так как лук-севок в основном выращивается на неполивных участках. У большинства машин для уборки лука-севка возникает проблема с сепарацией почвы, что является одним из самых важных критериев при уборке лука-севка.
Разработанный и исследованный нами комплекс машин для уборки лука-севка и последующей доработки вороха лука-севка позволяет сократить затраты труда с до чел .-ч и уменьшить потери с - до 4-6 %. зо Все это говорит об актуальности темы диссертационной работы по разработке технологии и созданию комплекса для механизированной уборки лука-севка. Цель и задачи исследований. Проведенный анализ технологии и машин для уборки и послеуборочной доработки лука-севка показал: - известные конструкции машин для уборки лука-севка с сепаратором, научно не достаточно обоснованы и требует доработки; - существующие машины для уборки лука-севка либо допускают большие потери, либо примеси почвы в ворохе превышают допустимые значения; - применение полива перед уборкой лука-севка, для лучшей сепарации почвы, является трудоемким процессом и не во всех хозяйствах может обеспечиваться; - двухфазная уборка позволяет получить севок высокого качества независимо от погодных условий и, следовательно, исследования целесообразно проводить на создание технологии для двухфазной уборки лука-севка; - существующие способы послеуборочной обработки лука-севка требуют дальнейшей доработки. В связи с этим целью наших исследований является разработка технологии и технических средств для двухфазной уборки лука-севка с использованием гидросортировки, обеспечивающих сокращению трудозатрат до чел.-ч/га при уменьшении потерь до 3...5% и повышении чистоты вороха до %.
В задачи исследований входило: 1. Разработать агротехнические приемы, улучшающие условия механизированной уборки лука-севка. 2. Провести анализ подбирающих и сепарирующих рабочих органов существующих севкоуборочных машин. 3. Провести исследования в рабочих условиях с редкопрутковым сепаратором, добиться меньших примесей почвы в ворохе. 4. Провести анализ послеуборочной доработки лука-севка с использованием гидросортировки. 5. Рассмотреть влияние гидросепарации на качественные показатели лука-севка (хранение, использование как посадочного материала). Научная новизна. Разработаны и испытаны рабочие органы машин для уборки лука-севка, которые позволяют снизить количество почвенных примесей в ворохе лука-севка с - % до 4-6%. Обоснована принципиальная схема и параметры редкопруткового сепаратора машины В Л-1,4 для отделений растений севка от почвенных примесей. Разработано новое средство для доочистки вороха лука-севка от почвенных примесей на основе гидросортировщика. При использование гидросортировки количество тяжелых примесей сократилось с % до 1%.. Практическая значимость. Усовершенствован технологический процесс и машины (ВЛ-1,4, гидросортировщик) для двухфазной уборки лука-севка с последующей доработкой на линии с гидросортировщиком. Установлен оптимальный размер ячеек на редкопрутковом сепараторе копателя-валкоукладчика ВЛ-1,4, при котором примеси почвы в валке минимальны 4...5%,и скорость движения агрегата увеличивается в два раза. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на отчетных сессиях ВНИИССОК в. ... гг, на Научно-практической конференции в Российском государственном университете «Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева», г, на Международной научно-производственной конференции в Брянской ГСХА, г. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ. Основные положения, выносимые на защиту. - технология двухфазной уборки лука-севка при помощи машин и специальной линии доочистки, гидросортировки; - разработка и обоснование отдельных элементов машин для качественной уборки лука-севка; - анализ послеуборочной доработки лука-севка с использованием гидросортировки. - влияние гидросортировки на качественные показатели лука-севка (хранение).
Методика проведения исследований
При исследовании новых технических средств и технологий по двухфазной уборке лука-севка с использованием гидросортировки нами были проведены следующие опыты. Проводилась уборка лука-севка как вручную, так и механизированным способом. Три человека выдергивали лук и укладывали его на гряду для дозаривания. После дозаривания лук подбирали в ручную и грузили в транспортное средство. Во время всех этих работ замерялось время потраченное на выдергивание лука и на подбор. Параллельно ручной уборке лука-севка проводилась механизированная уборка. Лук подкапывался и укладывался в валок копателем - валкоукладчиком ЛКГ-1,4М При механизированном подборе гряды разбивались на равные по длине делянки (3,57 м) и измерялась равномерность глубины борозд после выравнивания их модернизированным культиватором КФО-4,2, измерялась также скорость движения трактора с агрегатом во время валкования. Определялось глубина подкапывающего рабочего органа (квадратный вал), масса почвы и лука, поступившего на транспортер после подкопа и после прохождения через сепаратор, процент потерь луковиц при валкований.
