Теоретические и лабораторные исследования усовершенствованного комкоразрушающего рабочего органа картофелеуборочной машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рязанский Государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

Теоретические и лабораторные исследования усовершенствованного комкоразрушающего рабочего органа картофелеуборочной машины

аспирант Ищук Денис Николаевич

Аннотация

В статье изложены результаты теоретического и лабораторного исследования усовершенствованного комкоразрушающего рабочего органа, по определению оптимального параметра рабочего зазора, при котором достигается наибольшая эффективность работы устройства

Ключевые слова: уборка, картофель, картофелеуборочная машина, комкоразрушающий рабочий орган

Annotation

The article gives the results of the theoretical and laboratory investigation of the improved lump destroying operating element in order to find the optimal parameter of the machining gap when the highest effectiveness of the device work is achieved

Keywords: harvest, potato, potato harvester, lump destroying operating element

При механизированной уборке картофеля на тяжелых почвах с пониженной влажностью образуются почвенные комки соизмеримые с размерами клубней. Такие комки не отсеиваются во время сепарации, далее попадают на переборочные столы, затрудняя работу переборщикам и затем в бункер, снижая чистоту картофеля в бункере. Разрушение и отсеивание почвенных комков актуально при уборке комбайнами, получая уже в бункере картофель, не требующий дополнительной доочистки и готовый к закладке на хранение.

Для повышения эффективности разрушения почвенных комков нами разработан комкоразрушающий рабочий орган [1], имеющий эластичную спиральную навивку на 2/3 своей длины, состоящий из приводного вала 1, на котором находятся установочные диски 2, к ним крепятся торцевые диски 3. Между дисками 3 закреплена цилиндрическая жестяная труба 4. Сверху жестяной трубы 4, уложена пневматическая камера 5. Пневматическую камеру от проколов защищает цилиндрическая эластичная покрышка со спиральной навивкой 6 (рис.1).

Рисунок 1. Схема комкодавителя и полотна транспортера: 1 - вал; 2 - установочный диск; 3 - торцевой диск; 4 - жестяная труба; 5 - пневматическая камера; 6 - эластичная покрышка со спиральной навивкой.

При установке данного комкоразрушающего рабочего органа на картофелеуборочную машину важным параметром является величина рабочего зазора h (рис.1) между полотном транспортера и поверхностью комкодавителя, поскольку от её правильного выбора зависит возможная максимальная производительности устройства при условии допустимого повреждения клубней.

Загрузка зависит от многих факторов, таких как скорость движения и ширины захвата комбайна, глубины подкапывания и формы грядок, урожайности клубней и ботвы.

Расчеты нами проводилось при следующих основных допущениях и исходных данных: скорость движения картофелеуборочного комбайна х_КОМ=0,8 м/с; ширины захвата комбайна В =1,4м; глубины подкапывания -0,018 м; урожайность клубней G_КЛ =20 т/га; урожайность ботвы G_Б = 2,2 т/га; объемный вес: почвы г_П = 1500 кг/см³, клубней г_КЛ = 648 кг/см³,ботвы и растительных остатков г_Б = 135 кг/см³.

Общая загрузка комкоразрушающего рабочего органа составляет:

(1)

где S- площадь подкапывающего пласта, м² (S=0,13 м² среднестатистическое значение для В =1,4м и глубины подкапывания -18 мм[2]);

х_КОМ - скорость комбайна, м/сек;

г_П - объемный вес почвы, кг/м³;

к_П - коэффициент учитывающий просеивание почвы от подкапывающего до комкоразрушающего рабочего органа (к_П = 0,7 [2]);

В- ширина захвата комбайна, м;

G_КЛ - урожайность клубней, т/га.

G_Б - урожайность ботвы, т/га.

Из выражения (1) в программе Mathcad получен график для нахождения загрузки комкоразрушающего устройства картофельным ворохом в зависимости от скорости движения комбайна и площади сечения подкапываемого пласта (рис.2).

Рисунок 2. Зависимость загрузки комкодавителя картофельным ворохом от скорости движения комбайна и площади сечения подкапываемого пласта.

