Перспективные направления интенсификации подкапывающих рабочих органов картофелеуборочных машин



Качество сепарации картофельного вороха на рабочих органах первичной и вторичной сепарации картофелеуборочных машин в первую очередь зависит от состояния поступающего клубненосного пласта. Его параметры зависят от качества работы подкапывающих рабочих органов и напрямую влияет на производительность машины в целом. Поэтому совершенствование его конструкции несет важное значение для улучшения агротехнических показателей работы картофелеуборочных машин.

Для интенсификации процесса сепарации клубненосного пласта необходимо уже в процессе его подкапывания производить на него активное воздействование с целью ограничения забора «свободной» почвы из междурядий и крошения пласта. При этом появляется возможность увеличения скорости до 5…8 км/ч [1, 2, 4, 9, 11, 14, 16, 17].

Одними из необходимых требований, предъявляемые к подкапывающим рабочим органам, является ограничение по тяговому сопротивлению, эффективному перерезанию растительных остатков и обеспечению транспортировки пласта на сепарирующие органы.

А.А. Сорокин одним из первых смог теоретически обосновал перемещение подкопанного пласта по поверхности вибрационного лемеха, что на основании экспериментальных исследований показало существенное снижение тягового сопротивления и улучшение крошения пласта [16, 17].

Однако дальнейшее изучение конструкции вибрационного лемеха Б.И. Турбиным и В.И. Дроздовым показало, что вибрацию в картофелеуборочных машинах, возникающую от сил инерции неуравновешенных масс активных лемехов или боковин, полностью уравновесить невозможно, так как невозможно полностью уравновесить силы инерции.

На основе экспериментальных исследований было выяснено, что существенным недостатком вибрационных лемехов является образование волнообразного профиля способствующего возможности подрезания нижних клубней. Для исключения повреждений клубней приходилось устанавливать глубину хода лемеха на 2 – 3 см больше чем пассивного, что в свою очередь увеличивало загрузку рабочих органов первичной и частично вторичной сепарации.

Проанализировав данные научных работ посвященные исследованиям процессов работы подкапывающих органов можно сделать вывод об увеличении обрабатываемой почвы приблизительно на 70 тонн при заглублении лемеха на 1 см на площади 1 гектар. Также очевидно, что подкопанные более глубокие уплотненные слои почвы существенно снизят сепарацию на первичных рабочих органах картофелеуборочных машинах. Перечисленные недостатки послужили причиной ограниченного применения активных лемехов в картофелеуборочной технике [5, 7, 8, 10].

Анализ существующих технологических схем картофелеуборочных машин показал, что на большинстве подкапывающих рабочих органах установлен пассивный лемех с пассивными боковинами. Однако при работе в сложных почвенно-климатических условиях Российской Федерации, особенно, на почвах повышенной влажности и почвах, засоренных растительными остатками, возникают технологические сбои – сгруживание почвы. Поэтому на современных копателях вместо боковин устанавливают отрезающие диски, которые ограничивают захват уплотненной почвы из междурядий, перерезают растительные остатки и улучшают транспортировку пласта по лемеху.

В последнее время производители стали широко использовать комбинированные конструктивные решения, используемые в подкапывающих рабочих органах, представляющие собой сочетание опорно-опресовывающего катка, пассивных лемехов с дополнительными устройствами, предотвращающими сгруживание и развал пласта, активизирующими разрушение и способствующие передаче пласта на сепарирующие органы.

Одной из наиболее применяемых комбинаций был комбинированный рабочий орган, состоящий из сферических дисков, установленных с развалом и копирующих катков. Такой вариант комбинации обеспечивал обжатие клубненосного пласта и улучшение его транспортировки по лемеху, выполненному с кривизной равной радиусу диска. Изменение угла развала дисков меняет степень обжатия клубненосного пласта и эффективность воздействия на пласт. Продольный шнек, расположенный над лемехом, способствует транспортировке пласта и предотвращает переброс пласта на грядку перед лемехом.

Однако большая металлоемкость, высокие энергозатраты и трудоемкость настройки подкапывающего рабочего органа являлась существенным недостатком, что впоследствии сказалось на ограниченном дальнейшем его применении в схемах картофелеуборочных машин.

Современные картофелеуборочные машины также имеют схему комбинированного технического решения подкапывающего рабочего органа, включающий опорно-опресовывающий каток, пассивные вертикальные отрезающие диски и секционный лемех [3]. Опорно-опресовывающий каток обеспечивает заданную глубину подкапывания грядки и разрушает поверхностные комки почвы. Диски отрезают пласт с боков, препятствуют его развалу на секционном лемехе. При этом часть почвы просеивается в зазоры между секциями лемеха и дисками. Для герметизации рабочего канала поступления клубненосного пласта при переходе с лемеха на элеватор рядом с дисками установлены ботвозатягивающие ролики. Ролики препятствуют наматыванию ботвы на первые ролики элеватора. При разворотах агрегата рабочий канал перекрывается опорно-опресовывающим катком для исключения потерь клубней [6, 12, 18].

Однако при работе комбинированных рабочих органов на повышенных скоростях, а также на рыхлых почвах возникают технологические сбои – сгруживание почвы [13, 15]. Использование приводных вертикальных отрезающих дисков не дает ощутимого эффекта из-за недостаточности сил сцепления диска с почвой. Увеличение сил бокового давления на пласт со стороны диска позволит улучшить транспортировку пласта.

При работе подкапывающих рабочих органов возникает противоречие: с одной стороны, они как можно меньше должны разрушать клубненосный пласт для скоростной передачи его на сепарирующие органы, с другой, интенсивно крошить его для эффективности просеивания почвы на сепарирующих рабочих органах.

