Вдосконалення технології та технічних засобів механізованого збирання цибулі

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТАВРІЙСЬКА ДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ

УДК 631.358.635

ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ МЕХАНІЗОВАНОГО ЗБИРАННЯ ЦИБУЛІ

Спеціальність 05.20.01 - механізація сільськогосподарського виробництва

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Мітін Вячеслав Миколайович

Мелiтополь 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Таврійській державній агротехнічній академії (ТДАТА) Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник доктор технічних наук, професор Тарасенко Володимир Віталійович, Таврійська державна агротехнічна академія, професор кафедри “Сільськогосподарські машини”

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, член-кореспондент УААН, професор Кушнарьов Артур Сергійович, Таврійська державна агротехнічна академія, завідувач кафедри “Теоретична механіка та теорія машин і механізмів”

кандидат технічних наук Гриднєв Євген Костянтинович, Південний філіал Інституту механізації та електрифікації сільського господарства УААН, директор

Провідна установа Дніпропетровський державний аграрний університет Міністерства аграрної політики України, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться “ 25 ” квітня 2000 р. о годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К18.819.01. Таврійської державної агротехнічної академії, Україна, Запорізька обл., м.Мелітополь, пр-т Б.Хмельницького, 18, ауд. 7.210.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ТДАТА за адресою: 72312 Україна, Запорізька обл., м. Мелiтополь, пр-т. Б. Хмельницького, 18.

Автореферат розісланий “ 24 ” березня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Черкун В.Ю.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Одним з основних завдань, які стоять перед сільським господарством України, є поліпшення постачання населення продовольством, у тому числі овочевою продукцією. Серед овочевих культур біля 14% площ займає цибуля ріпчаста. Зважаючи на високі антисептичні і лікувальні властивості річне її споживання складає не менше 9-12 кг на людину.

Технологія виробництва цибулі відрізняється високою трудомісткістю. Тільки на процес її збирання припадає 60-80% усіх витрат, що складає приблизно 7 чолгод/ц.

Існуючі овочезбиральні комбайни далеко не повною мірою відповідають запропонованим до них сучасним вимогам. Особливо відчувається відсутність універсальних машин, спроможних збирати декілька видів овочевих культур (перець, цибуля, томати і баклажани).

Виходячи з вищевикладеного, дані дослідження спрямовані на обгрунтування параметрів і режимів роботи робочих органів, що забезпечують якісну роботу збиральної машини, є дуже актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, що склали основу дисертаційної роботи, виконувалися відповідно до програми №3 “Розробка технологій, машин і устаткування для збирання овочів та зернових культур” 1996... 2000 рр.

Мета і задачі досліджень. Мета досліджень полягає в підвищенні якості відділення пера цибулі від цибулини за допомогою адаптації щіткового пристрою овочезбирального комбайна до процесу збирання цибулі.

Для досягнення поставленої мети визначені такі завдання досліджень:

розробити математичну модель процесу відділення пера від цибулини;

установити кореляційні залежності між розмірно-масовими характеристиками та фізико-механічними властивостями цибулин і пера;

визначити зусилля відриву й різання пера цибулі та встановити емпіричні закони розподілу цих зусиль;

оцінити вплив конструктивних параметрів і режимів роботи щітко-сепарируючого пристрою на якість відділення пера від цибулини;

розробити практичні рекомендації з переустаткування і регулювання овочезбирального комбайна ТАКІ-18 для збирання цибулі.

Методи досліджень. Обгрунтування параметрів і режимів роботи щітко-сепарируючого пристрою овочезбирального комбайна ТАКІ-18 проводилося з використанням імітаційного моделювання і базувалося на положеннях теоретичної механіки, теорії ймовірностей та математичної статистики.

Експериментальні дослідження проводилися як по узвичаєних, так і розроблених методиках і передбачали використання методів планування багатофакторного експерименту.

Опрацювання вихідних даних здійснювалося на ЕОМ із використанням теорії ймовірностей, регресійного і кореляційного аналізів.

Наукова новизна отриманих результатів у тому, що:

вперше проаналізовані емпіричні закони розподілу зусиль відриву та різання пера;

отримані математичні залежності, що дозволяють оптимізувати конструктивні параметри і режими роботи щітко-сепаруючого пристрою у залежності від конкретних умов збирання;

вперше розроблено номограму, що дозволяє встановлювати оптимальні параметри роботи вузлів овочезбирального комбайна в залежності від врожайності;

вперше розроблена методика і подані практичні рекомендації по адаптації овочезбирального комбайна ТАКІ-18 під збирання цибулі.

Практичне значення отриманих результатів. На основі отриманих теоретичних і експериментальних даних розроблені рекомендації по переустаткуванню і регулюванню овочезбирального комбайна ТАКІ-18 для збирання цибулі. Два зазначені комбайна, обладнані новими зразками щітко-сепаруючих пристроїв, пройшли виробничу перевірку в господарствах Запорізької області.

У процесі досліджень установлено, що застосування щітко-сепаруючого пристрою дозволить досягти відділення пера від цибулини більш 85%.

Особистий внесок здобувача:

визначення розмірно-масових характеристик і фізико-механічних властивостей цибулин;

аналіз емпіричних законів розподілу зусиль відриву та зусиль різання пера цибулини;

проведення теоретичних і експериментальних досліджень впливу щітко-сепаруючого пристрою овочезбирального комбайна ТАКІ-18 на якісні показники його роботи;

обгрунтування оптимальних параметрів і режимів роботи щітко-сепаруючого пристрою;

розробка практичних рекомендацій з ефективного використання комбайна ТАКІ-18 на збиранні цибулі;

розробка номограми, що дозволяє встановлювати оптимальні параметри роботи вузлів овочезбирального комбайна в залежності від врожайності;

Апробація результатів дисертації. Основні положення результатів дисертаційної роботи доповідались на науково-технічних конференціях: професорсько-викладацького персоналу, аспірантів і студентів Таврійської державної агротехнічної академії (1994 … 1999 рр.), на пленарному засіданні конференції професорсько-викладацького персоналу, аспірантів і студентів Таврійської державної агротехнічної академії (1995 р.), на науково-технічній конференції інституту механізації тваринництва (ІМТ) Української академії аграрних наук (м.Запоріжжя, 1995 р.), на 2-й міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми конструювання, виробництва сільськогосподарської техніки” (Кіровоград, 1999 р.).

Публікації. Основний зміст та наукові результати дисертації опубліковані в 7 роботах загальним обсягом 1,7 умовного друкованого аркуша, в тому числі 6 у наукових фахових виданнях.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаної літератури і 7 додатків. Загальний обсяг роботи 164 сторінки, на 124 із яких викладено текст роботи і список використаної літератури, на 40 - додатках. Текст містить 14 таблиць, 45 ілюстрацій. До списку використаної літератури увійшло 101 найменування джерел.

цибулина перо різання відділення

Основний зміст

У вступі обгрунтована актуальність проблеми, сформульовані основні положення, що складають наукову новизну і практичну цінність для сільськогосподарського виробництва.

У першому розділі “Стан проблеми, постановка мети і задачі досліджень” приведений аналіз існуючих технологій і засобів механізації збирання цибулі. За літературними даними, закордонними і вітчизняними винаходами, патентами обгрунтовані програма і завдання досліджень. Встановлено, що раціонально застосовувати однофазну технологію, для чого за допомогою використання дисекантів необхідно забезпечити примусове висушування пера цибулі.

Питання механізованого збирання овочів і вишукування робочих органів, що призначені виконувати технологічні операції при механізованому збиранні та доробці цибулі, розглянуті в роботах Богданова Г.П., Діденко Н.Ф., Кшникаткіна С.А., Ларюшина Н.В., Медведєва В.П., Мейлахса І.І., Петрова П.Д., Рахматуліна М.М., Рейнгарта Е.С., Хвостова В.А., Шабельника В.П., Щукіна М.М., а також закордонних Ч. Петкова, L. Zannera, С. Маршалла, Zoldi Jstvan і ін.

На підставі проведеного аналізу існуючих конструкцій машин для збирання та післязбиральної доробки цибулі встановлено, що у складі більшості машин для збирання цибулі відсутні пристрої для відділення її пера. Дані машини також не універсальні і не дозволяють робити збирати декілька культур. Тому, на наш погляд, найбільш перспективним комбайном у вирішенні цієї проблеми є комбайн для збирання овочів ТАКІ-18.

У результаті аналізу конструкцій пристроїв для відділення пера від цибулини встановлено, що розроблений щітко-сепаруючий пристрій, який дозволяє робити відділення пера, може бути реалізований на базі овочезбирального комбайна ТАКІ-18. Також установлено, що даний процес роботи вивчений недостатньо, як теоретично, так і експериментально.

У другому розділі “Дослідження фізико-механічних властивостей цибулі” були вивчені розмірно-масові характеристики та фізико-механічні властивості цибулин і пера. Для подальшого їх використання в процесі оптимізації щітко-сепаруючого пристрою. Виділено такі властивості цибулі, що становлять інтерес при вирішенні даного завдання: зусилля відриву пера, зусилля різання.

Визначені програмою і методикою досліджень виміри проводили для цибулі сорту “Каратаєвський” при вологості цибулин 40%.

Зусилля різання пера цибулі визначали на відстані 5 см від точки його росту при різноманітних значеннях кутів заточення та нахилу ножа.

Місце захоплення пера при вимірі зусилля його відриву було перемінним і знаходилося на відстані 50...150 мм від точки росту.

Як показав аналіз отриманих результатів, основні розмірно-масові характеристики і фізико-механічні властивості цибулі знаходяться у визначеній залежності. З 90%-ю довірчою ймовірністю можна підтверджувати, що значення коефіцієнта кореляції між зусиллями різання, а також відриву пера цибулі і розмірно-масовими характеристиками цибулин варіює в межах 0,3... 0,9, що вказує на те, що між властивостями існує тісний взаємозв'язок.

Характер зміни таких важливих фізико-механічних властивостей цибулі, як зусилля різання і відриву її пера, найбільшою мірою відповідає експоненціальному закону розподілу (табл.1 та 2).

Таблиця 1

Відповідність емпіричним законам розподілу зусилля різання пера цибулі

Закон розподілу вибірки	Кут заточення леза ножа, град	Кут нахилу ножа, град.	Довірча ймовірність, %
Вейбула	10	0	0,9238
	25	0	0,9656
Експоненціальний	10	0	0,9857
	25	0	0,9867
Лог-нормальний	10	0	0,9047
	25	0	0,9780
Нормальний	10	0	0,8117
	25	0	0,7183

Таблиця 2

Відповідність емпіричним законам розподілу зусилля відриву пера цибулі

Закон розподілу вибірки	Відстань від місця захоплення ручки до точки росту пера, мм	Довірча ймовірність, %
Вейбула	50	0,9816
	100	0,9750
	150	0,9657
Експоненціальний	50	0,9906
	100	0,9991
	150	0,9818
Лог-нормальний	50	0,9792
	100	0,8989
	150	0,9619
Нормальний	50	0,8701
	100	0,7892
	150	0,9327

При зазначеному розподілі як зусилля різання, так і зусилля відриву пера цибулі мало залежать від змінюваних у процесі досліджень параметрів.

У третьому розділі “Теоретичне дослідження процесу відділення пера цибулі від цибулини щітко-сепаруючим пристроєм овочезбирального комбайна ТАКІ-18” подані завдання теоретичних досліджень, методика їхнього виконання, а також викладені результати дослідження процесів відділення пера щітко-сепаруючим пристроєм.

У зв'язку з тим, що цибулина з пером являє собою фізичне тіло зі складним взаємозв'язком біологічних і механічних чинників, в процесі теоретичних досліджень були прийняті такі допущення:

цибулина приймається за абсолютно тверде тіло сферичної форми;

відділення ручки від цибулини відбувається за рахунок двох незалежних процесів: відрив і обрізка;

при взаємодії цибулин із робочим органом щітко-сепаруючого пристрою швидкість останнього не змінюється;

швидкість повітря при взаємодії його з пером цибулі дорівнює швидкості ворси щітки.

У процесі теоретичного моделювання обгрунтуванню підлягали кількість рядів ворси, число і довжина ножів у щітко-сепаруючому пристрої овочезбирального комбайна.

Встановлено, що відділення пера від цибулини буде відбуватися, якщо довжина ножа буде знаходитися в межах (рис.1):

,	(1)

де d - діаметр щіткового барабана, м;

d_п - середній діаметр пера, м;

- кут меж ворсою щітковому пристрої, град;

а - глибина занурення пера у ворсину, м;

h - величина занурення прутків гребінки у ворсу щітки, м.

Отримано залежності l=f(D) при значеннях кута рівного 45, 60, 90, 120⁰, тобто при 8 -, 6 -, 4 - і 3 - х рядах ворси відповідно. На цьому грунті можна зробити такі висновки. При восьми-, шести- та чотирьохрядному розташуванні ворси довжина ножа, при якій буде відбуватися різання, знаходиться у вузьких межах, тобто ефективний процес різання буде відбуватися при строго визначеній довжині ножа, що недоцільно з погляду стабільності процесу й довговічності використання ножів. Тому експериментальна установка мала три ряди ножів (кут розхилу =120⁰), при цьому для уніфікації комбайна діаметр щіткового барабана D був прийнятий рівним 200 мм, а довжина ножа l знаходилася в межах від 39,5 до 78 мм.

Оскільки процес відділення пера від цибулини щітко-сепаруючим пристроєм є складним, то його теоретична модель складалася з 2-х частин: відрив пера й обрізка пера. Отримані математичні залежності (2), дозволили описати обидва процеси. Для опису процесу відділення пера пристроєм були визначені зусилля різання і зусилля відриву (рис.2).

,	(2)

де P - ріжуча сила, Н;

F - сила, що відриває, Н;

f - коефіцієнт тертя пера об ворсу;

K - поправочний коефіцієнт;

N - сила, що діє на ручку одною ворсою, Н;

n - частота обертання щітко-сепаруючого пристрою, хв^-1;

d_л - діаметр ворсини, м;

_л - щільність волосини, кг/м³;

q_в - питома кількість ворсин у ряду, шт./м;

k - кількість ворсин у ряду, шт.;

m - число рядів ворси, шт.;

n_в - кількість ворсин, яки взаємодіють із пером, шт.;

L - довжина ряду ворси, м;

l - довжина ножа, м.

Як частку цибулин із відділеним пером От (3) приймемо більше з Оп і Рп (4, 5), котрі визначаємо за допомогою визначених інтегралів від законів розподілу із межами від нуля до значення зусилля, що відриває або ріжучого зусилля пера цибулі:

,	(3)

де Оп і Рп - відповідно частки цибулин із відірваним і відрізаним пером.

,	(4)
,	(5)

тут F(Fот), F(Pp) - відповідно закони розподілу зусилля відриву й зусилля різання.

Для оптимізації процесу відділення пера цибулі були отримані регресійні моделі процесу, для чого за допомогою ЕОМ було проведено імітаційне моделювання з використанням узвичаєних методів планування експерименту.

Було виділено 4 чинники, які впливають на критерій оптимізації, виконане обгрунтування їхніх рівнів варіювання і був обраний симетричний план В₄ на чотири чинники (три конструктивних і один режимний: Х₁ - діаметри щітки, мм; Х₂ - питоме утримання ворсин у ряду, шт./м; Х₃ - частота обертання щітко-сепаруючого пристрою, хв^-1; Х₄ - діаметр волосини, мм). При виборі плану особлива увага приділялася його властивостям із позиції G і D - оптимальності, тобто передбаченим властивостям рівняння і точності оцінки коефіцієнтів рівняння. Отримана регресійна модель процесу, у такому вигляді:

Y(Від, %) = 75,63 + 11,56 X1+ 15,49 X2 + 16,91 X3 + 10,26 X4 - - 2,53 X1 X2 + 0,25 X1 X3 - 0,42 X1 X4 - 2,92 X2 X3 - 1,19 X2 X4 - - 0,84 Х3Х4 - 2,17 X21 - 4,48 X22 - 4,55 X23 - 0,48 X24 - - 2,16 X1 X2 X3 - 0,99 X1 X2 X4 - 2,66 X1 X3 X4 - 2,25 X2 X3 X4.	(6)

Аналізуючи рівняння регресії, бачимо, що значення коефіцієнтів регресії при лінійних членах значно перевершують значення коефіцієнтів при парних і квадратичних членах коефіцієнти регресії незначимі. У зв'язку з цим зробили перерахунок моделі:

Y(Від, %) = 66,79 + 11,64 X1+ 15,04 X2 + 16,99 X3 + 10,15 X4.	(7)

На підставі рівнянь можна зробити такі висновки. При збільшенні значень чинників, критерій оптимізації теж збільшується. Коефіцієнт регресії Х₃ має найбільше значення і чинник частота обертання можливо взаємопов'язаний із розміром подачі на пристрою, тому оптимізацію чинника Х₃ проведемо при експериментальних дослідженнях.

З метою уніфікації вузлів овочезбирального комбайна ТАКІ-18 під збирання цибулі, значення чинника Х₁ (діаметр щітки) приймемо d=200 мм. Значення чинників Х₂ (питома кількість ворсин у ряду q_в) і Х₄ (діаметр волосіні d_л) обмежимо за верхнім рівнем, тобто приймемо d_л=0,0012 м, q_в=9000 шт./ м.

У четвертому розділі “Експериментальні дослідження процесу відділення пера цибулі щітко-сепаруючим пристроєм овочезбирального комбайна ТАКІ-18” розглядаються результати експериментальних досліджень щітко-сепаруючого пристрою. Завданням досліджень, проведених у даному розділі, є побудова експериментальної моделі процесу відділення, а також перевірка теоретичної моделі і висновків, зроблених на її основі. Експериментально оцінка якості роботи досліджуваного пристрою оцінюється по двох критеріях: “відділюваність” і “пошкоджуваність”.

Використовуючи дані, отримані при теоретичному моделюванні процесу, можна припустити, що істотний вплив на критерії оптимізації робить довжина встановлюваного ножа і частота обертання щітко-сепаруючого пристрою. Крім цього, необхідно врахувати чинники, що у силу своєї специфіки, не враховувалися при побудові теоретичної моделі, як-от: подача цибулин на пристрій (обумовлена врожайністю і швидкістю руху агрегату) і швидкість елемента, що подає (пальчикова гірка).

Таким чином, для проведення експериментальних досліджень були виділені чотири чинники й обгрунтовані межі їхнього варіювання (таблиця 3).

Таблиця 3

Чинники, що впливають на критерії оптимізації, їхні умовні позначення і намічені рівні варіювання

Позначення чинників	Найменування факторів	Рівні варіювання факторів
		Нижній (-1)	Середній (0)	Верхній (+1)
Х1	Довжина ножа, мм	56	67	78
Х2	Частота обертання, хв-1	600	900	1200
Х3	Подача, кг/с	2,8	5,6	8,4
Х4	Швидкість пальчикової гірки, м/с	0,5	0,7	0,9

Дослідження проводилися в проблемній лабораторії овочезбиральних комплексів ТДАТА на цибулинах сорту “Каратаєвський”, при вологості 40%. Лабораторна установка для проведення експериментальних досліджень являє собою групу комбайна, що сепарує, ТАКІ-18, що встановлюється на раму (рис.3). Для проведення експерименту вибираємо симетричний план В₄ на чотирьох чинниках, що включає 24 досліди в трьох повторностях.

Результати експериментів були оброблені на ЕОМ за допомогою прикладних програм. Отримані рівняння регресії мають такий вигляд:

Y1(Від, %) = 70,54 + 5,25 X1+ 9,89 X2 - 6,79 X3 - 1,97 X4 + +1,48 X1 X2 - 1,47 X1 X3 + 0,07 X1 X4 + 2,95 X2 X3 + 2,78 X2 X4 + + 5,99 Х3Х4 +1,26 X21 + 0,88 X22 - 1,09 X23 - 5,14 X24 - - 1,42 X1 X2 X3 + 0,78 X1 X2 X4 + 1,1 X1 X3 X4 + 0,72 X2 X3 X4	(7)
Y2(По, %) = 3,397 + 0,59 X1 + 0,82 X2 + 0,32 X3 + 0,46 Х4 + + 0,41 X1 X 2 - 0,14 X1 X 3 - 0,07 X1 X4 - 0,21 Х2 X 3 - 0,23 Х2Х4 + + 0,51 Х3Х4 + 0,08 X21 + 0,43 X22 + 0,06 X23 + 0,32 Х24 - - 0,03 X1 X2 X3 - 0,001 X1 X2 X4 + 0,08 X1 X3 X4 - 0,06 X2 X3 X4	(8)

За допомогою критерію Фішера була доведена адекватність обох моделей на 95% рівні ймовірності, тому що F_Y1=0,0824; F_Y2=0,3353, що більше табличного значення F_0,05(5,48)=0,05.

За даними рівняння регресії була проведена оптимізація параметрів і режимів роботи досліджуваного пристрою. Для цього був використаний метод двомірних перетинів поверхні відгуку. При цьому вирішувалася компромісна задача збільшення відділення пера і зменшення пошкоджуваності цибулин. Для збільшення критерію оптимізації “відділюваність” чинник Х₁ був зафіксований на верхньому рівні, при цьому, відповідно до рівняння регресії (8), “пошкоджуваність” збільшується. Тому при подальшому аналізі моделей якщо виявиться, що при фіксації чинника Х₁ на верхньому рівні “пошкоджуваність” буде мати розмір більше припустимого, то необхідно зафіксувати даний чинник на більш низькому рівні. У протилежному випадку можна рекомендувати максимізацію довжини ножа. Це підтверджується і результатами теоретичних досліджень.

З рівнянь регресії (7) і (8) видно, що чинник подачі (Х₃) істотно впливає на критерії оптимізації. Проте зафіксувати його на визначеному рівні неможливо, тому що швидкість подачі має перемінну величину й залежить від поступальної швидкості руху комбайна і врожайності цибулі на полі. Тому двомірні перетини будуються по черзі, фіксуючи чинник Х₃ на різних рівнях (-1; -0,75; -0,5; -0,25; 0) (рис.4). Ізолінії, що відповідають 85% відділення і 5% пошкоджуваності виділені, тим самим відділяючи область припустимих значень критеріїв оптимізації від неприпустимих. Якщо області припустимих значень критеріїв оптимізації перекривались, то ця область перекриття заштриховувалась. Таким чином, оптимальні значення чинників знаходилися в заштрихованих областях.

Аналіз двомірних перетинів дозволив зробити такий висновок, що оптимальна область знаходиться в діапазоні варіювання чинника Х₃ від -1 до -0,05. Швидкість руху комбайна необхідно вибирати з урахуванням подачі. Оптимальні точки необхідно знаходити з урахуванням того, що в реальних умовах режимні параметри, що являють собою чинники Х₂ і Х₄ нестабільні і варіюються біля вибраного значення. Розмір цих коливань залежить від нерівномірності подачі вороху, залипання робочих органів грунтом, наявністю бур'янистих рослин і від інших причин. У зв'язку з цим оптимальне значення вибираємо в точці перетину обох кривих. Кожна крива проводиться через середину січних вертикальних і горизонтальних відрізків. Необхідно відзначити, що оптимальні значення чинників змінюються в залежності від подачі.

У п'ятому розділі “Обгрунтування параметрів овочезбирального комбайна ТАКІ-18 для збирання цибулі й аналіз економічної ефективності використання щітко-сепаруючого пристрою” обгрунтовані параметри овочезбирального комбайна ТАКІ-18 для збирання цибулі, розроблена номограма (рис.5), на підставі якої вибираються оптимальні значення швидкості руху комбайна, швидкості руху полотнини пальчикової гірки й частоти обертання щітко-сепаруючого пристрою, в залежності від урожайності цибулі на поле.

Визначення техніко-економічних показників овочезбирального комбайна ТАКІ-18, обладнаного щітко-сепаруючим пристроєм, проводилося на збиранні цибулі в умовах Запорізької та Одеської областей. Результати порівнювалися з базовим технологічним варіантом: цибульний грохітний копач ЛКГ-1,4 і цибулевідрізна машина ЛПС-6. Отримані дані дозволяють зробити такий висновок: овочезбиральний комбайн ТАКІ-18 має більш високу продуктивність, меншу кількість обслуговуючого персоналу в порівнянні з машинами ЛКГ-1,4 і ЛПС-6, що дозволить одержати річний економічний ефект у розмірі 29,5 тис. грн. (на 15.07.1999 р.) термін окупності 4,07 року.

Висновки

На підставі проведеного аналізу технологій і технічних засобів механізованого збирання й післязбиральної доробки цибулі встановлено, що для овочівницьких господарств доцільно мати універсальну машину для збирання декількох культур (томати, цибуля, перець, баклажани). Найбільш перспективним у цьому напрямку є овочезбиральний комбайн ТАКІ-18, обладнаний щітко-сепаруючим пристроєм, адаптованим під збирання цибулі.

Кореляціоно-регресійний аналіз основних розмірно-масових характеристик цибулин показав, що найбільший кореляційний зв'язок (R=0,9427) присутній між масою цибулини і її еквівалентним діаметром. Між зусиллям різання й характеристиками ножів (кутом нахилу і заточення леза) існує висока кореляційна залежність (R=0,68...0…0,97). Зусилля відриву і відрізання пера цибулі підпорядковуються експоненціальному закону розподілу, що доведено з довірчою ймовірністю 98...99%.

У результаті проведення імітаційного моделювання розроблена модель процесу за критерієм “відділюваність”, на підставі якої визначені оптимальні значення параметрів, що впливають на процес відділення пера: діаметр щітко-сепаруючого пристрою - 200 мм; число ножів - 3 шт.; діаметр волосини - 1,2 мм; питома кількість ворсин - 9000 шт./м.

За результатами проведених експериментальних досліджень отримані регресійні моделі процесу відділення пера від цибулини щітко-сепаруючим пристроєм, у вигляді поліном другого ступеня за критеріями “відділюваність” і “пошкоджуваність”, які на 5% -ому рівні значимості адекватно відбивають реальний процес.

Вирішуючи компромісну задачу, що полягає в збільшенні критерію “віділюваність” і зменшенні критерію “пошкоджуваність” за допомогою двомірних перетинів, установлена можливість одержання відділення пера від цибулини понад 85% при пошкоджуваності менше 5% (відповідно до ГОСТ 27165-86 та ГОСТ 1723-86). Подача на щітко-сепаруючий пристрій при цьому не повинна перевищувати 5,46 кг/с.

Розроблено номограму, яка дозволяє встановлювати оптимальні режими роботи овочезбирального комбайна (швидкість руху комбайна по полю, швидкість руху полотнини пальчикової гірки, частоту обертання щітко-сепаруючого пристрою) у залежності від врожайності цибулі.

Розроблено методику та практичні рекомендації з адаптації овочезбирального комбайна ТАКІ-18 під збирання цибулі. Устаткування його щітко-сепаруючого пристрою, у порівнянні з комплексом машин, що включають грохітний цибулезбиральний копач ЛКГ-1,4 і цибулевідрізну машину ЛПС-6, дозволяє одержати річний економічний ефект у розмірі 29,5 тис. грн. (на 15.07.1999 р.). Термін окупності пристрою складає при цьому - 4,07 року.

Список опублікованих робіт, в яких висвітлюється зміст дисертації

1. Тарасенко В.В., Митин В.Н. Выбор технологии уборки лука и обоснование типа отминочного рабочего органа лукоуборочный машин. //Сборник трудов ТГАТА. Мелитополь, ТГАТА, 1996. С 65-67. (доля здобувача 80% - обгрунтування типу відділюючого робочого пристрою).

2. Тарасенко В.В., Митин В.Н. Анализ возможностей применения прицепного томатоуборочного комбайна типа ТАКИ для уборки лука. // Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вип.1, т.1. Мелитополь, ТГАТА, 1997. С 3-4. (доля здобувача 70% - аналіз можливості застосування комбайна ТАКІ для збирання цибули).

3. Деревенчук А.А., Митин В.Н. Обоснование устройства для отделения пера лука от луковицы овощеуборочного комбайна. // Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вып.1, т.9. Мелитополь, ТГАТА, 1999. С. 54-58. (доля здобувача 80% - обгрунтування пристрою для відділення пера від цибулини).

4. Митин В. К вопросу адаптации овощеуборочного комбайна ТАКІ под уборку лука // Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вып.1, т.10. Мелитополь, ТГАТА, 1999. С. 82-87.

5. Мітін В.М., Деревенчук О.А. Теоретичне дослідження процесу відділення пера цибулі від цибулин щітковим пристроєм овочезбирального комбайну ТАКІ-18. // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин, вип. 28. Кіровоград, КДТУ, 1999. С. 236-244. (доля здобувача 70% - теоретичне дослідження процесу відділення пера від цибулини).

6. Митин В.Н. Исследование физико-механических свойств луковиц, влияющих на процесс отминки пера при механизированной уборке. // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин, вип. 27. Кіровоград, КДТУ, 1999. С. 51-53.

7. Митин В.Н., Деревенчук А.А. Экспериментальные исследования процесса отделения пера от луковицы щеточно-сепарирующим устройством овощеуборочного комбайна ТАКИ-18. //Труды Таврической государственной агротехнической академии, Вып.2, т.12. Мелитополь, ТГАТА, 1999. С. 40-46. (доля здобувача 80% - експериментальні дослідження процесу відділення пера від цибулини).

Анотація

Мітін В.М. Вдосконалення технології та технічних засобів механізованого збирання цибулі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.20.01- механізація сільськогосподарського виробництва. - Таврійська державна агротехнічна академія, Мелітополь, 2000.

Захищається дисертаційна робота, в якій викладені результати теоретичних і експериментальних досліджень з визначення й оптимізації основних параметрів і режимів роботи щітко-сепаруючого пристрою овочезбирального комбайна ТАКІ-18.

Досліджено процес відділення пера від цибулини щітко-сепаруючим пристроєм, на підставі чого визначені оптимальні параметри й режими роботи пристрою, дані практичні рекомендації з адаптації овочезбирального комбайна ТАКІ-18 до процесу збирання цибулі.

Ключові слова: овочезбиральний комбайн, щітко-сепаруючий пристрій, фізико-механічні властивості цибулин, перо цибулини, відділюваність, пошкоджуваність.

The summary

Mitin V.M. The perfecting of technique and engineering means of mechanical onion harvesting. Manuscript.

Thesis submitted for candidate's degree on speciality 05.20.01 - the mechanization of agricultural production.

Tavria State Agrotechinical Academy, Melitopol, 2000.

The thesis is being defended, in which the results of theoretical and experimental investigations on the determination and optimisation of the main parameters and working conditions of the brush device of vegetable harvester TAKI-18 are stated.

The process of onion leaf separation by the mean of brush device has been investigated on the basis of this investigation the optimum parametersand working conditions are determined and the practical recommendations on adaptation of TAKI-18 vegetable combine harvester for the onion harvesting.

Key words: vegetable combine harvester, brush-separating device, drum, physical and mechanical properties of onion fruits, onion leaf, separation, damage.

Аннотация

Митин В.М. Совершенствование технологии и технический средств механизированной уборки лука. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01- механизация сельскохозяйственного производства. - Таврическая государственная агротехническая академия, Мелитополь, 2000.

Обоснована актуальность выбранной темы исследований, сформулирована цель и задачи исследований. Проанализованы две основные технологии уборки лука репчатого, рассмотрено влияние технологий уборки на выход основной продукции.

Анализ опубликованных работ посвященные конструкциям машин и устройств для уборки и послеуборочной доработки лука, а также устройств осуществляющих отделение пера, позволил сделать заключение о том, что существующие машины в своей конструкции практически не имеют устройств для отделения пера от луковицы, которые сокращают затраты на послеуборочную доработку лука. Существующие овощеуборочные комбайны далеко не в полной мере отвечают предъявляемым к ним современным требованиям. Особо ощущается отсутствие универсальных машин, способных убирать несколько видов овощных культур (перец, лук, томаты и т.д.). Обоснована перспектива применения овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 для уборки лука.

Исследованы следующие размерно-массовые характеристики и физико-механические свойства луковиц: эквивалентный диаметр, длина пера, диаметр пера на расстоянии 5 см от точки роста, масса луковицы, статическое усилие резание пера, усилие отрыва.

Корреляционно-регрессионный анализ основных размерно-массовых характеристик и физико-механических свойств луковиц, показал, что присутствует корреляционная связь между указанными характеристиками и свойствами. Также установлено, что усилие отрыва пера луковицы подчиняется экспоненциальному закону распределения, что доказано с доверительной вероятностью 98 … 99%, при этом распределении как усилие резания, так и усилие отрыва пера лука мало зависят от изменяемых в процессе исследований параметров.

В ходе проведения теоретических исследований обоснованы допущения для решения задачи, опираясь на положения теоретической модели и результаты исследования физико-механических свойств луковиц обоснован процесс отделения пера от луковицы щеточно-сепарирующим устройством. Получена регрессионная модель процеса, которая позволила определить оптимальные конструктивные значения параметров данного устройства: диаметр щеточно-сепарирующего устройства - 200 мм; число ножей - 3 шт.; диаметр ворсы 1,2 мм; удельное количество ворсин - 9000 шт./м.

Разработана методика, изготовлена экспериментальная установка. Экспериментальные исследования процесса отделения пера от луковицы щеточно-сепарирующим устройством проводились с использованием методов планирования эксперимента, позволили установить, что максимально возможная подача на устройство не должна превышать 5,46 кг/с. На основании данных экспериментальных и теоретических исследований даны практические рекомендации и разработана методика по адаптации овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 под уборку лука, установлена взаимосвязь основных параметров и режимов работы овощеуборочного комбайна ТАКИ-18, которая представлена номограммой.

Производственные испытания овощеуборочного комбайна ТАКИ-18 оборудованного щеточно-сепарирующим устройством проводившиеся в хозяйствах Запорожской и Одесской областях, показали, что при применение щеточно-сепарирующего устройства в конструкции комбайна, позволило достичь отделяемости пера от луковицы более 85%.

Технико-экономические расчеты показали, что годовой экономических эффект от использования овощеуборочного комбайна при оборки лука составляет 29,5 тыс. грн. (на 15.07.1999 г.), срок окупаемости равен 4,07 года.

Ключевые слова: овощеуборочный комбайн, щеточно-сепарирующее устройство, физико-механические свойства луковиц, перо луковицы, отделяемость, повреждаемость.

Размещено на Allbest.ru