По графику (рис.2) и расчету при заданных параметрах получаем П=112 кг/с. Состав картофельного вороха 98,4:1,4:0,2 соответственно почвы, клубней, ботвы. Откуда объемный вес картофельного вороха:

кг/см³ (2)

где г_Б, г_КЛ,г_П- объемный вес почвы, картофеля, ботвы, кг/см³;

Для выполнения условия работы устройства необходимо, чтобы загрузка устройства была меньше или равна максимальной производительности комкодавителя:

(3)

комкодавитель комбайн сечение пласт

где - объемный вес картофельного вороха, кг/см³;

х_{ТР -} скорость полотна транспортера (1,5 м/с), м/с;

S_П.С - площадь проходного сечения устройства, м².

Площадь проходного сечения устройства находилась из выражения (рис.1):

(4)

где L - ширина полотна транспортера, м;

h - расстояние между полотном транспортера и поверхностью комкодавителя, м;

а - основание треугольника, м;

b - основание трапеции, м;

h₁ - высота трапеции, м;

h₂ - высота треугольника, м;

r - радиус окружности поверхности сечения выступа, м;

б - центральный угол, град;

n - количество выступов в сечении, шт;

h_В - высота навивки, м;

Подставим формулу 4 в 3 и выразим h, получим:

(5)

Минимально допустимое расстояние между полотном транспортера и поверхностью комкодавителя h ?39 мм.

Далее было проведено лабораторное исследование. Для этого была смонтирована установка (рис.3) состоящая из ленточного транспортера 1, рамы 4 в виде приемной части комбайна, пруткового транспортера 2 от комбайна КПК-2-01 ККА.01.03.020, комкодавителя 3, цепного привода 6, тары для картофельного вороха 6, электродвигателя 7 и тары для сбора почвенных и растительных примесей 8.

Рисунок 3. Лабораторная установка с усовершенствованным комкодавителем: 1- ленточный транспортер; 2 - прутковый транспортер ККА.01.03.020; 3 - усовершенствованный комкодавитель; 4 - рама; 5 - цепной привод; 6 - ящик для картофельного вороха; 7 - электродвигатель; 8 - ящики для сбора почвенных и растительных примесей.

Нами был определен коэффициент к_П просеивания от подкапывания картофельного вороха до комкоразрушающего устройства, который составил 0,60-0,70, проведен полнофакторный эксперимента 2³ повреждаемости клубней и полноты сепарации картофельного вороха в зависимости от величины рабочего зазора между просеивающим транспортером и комкодавителем.

При оптимизации рабочего зазора, переменными факторами выступали: х₁ - подача вороха, кг/; х₂ - рабочий зазор, м; х₃ - количество почвенных комков, %.

Таблица 1. Уровни и интервалы варьирования факторов при исследовании усовершенствованного комкодавителя.

По результатам лабораторных исследований получены уравнения регрессии:

Полнота сепарации почвенных и растительных примесей:

(6)

Повреждении клубней:

(7)

Проверку значимости коэффициентов регрессии осуществили по критерию Стьюдента, воспроизводимость модели оценена по критерию Кохрена, для оценки адекватности модели использовался критерий Фишера. Расчеты подтвердили адекватность и воспроизводимость полученных моделей с 95% вероятностью.

Для нахождения рабочего зазора, рассмотрим самый неблагоприятный случай для полноты удаления почвенных и растительных остатков, когда подача и количество комков максимальны, а для повреждения клубней, подача минимальная, количество комков максимальное. При условии, что полнота удаления почвенных и растительных остатков не ниже 60%, а повреждения не выше 3%.

Полнота сепарации почвенных и растительных примесей:

переходя к натуральному значению мм

Повреждении клубней:

переходя к натуральному значению мм

Теоретическое значение рабочего зазора h?39мм лежит в полученном интервале . Следовательно, при полученных параметрах устройства повысится эффективность отделение почвенных комков при возможной максимальной производительности и допустимых повреждениях клубней.

Библиографический список

1. Патент на изобретение № 2373680, RU, МПК А01D 33/08. Валкообразователь корнеклубнеплодов/ Ищук Д.Н., Борычев С.Н., Бойко А.И., и др. - Опубл. 27.11.2009, бюл. № 33.

2. Петров, Г. Д. Картофелеуборочные машины / Г. Д. Петров. М.: Машиностроение, 1984. - 320 с

Размещено на Allbest.ru