Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние и перспективные направления совершенствования картофелеуборочных машин . 22
1.1 Нерешённые проблемы технологического процесса отделения ботвы и сорняков в картофелеуборочных машинах. 22
1.2. Концептуальные подходы к созданию новых и модернизации существующих картофелеуборочных машин. 24
1.3. Классификация и этапы совершенствования ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин . 26
1.3.1 Ботвоудаление по коэффициенту парусности. 29
1.3.2 Ботвоудаление на основе различия размерных характеристик компонентов картофельного вороха. 33
1.4. Выводы 59
1.5. Задачи исследования 60
ГЛАВА 2. Теоретические исследования технологического процесса и обоснование параметров ботвоудаляющего рабочего органа картофелеуборочных машин 62
2.1. Описание усовершенствованного ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа картофелеуборочных машин 62
2.2. Обоснование конструктивных параметров усовершенствованного ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа 64
2.2.1. Определение диаметра ботвоудаляющего валика 66
2.2.2. Оптимизация параметров эластичных выступов ботвоудаляющего валика
2.2.3. Обоснование величины рабочего зазора между элеватором и ботвоудаляющим валиком 69
2.2.4. Параметров предохранительного механизма ботвоподводящих пальцев 75
2.3. Определение прогнозируемого ресурса ботвоудаляющего валика 77
2.4. Выводы 83
ГЛАВА 3. Лабораторные исследования разработанного ботвоудаляющего рабочего органа картофелеуборочной машины 85
3.1. Программа исследований разработанного ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа 85
3.2. Исследования физико-механических свойств культуры картофеля 86
3.2.1. Объект исследований физико-механических свойств культуры картофеля 86
3.2.2. Методика исследований физико-механических свойств культуры картофеля 85
3.2.2.1. Определение размерно-массовых и количественных характеристик клубней и ботвы 87
3.2.2.2. Определение прочностных свойств стеблей ботвы 90
3.2.3. Определение модуля упругости стебля 81
3.2.3.1. Объект и методика определения модуля упругости стебля 91
3.2.4. Результаты исследования модуля упругости стебля 94
3.2.5. Результаты исследования физико-механических и прочностных свойств культуры картофеля 94
3.3. Лабораторные исследования эффективности функционирования разработанного ботвоудалителя 99
3.3.1. Объект исследований и применяемое оборудование 99
3.3.2. Лабораторная установка для проведения исследований 99
3.3.3. Методика экспериментальных исследований процесса ботвоудаления и обработки опытных данных 100
3.3.4 Обработка и оценка полученных данных 107
3.3.5. Результаты исследований ботвоудаляющих устройств 110
3.4 Лабораторные исследования надежности ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа 117
3.4.1. Объект, методика и результаты исследований долговечности ботвоудаляющего валика 118
3.5 Выводы 120
ГЛАВА 4. Полевые испытания и исследования эксплуатационной надежности усовершенствованных картофелеуборочных машин с разработанным ботвоудалителем 122
4.1 Программа полевых исследований 122
4.2. Объект и методика исследования физико-механических свойств культуры картофеля в полевых условиях 123
4.3. Результаты исследования физико-механических свойств культуры картофеля в полевых условиях 125
4.4. Полевые исследования эффективности функционирования усовершенствованного картофелеуборочного комбайна 127
4.4.1. Объект полевых исследований 127
4.4.2. Методика и результаты проведения полевых исследований 127
4.5. Исследования показателей надежности картофелеуборочных машин с серийным и усовершенствованным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа 136
4.5.1. Программа исследований надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин 136
4.5.2. Объект и методика исследований показателей эксплуатационной надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин 137
4.5.3 Результаты исследования показателей надежности усовершенствованных картофелеуборочных машин 142
4.6. Выводы 145
ГЛАВА 5. Технико-экономичесая эффективность применения нового ботвоудалителя на картофелеуборочных машинах 146
3.1 Экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат. 146
5.2 Экономический эффект от увеличения полноты удаления, снижения повреждений и потерь клубней 153
5.3 Граница экономической эффективности применения усовершенствованных картофелеуборочных машин 154
5.4 Выводы 155
Общие выводы 156
Список литературы 158
