Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние технологий, способов уборки и органов выносной сепарации в картофелеуборочных машинах 12
1.1. Анализ технологий возделывания культуры картофеля 12
1.2. Анализ конструктивно-технологических схем и способов интенсификации выносной сепарации в картофелеуборочных машинах 16
1.3. Задачи исследований 49
1.4. Выводы к главе 1 50
ГЛАВА 2 Теоретические исследования усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации картофелеуборочных машин 52
2.1. Усовершенствованный орган выносной сепарации картофелеуборочных машин 52
2.2. Обоснование конструктивных параметров органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом 55
2.3. Определение конструктивных и кинематических параметров встряхивающего механизма 59
2.4. Выводы к главе 2 75
ГЛАВА 3. Лабораторные исследования усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации картофелеуборочных машин 77
3.1. Программа исследований технологического процесса и органа выносной сепарации 77
3.2. Объект исследований и применяемое оборудование 77
3.3. Методика лабораторных исследований и обработки опытных данных 78
3.4. Результаты исследований технологического процесса и органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом 90
3.5. Выводы к главе 3 96
ГЛАВА 4 Полевые исследования усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах 97
4.1. Программа полевых исследований усовершенствованного технологического процесса
и органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах 97
4.2. Исследования физико-механических свойств культуры картофеля 98
4.2.1. Объект исследований физико-механических свойств культуры картофеля 98
4.2.2. Методика исследований физико-механических свойств культуры картофеля 98
4.2.3. Результаты исследований физико-механических свойств культуры картофеля 100
4.3. Объекты полевых исследований 103
4.4. Методика полевых исследований картофелеуборочных машин с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации 103
4.5. Результаты полевых исследований картофелеуборочных машин с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации 109
4.6. Выводы к главе 4 111
ГЛАВА 5. Технико-экономическая эффективность применения усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах 112
5.1. Экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат 112
5.2. Экономический эффект от снижения повреждений и потерь клубней 119
5.3. Определение границы экономической эффективности применения усовершенствованных картофелеуборочных машин 120
5.4. Выводы к главе 5 121
Общие выводы 123
Литература 125
Приложения 143
- Анализ конструктивно-технологических схем и способов интенсификации выносной сепарации в картофелеуборочных машинах
- Обоснование конструктивных параметров органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом
- Результаты исследований технологического процесса и органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом
- Методика полевых исследований картофелеуборочных машин с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития сельского хозяйства Российской Федерации является увеличение производства, повышение качества и уменьшение себестоимости возделывания картофеля. Картофель возделывается в 130 странах мира на площади более 20 млн га, с которой ежегодно собирают свыше 300 млн. т. клубней. На долю РФ приходится до 14% общего объема производства, что является вторым показателем после Китая. При этом по потреблению в расчете на одного человека (около 120...130 кг в год), наша страна всегда находилась и находится на первом месте. В 2010 году в отечественных хозяйствах эту культуру выращивали на площади около 2 млн. га., валовой сбор составил 20,6 млн.т, при средней урожайности 13,2 т/га.
Производство картофеля связано с большим количеством технологических процессов, наиболее ресурсозатратным из которых является уборка, составляющая до 75% всех трудозатрат и до 60% энергозатрат. При уборке картофеля на одном гектаре через сепарирующие органы комбайна проходит до 1000 т почвенных и растительных примесей. Таким образом, основным направлением повышения агротехнических показателей картофелеуборочных машин является совершенствование технологического процесса сепарации и рабочих органов для его осуществления. Это в полной мере относится и к процессу выносной сепарации.
Работа выполнена по плану НИР ФГОУ ВПО РГАТУ на 2000...2010гг. по теме №18 от 17.01.2001 «Технологии и средства механизации производства и уборки картофеля» и согласуется с постановлением правительства РФ (№ 446 от 14.07.2007 - О государственной программе развития сельского хозяйства на 2008...2012г.), предусматривающим "...ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных и ресурсосберегающих технологий".
