Разработка и обоснование параметров сепарирующего устройства для отделения почвенных примесей от корнеплодов моркови при машинной уборке

Перед сельским хозяйством нашей страны поставлена задача наиболее полного удовлетворения потребностей советских людей в продуктах питания. Так, директивами ХХУ1 съезда КПСС планировалось увеличить за пятилетие среднегодовое производство сельскохозяйственной продукции на 12−14% и производительность труда в общественном хозяйстве на 22−24 $ [I]. Продолжая курс на всемерную интенсификацию сельскохозяйственного производства, ХХУ1 съезд КПСС наметил Продовольственную программу СССР, принятую майским (1982г.) Пленумом ЦК КПСС, в которой предусмотрено довести среднегодовое производство овощей и бахчевых культур к 1990 году до 37.39 млн. тонн [2]. В связи со значительным увеличением производства сельскохозяйственной продукции неизмеримо возрастает роль машинной уборки овощей, в частности моркови.

Морковь является ценным продуктом питания, обладающим, наряду с высокими питательными качествами, целебными свойствами. Она содержит в легко усвояемой форме большое количество Сахаров, минеральных солей калия, фосфора, железа, кальция, кобальта и почти все известные витамины [3,4]. В настоящее время под посев столовой морцови отведено 8,2% от всех площадей, занятых овощными культурами, что соответствует 140,5 тыс.га. Средняя урожайность моркови в стране соответствует 120 ц/га [5] .

Основными направлениями дальнейшего развития овощеводства являются его концентрация и специализация. В настоящее время, при существующей специализации хозяйств и механизации ряда трудоемких процессов (предпосевной обработки почвы, посева, полива и уборки) трудозатраты на возделывание моркови еще велики, причем на работы, связанные с уборкой и послеуборочной обработкой, их приходится 85−90 $. Поэтому в последние годы годы все большее значение придается вопросам снижения трудоемкости уборки моркови, а конструкции морковоуборочных машин постоянно совершенствуются в целях снижения потерь и повышения производительности.

Современные моркоЕоуборочные машины работают или по методу теребления, или по методу выкапывания. Машины, работающие по методу теребления, извлекают корнеплоды за ботву, после чего отделяют их от нее и погружают в транспортное средство, а машины, работающие по методу выкапывания, сначала удаляют ботву, если она предварительно не убрана другими машинами, а затем извлекают корнеплоды выкапыванием с последующим отделением почвенных и растительных примесей.

За рубежом и в нашей стране применяются машины обоих типов. Существование машин двух различных типов свидетельствует о том, что вопрос машинной уборки корнеплодов не решен окончательно, но, учитывая высокую трудоемкость и сжатые агротехнические сроки процесса уборки моркови, следует на наш взгляд, отдать предпочтение машинам выкапывающего типа как более производительным (их производительность в 2,5−3 раза выше производительности машин теребильного типа). Однако машины, работающие по методу выкапывания, не получили широкого распространения из-за высокого содержания почвы в конечном продукте. Значительная засоренность вороха моркови почвой после уборки машинами выкапывающего типа объясняется тем, что сепарация вороха моркови производится на так называемых «тростевых поверхностях» (грохотах и прутковых транспортерах), не способных отделять примеси в виде комков почвы, размеры которых равны соответствующим максимальным диаметром товарной фракции корнеплодов, так как и те, и другие составляющие вороха цроходят (или не проходят) в просветы между тростями. Совершенствование машин выкапывающего типа за счет модернизации «тросте-вых поверхностей» ни в нашей стране, ни за рубежом не цривело к положительному результату.

Разработке и обоснованию параметров сепарирующего устройства, обеспечивающего повышение качества работы морковоуборочной машины выкапывающего типа за счет снижения количества почвенных примесей в конечном цродукте и посвящена настоящая диссертационная работа.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

— результаты лабораторных исследований сепарирующего рабочего органа, цредназначенного для отделения почвенных примесей от корнеплодов моркови;

— теоретические исследования, позволяющие дать обоснование основным конструктивным и кинематическим параметрам сепарщ>ую-щего рабочего органа;

— результаты исследования физико-механических свойств вороха корнеплодов моркови, обуславливающие конструктивные параметры сепарирующего рабочего органа;

— результаты полевых исследований сепарирующего рабочего органа, установленного на морковоуборочной машине выкапывающего типа, подтвердившие цравильность теоретических разработок и определившие оптимальное сочетание значений параметров, при которых полнота отделения почвенных примесей от корнеплодов моркови максимальна;

— результаты расчета экономической эффективности применения морковоуборочной машины, выкапывающего типа, оснащенной дополнительным сепарирующим органом.

9. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЩЛОЖЕНШ.

1. Наиболее перспективными машинами, обеспечивающими цроцесс уборки моркови, являются машины выкапывающего типа вследствие их более высокой производительности.

2. Для повышения качества очистки моркови в морковоуборочных машинах выкапывающего типа необходим орган вторичного отделения почвенных примесей от корнеплодов моркови, функции, которого может выполнять ячеистый почвоотделитель.

3. В результате лабораторных исследований ячеистого почвоотделителя установлено:

— оптимальная скорость вращения 2,86 рад/с;

— длина 2,5 м при диаметре рабочего органа, равном 0,75 м. По установленной скорости вращения определен показатель кинематического режима (К=0,31), соответствующий всем типоразмерам ячеистых почвоот-делителей.

4. Изучение физико-механических свойств вороха корнеплодов моркови позволило определить углы трения корнеплодов и почвенных примесей по материалу ячейки (полиэтилен) с учетом качества поверхности. Угол трения по полиэтилену почвенных примесей равен 30,2°, а корнеплодов — 26,6°.

5. Анализ фракционного состава почвенных примесей, определенный в результате физико-механических исследовании вороха корнеплодов моркови, взятого из машины после прохождения органов первичной очистки, и теоретические исследования процесса западания комков почвы в ячейку почвоотделителя дали возможность установить оптимальный (равный 0,07 м) диаметр ячейки почвоотделителя, Предназначенного для отделения почвенных комков размером, соот.

— 153 ветствующим максимальным диаметрам товарной фракции корнеплодов.

6. В процессе теоретических исследований работы ячеистого почвоотделителя были установлены зависимости между диаметром ячейки и угловой скоростью почвоотделителя и зависимость длины цилиндрической части ячейки от угла затаскивания почвенных примесей для различных фракций почвы, на основании которых оцределена длина цилиндрической части ячейки, равная 0,019 м.

7. Полевыми исследованиями ячеистого почвоотделителя и испытаниями морковоуборочной машины, оснащенной им, установлено следующее: оптимальная загрузка ячеистого почвоотделителя диаметром I м и длиной 3 м равна 11,6 кг/с, что соответствует поступательной скорости машины, равной 1,44 ш/чнаиболее полное отделение почвенных примесей от корнеплодов моркови, равное 83,8°, получено при угле наклона оси почвоотделителя к горизонтали 2° и влажности почвы 21,9 $- ячеистый почвоотделитель показал себя высокоэффективным рабочим органом для отделения почвенных примесей от корнеплодов моркови, максимальная полнота отделения которых составила 95,9 $, при угле наклона оси почвоотделителя к горизонтали, равном 2°, и влажности почвы 21,9 $.

8. Расчет экономической эффективности морковоуборочной машины выкапывающего типа, оснащенной ячеистым почвоотделителем, по сравнению с морковоуборочной машиной теребильного типа EM-II (ГДР) показал, что црименение предложенной машины позволяет: повысить производительность уборки моркови в 2−2,5 раза — снизить затраты труда на уборку I га моркови на 51,9 $- сэкономить в год 3564,39 руб.

9. Результаты научных исследований позволяют рекомендовать.

— 154 для уборки моркови наряду с существующими машинами теребильного типа машину выкапывающего типа, оснащенную ячеистым почвоотде-лителем.