Обґрунтування параметрів робочих органів картоплекопача прочісуючого типу при вирощуванні картоплі на крапельному зрошуванні

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛУГАНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РОБОЧИХ ОРГАНІВ КАРТОПЛЕКОПАЧА ПРОЧІСУЮЧОГО ТИПУ ПРИ ВИРОЩУВАННІ КАРТОПЛІ НА КРАПЕЛЬНОМУ ЗРОШУВАННІ

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Таврійському державному агротехнологічному університеті.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор, член - кореспондент УААН Кушнарьов Артур Сергійович, провідний науковий співробітник Українського НДІ прогнозування та випробування техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва ім. Л. Погорілого

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Морозов Іван Васильович, Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. П. Василенка, професор кафедри сільськогосподарських машин.

кандидат технічних наук, доцент Брюховецький Андрій Миколайович, Луганський національний аграрний університет, доцент кафедри механізації виробничих процесів у тваринництві

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Луганського національного аграрного університету за адресою: 91008, м. Луганськ, 8, Луганський національний аграрний університет.

Автореферат розіслано 17.05.2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Кириченко В. Є.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Одним з основних продуктів харчування є картопля, яку часто справедливо називають «другим хлібом». Згідно з фізіологічно обґрунтованими нормами споживання на кожного жителя країни повинно припадати 117 кг картоплі на рік. Для цього аграрному сектору України тільки для продовольчих потреб потрібно виробляти її близько 5,3 млн. т щорічно. У 2007 році Україна зібрала 19,1 млн. т картоплі і вийшла на третє місце в світі з виробництва цієї культури.

Картопля відіграє важливу роль в структурі валової продукції сільського господарства України. Овочі і картопля складають від 30 до 40% валового продукту в рослинництві або від 14 до 28% всього валового продукту сільського господарства. Підвищення врожайності картоплі за рахунок використання нових технологій є найважливішим завданням агропромислового комплексу.

Вступ України до Всесвітньої торгової організації (ВТО) ставить перед виробниками-аграріями нові завдання - забезпечити підвищення врожайності і зменшення ресурсозатрат до рівня, який дозволяє Українським виробникам картоплі стати конкурентноздатними на Європейському і світовому ринках.

Одним із головних напрямів підвищення врожайності картоплі, особливо в степовій зоні України, є освоєння нових ресурсозберігаючих технологій, серед яких досить перспективною є технологія з використанням крапельного зрошення. Водночас, технологію виробництва картоплі на крапельному зрошуванні досить проблематично реалізувати існуючими с.-г. агрегатами, машинами і знаряддями. Крім того, основними виробниками картоплі є особисті підсобні господарства і фермери, які вирощують картоплю на малих площах (0,1 - 2,0 га).

Загальні завдання, що стоять перед виробниками картоплі, можна сформулювати в наступному вигляді:

довести виробництво картоплі до 20 млн. т на рік;

підвищити врожайність картоплі з 130 до 200 ц/га.

При цьому в галузі механізації технології виробництва цієї культури слід вирішити наступні задачі:

переглянути концепцію забезпечення дрібнотоварного виробника картоплі спеціальною технікою, адаптованою до умов використання на малих площах (до 20 га);

адаптувати засоби механізації до нових високоефективних технологій виробництва картоплі, зокрема до технології її вирощування на крапельному зрошенні.

В процесі виробництва картоплі найбільш трудомісткою операцією є її збирання. Виходячи з цього, можна стверджувати, що розробка засобів механізації цього процесу на малих площах при використанні крапельного зрошування є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконувалася згідно з програмою науково-дослідних робіт Таврійської державної агротехнічної академії (нині - ТДАТУ) на 2004-2008 рр. «Розробка наукових основ, систем, технологій і технічних засобів забезпечення продовольчої безпеки південного регіону України» (номер державної реєстрації - 0102U400683), підпрограма 1.3 «Розробка наукових основ, систем технологій і технічних засобів для виробництва, заощадження і переробки овочів, фруктів, картоплі в умовах південної степової зони України» (номер державної реєстрації 0104U003925). Тема роботи скоординована з напрямком робіт ННЦ «ІМЕСГ» УААН за темою 40.01. «Розробити високопродуктивні технічні засоби для ресурсозберігаючих екологічно чистих технологій вирощування і прибирання овочів і цукрового буряка», яка, в свою чергу, є складовою Програми розвитку на Україні машинобудування і забезпечення сільськогосподарського виробництва машинами і устаткуванням для комплексної механізації технологічних операцій в рослинництві.

Мета роботи і задачі досліджень. Метою роботи є розробка конструкції і обґрунтування параметрів картоплекопача для збирання картоплі на малих площах (довжина гону 100 - 200 м), вирощуваної за технологією крапельного зрошування.

Для досягнення цієї мети в роботі були поставлені наступні задачі досліджень:

Обґрунтувати вимоги до адаптації конструкції картоплекопача для збирання на малих ділянках (довжина гону 100-200 м) в умовах крапельного зрошування.

Обґрунтувати конструкцію картоплекопача прочісуючого типу.

Визначити фізико - механічні властивості бульб картоплі і грудок грунту, що забезпечують умову руйнування грудок грунту без травмування бульб картоплі.

Обґрунтувати параметри робочих органів картоплекопача прочісуючого типу.

Визначити техніко-економічну доцільність використання навісного на самохідні шасі змінного устаткування, зокрема картоплекопача прочісуючого типу, при виробництві картоплі на крапельному зрошуванні.

Робоча гіпотеза - заміна системи машин на систему змінних робочих органів з центральним навішуванням їх на самохідне шасі або інший відповідний енергетичний засіб, що відповідає вимогам технології, забезпечує підвищення ефективності і зниження енергоємності, особливо при обробітку картоплі на крапельному зрошуванні.

Об'єкт дослідження - технологічний процес взаємодії робочих органів картоплекопача прочісуючого типу з грунтом і бульбами картоплі.

Предмет дослідження - закономірності процесу взаємодії робочих органів картоплекопача прочісуючого типу з грунтом і бульбами картоплі.

Методи досліджень. Теоретичне обґрунтування параметрів і режимів роботи робочих органів картоплекопача прочісуючого типу базувалися на використанні математичних моделей, заснованих на положеннях і методах теоретичної механіки і методах багатофакторних експериментів. Дослідження проводилися з використанням аналізу рішень рівнянь на ПЕОМ із застосуванням теорії ймовірності, регресійного і кореляційного аналізів.

Наукова новизна отриманих результатів:

- сформовано вимоги до адаптації енергетичних засобів до технології виробництва картоплі на крапельному зрошуванні і до малих площ (до 20 га);

- обґрунтовано параметри робочих органів картоплекопача прочісуючого типу;

- визначено умову поєднання операцій кришення грудок грунту при одночасному транспортуванні бульб картоплі;

- встановлено закон руху картоплі по сепаратору під час дії на неї робочого органу прочісуючого типу;

- визначено зону руйнування грудок грунту прочісуючим робочим органом;

- встановлено особливості формування зони розташування бульб картоплі при крапельному зрошуванні.

Практичне значення отриманих результатів:

- обґрунтовано конструктивно-технологічні параметри картоплекопача прочісуючого типу, який забезпечує збирання картоплі, вирощеної на крапельному зрошуванні;

- сформульовано умови компоновки картоплекопача на самохідне шасі Т-16МГ;

- проведено випробування експериментальної установки картоплекопача прочісуючого типу на ділянці крапельного зрошування (ПП «Токарчук»).

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно, зокрема: проведений аналіз світового досвіду виробництва картоплі на крапельному зрошуванні, сформульовані вимоги до адаптації тракторів і сільськогосподарської техніки до технології крапельного зрошування [4], розроблена конструкція картоплекопача прочісуючого типу [5], розроблені механіко-математичні моделі взаємодії робочих органів картоплекопача прочісуючогого типу з грудками грунту і бульбами картоплі [2], визначені параметри робочих органів і технологічних режимів їх роботи [3], проведені дослідження по особливостях формування розташування бульб картоплі при крапельному зрошуванні [1], визначені статичні і динамічні коефіцієнти тертя бульб картоплі і грудок грунту по сепаруючих гратах [3], розроблені і проведені багатофакторні експерименти по виявленню впливу основних параметрів робочих органів і режимів їх роботи на якість виділення картоплі [3], визначені техніко-економічні показники роботи картоплекопачів прочісуючого типу, обґрунтовані рекомендації для конструкторів і виробників сільськогосподарської техніки для АПК [4].

Апробація результатів досліджень. Модель експериментальної установки картоплекопача прочісуючого типу демонструвалася на виставках «Агротаврія 2005 і 2006». Результати роботи доповідалися на міжнародних науково-технічних і науково-практичних конференціях і семінарах: на Міжнародній науково-технічній конференції, присвяченій 50-річчю факультету „Енергетика” Таврійської державної агротехнічної академії (Мелітополь, 2003); 4-ій Міжнародній науково-технічній конференції ”Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки” (Кіровоград, 2003); Міжнародній науково-технічній конференції „Енерго- і екологозберігаючі технології - в сільськогосподарське виробництво” (АР Крим, Сімферополь, 2004); Міжнародній Інтернет-конференції „Роль землеробської механіки в соціальному розвитку суспільства” (Глеваха - Мелітополь, 2005); на наукових конференціях професорсько-викладацького складу, науковців і аспірантів Таврійської державної агротехнологічної академії 2003-2006 рр.

Публікації. Результати роботи опубліковані в 5 статтях, надрукованих в фахових виданнях України і фахових збірниках наукових праць ТДАТА. За результатами досліджень отримано патент України №16544А від 15.08.06р.

Об'єм і структура дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів, загальних висновків, додатків і списку використаної літератури.

Повний об'єм дисертаційної роботи - 175 сторінки. На 145 сторінках викладений основний текст роботи, яка включає 27 таблиць, 52 рисунки, 5 додатків на 28стр. На 15 сторінках приведено список використовуваної літератури зі 135 найменувань (з них 5 - на іноземній мові) і 17 інтернет-ресурсів з 17 сайтів.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано цілі і завдання досліджень, обґрунтовано наукова новизна і практичне значення отриманих результатів наукових досліджень.

У першому розділі викладено аналіз виробництва картоплі в Україні за останні 10 років. Встановлено, що основним її виробником є особисті підсобні господарства і фермери, що мають площі від 0,1 до 20 га. За показником виробництва картоплі в 2007 р. (19-20 млн. т) Україна займала 5 місце в світі. При цьому підкреслюється низька її врожайність (11,2-12,1 т/га) в порівнянні з передовими виробниками картоплі в світі, де врожайність складає 35-40 т/га.

Одним з найбільш перспективних шляхів підвищення врожайності картоплі є освоєння технології її вирощування на крапельному зрошуванні, як найбільш ефективного способу використання водних ресурсів на одиницю продукції. Вивчення світового досвіду з використання крапельного зрошування на виробництві картоплі дозволило визначитися з схемами її посадки, які відрізняються від прийнятих в сучасних технологіях (індустріальною, голландською та ін.). Особливості технології крапельного зрошування вимагають адаптації техніки і технічних рішень. Основні особливості адаптації - це коротка довжина гонів (100-150 м), колія трактора 1400 мм і дорожній просвіт не менше 450-500 мм. Аналіз енергетичних засобів, які реалізовуються на ринку України, показує, що цим вимогам відповідає тільки самохідне шасі Т-16МГ.

Коротка довжина гону вимагає від технічних рішень зменшення довжини поворотної смуги. Одним з шляхів зменшення довжини поворотної смуги є зменшення кінематичної довжини агрегату, зокрема шляхом центрального навішування знарядь на самохідне шасі Т-16МГ. Схвалення концепції центрального навішування висуває специфічні вимоги до конструкції картоплекопачів.

Теоретичні і практичні основи процесу роботи робочих органів картоплекопачів викладені в роботах Петрова Р. Я., Сорокіна А. А., Морозова І.В., Гречкосія В. Д., Мірошника І. І., Дорохова А. Н., Алексейчика Н. А., Безрукого Л. П., Рейнгарта Е. З., Борева Д. Х., Гіммельфарб В. І., Брюховецького А.М., Бєлова А. П., Фірмана П., Автухова Н. У., Доценка З. М. та інших учених.

Аналіз робіт з теорії робочих органів картоплекопачів показав, що потрібне нове конструктивне рішення, яке б забезпечувало зменшення загальної довжини картоплекопача. Це можливо тільки при поєднанні операцій “роздавлювання грудок грунту”, “сепарація грунту”, “транспортування бульб картоплі” і “укладання в рядки”.

Розроблена технологічна схема картоплекопача прочісючого типу, обґрунтуванню конструктивних і технологічних параметрів якого і присвячені дослідження, приведені в дисертації.

Сформульовані цілі і задачі наукових досліджень.

У другому розділі розглянуті завдання адаптації картоплекопачів до умов роботи на малих гонах, де істотну роль грає кінематична довжина агрегату. Приведені значення кінематичної довжини деяких енергетичних засобів і 22 картоплекопачів вітчизняного і зарубіжного виробництва, а також радіуси повороту картоплезбиральних агрегатів. Ефективність роботи агрегату залежить від значення коефіцієнта робочих ходів ц при різних видах розвороту агрегату. З огляду на те, що поворотні смуги при виробництві картоплі не засаджуються, оскільки вони використовуються для розворотів агрегатів при виконанні подальших операцій, введено поняття коефіцієнта використання площі поля (), який залежить від довжини гону, форми ділянки, виду розворотів.

У третьому розділі приведено теоретичне обґрунтування параметрів робочих органів картоплекопача прочісуючого типу.

Технологічний процес роботи картоплекопача полягає в наступному: зубчатий леміш (1) підкопує бульбомісткий шар грунту на заданій глибині. Далі шар поступає на передню частину сепаруючих грат (2). На бульбомісткий шар грунту починає діяти зуб (палець) прочісуючого ротора (3). На передній частині сепаруючих грат відбувається роздавлювання грудок грунту, проштовхування бульб по сепаруючих гратах і часткова сепарація грунту через просвіти між пальцями сепаруючих грат і просування бульби картоплі. В кінці грат відбувається відрив бульби і непросепарованих частинок грунту. Із-за різниці розмірів частинок грунту і бульб картоплі та їх аеродинамічних властивостей, останні мають велику довжину траєкторії і бульби падають на розпушену поверхню рядку. Кут установки зубів прочісуючого ротора регулюється.

Попередні випробування картоплекопача дозволили встановити його конструктивні і технологічні параметри, що визначають якість технологічного процесу:

Ширина підкопувального органу - В, м.

Радіус прочісуючого барабану - R, м.

Координати розташування осі прочісуючого барабана - Н, м; А, м.

Відстань між прутками сепаруючих грат - В, м.

Кут нахилу сепаруючих грат - б, град.

Кутова швидкість ротора - щ, с^-1.

Число рядів зубів прочісувача- z, штук.

Форма відбивача (кожуха) - y=f(x).

Довжина частини сепаруючих грат, на яких відбувається роздавлювання грудок грунту - Lр, м.

Для визначення параметрів прочісуючого барабана і нахилу сепаруючих грат встановлено закон руху бульби картоплі при дії на нього елементів робочих органів, визначена зона руйнування грудок грунту прочісуючими робочими органами і визначені поточні значення швидкості переміщення бульб картоплі по прутках сепаруючих грат.

На бульбу в точці А діє палець (зуб) прочісуючого органу. Нехай бульба торкається в двох точках (площах) пальців сепаруючих грат К₁ і К₂.

Сила ваги бульби картоплі - mg. З боку шару грунту на бульби діють сили підпору F_1с, F_2с, F_3с. Fпс. Сили тертя F_тр1, F_трк1, F_трк2. Реакції зв'язку N₁ (помістимо в точці ті, що стосуються К₁, і N₂ в точці К₂).

При такій системі сил, що діють, і реакцій зв'язку рівняння руху бульби зведеться до поступальної ходи центру мас «С», викликаного дією рівнодіючої, рівній векторній сумі всіх сил, що діють на бульбу картоплі, і реакцій зв'язку, і обертальному руху навколо осі, що проходить через центр мас і викликаної дією головного моменту всіх сил і реакцій зв'язку ()

Тоді, дія всіх сил на бульбу картоплі зводиться до двох загальновідомих диференціальних рівнянь руху:

Поступальному, приведеному до центру мас

.

Обертальному навколо центру мас

.

Для вирішення першого завдання динаміки нам необхідно;

Встановити закон зміни швидкості по сепаруючих гратах .

Шляхом диференціювання за часом закону зміни швидкості визначити прискорення .

Визначити закон зміни проекції рівнодіючої сили на вісь .

Крім того, в точці «А» повинна бути дотримана умова

,

де - кут тертя «грунт - пруток».

Цю умову визначає умова руйнування (затискання) грудки грунту і просування бульби пальцем ротора уздовж сепаруючих грат.

Поточне значення швидкості руху бульб і грунту по сепаруючих гратах описується рівнянням:

, м/с. (1)

У таблиці 5 (рядок 4) приведені графіки залежності зміни швидкості переміщення бульб від нахилу сепаруючої решітки.

Відмінність в кутках зовнішнього тертя «грунт - метал (ц₂) » і «бульба картоплі - метал» (ц₁) забезпечують на деякому шляху затискання (роздавлювання) грудок грунту і просування бульб картоплі. Зона затискання грудок грунту забезпечує їх руйнування з подальшим розсипанням на сепаруючих гратах.

Зона роздавлювання грудок визначається із рівняння:

, м. (2)

Таким чином, довжина робочої ділянки L_p роздавлювання (кришення) грудок грунту є функцією конструктивних параметрів (R, H, б), фізико-механічних властивостей грудок грунту (ц₂) і бульб картоплі (ц₁) таблиця 5 (рядок 5).

Для визначення форми відбивного кожуха, яка виключає при зіткненні травмування бульби, необхідно визначити траєкторію її вільного польоту. Завдання в загальному вигляді рішення має давно. Проте, для конкретного випадку необхідно враховувати значення початкових умов, залежних від конструктивних і технологічних особливостей робочих органів картоплекопача. До них відносяться:

- початкова швидкість відриву бульб, V₀;

- початковий напрямок швидкості відриву бульб, кут;

- початкова висота відриву бульб картоплі від сепарувальних грат, h_0.

Тоді траєкторія польоту бульби, а отже і форма відбивного кожуха, матиме вигляд:

, (3)

Або

, (4)

де

.

У четвертому розділі «Програма і методика експериментальних досліджень» сформульовано мету експериментальних досліджень: визначення фізико-механічних властивостей грунту і бульб картоплі, які входять в основні рівняння аналітичних досліджень; викладено методику проведення багатофакторних експериментів, що забезпечують визначення оптимальних конструктивних і технологічних параметрів робочих органів картоплекопача для збирання картоплі, яка вирощується на крапельному зрошуванні.

Приведено методики наступних експериментальних досліджень:

- встановлення особливості формування зони розташування бульб картоплі при її вирощуванні на крапельному зрошуванні;

- встановлення розмірних характеристик збираємих бульб картоплі;

- визначення впливу крапельного зрошування на формування поля температур в ґрунті і приґрунтовому шарі повітря;

- визначення динамічних і статичних коефіцієнтів тертя «грунт - грунт» і «бульба картоплі - грунт»;

- визначення регресивної моделі параметрів робочих органів картоплекопача, бульб картоплі, які впливають на якість її виділення.

Методика визначення динамічного коефіцієнта тертя.

Коефіцієнт тертя обчислюється за результатами вимірювань на модифікованому стенді ТМ-21А із наступного виразу:

. (5)

Точність вимірювання пов'язана з точністю виміру часу t (?t), кута б (?б) і довжини шляху руху S (?S)

, (6)

і погрішність складає менше 5%.

Для проведення багатофакторного експерименту було виділено 23 подвійних рядки завдовжки 35 м кожен. Самохідне шасі з навішеною експериментальною установкою, настроєною відповідно з вимогами заданого варіанту експерименту, обробляло 3 рядки (три повторності в кожному експерименті) на одній і тій же швидкості - 3,4 км/год. Потім оцінювали якість відділення бульб картоплі.

Для розробки регресивної моделі використовували Д- оптимальний план Боксу - Бенкіна. У якості вивчаємих факторів прийнято: Z - число зубів по діаметру барабана, - показник кінематичного режиму і радіус зубів R. Рівні варіювання вказаних факторів були такі:

. Крок . . Крок .

,, . Крок мм.

Для організації проведення експериментів була розроблена трирівнева матриця Д-оптимального плану Боксу - Бенкіна другого порядку для трьох чинників (), який включав також результати варіантів експериментів (таблиця 3).

Конструктивні особливості установки для проведення багатофакторного експерименту формують вимоги організації багатофакторного експерименту:

- зміна радіусу робочих зубів (пальців) R;

- зміна відстані між робочими зубами і пальцями сепаруючих грат b.

- зміна числа оборотів барабана, які забезпечують зміну (проводиться регулюванням передавального числа варіатора ), - зміна числа рядів (Z) зубів по діаметру - зміна кутів нахилу сепаруючих грат - зміна координати установки осі барабана із зубами (пальцями) (H, А).

Методика визначення якості відділення бульб картоплі картоплекопачем.

Після проходу експериментальної установки картоплекопача спеціальна рамка розміром 45x100 см укладалася уздовж рядка. Всередині рамки вибиралися лежачі на поверхні бульби картоплі і зважувалися (). Потім просівався шар грунту і виділялися частково або повністю присипані бульби картоплі і зважувалися ().

Якість роботи картоплекопача визначали із співвідношення:

. (7)

Особливістю даної методики є те, що визначається занижена якість відділення картоплі. Приблизно 8,1% об'єму картоплі залишається частково присипаною, хоча їх можна підбирати вручну.

У п'ятому розділі «Результати експериментальних досліджень» вивчено характер розташування бульб картоплі в ґрунті при її вирощуванні за технологією крапельного зрошування.

Аналіз характеру розташування бульб картоплі упоперек рядка при обробітку на крапельному зрошуванні дає підставу зробити висновок, що формування урожаю бульб картоплі характеризується наступними параметрами. Бульби в основному залягають на малій глибині, верхівки бульб розташовуються на глибині 0,5..3 см. Основна маса бульб розташовується в шарі 26-30 см і на глибині до 14-16 см.

Ці дві особливості дозволяють встановити ширину підкопувального лемеша 30-35 см і вибрати глибину підкопування 16-18 см. Збільшення ширини підкопувального лемеша більше 35 см і глибини більше 16 см призводить до збільшення об'єму сепаруємого грунту без збільшення ефекту якості відділення бульб картоплі при вирощуванні її на крапельному зрошуванні.

Зібрану картоплю проміряли у трьох напрямах: по товщині, ширині і довжині. Їх статистичний аналіз показав, що вміст бульб картоплі завтовшки більше 30 мм фактично відсутній.

Аналіз досліджень показує, що відстань між прутками сепаруючих грат і прочісуючого барабана повинні бути

, (8)

де d - діаметр прочісуючого прутка, м.

Результати визначення залежності коефіцієнтів тертя ц₁ і ц₂ від вологості грунту представлено на рис.7.

Аналіз результатів досліджень показує, що максимальна різниця в коефіцієнтах тертя «грунт - грунт», «бульба картоплі - грунт» спостерігається при вологості грунту 20%. При цьому різниця коефіцієнта статичного тертя «грунт - грунт» перевищує в 1,6 разів, а динамічного коефіцієнта тертя «бульба картоплі - грунт» - в 2,7 разів.

Враховуючи значну швидкість відносного руху бульб картоплі по прутках сепаруючих грат (до 1-1,5 м/с) і можливості їх обертального руху в процесі дії пальців прочісувача, реальна різниця коефіцієнтів тертя знаходиться між 1,6 і 2,7 разів.

За результатами багатофакторних експериментів (див. табл. 3), отримано наступне рівняння регресії:

Y = 86,9 -1,15·Z +1,34·л +0,56·R +0,4·Z·л +6,21·Z·R +0,3·л·R -0,88·Z² -1,11·л² -0,9·R², (9)

де Z, л, R - нормовані значення вивчаємих параметрів.

Оцінка результатів експериментів:

Дисперсія неадекватності математичної моделі 0,5299

Дисперсія помилки дослідів 1,3191

Критерій Фішера 0,4017

Множинний коефіцієнт регресії 0,9683

Модель адекватна на будь-якому рівні статистичної значущості.

Після оптимізації рівняння регресії отримано наступні оптимальні параметри робочого органу картоплекопача:

Zопт. = 11,8; Rопт = 450 мм; л_опт = 1,4.

Оскільки величина Z не може бути не цілим числом, приймемо Z_опт = 12, а R_опт=450 і л_опт=1,4 округлимо до зручних для конструювання значень.

У шостому розділі «Техніко-економічне обґрунтування ефективності нової технології виробництва картоплі на крапельному зрошуванні».

У основу методу оцінки економічної ефективності покладено технологічні карти на проведення усіх робіт з виробництва картоплі на крапельному зрошуванні з використанням знарядь, що навішуються на самохідне шасі Т-16МГ. Порівняння проводимо за затвердженими УААН технологічними картами виробництва картоплі. Основною специфікою при розробці карт є мала довжина гону (100-200 м), обумовлена особливостями організації території при крапельному зрошуванні, і рівній врожайності. Хоча реально урожай картоплі на крапельному зрошуванні підвищується до 350 т. картоплекопач крапельний зрошування

Витрати на виробництво картоплі за існуючими технологіями складають 383,38 грн/т. За технологією крапельного зрошування і використанні розробленого в ТДАТУ модуля - 228 грн/т.

Окремо проведено порівняння варіантів на операції «збирання картоплі».

Зменшення витрат палива на повороти і підвищення ефективності використання потужності мобільного засобу на операції викопування картоплі картоплекопачем прочісуючого типу забезпечує економію 17 кг палива на 1 га.

Висновки

На підставі аналізу різних джерел інформації і узагальнення результатів викладених досліджень, направлених на рішення актуальної технічної задачі - підвищення ефективності збирання картоплі на малих ділянках і вирощуваної за технологією крапельного зрошування, зроблено наступні висновки:

1. Доведено, що місце навішування знаряддя істотно впливає на ефективність роботи картоплекопача. На малих гонах центральне навішування забезпечує підвищення коефіцієнта робочого ходу на 18-20% - при довжині гону 150-200 м, на 25% - при довжині гону 100 м і на 50% - при довжині гону 50 м у порівнянні із заднім навішуванням сільськогосподарського знаряддя.

2. Встановлено, що для виробництва картоплі на крапельному зрошуванні найбільш ефективним є використання мобільного засобу з центральним навішуванням, колія якого повинна складати 1400 мм, а просвіт 500 мм.

3. Запропонована технологічна схема картоплекопача, яка дозволяє виконувати всі технологічні завдання зі збирання картоплі і сумістити дві операції, а саме: руйнування грудок грунту і їх сепарацію, транспортування і укладання бульб картоплі на поверхню грунту. Це дозволило зменшити габаритні розміри картоплекопача, дати можливість встановити його в міжосьовому просторі трактора Т-16. Новизна запропонованого технічного рішення захищена патентом України № 16544А.

4. Визначено коефіцієнти статичного і динамічного тертя бульб картоплі і грудок грунту по сепарувальних гратах, наповнених грунтом різної вологості. Встановлено, що для суглинного грунту (південний чорнозем) при вологості 20-22% спостерігається максимальна різниця в коефіцієнті тертя «грудка грунту - грунт» і «бульба картоплі - грунт». При цій вологості статичний коефіцієнт тертя «грудка грунту - грунт» дорівнює 0,82, статичний коефіцієнт тертя «бульба картоплі - грунт» - 0,49, динамічний коефіцієнт тертя «бульба картоплі - грунт» - 0,28. Ця відмінність в значеннях коефіцієнта тертя забезпечує можливість поєднання операції роздавлювання грудок грунту, інтенсифікації сепарації грунту і транспортування бульб картоплі.

5. Встановлено, що технологія крапельного зрошування дозволяє не тільки економити витрату води, але і дає можливість регулювати температурний режим грунту, обумовлений специфікою фізіології розвитку картоплі (перепад нічної і денної температур грунту зменшується в порівнянні з традиційною технологією з 15-16°С до 3-5°С).

6. Обґрунтовані основні конструктивні параметри робочих органів прочісуючого типу і його кінематичні режими:

- число зубів на прочісуючому роторі Z=12;

- радіус зубів R=450 мм;

- співвідношення колової швидкості до поступальної ;

- кут нахилу сепаруючих грат - 5-10^о;

- міжзубова відстань прочісуючого ротора і сепаруючих грат - 0,04 м;

- ширина підкопувального лемеша - 0,35 м;

- глибина підкопування лемешем - 0,16. .0,17 м.

7. Застосування нової технології виробництва картоплі на крапельному зрошуванні в порівнянні з традиційною дозволяє зменшити витрати на 40%. Застосування картоплекопача прочісуючого типу на самохідному шасі Т-16МГ у порівнянні з картоплекопачем КПК-2-01, який агрегатується з МТЗ-82, забезпечує зниження витрат палива на збиранні картоплі на 44,5%.

Список наукових праць, опублікованих за темою дисертації

1. Мордик О. М. До обґрунтування параметрів робочого органу картоплекопача для прибирання картоплі, що обробляється на крапельному зрошуванні /О.М.Мордик // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип. 13. - Мелітополь. - 2003. - с. 89-93

2. Мордик О. М. Закон руху бульби картоплі при дії на нього робочим органом прочісуючого типа /О.М. Мордик, С.А.Кушнарьов // Праці / Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип. 26. - Мелітополь. - 2005. - с. 178-186

3. Кушнарьов С. А. Дослідження зони руйнування грудок грунту у прочісуючого органу картоплі того, що копає / С.А.Кушнарьов, О.М.Мордик // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. - Вип.30. - Мелітополь 2005. - с. 106-110

4. М. Галич. Технологічні особливості виробництва картоплі на краплинному зрошуванні /М.Галич, С.Кушнарьов, О.Мордик // Техніка АПК. - 2007. - Вип. 10. - с. 17-19

5. Патент 16544А, Україна, МПК⁷ A01D³¹/00. Підкопувальний робочий орган / А. С. Кушнарьов, С. А. Кушнарьов, О. М. Мордик. - №2006601487. - Опубл. 15.08.2006, Бюл. №8.

Анотація

Мордик О.М. Обґрунтування параметрів робочих органів картоплекопача прочісуючого типу при вирощуванні картоплі на крапельному зрошуванні - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Луганський національний аграрний університет, Луганськ, 2009.

Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів картоплекопача прочісуючого типу (тип запропонований автором), що працює на прибиранні картоплі, вирощеної за технологією крапельного зрошування.

На основі побудови кінематичних моделей взаємодії елементів робочих органів з бульбами картоплі і грудками грунту встановлені низка параметрів, що визначають конструкцію картоплекопача.

За результатами багатофакторного експерименту і оптимізації отриманого рівняння регресії визначені такі параметри, як радіус зубів прочісувача, коефіцієнт кінематичного режиму і число рядів зубів прочісувача.

Використані методи кінематичного аналізу, регресивного аналізу, статистичні методи, методи оптимізації рівняння регресії. Розроблені методики проведення польових досліджень, установки лабораторні і лабораторно-польові. В результаті проведених досліджень розроблені методи розрахунку конструктивних і технологічних параметрів (11 параметрів) картоплекопача прочісуючого типу.

Аннотация

Мордик А.Н. Обоснование параметров рабочих органов картофелекопателя прочесывающего типа при выращивании картофеля на капельном орошении - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. Луганский национальный аграрный университет, Луганск, 2009.

Диссертация посвящена обоснованию параметров картофелекопателя прочесывающего типа (тип предложенный автором), работающего на уборке картофеля, выращенного по технологии капельного орошения.

Основными производителями картофеля на Украине (до 95 %) являются личные подсобные хозяйства и фермеры.

Картофель производится на малых участках земли (0,1 - 20 га). Дальнейшее повышение эффективности производства картофеля может осуществляться только за счет новых технологий. Одной из таких технологий является производство картофеля на капельном орошении. Специфической особенностью этой технологии является малая длинная гона (100 - 200 м).

Механизация производства картофеля сегодня ориентирована на крупнотоварное производство (100 - 1000 га). Существующие средства механизации не могут быть адаптированы в технологии производства картофеля на капельном орошении на малых площадях мелкотоварного производителя.

В диссертации проработана гипотеза заключающаяся в замене навесных, полунавесных и прицепных картофелеуборочных машин на навешиваемое по центру самоходного шасси рабочим органом - картофелекопателя прочесывающего типа. Это позволило уменьшить кинематическую длину агрегата. Новая компоновка, связанная с ограничением длинны картофелекопателя расстоянием между передними и задними колесами шасси, потребовала разработки многофункциональных элементов рабочих органов.

На основе построения кинематических моделей взаимодействия элементов рабочих органов с клубнями картофеля и комьями почвы установлены ряд параметров, определяющих конструкцию картофелекопателя.

По результатам многофакторного эксперимента и оптимизации полученного уравнения регрессии определены такие параметры, как радиус зубьев прочесывателя, коэффициент кинематического режима и число рядов зубьев прочесывателя.

Использованы методы кинематического анализа, регрессивного анализа, статистические методы, методы оптимизации уравнение регрессии. Разработаны методики проведения полевых исследований, установки лабораторные и лабораторно-полевые. В результате проведенных исследований разработаны методы расчета конструктивных и технологических параметров (11 параметров) картофелекопателя прочесывающего типа.

Использование картофелекопателя прочесывающего типа на капельном орошении обеспечивает экономию 17 кг топлива на 1 га.

The summary

Mordik O.M. substantiation of parameters of working bodies potato digger combing type, at potato cultivation on a drop irrigation - the Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of a Cand.Tech.Sci. on a speciality 05.05.11 - Cars and means of mechanization of an agricultural production. Lugansk national agrarian university, Lugansk, 2009.

The dissertation is devoted a substantiation of parameters potato digger combing type (type offered by the author), the potato working on cleaning which have been grown up on technology of a drop irrigation.

On the basis of construction of kinematics models of interaction of elements of working bodies with tubers of a potato and soil clods are established a number of the parameters defining a design potato digger.

By results of multifactor experiment and optimization of the received equation of regress such parameters, as radius of teeth cheesing, factor of a kinematics mode and number of numbers of teeth cheesing are defined.

Methods of the kinematics analysis, the regressive analysis, statistical methods, methods of optimization the regress equation are used. Techniques, installations laboratory and laboratory-field are developed. As a result of the spent researches methods of calculation of constructive and technological parameters (11 parameters) potato digger combing type are developed.

Размещено на Allbest.ru