Цель исследований. Создание усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации картофелеуборочных машин, обеспечивающих чистоту клубней в таре, уровень повреждений и потерь клубней картофеля, соответствующие агротехническим требованиям.
Задачи исследований:
обобщить результаты научных исследований технологий, способов уборки и конструкций органов выносной сепарации картофелеуборочных машин и выявить перспективное направление исследований;
усовершенствовать конструктивно-технологическую схему рабочего органа и смоделировать технологический процесс выносной сепарации с целью повышения эффективности разделения компонентов клубненосного вороха;
установить на основе механико-математического моделирования рациональные параметры усовершенствованного органа выносной сепарации;
оптимизировать рациональные параметры усовершенствованного органа выносной сепарации в рамках лабораторных исследований.
оценить агротехнические показатели картофелеуборочных машин с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации при хозяйственных испытаниях;
6) определить технико-экономическую эффективность применения усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах.
Объекты исследований. Картофелеуборочные машины,
технологический процесс и рабочий орган выносной сепарации картофелеуборочной машины, компоненты клубненосного вороха.
Предмет исследований. Теоретические и экспериментальные закономерности технологического процесса выносной сепарации в картофелеуборочных машинах.
Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на основе механико-математического моделирования технологического процесса выносной сепарации клубненосного вороха, в том числе с использованием программы MathCAD 14.0. Обоснование конструктивных и кинематических параметров, а также расчет эксплуатационных показателей рабочего органа проводились как по известным, так и по разработанным оригинальным методикам. Исследование физико-механических и размерных характеристик компонентов клубненосного вороха проводилось с использованием программы Microsoft Excel. Экспериментальные исследования агротехнических показателей работы усовершенствованного рабочего органа выполнены с использованием теории планирования полнофакторного эксперимента. Обработка результатов исследований проведена методами математической статистики в программе Statistica V6.
Научная новизна:
- механико-математическая модель технологического процесса выносной
сепарации усовершенствованным рабочим органом, состоящим из
сепарирующей горки со встряхивающим механизмом, обеспечивающим более
полное выделение примесей за счет интенсивного воздействия на
клубненосный пласт.
- математические модели, полученные на основе экспериментальных
исследований усовершенствованного рабочего органа выносной сепарации,
характеризующие количество потерь, повреждений клубней и полноту
сепарации почвенных и растительных примесей в зависимости от подачи
вороха, количества растительных остатков в ворохе и амплитуды колебаний
встряхивающего механизма.
Практическая ценность работы:
Конструктивно-технологическая схема рабочего органа выносной сепарации (патент РФ №94800), включающего продольную пальчатую горку, со встряхивающим механизмом.
Результаты исследований физико-механических и размерно-массовых свойств культуры картофеля ряда сортов.
Результаты оценки агротехнических показателей картофелеуборочных комбайнов КПК-2-01 с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации.
Результаты оценки технико-экономической эффективности применения картофелеуборочных комбайнов КПК-2-01 с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации.
Достоверность основных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических и лабораторных исследований (расхождения менее 5%), а также положительными результатами полевых испытаний.
Реализация результатов исследования. На основании проведенных исследований изготовлены опытные образцы рабочего органа выносной сепарации, которыми оборудованы картофелеуборочные комбайны КПК-2-01, успешно прошедшие полевые испытания на полях Рязанской области на общей площади более 150 га. Материалы исследований переданы в ООО «Агротехресурс», где они используются при модернизации серийных органов выносной сепарации картофелеуборочных комбайнов при их капитальном ремонте.
Основные положения, выносимые на защиту:
Конструктивно технологическая схема рабочего органа выносной сепарации картофелеуборочных машин.
Механико-математическая модель технологического процесса выносной сепарации, позволяющая обосновать конструктивные и кинематические параметры рабочего органа со встряхивающим механизмом.
Результаты исследования физико-механических и размерно-массовых свойств культуры картофеля ряда сортов.
Математические модели, полученные на основе экспериментальных исследований усовершенствованного органа выносной сепарации, характеризующие количество потерь, повреждений клубней и полноту сепарации.
Результаты полевых испытаний и исследований картофелеуборочных машин с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации.
Результаты технико-экономической оценки применения усовершенствованного технологического процесса и рабочего органа выносной сепарации в картофелеуборочных машинах.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Рязанского Г АТУ им. П.А.Костычева (2007...2010 гг.), Мичуринского ГАУ (2009 г.), Московского ГАУ им. В.П. Горячкина (2009 г.), НОУ ВПО Современный технический институт (2010 г.), конкурсе «У.М.Н.И.К.» (2010 г.), получен грант Рязанского регионального отделения Общероссийской общественной организации «Российское аграрное движение - РАД» (2010 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы получено 3 патента РФ, опубликовано 13 печатных работ, в том числе: 6 - в изданиях рекомендованных ВАК РФ; 3 - в международных сборниках; 4 - во всероссийских сборниках.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 151 наименований, в том числе 15 на иностранных языках и приложения. Работа изложена на 142 страницах текста, содержит 12 таблиц и 65 рисунков.
Анализ конструктивно-технологических схем и способов интенсификации выносной сепарации в картофелеуборочных машинах
Производство картофеля связано с большим количеством технологических процессов, включающих посадку, довсходовую междурядную обработку, окучивание, обработки против вредителей и болезней, предуборочное удаление ботвы, уборку, послеуборочную обработку на сортировальных пунктах [89]. Являясь наиболее трудоемким процессом, уборка картофеля составляет до 75% всех трудозатрат и до 60% энергозатрат, приходящихся на возделывание этой культуры. Это вызвано тем, что при уборке клубней на одном гектаре пропускается через рабочие органы комбайна до 1000 т почвы и суммарная работа, совершаемая агрегатом на одном гектаре при уборке картофеля примерно в 1,4... 1,5 раза больше, чем при пахоте. Поэтому одной из самых сложных научно-технических задач при выращивании картофеля является механизация его уборки [47,56,70,81,89,95,99,119,123,124].
По особенностям технологии процесса механизированной уборки картофеля можно выделить на следующие основные способы [13,25,38,89,123]: 1) уборка простейшими машинами- (картофелекопателями) с ручным подбором урожая; 2) уборка копателями-погрузчиками с погрузкой картофеля в кузов транспортного средства непосредственно в процессе уборки; 3) уборка картофелеуборочными комбайнами: а) прямое комбайнирование; б) комбинированный способ. Копатели широко используются в мелких и средних хозяйствах, а так же при производстве семенного картофеля. Эти уборочные машины имеют невысокую стоимость, обеспечивают низкий уровень повреждений клубней (в пределах АТТ) и могут применяться в тяжелых почвенно — климатических условиях. Возможна реализация продукции без доочистки, т.к. операция выполняется рабочими на подборе. Однако данная технология отличается большими потерями клубней, низкой производительностью и высокими трудозатратами, которые связаны с ручным подбором и погрузкой картофеля в транспортное средство [89].
Использование копателей-погрузчиков наиболее эффективно при уборке картофеля, предназначенного для длительного хранения, так как этот способ характеризуется сравнительно низким уровнем повреждений. Однако наблюдается относительно высокая засоренность собранного урожая в таре, поэтому имеется необходимость доочистки клубней в послеуборочный период [68,82,89,75].
При использовании комбайнового способа уборки чистота клубней в таре приближается к АТТ, что позволяет организовать технологический цикл «уборка - транспортировка — потребитель» [58]. Но уровень повреждений клубней при уборке по данной технологии может быть выше, чем при использовании копателей-погрузчиков [16,35,37,53,62,109,115,131,134]. Кроме того, при поставке урожая потребителям без дополнительной доочистки даже небольшое количество растительных и почвенных примесей может быть неприемлемым.
Организация работ при комбайновой уборке в основном зависит от типа и числа работающих комбайнов. При одном комбайне — организация-простая, и сменная выработка определяется обеспеченностью транспортными средствами, количество которых для проведения работы без простоев в- их ожидании зависит от расстояния перевозки, времени разгрузки, урожайности и вместимости бункера комбайна.
Практика показывает, что в этом случае для максимальной выработки на один комбайн необходимо выделять две единицы транспортных средств, при двух и более комбайнах оптимальной организацией считается групповой способ.
Возможны два варианта уборочных работ: работа на одном загоне с движением комбайнов друг за другом (вслед) и на самостоятельных, рядом расположенных, загонах. Последний вариант предпочтительнее, т. к. при движении комбайнов «вслед» остановка одного по каким-то причинам вызывает остановку других. При групповой работе снижается потребность в транспортных средствах, приходящихся на один комбайн, поскольку в зависимости от грузоподъемности транспортного средства первоначально забирается картофель от одного комбайна, затем от второго и, если возможно, от третьего и отвозится к месту доработки или в хранилище. В этом случае простои транспорта в ожидании полной загрузки практически исключаются, тогда как при одном работающем комбайне они могут занимать значительное время.
Комбайновые агрегаты при уборке работают вкруговую с обязательным учетом стыковых междурядий. Скорость движения уборочных агрегатов определяется на основе количества примесей почвы, поступающей с клубнями в бункер.
При количестве примесей менее 5% нередко значительно возрастают механические повреждения клубней, особенно потемнения мякоти от ударов. В этом случае скорость движения комбайна должна быть такой, при которой обеспечивается почвенная прослойка под клубнями до конца полотна первого элеватора. При комбинированном способе работу начинает валкоукладчик с движением вкруговую при уборке по схеме 2+2 и челноком по схеме 2+4. Комбайн независимо от схемы убирает «обогащенные» валки при движении вкруговую. При данном способе организация работ зависит от принятой схемы. По схеме 1+1 копатель начинает работу с края поля или загона, следом движется комбайн. По схеме 2+2 копатель начинает работу, отступив два рядка, и движется вкруговую, аналогично движется и комбайн. При работе по схеме 2+4 копатель работает челночным способом, комбайн на подборе -вкруговую. Уборку как бункерным комбайном, так и копателем-погрузчиком начинают с подготовки поля. 1. Подготавливают поворотную полосу по концам гонов необходимой ширины, которая для комбайнового агрегата должна быть не менее 12-14 м. При меньшей ширине теряется часть урожая и повреждаются клубни колесами машин и подкапывающими лемехами.- Если при посадке была проведена перпендикулярная продольным гонам посадка по полосе, то уборку начинают с этой полосы, если нет — ее образуют посредством уборки копателем с подбором клубней вручную. 2. При длине гонов более 600-700 м с целью сокращения пробега транспортных средств по полю и исключения их движения через неубранную часть поля от одного комбайна к другому в середине поля также образуют разворотную полосу необходимой ширины. 3. Поле разбивают на загоны по числу работающих комбайнов с обязательным учетом стыковых междурядий, т.е. граница между загонами должна- проходить по стыковым междурядьям. Для сокращения- холостых переездов оптимальная ширина загона определяется сменной выработкой комбайна. При 4-х рядной посадке картофель убирают одно- двух— и четырехрядными бункерными комбайнами или, копателем-погрузчиком; при шестирядной — одно- двух-и трехрядными. При грядовой, посадке - однорядным, прш его отсутствии. — двухрядным.
Обоснование конструктивных параметров органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом
Предложена усовершенствованная технология и орган выносной сепарации картофелеуборочных машин, в котором для повышения эффективности разделения компонентов клубненосного вороха использован оригинальный встряхивающий механизм.
Разработана механико-математическая модель процесса сепарации картофельного вороха органом выносной сепарации со встряхивающим механизмом, позволяющая определять рациональные параметры устройства, при исключении дополнительных динамических нагрузок и обеспечении минимальных потерь и повреждений урожая.
Установлены на основе механико-математического моделирования процесса сепарации вороха органом выносной сепарации (сепарирующей горкой) со встряхивающим механизмом рациональные конструктивные параметры: число выступов кулачка Z = 2 шт., длина рычагов встряхивающего механизма з=0,17м, 6=0,18м, параметры кулачка /=0,03м, г=0,02м, при этом амплитуда колебаний А = 9... 16 мм и частота Я = 40рад/с при этом клубни будут получать повреждения в пределах агротехнических требований, так как скорость соударения клубней с полотном горки будет равна 0,49 м/с, что меньше максимально допустимой.
Установлено, что при использовании нового органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом длина скатывания клубней увеличивается в 1,7 раза, это позволяет предположить возможное повышение полноты сепарации, что необходимо проверить при лабораторных исследованиях. 5. Установлено, что при падении клубня на полотно горки происходит пластичный удар и уменьшение угловой скорости клубня после данного удара в 10 раз происходит за 0,003 с, за это время полотно элеватора при скорости в 0,8 м/с продвинется на 0,003265м -3,3 мм и колебания полотна не будут холостыми. Программа исследований технологического процесса и органа выносной сепарации С целью анализа агротехнических показателей при работе органа выносной сепарации - продольной прямоточной пальчатой горки со встряхивающим механизмом; была принята программа лабораторных исследований, состоящая из четырех этапов [23]: 1. Исследование агротехнических показателей серийного: органа выносной сепарации. 2. Проведение полнофакторного эксперимента на усовершенствованном органе выносной, сепарации. - продольной прямоточной пальчатой; горке со; встряхивающим механизмом.- 3. Определение скорости: точки соприкосновения роликач встряхивающего механизма с полотномгорки. 4.. Обработка результатов исследований; и их оценка по- количеству удаленных почвенных и растительных примесей; потерями и повреждениям клубней» Объекты, исследований; - серийныш ш усовершенствованный органы: выносной, сепарации, состоящие из продольной прямоточной пальчатой горки, соответственно, с отключенным и с, включенным встряхивающим механизмом. Предмет исследований - экспериментальные закономерности, характеризующие количество, повреждений, потерь клубнещ и полноту удаления почвенных и: растительных примесей в зависимости от подачи вороха, состава вороха и амплитуды, колебаний встряхивающего механизма: усовершенствованного органа выносной сепарации. Применяемое оборудование - оригинальная лабораторная установка (рисунки 3.1...3.4) инженерного факультета ФГОУ ВПО РГАТУ, установленная в производственном помещении ОАО «Рязаньмонтаж-заготовка», стандартное вспомогательное оборудование, ЭВМ: Исследования проводились на лабораторной установке (схемаї лабораторной установки, вид сверху представлена на рис. 3.1), состоящей-из загрузочного конвейера 9 (рисунок 3.46), органа выносной сепарации -продольной пальчатой горки 7 с ведущим валом 10; встряхивающего механизма, состоящего из коромысел 3, кулачков 5 и колебательного вала 4 с установленными на нем роликами. Коромысла 3- контактируют с кулачками 5, которые расположены на ведущем валу 10 горки,7. Для сбора разделенных компонентов вороха предусмотрены емкости 6 (для примесей) (рисунок 3.4а) и 8 (для клубней) (рисунок 3.2). Привод рабочего органа осуществляется от электродвигателя 1. Посредством цепной передачи 2 через? звездочки приводится в действие ведущий вал 10 горки 7. Имеется возможность, отключения1 встряхивающего г механизма- путем снятия коромысел 3 и колебательного вала 4. Тип пальчатого полотна полностью соответствовал типу, используемому на горке картофелеуборочного комбайна- KTIK-2L0r (ПСШ-06.003): На рис. 3.2 показан общий\вид лабораторной установки, а на рис. 3:3 - встряхивающий механизм разработанного органа выносной сепарации: Для определения влажности почвы по стандартной методике ГОСТ 20915-75 [44] использовался набор алюминиевых бюксов; электронные весы и сушильный стационарный шкаф типа МП—2УМ.
Результаты исследований технологического процесса и органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом
С целью улучшения отделения примесей необходимо обоснование параметров рабочих органов выносной сепарации картофелеуборочных машин с учетом коэффициентов трения, размерно-массовых, прочностных и ряда других характеристик компонентов картофельного вороха [42,43,93,94]. В связи с этим полевые испытания и исследования картофелеуборочных машин с усовершенствованным органом- выносной сепарации- проводились одновременно с изучением физико-механических свойств культурьъ картофеля, которые являются одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на агротехнические показатели работы сепарирующих устройств [78,89].
Свойства картофельной культуры варьируют в широких пределах в зависимости от почвенно-климатических условий, технологии возделывания и сорта [42,89,], следовательно, научные знания в данной, области требуют расширения и уточнения. Полученные нами данные были использованы при разработке и обосновании параметров [24} органа выносной сепарации со встряхивающим механизмом картофелеуборочных машин и учитывались при проведении лабораторных исследований эффективности его функционирования.
Программа полевых исследований включала в себя следующие положения: 1. Определение физико-механических свойств культуры картофеля на поле. 2. Хозяйственные (полевые) испытания усовершенствованного картофелеуборочного комбайна КПК-2-01 с установленным на нем органом выносной сепарации со встряхивающим механизмом, и серийного картофелеуборочного комбайна КПК-2-01. Объект исследований физико-механических свойств культуры картофеля Объектом проведенных нами исследований являлись физико-механические свойства культуры картофеля широко распространенных на сегодняшний день сортов: «Ред Скарлетт», «Латона», «Романо» и «Ред стар» [8,107,123]. Исследовались количественные, размерно-массовые, прочностные свойства стеблей ботвы и клубней картофеля с целью их уточнения в конкретных почвенно-климатических условиях. Исследования проходили в ОАО "Аграрий" Касимовского района и СПК «Новоселки» Рыбновского района Рязанской области на полях с высокой урожайностью в период массовой уборки картофеля (август - сентябрь) 2008...2010гг[22]. Условия проведения испытаний: средняя влажность и твердость почвы, соответственно, 14...25% и 0,39 МПа, температура воздуха 15...18С, засоренность участка растительностью 1,74 т/га, максимальная глубина залегания клубня 18 см, густота посадки 39,9 тыс/га. Тип почвы - серая лесная, по механическому составу - средний суглинок. Определение условий проведения испытаний, стандартную агротехническую оценку культуры картофеля и исследования клубней, производили в поле (рис.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. где Ьб — средняя длина выпрямленных стеблей ботвы, м; Ьк — средняя высота одного куста, м. Кроме этого исследовалась направленность стеблей ботвы на поле, т.к. она оказывает значительное влияние на полноту отделения ботвы [16,47,101]. Направленность определялась в 8-ми секторах (4-х продольных и 4-х поперечных) относительно направления грядки (направления движения уборочной машины) [59]. Результаты исследований физико-механических свойств культуры картофеля В результате исследований получены данные о массовой и количественной характеристике кустов картофеля (табл. 4.1), размерные характеристики клубней и стеблей ботвы сортов картофеля «Ред Скарлетт», «Латона», «Романо» и «Ред стар». Данные по клубням сорта «Ред Скарлетт» приведены на рис. 4.2 и составили: средняя длина — а = 66,8 мм при а = 16,4 мм; средняя ширина - b = 53,2 мм при а = 12,4 мм; средняя толщина - с = 42,4 мм при а = 11,8 мм, где а - среднеквадратичное отклонение полученных значений. Результаты определения размерных характеристик клубней картофеля четырех вышеперечисленных сортов приведены в таблице 4.2.
Методика полевых исследований картофелеуборочных машин с усовершенствованным технологическим процессом и органом выносной сепарации
Для определения границы экономической эффективности применения экспериментальной картофелеуборочной машины в сравнении с базовой необходимо произвести расчет эксплуатационных затрат при различных значениях цены и построить графическую зависимость эксплуатационных затрат от цены уборочных машин (рис. 5.1).
Граница экономической эффективности картофелеуборочных машин по цене (верхний предел цены) нового варианта в сравнении с базовым (рис. 5.1) для КПК-2-01 составляет 700000 руб., что превышает фактическую на 10,2%.
Использование усовершенствованных картофелеуборочных машин является экономически эффективным, что доказали приведенные выше расчеты. 1. Установлено, что применение усовершенствованного органа выносной сепарации - продольной пальчатой горки со встряхивающим механизмом - в картофелеуборочных машинах является экономически эффективным, что обусловлено снижением эксплуатационных затрат и затрат, связанных с потерями клубней в процессе выносной сепарации. 2. Выявлено, что граница экономической эффективности по цене нового (усовершенствованного) варианта картофелеуборочной машины в сравнении с серийным (базовым) составляет для КПК-2-01 - 700 000 руб., что превышает фактическую на 10,2 %. 3. Определено, что суммарный экономический эффект от применения усовершенствованного органа выносной сепарации - продольной пальчатой горки со встряхивающим механизмом - в картофелеуборочных машинах в расчете на 1 га для комбайна КПК-2-01 составляет 1421,84 руб./га. 1. Установлено, что наиболее перспективным путем совершенствования органов выносной сепарации a современных картофелеуборочных машинах является интенсификация сепарации в виде встряхивания полотна. 2. Разработаны конструктивно-технологическая схема рабочего органа (патент РФ №94800) и механико-математическая модель технологического процесса выносной сепарации, в котором с целью повышения эффективности разделения компонентов клубненосного вороха использован оригинальный встряхивающий механизм. 3. Установлены на основе механико-математического моделирования процесса выносной сепарации рациональные конструктивные параметры усовершенствованного рабочего органа со встряхивающим механизмом: число выступов кулачка Z = 2 шт., длина рычагов а — 0,17м, Ъ = 0,18м, параметры кулачка / = 0,03м, г = 0,02м, при этом амплитуда колебаний А = 9... 16 мм и частота Л = 40 рад/с. 4. Получены в результате лабораторных исследований усовершенствованого органа выносной сепарации математические модели, характеризующие полноту отделения примесей, потери и повреждения клубней, на основании которых оптимизирована рациональная амплитуда колебаний встряхивающего механизма - 11,3... 14,9 мм, при этом расхождение среднего значения с результатами теоретических исследований (А = 9... 16 мм) не превышает 4,8%. 5. Установлено, что в картофелеуборочных машинах КПК-2-01 с усовершенствованным технологическим процессам и рабочим органом выносной сепарации по сравнению с серийными машинами потери клубней уменьшаются на 5,4%, увеличивается чистота клубней в таре на 4,3%, повреждения клубней при этом незначительно растут - на 0,03%; в связи с увеличением интенсивности процесса сепарации появляется возможность повышения рабочей скорости движения агрегатов при уборке с 2,0 до 2,2 км/ч, что позволяет увеличить производительность работы с 0,28 до 0,30 га/ч. 6. Определено, что суммарный экономический эффект от применения в картофелеуборочных машинах усовершенствованного технологического процесса и органа выносной сепарации в расчете на 1 га для комбайна КПК-2-01 составляет 1421,84 руб./га. Результаты исследований переданы в ООО «Агротехресурс» (г. Рязань), где они используются при модернизации серийных органов выносной сепарации капитально отремонтированных картофелеуборочных комбайнов КПК-2-01. Усовершенствованные картофелеуборочные машины эксплуатируются в картофелеводческих хозяйствах Рязанской области, при этом общая площадь, убранная данными комбайнами за два года, составила более 160 га.