Приложения
- Классификация и этапы совершенствования ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин
- Обоснование величины рабочего зазора между элеватором и ботвоудаляющим валиком
- Результаты исследования физико-механических и прочностных свойств культуры картофеля
- Объект и методика исследований показателей эксплуатационной надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин
Введение к работе
В мировом производстве растительных продуктов картофель по потребляемому объему занимает одно из ведущих мест, наравне с пшеницей, кукурузой и рисом. Для населения нашей страны картофель играет важную роль в обеспечении продовольствием, оставаясь особо ценным и ничем не заменимым ежедневным продуктом питания. На долю Российской Федерации приходится около 16% мирового валового производства данной культуры, а по объему производства картофеля занимает ведущее место в мире [149]. В нашей стране основные площади посадок картофеля сосредоточены в Нечерноземной и Центрально-Черноземной зонах. По данным Росстата в 2005 году в хозяйствах всех категорий Российской Федерации картофель выращивали на площади 3,3 млн.га., валовой сбор составил 37,5 млн.т при средней урожайности 11,4 т/га [4, 73,149]. Это в несколько раз меньше, чем в развитых странах Западной Европы и США (в Нидерландах 45,8 т/га, Германии 40,4, Франции 41,8, США 40,7 т/га) [5, 116, 164, 165]. В результате возникла острая необходимость повышения эффективности сельскохозяйственного производства, чего нельзя добиться только путем увеличения урожайности культуры.
К 2010 г. в России должно производиться 40 млн. т картофеля, 30-40 % из которых — в крупных специализированных хозяйствах на базе современных технологий и комплексов машин [96, 142]. Однако комбайны, которые выпускались в нашей стране применительно к нашим условиям, не полностью отвечают эксплуатационным и агротехническим требованиям (особенно это касается уборки в тяжелых почвенно-климатических условиях). Поэтому создание современных картофелеуборочных машин — важная задача, решение которой будет способствовать подъему отрасли картофелеводства.
Наряду с высоким агрономическим уровнем картофелеводства очень важны совершенная механизация и соответствующие комплексы машин для производства картофеля (машины для подготовки почвы, посадки, ухода за посадками, уборки, послеуборочной доработки и сортировки клубней). Высокая производительность машин, минимум повреждений и потерь клубней во всем цикле - важнейшие требования к средствам механизации [141].
По данным ВНИИКХ, наиболее сложный технологический процесс при производстве картофеля — уборка (45...70 % от общих трудозатрат) [101, 143], что связано с повреждаемостью клубней и необходимостью отделения значительной массы почвы, поступающей вместе с клубнями и ботвой в картофелеуборочную машину. Их снижение возможно за счет применения новых технологий и сельскохозяйственной техники, отвечающей всем агротехническим требованиям, предъявляемым к уборочным машинам. При наименьших затратах труда должно обеспечиваться: чистота клубней в таре 97 % и более, минимальные повреждения - до 5 % и потери 4...6 % клубней [127]. Между тем практика работы современных картофелеуборочных машин показывает, что они в должной мере не удовлетворяют этим требованиям.
В результате реформирования аграрного сектора экономики значительно выросло число хозяйствующих субъектов, увеличился диспаритет цен на промышленную и с.-х. продукцию, изменились структура посевных площадей, технологии производства продукции и ценовая политика государства [21]. Наличие разных форм собственности требует корректировки и изменения приоритетности в подходах к созданию новых и модернизации существующих технических средств для удовлетворения современных нужд сельского хозяйства.
Основной целью при разработке новых и усовершенствовании существующих машин стало уменьшение затрат на их разработку и изготовление, повышение технического уровня и конкурентоспособности на внутреннем и внешних рынках, уменьшение вредного воздействия на окружающую среду, создание безопасных и комфортных условий эксплуатации [57]. Наряду с необходимостью повышения эффективности сельскохозяйственного производства все большую актуальность приобретает задача повышения качества и надежности сельскохозяйственной техники. Проведенный анализ [76] демонстрирует непрерывный рост и развитие сельскохозяйственного производства с использованием надежной и эффективной техники.