Для получения качественной уборки лука-севка мы изменяли расстояние между прутками и тросиками и на различных скоростных режимах с разными размерами ячеек искали оптимальный вариант, при котором процент почвы в валке был минимальный и количество потерь севка тоже снизилось до минимума. Определялся фракционный состав почвы в ворохе лука-севка. Поскольку почвенный сепаратор у машины конструкции ВНИИССОК не теребит за листья растения лука из почвенного пласта, а лишь удерживает их за листья в статичном режиме, потерь при разделении практически нет (0,1 ...0,3 %), а значит, нет и невозвратимых потерь севка.
Программа и методика исследований предполагала определение на делянках длиной 3,57 м и шириной 1,4 м, в трехкратной повторности для каждой ширины ячейки сепаратора почвы РПС, на каждой из четырех передач колесного трактора МТЗ-80, фракционного состава валка или подобранного вороха и величины потерь лука-севка; одновременно определялись влажность почвы в слое 0...5 см, влажность листьев, глубина хода копающего вала характеристика размещения лука севка перед уборкой и его размерно-массовая характеристика. Для проведения исследований мы располагали экспериментальной установкой машины (рис 2.1) в варианте валкователя лука, который требовалось испытать в режиме валкования и подбора в различной комплектации рабочих органов и завершить исследование по обоснованию оптимального размера ячеек сепаратора почвы РПС. Для исследований на валкований прутковое полотно с шагом прутков 86 мм переделывали на шаг 129 мм, расстояние между тросовыми элементами изменяли с 45 до 178 мм, при этом упругие лопасти под прутками высотой 100 мм заменяли лопастями 130 мм. Также проводился подбор лука-севка при помощи той же машины ЛКГ-1,4М приделанной под подборщик лука, производились исследования на наличие потерь и качество подбора лука-севка. Для исследований на подборе изготовили сменный поддерживающий барабан, а также копирующие колеса и щетки-делители. Для проведения исследований был подготовлен полигон: лук-севок, выращенный на грядах при схеме посева соответственно 9+9+24+9+9+80 см 60+60 см на площади 0,26 га и 0,05 га. На (рис2.2) показано состояние агрофона перед валкованием и в конце операции.( Токарев П.Н., Медведев В.П.) После проведения уборочных работ были проведены опыты на первичной очистке лука-севка на линии гидросортировки. Предварительная очистка вороха лука-севка от почвенных примесей является необходимой по следующим причинам: содержание примесей почвы в ворохе лука-севка, поступившего с поля, превышает 30%, что не позволяет проводить с ним дальнейшие работы по отминке и калибровке. Экспериментальная машина для уборки лука-севка в варианте валкователя.Состояние агрофона в день уборки лука-севка в валки. На гидросепараторе вороха лука-севка, включенном в комплекс. Был определен состав вороха, количество лука и почвы, поступающих на доочистку, толщина слоя падающего вороха на линию гидросортировки, определялось количество потерь и качество очистки лука от примесей. После этого лук-севок сушили активным вентилированием. Отмытый на линии лук-севок перевозили под навес и укладывали на вентиляционный канал напольной сушилки,
Выкапывание лука-севка и укладка его в валок
При этом вся машина опускается в рабочее I или поднимается в транспортное II положения. Навесной системой трактора передняя часть машины соответственно опускается в положение I или поднимается в положение II. Такая конструкция оси опорных колес обеспечивает в транспортном положении дорожный просвет 350 мм, увеличивая маневренность агрегата, а в рабочем положении - расположение валкообразующего лотка 14 у самой поверхности полотна гряды для большей равномерности ширины укладываемого валка. Ширина колеи копирующих и опорных колес - 1400 мм.