На основе проведенного анализа существующих конструкций подкапывающих рабочих органов картофелеуборочных машин видно, что их интенсификация в первую очередь направлена на разработку устройств, позволяющих обеспечить качественное разрушение клубненосного пласта с возможностью транспортировки на органы первичной сепарации, что дает возможность увеличить производительность и агротехнические показатели работы всей машины.

Литература:

1. Туболев, С.С. Инновационные машинные технологии в картофелеводстве России / С.С. Туболев, Н.Н. Колчин, Н.В. Бышов [и др.] // Тракторы и сельхозмашины.: Москва. – 2012. - №10. – С. 3-5
2. Колчин, Н.Н. Специальная техника для производства картофеля в хозяйствах малых форм / Н.Н. Колчин, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев [и др.] // Тракторы и сельхозмашины.: Москва. – 2012. - №5. – С. 48-55
3. Патент на изобретение №2464765, RU, МПК А 01 D 17 10. Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины / Рембалович Г.К., Волченков Д.А., Бышов Н.В. и др. – Опубл. 2012.
4. Борычев, С.Н. Машинные технологии уборки картофеля с использованием усовершенствованных копателей, копателей-погрузчиков и комбайнов: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства. / С.Н. Борычев.. – Рязань,. 2008. – 484 с.
5. Успенский, И.А. Сепарирующая горка с лопастным отбойным валиком. / И.А. Успенский, Р.В. Безносюк, Г.К. Рембалович // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. – 2010. - № 2 - С. 57-59.
6. Математическая модель технологического процесса картофелеуборочного комбайна при работе в условиях тяжелых суглинистых почв / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, Г.К. Рембалович [и др.] // Вестник РГАТУ. – 2014. №4. – С.59-64.
7. Инновационные решения уборочно-транспортных технологических процессов и технических средств в картофелеводстве / Г.К. Рембалович, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев [и др.] // Сборник научных докладов Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и техника нового поколения - основа модернизации сельского хозяйства». Часть 2. – М.: ВИМ, 2011. С. 455-461
8. Рембалович, Г.К. Теоретические основы исследования рабочих органов на основе моделирования процесса вторичной сепарации в картофелеуборочных машинах/ Рембалович Г.К., Безносюк Р.В. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2013. – №89. С. 700-720 [Электронный ресурс].
9. Некоторые вопросы организации транспортных работ при машинной уборке картофеля / И.А. Успенский, Г.К. Рембалович, Г.Д. Кокорев [и др.] // Вестник РГАТУ. – 2010. - № 4(8). - С. 72-74.
10. Безносюк, Р.В. Совершенствование органа выносной сепарации картофелеуборочных машин: автореф. дис. канд. технич. наук: 05.20.01 [Текст] / Р.В. Безносюк: Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева. – Саранск. 2013. – 20с.
11. Проектирование технологических процессов ТО, ремонта и диагностирования автомобилей на автотранспортных предприятиях и станциях технического обслуживания / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, И.А. Успенский [и др.] // Учебное пособие для курсового проектирования по дисциплине "Технологические процессы ТО, ремонта и диагностирования автомобилей" для студентов специальности: 190601 - Автомобили и автомобильное хозяйство. / Рязань. – 2012. – 161с.
12. Инновационный орган выносной сепарации картофелеуборочных машин / Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, Г.Д. Кокорев [и др.] // Сельский механизатор. – 2015. №7 С.6-8
13. Мельников, В.С. Способ дезинфекции фургонов и помещений / В.С. Мельников, И.Н. Горячкина, М.Ю. Костенко // сборник материалов межвузовской научно-практической конференции «Современная наука глазами молодых ученых: достижения, проблемы, перспективы» – Рязань.: Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева – 2014.– С. 81-85
14. Анализ эксплуатационно-технологических требований к картофелеуборочным машинам и показателей их работы в условиях рязанской области/ Г.К. Рембалович, И.А. Успенский, А.А. Голиков, Р.В. Безносюк [и др.] // Вестник РГАТУ. – 2013. - № 1(17). – С. 64-68
15. Рембалович, Г.К. Результаты исследований эксплуатационной надёжности органов вторичной сепарации картофелеуборочных машин / Г.К. Рембалович, Р.В. Безносюк, И.А. Успенский // Вестн. Моск. Гос. Агроинженерного университета им. В.П. Горячкина. – 2009. - № 3(34). – С. 40-42.
16. Безносюк, Р.В. Совершенствование органа выносной сепарации картофелеуборочных машин: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. // Р.В. Безносюк: Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева. – Саранск. 2013. – 168с.
17. Бышов, Н.В. Технология уборки картофеля в сложных полевых условиях с применением перспективных решений в конструкции и обслуживании комбайнов / Н.В. Бышов, С.Н. Борычев, Н.И. Верещагин [и др.] // Монография. – Рязань: ФГБОУ ВО РГАТУ, 2015. – 304с.
18. Безносюк, Р.В. Интенсификация процесса разделения вороха на сепарирующих горках картофелеуборочных машин. / Р.В. Безносюк, Г.К. Рембалович, И.А. Успенский // Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава и молодых ученых Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. Том 1. Материалы научно-практической конференции. – Рязань: 2009. - С. 57-59.
19. Костенко, М.Ю. Прогнозирование качества работы картофелеуборочной машины. / М.Ю. Костенко, В.В. Терентьев, А.В. Шемякин, Н.А. Костенко // Сельский механизатор. – М., 2013. – № 5 (51). – С. 6-7