Разнообразные почвенно-климатические условия в период уборки (тяжелые суглинистые почвы, повышенная влажность и засоренность полей во многих регионах России) обусловливают экстремально тяжелые условия для работы уборочных машин (-25 % общей площади возделывания), что необходимо учитывать при создании новых машин. Следует отметить, что почвенно-климатические условия в период уборки картофеля в России тяжелее, чем в Европейских странах, выпускающих картофелеуборочную технику. Поэтому закупка зарубежных машин не исключает необходимости создания, совершенствования и изготовления отечественных машин для уборки картофеля.
Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается несколько типов картофелеуборочных машин. Даже при оптимальных условиях работы в бункере имеются растительные примеси и наблюдаются высокие потери и повреждения клубней. Это связано с несовершенством рабочих органов картофелеуборочных машин, в том числе и ботвоудалителей и не может быть исключено наличием такой агротехнической операции, как предварительное удаление ботвы на поле - механическим, химическим или комбинированным способом [133]. Механический способ обеспечивает только от 50 до 70% полноту скашивания растительных примесей на поле [158], химический и комбинированный способ, имеющие высокую степень удаления растительных примесей [144], на сегодняшний день в России широкого распространения не получили. Так как их дороговизна приводит к увеличению себестоимости продукции. Плюс ко всему, все перечисленные способы предварительного удаления ботвы не могут обеспечить отделение клубней от столонов, которые находятся под поверхностью поля. Поэтому возникла острая необходимость в изыскании, исследовании и дальнейшем усовершенствовании ботвоудаляющих рабочих органов, отвечающих современным агротехническим требованиям.
Следует выделить два основных перспективных направления исследований ботвоудаляющих рабочих органов [28]. Во-первых, для картофелеуборочных комбайнов, где требуется полное отделение клубней от примесей. Во-вторых, для копателей-погрузчиков, в которых допускается незначительное превышение агротехнических требований по содержанию примесей в таре с клубнями, так как используется технология уборки, предусматривающая дополнительные операции очистки клубней в стационарных условиях [81]. Значительного снижения трудозатрат при производстве картофеля можно добиться только путем использования картофелеуборочных комбайнов [121], которые в отличие от копателей выгружают выкопанные клубни в транспортные средства.
С учетом специфики Российских условий, и, отмечая тот факт, что перспективные направления, как в мировом, так и в отечественном производстве картофелеуборочных машин стоят за комбайнами, сконцентрируем наши изыскания на первом вышеупомянутом направлении исследований.
Некоторые отечественные комбайны и большинство зарубежных копателей-погрузчиков (до 85% машин) [80], снабжены ботвоудалителями пальчато-гребенчатого типа в виде ботвоудаляющего валика и ботвоподводящих пальцев. Данный рабочий орган обладает рядом преимуществ по сравнению с редкопрутковым транспортером, работающим в сочетании с прижимным полотном или лопастным битером, нашедших применение в технологических схемах картофелеуборочных комбайнов. Он более простой, менее материало- и энергоемкий, повреждения клубней при его работе не превышают агротехнических норм. Но основной недостаток пальчато-гребенчатого ботвоудалителя - невысокая полнота удаления растительных примесей (50-70)% от общей поступившей массы [34], требует применения в уборочной машине двух и трехкратного удаления ботвы и сорняков (после первого, второго элеватора и т.д.), что не является самым рациональным решением [28].
Группой исследователей, включая автора этой работы, был предложен ряд изменений в конструкции ботвоудалителя, состоящего из ботвоудаляющего валика и ботвоподводящих пальцев, целью которой являлось увеличение полноты удаления растительных примесей и снижение потерь и повреждений клубней. Так как рекомендации по выбору параметров нового ботвоудаляющего устройства в литературе отсутствовали, то возникла необходимость выявления его потенциальных возможностей путем определения конструктивных и кинематических параметров, обеспечивающих наиболее полное отделение растительных примесей из поступившего вороха, при минимальных потерях и повреждениях клубней.
Работа по исследованию ботвоудалителя пальчато-гребенчатого типа картофелеуборочных машин велась в течение 2004-2007 г. в ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П.А.Костычева», на полях картофелеводческих хозяйств Рязанской и Тульской областей в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО РГСХА.
Целью настоящей работы является повышение эффективности технологического процесса удаления растительных примесей при механизированной уборке картофеля путем усовершенствования ботвоудаляющего устройства пальчато-гребенчатого типа, обеспечивающего повышение полноты удаления растительных примесей, снижение потерь и повреждений клубней.
Основные положения, выносимые на защиту:
- конструкция усовершенствованного ботвоудалителя пальчато-гребенчатого типа (патент №56770);
- методика определения рациональных параметров усовершенствованного ботвоудалителя пальчато-гребенчатого типа на основе механико-математического моделирования технологического процесса механизированной уборки картофеля;
- результаты определения физико-механических свойств культуры картофеля, а также размерно-массовых и количественных характеристик компонентов картофельного вороха;
- математические модели, описывающие агротехнические показатели работы усовершенствованного ботвоудаляющего устройства и результаты его лабораторных исследований с целью обоснования его рациональных параметров;
- методика и результаты определения долговечности ботвоудаляющего валика;
- результаты хозяйственных испытаний серийных и усовершенствованных комбайнов КПК-2-01 и результаты исследования показателей их надежности, а также технико-экономическая оценка применения нового пальчато-гребенчатого ботвоудалителя на картофелеуборочных машинах КПК-2-01.
Результаты исследований одобрены и приняты в ОАО «Рязанский завод сельскохозяйственных машин» (г. Рязань) и используются при разработке новых ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин.
Классификация и этапы совершенствования ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин
В настоящее время перед конструкторами стоит актуальная задача — создание эффективных картофелеуборочных комбайнов с высокими агротехническими показателями. Одним из главных агротехнических требований, применительно к процессу уборки картофеля является необходимость обеспечения высокой степени отделения растительных примесей из поступившего картофельного вороха, а также снижение потерь и повреждений клубней.
Ботвоудалитель картофелеуборочной машины предназначен для удаления растительных примесей (ботвы и сорняков) и для отрыва клубней от удерживающих их столонов. В современных картофелеуборочных машинах применяют ботвоудаляющие устройства, которые можно классифицировать по способам удаления растительных примесей из поступившего вороха (рис. 1.2) [29, 30, 32]. Данные способы основаны на различиях физико-механических свойств ботвы и клубней картофеля.
Как известно, в сельскохозяйственном производстве при значительном варьировании свойств обрабатываемого материала - ботвы и клубней, наиболее полно и с минимальными повреждениями последних, процесс их разделения возможен только вручную. Поэтому, при проектировании ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин, следует добиваться, чтобы качественные показатели выполнения ими технологических процессов были не ниже, чем при использовании рабочих на переборке.
Широкое распространение получил способ удаления по коэффициенту трения, различие которого у клубней и ботвы очевидно. Рабочими органами, действующими по способу разделения компонентов в зависимости от различия их коэффициентов трения, являются горки различных конструкций (продольные и поперечные). Применяются такие рабочие органы на комбайнах Л-601 (рис. 1.15) «Джонсон» (рис. 1.16), ККУ-2 (рис. 1.27) и др. Анализ работы горок показал, что ботва на них отделяется наиболее полно только в том случае, если стебли ботвы и клубни не имеют между собой связи и подача массы на горку равномерная и небольшая. В других случаях технологический процесс нарушается и потери клубней составляют до 15 %. Поэтому горки могут быть использованы лишь тогда, когда процесс корректируют вручную. Примером такого применения является переборочный стол — поперечная горка, где рабочие переборщики корректируют процесс.
В 2006 году молодыми учеными Ижевской ГСХА разработан и прошел полевые испытания новый однорядный картофелеуборочный комбайн (рис. 1.14) [93]. Принципиальное отличие предлагаемого устройства заключается в том, что клубни отделяются от почвы и ботвы в восходящем потоке вороха. Впервые реализован способ отделения клубней от почвы и растительных примесей, а не наоборот. Почвенный пласт с клубнями и ботвой затягивается в рабочую щель силами трения, возникающими между компонентами вороха и поверхностями основного 1 и клубнеприемного 2 элеваторов. В кольцевом канале барабана 3 центробежные силы прижимают компоненты вороха к поверхности основного элеватора, что способствует интенсивному отделению мелких примесей. Далее ворох подхватывается двумя параллельными ветвями элеваторов и поднимается вверх. Клубни под действием силы тяжести отрываются от ботвы, мелкие комки почвы выжимаются по сторонам и падают. Затем ботва и растительные остатки, а вместе с ними оставшаяся часть почвы прижимаются к пруткам ботвоотделяюшими ремнями элеватора 1, поднимаются до верхней точки и выбрасываются назад. Перебрасывание клубней вместе с ботвой предотвращается щитками 5. Получена 100 %-ная полнота выкапывания клубней, на поверхности поля оставлено 3 % урожая, поврежденных клубней — не более 6 %.
Способность растительных примесей отделяться в воздушном потоке от тяжелых компонентов (комков и клубней) привела к созданию ботвоудаляющих рабочих органов пневматического типа (рис. 1.3). Процесс, выполняемый такими рабочими органами, заключается в использовании различия коэффициентов парусности компонентов, помещенных в воздушный поток, известно, что коэффициенты парусности находятся в сложной зависимости не только от размеров и состояния самих тел, но и от состояния и рода среды, в которой тела находятся, а также от скорости движения тел относительно среды.
Анализ состояния массы стеблей ботвы и клубней показал, что коэффициенты парусности сильно варьируют, поэтому нельзя ожидать четкого разделения клубней от стеблей ботвы. Полностью отделяться могут только некоторые растительные примеси. При таком разнообразии массы нельзя подобрать оптимальный режим разделения в воздушном потоке. Исследования И.В. Автухова, В.А. Сероватова, а также практика работы комбайнов К-4 (рис. 1.17), «Шотболт» (рис. 1.18) и др. показывает, что при этом способе нет четкости разделения, 20 % клубней и более выбрасываются на поле вместе с ботвой [1,79,130,131].
Обоснование величины рабочего зазора между элеватором и ботвоудаляющим валиком
По результатам анализа применяемых в настоящее время типов ботвоудаляющих рабочих органов картофелеуборочных машин нами предлагается новая конструкция ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа, отвечающая всем агротехническим требованиям, предъявляемым к картофелеуборочным машинам.
Цель исследований - совершенствование ботвоудаляющего рабочего органа обеспечивающего повышение полноты удаления растительных примесей, уменьшение потерь и повреждений клубней картофеля при механизированной уборке с учетом физико-механических свойств компонентов картофельного вороха и обладающего высокой технологической надежностью.
Задачи исследований - обосновать рациональные конструктивные и кинематические параметры и определить долговечность (ресурс) усовершенствованного ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа.
В качестве прототипа было использовано ботвоудаляющее устройство пальчато-гребенчатого типа, содержащее гладкий ботвоудаляющий валик и один ряд ботвоподводящих пальцев. Поставленная цель исследований достигается тем, что разработанное устройство (патент №56770) снабжено ботвоудаляющим валиком, имеющим на своей поверхности эластичные выступы конусной формы и двумя рядами ботвоподводящих пальцев образованных подвеской с шаоовым шарниром, установленным на осях ботвоподводящих пальцев с возможностью осуществления вращения каждого пальца, причем каждый палец соединен с осью посредством односторонне закрепленных упругих элементов на подвеске. В свою очередь, ботвоудаляющий валик, вращаясь навстречу элеватору, совершает колебания в плоскости перпендикулярной оси валика, вызывая интенсивное расслоение поступающего вороха, что способствует повышению эффективности функционирования разработанного ботвоудаляющего органа пальчато-гребенчатого типа. Проблема повышения полноты удаления растительных примесей решена за счет установки на его поверхности резиновых выступов и использования двух рядов ботвоподводящих пальцев.
Разработанный ботвоудалитель пальчато-гребенчатого типа (рис. 2.1) состоит из сепарирующего элеватора 1, ботвоподводящих пальцев 2, содержащих упругие предохранители 5, ботвоудаляющего валика 3, снабженного выступами 4, имеющими форму усеченного конуса и скатного щитка 6 с пазами, расположенными со стороны ботвоудаляющего валика 3, в которые входят выступы 4.
Устройство работает следующим образом. Картофельный ворох, состоящий из клубней, почвенных комков и растительных примесей, включающих стебли ботвы и сорняков, поступает на сепарирующем элеваторе 1 к ботвоподводящим пальцам 2. Здесь растительные примеси выделяются и скатываются к отрывному валику 3, который, вращаясь на встречу элеватору 1, протаскивает стебли ботвы и сорняков в рабочий зазор Ивэ. При этом выступы 4 препятствуют сползанию растительных примесей с отрывного валика 3 на следующий рабочий орган и удерживают их в процессе ботвоудаления. Стебли ботвы и сорняков по щитку 6 удаляются из картофелеуборочной машины, а клубни, отделенные от столонов, (из-за больших размеров они не могут проникать в рабочий зазор), а также клубни и почвенные комки, прошедшие между ботвоподводящим и пальцами 2, поступают на следующий рабочий орган картофелеуборочной машины. Выступы 4 размещены продольными и поперечными рядами по всей рабочей поверхности ботвоудаляющего валика 3 на таком равном расстоянии друг от друга, которое обеспечивает свободное проникновение в образованные ими зазоры стеблей ботвы и сорняков. Форма выступов 4 в виде усеченного конуса является наиболее предпочтительной [26, 150], так как, во-первых, позволяет им легко проникать в поступивший картофельный ворох и удерживать растительные примеси в процессе ботвоудаления, а, во-вторых, как показали лабораторные [151] и полевые исследования, она меньше, чем форма полного конуса, повреждает клубни. Анализируя работу ботвоподводящих пальцев 2, надо отметить, что наиболее вероятно зависание растительных примесей на втором их ряду из-за того, что стебли ботвы и сорняков, выделенные на первом ряде взаимодействуют с элеватором 1. Упругие предохранители 5, расположенные на всех ботвоподводящих пальцах 2, защищают их от деформаций посторонними предметами, попавшими в устройство. Щиток 6 имеет со стороны ботвоудаляющего валика пазы, в которые входят выступы 4. Это позволяет очищать ботвоудаляющий валик от налипшей почвенной массы и не даёт наматываться на него стеблями ботвы и сорняков, что также повышает надёжность устройства. Преимуществами предлагаемого устройства перед серийным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа является то, что ботвоудаляющий валик совершает колебательные движения, вызывая интенсивное расслоение поступающего с элеватора вороха, тем самым способствует повышению эффективности сепарации растительных примесей и предотвращает сгруживание картофельного вороха, что облегчает отрыв клубней от столонов и повышает технологическую надежность устройства. При этом снижается возможность защемления клубней между элеватором и ботвоудаляюшим валиком, что приводит к сокращению потерь клубней. Ботвоудаляющий валик, в отличие от серийного аналога, снабжён эластичными выступами, которые препятствуют сползанию с него растительных примесей на следующий рабочий орган и удерживают их в процессе ботвоудаления, тем самым, повышая полноту удаления растительных примесей. С целью повышения технической надежности разработанного устройства в конструкции ботвоподводящих пальцев предусмотрен предохранительный механизм в виде упругого элемента, который предотвращает деформацию ботвоподводящих пальцев при взаимодействии последних с камнями и почвенными комками. Для обеспечения высоких агротехнических показателей при использовании нового ботвоудаляющего устройства пальчато-гребенчатого типа произведем необходимое теоретическое обоснование конструктивных и кинематических параметров устройства.
Результаты исследования физико-механических и прочностных свойств культуры картофеля
Программа полевых исследований включала в себя следующие положения: 1. Исследование физико-механических свойств культуры картофеля в полевых условиях. 2. Оценка основных агротехнических показателей свойств культуры картофеля, в соответствии с показателями, изложенными в ГОСТ 20915-75 [54]. 3. Проведение хозяйственных (полевых) испытаний картофелеуборочных машин. 3.1) Проведение хозяйственных (полевых) испытаний серийного картофелеуборочного комбайна КПК-2-01 3.2) Проведение хозяйственных (полевых) испытаний усовершенствованного картофелеуборочного комбайна КПК-2-01 с разработанным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа. 3.3) Обработка результатов хозяйственных испытаний картофелеуборочного комбайна КПК-2-01 с серийным и разработанным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа и определение основных агротехнических показателей. 3.4) Сравнение основных агротехнических показателей картофелеуборочного комбайна КПК-2-01 с серийным и разработанным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа. Полевые исследования физико-механических свойств культуры картофеля сорта «Романо», который имеет широкое распространение, как в России, так и в странах СНГ, проводились с целью их уточнения в конкретных почвенно-климатических условиях. Исследования проходили на полях Рязанской и Тульской областей в период скашивания ботвы и в период массовой уборки картофеля (конец августа 2004...2006 г). Условия проведения исследований: температура воздуха 18...20С, средняя влажность и твердость почвы 16...24% и 0,36 МПа соответственно, засоренность участка сорняками и камнями 1,08 т/га и 0,12 т/га соответственно. Тип почвы - серая лесная, по механическому составу -средний и тяжелый суглинок.
Направленность стеблей ботвы на поверхности рабочих органов оказывает сильное влияние на качество отделения растительных примесей, механически связанных с клубнями картофеля [26,64]. Под направленностью понимают различное положение стеблей относительно направления движения вороха по технологической цепочке картофелеуборочной машины.
С точки зрения анализа ботвоудаления, наибольший интерес вызывает направленность стеблей в момент их попадания на разработанный ботвоудаляющий орган. В связи с этим, объектом наших исследований являлось определение изменения направленности стеблей ботвы по ходу технологического процесса (на рабочих органах) картофелеуборочных машин.
Стандартную агротехническую оценку культуры картофеля производили в полевых условиях, а так же собирался ворох, состоящий из стеблей ботвы и клубней, размерно-массовые и прочностные характеристики которых определялись в лабораторных условиях (глава 3).
Для проведения стандартной агротехнической оценки культуры картофеля, на участке поля было выделено 5 учетных делянок шириной 2 рядка (1,4 метра) длиной 20м.
Первый этап исследований - определение направленности стеблей ботвы на рабочих органах комбайна КПК-2-01 (рис. 4.1) в процессе его работы.
Опыты проводились на двух участках поля следующим образом. Предварительно, на учетной делянке определили направленность стеблей и закрепляли на них бирку с номером. Далее к учетной делянке подъезжал комбайн и начинал там убирать картофель. Как только первый куст с биркой подходил к ботвоудалителю (конец основного элеватора), тракторист по нашей команде останавливал комбайн, и производились измерения направленности стеблей ботвы по ходу технологического процесса. Процесс повторялся многократно вплоть до того момента, пока последний куст с биркой не окажется на втором элеваторе и произведя последний раз измерения направленности стеблей на данной делянке, мы переходим на следующую, где действуем таким же образом.
На втором этапе полевых исследований три участка поля предназначались для определения количества клубней на столонах в процессе прохождения последними рабочих органов картофелеуборочных машин.
Опыты проводились следующим образом. Уборочная машина начинала работать на учетной делянке, до тех пор, пока первые растительные примеси не окажутся соответственно, в ботвоудалителе - КГЖ-2-01. Производился подсчет количества клубней, прикрепленных к ботве, и после этого рабочие органы картофелеуборочной машины освобождались от вороха. Далее уборочная машина еще один раз совершала движение на этой учетной делянке, и аналогичным образом производился подсчет количества несвободных клубней.
Установлено, что в процессе перемещения по технологической цепочке картофелеуборочного комбайна изменяется ориентация стеблей ботвы относительно грядки. На поле в поперечных секторах находится 75...80% стеблей, а на поверхности основного элеватора уже 55...60% (рис. 4.2 а, б).
Определено количество клубней на столонах в процессе прохождения компонентов картофельного вороха по рабочим органам картофелеуборочных машин (рис 4.2 в), а также количество растительных примесей на поле и на рабочих органах комбайна (рис 4.2 г).
Подтверждена целесообразность использования машины для предварительного удаления ботвы КИР - 1,5 Б. Таким образом, применение КИР - 1,5 Б облегчает процесс отделения растительных примесей от клубней и позволяет существенно улучшить агротехнические показатели работы комбайна.
Объект и методика исследований показателей эксплуатационной надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин
Как видно из данных таблиц и графических схем в случае применения на уборочной машине разработанного ботвоудалителя пальчато-гребенчатого типа по сравнению с серийным, наблюдается: - снижение потерь клубней на 3,05% (с 6,70% до 3,65%); - снижение повреждений клубней на 5,15% (с 14,35% до 9,20%) - содержание растительных примесей в бункере для клубней в 2,69 раза (с 3,5% до 1,30%) Полевые исследования усовершенствованного картофелеуборочного комбайна подтвердили эффективность разработанного ботвоудаляющего рабочего органа пальчато-гребенчатого типа. Исследования показателей надежности картофелеуборочных машин с серийным и усовершенствованным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа Программа исследований надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин С целью сравнения основных показателей технической эксплуатации серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин, в конструкции которых использован ботвоудалитель пальчато-гребенчатого типа была принята следующая программа исследований: 1. Уточнить трудоемкость работ по техническому обслуживанию и ремонту серийных и усовершенствованных машин КПК-2-01 [53]; 2. Определить среднюю наработку на отказ картофелеуборочных машин до и после усовершенствования в целом, разработанного устройства в отдельности; 3. Рассчитать основные показатели технической эксплуатации картофелеуборочных машин: коэффициенты использования времени смены, технической готовности, технического обслуживания и эксплуатационной надежности; Объект и методика исследований показателей эксплуатационной надежности серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин. Объектом исследований выступали серийный и усовершенствованный комбайн КГЖ-2-01, а также непосредственно разработанный ботвоудалитель пальчато-гребенчатого типа, установленный на усовершенствованных картофелеуборочных машинах. Исследования проходили на полях хозяйств Рязанской и Тульской областей в период массовой уборки картофеля (конец августа - начало октября) 2004...2006 гг. За основу была принята стандартная методика испытаний [74,104]. При планировании комплекса работ по техническому обслуживанию и ремонту необходимо было скорректировать нормативные трудоемкости выполнения операций технического обслуживания и текущего ремонта, а так же определить удельный простой в ремонте с учетом усовершенствования картофелеуборочной машины. Трудоёмкость работ по техническому обслуживанию определялась следующим образом. К перечню обязательных работ по каждому виду обслуживании добавлялись работы, которые необходимо проводить с разработанным ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа, а работы, проводимые, с серийными боковыми шнеками исключались из перечня работ. Работы выполнялись слесарем третьего разряда. После выполненного комплекса работ машина эксплуатировалась до следующего вида обслуживания. В процессе следующего обслуживания снова определялась его продолжительность. Продолжительность обслуживания определялась методом хронометража. Принятая трудоемкость работ Хто определялась выражением, чел-ч: где 7} — продолжительность j-ro обслуживания, ч; дг — число работников, выполняющих данный вид обслуживания, чел. Повышение интенсивности процесса ботвоудаления за счет внедрения разработанного устройства в усовершенствованных картофелеуборочных машинах позволило увеличить скорости движения агрегатов при уборке, что привело к повышению производительности машин в сравнении с серийными. За равное время (чистой работы) усовершенствованные машины обрабатывали большую площадь, чем серийные. В связи с изложенным, определение трудоемкости работ текущего ремонта и времени простоев в ремонте картофелеуборочных машин производилось в расчете, как на время чистой работы, так и на физические единицы выполненной работы (гектар убранной площади). Время чистой работы определяли расчетным путем по наработке в физических единицах выполненной работы (гектарах убранной площади) и теоретической производительности за один час чистой работы в контрольную смену [74]. Теоретическая производительность картофелеуборочной машины Wt (за чистое время работы) определялась, га/ч: где Вр - ширина захвата машины, м; VR- рабочая скорость машины, км/ч. Для определения трудоемкости выполнения работ текущего ремонта предварительно был выполнен весь комплекс работ по снятию и установке элементов разработанного устройства на машине, а элементы устройства были разобраны на отдельные детали и затем собраны в единое целое. Продолжительность каждой операции регистрировалась секундомером. В процессе эксплуатации машины, на уборке картофеля, постоянно регистрировались отказы по всей машине и отдельно по разработанному устройству. По завершению уборки полученные данные обработали и получили значение трудоемкости выполнения операций текущего ремонта картофелеуборочной машины с установленным на ней ботвоудалителем пальчато-гребенчатого типа.