Валкоукладчик в рабочем положении I выполняет следующий технологический процесс. При движение агрегата над грядой вал 3 крошит монолит почвы с луком на глубину до 6 см; корни растений севка остаются в неподкопанном слое почвы или частично вытеребливаются с луком, но без почвенных комков на них, что важно для дальнейшей обработки вороха. Подкопанный слой захватывается теребящей парой - элеватором 5 и прижимным барабаном 4. При настройке машины приемная нижняя часть элеватора 5 с помощью регулировочных винтов ее подвески устанавливается так, что самая нижняя линия поверхности пруткового транспортера оказывается на 2 -3 см ниже поверхности подкапываемого слоя почвы. Это позволяет захватывать не более половины подкопанного слоя почвы без потерь севка. Прижимной барабан 4 устанавливается так, чтобы его поверхность прижимала подхваченный прутковым элеватором слой почвы с растениями севка, но не касаясь поверхности подкопанного слоя на полотне гряды. Примеси почвы толщиной менее 10 мм удаляются проходом сквозь полотно элеватора 5, а более крупные комки и луковицы с листьями падают на сетчатую поверхность транспортера 7. Луковицы и комки почвы проходят между его прутками 14 и тросами до опорной поверхности в зоне вала 6, листья остаются над прутками и тросами, а затем прижимаются к ним катком 8. Над транспортером 9 опорная поверхность отсутствует, поэтому комки падают вниз на него, а севок удерживается катком 8 за листья, переносится сетчатым транспортером в валкообразующий лоток 14. Гибкие полосы 12 препятствуют зависанию листьев на прутках 13. За машиной остается валок с севком, уложенный на уплотненную и выровненную катком 15 поверхность. Отсепарированную почву транспортер 9 выносит от валкоукладчика вправо по ходу и сбрасывает в межгрядовую борозду за опорным колесом 16. В конце гона валкоукладчик системой гидронавески трактора и гидроцилиндрами 17 переводится в транспортное положение II и заезжает на следующую гряду. Способ работы на поле - загонный, вразвал, по часовой стрелке, чтобы не исказить глубину межгрядовых борозд, выравниваемую перед уборкой, преждевременной подсыпкой в них отсепарированной почвы. Во время испытаний валкоукладчика (1997-2001 гг.) его рабочая скорость составляла 2...3 км/ч, а сменная производительность около 0,22 га/ч. В период испытаний с 2002 по2004 годы нам удалось увеличить скорость валкоукладчика до 4...5 км/ч, уменьшить количество примесей почвы за счет изменения шага прутков с 45,8 до 28,4 % (шаг 86 мм) и с 34,6 до 4,6 % (шаг 129 мм). В тяжелых почвенных условиях на участках с повышенной влажностью почвы, когда она плохо крошится, рабочую скорость машины приходилось снижать, а иногда требовался даже повторный проход валкоукладчика через 1...2 дня для доочистки вороха валков от примесей почвы. При благоприятных условиях работы, когда почва легкая по механическому составу или хорошо крошится, валок содержал в период 1997...2001 гг. не более 70 % примесей, а в 2002...2004 гг. не более 57,4 % примесей. Ширина валка изменялась в пределах 300...600 мм, потери лука-севка с почвой (в борозду) - в 1997-2001 гг. 1,6...6,3 %; в 2002-2004 гг. 0,8...3,6%. По исследованиям проведенным в 2003 году установлено: влажность почвы в слое 0...5 см равной 8,5...9,0 %, твердости ее - 10...14 кг/см , глубина хода копающего вала - 6,5 см, частота вращения копающего вала -340 об/мин, размер поперечного сечения вала - 40 мм, линейная скорость пруткового полотна элеватора - 2,43 м/с. Полученные результаты представлены в таблице 2 и на графике (рис. 3.4)
Из анализа данных таблицы 4 видно, что увеличение скорости движения агрегата с 2,15 до 5,2 км/ч не привело к значительному засорению валка почвенными примесями или увеличению потерь. Увеличение поперечного размера ячеек сепаратора почвы РПС с 43 до 178 мм обеспечило заметный рост чистоты вороха валка - с 38,3...46,0 до 21,5...26,5 % почвенных примесей осталось в валке. Потерь в виде не подкопанных лукавиц не было, потери в сепараторе валкователя проходом не превысили 1,00...1,25 % С увеличением ячейки РПС не только сократилась доля почвенных примесей в валке, но изменился фракционный состав самих примесей: доля соразмерных с лукавицами комков уменьшилась с 46 до 28 %, что важно для очистки при послеуборочной доработке вороха.
Таким образом, экспериментально установлена возможность существенного увеличения производительности валкователя без ущерба качеству работы. Несмотря на то, что исследования по определению оптимального размера ячеек редкопруткового сепаратора почвы (РПС) не удалось провести одновременно, и влажность почвы в вариантах не была одинаковой, а также уменьшалась длина листьев за счет их подсыхания, тем не менее полученные данные позволяют сделать выводы:
