ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРИРУЮЩИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены технологический процесс работы картофелеуборочной машины эластичным пальцевым диском для равномерного распределения массы почвенно-клубневой смеси по ширине элеватора.  В результате экспериментальных исследований методом математического планирования оптимизированы основные параметры дискового - элеваторного сепаратора, оптимально производящего сепарацию картофельного вороха с пониженными энергозатратами и увеличенным отделением клубней картофеля от почвы не повреждая их.

ABSTRACT

The article discusses the technological process of the operation of a potato harvester with an elastic finger disk for uniform distribution of the mass of the soil-tuber mixture along the width of the elevator. As a result of experimental studies using the method of mathematical planning, the main parameters of the disk-elevator separator are optimized, which optimally produces the separation of potato heaps with reduced energy consumption and increased separation of potato tubers from the soil without damaging them.

Ключевые слова: картофелеуборочная машина, элеватор, лемех, диск, эластичный палец, клубень, почва.

Keywords: potato harvester, elevator, plowshare, disk, elastic finger, tuber, soil.

Для совершенствовании картофелеуборочных машин нами в конструктивно-технологической схеме картофелеуборочной машины было предложено применять сепарирующий элеватор с эластичным пальцевым диском для равномерного распределения массы, поступающей на элеватор по ширине, распределяя почвенно-клубневой смеси по ширине элеватора с образованием слоя однородной толщины по поверхности элеватора [1 2,3,4,5]. Картофелеуборочная машина, оборудованная подобными приспособлениями (рис.1) состоит из лемеха 1, элеватора 3 и диска 2 с эластичными пальцами, установленных на нем. Диск с эластичным пальцем выполнен в виде плоских дисков, вращающихся вокруг своей оси, установленные перпендикулярно плоскости пруткового элеватора, а пальцы выполнены из пружины с резиновым покрытием для легкого закрепления его верхнюю часть на диске.

1 – лемех; 2 – диск с эластичным пальцем; 3 – элеватор

Рисунок 1. Технологическая схема картофелеуборочной машины, оборудованной диском с эластичным пальцем

А палец, представляет собой пружину с резиновым покрытием, верхняя часть из резьбового стержня (рис.2).

Рисунок 2. Эластичный палец с пружинным стержнем

Для равномерного входа в слой пальцев, прикрепленные на диски изготовлены в виде усеченного конуса и установлены под известным некоторым углом (рис.3).

Рисунок 3.Диск с эластичным пальцем

В данной работе приведены результаты одно- и многофакторных экспериментальных исследований, проведенных с целью проверки результатов теоретических исследований и обоснования оптимальных значений параметров машины для уборки картофеля, оборудованной диском с эластичным пальцем.

В однофакторных экспериментальных исследованиях применялся специально подготовленный лабораторный стенд [2] для изучения диаметра диска, длины его эластичного пальца картофелеуборочной машины, угла установки эластичного пальца на диске, числа оборотов диска, а также влияния скорости движения на потери повреждения картофеля, а также просеивания почвы. Их результаты приведены на рис.4-5.

Как видно из графических зависимостей, приведенных на рис. 4, с увеличением диаметра диска с эластичным пальцем потери картофеля при обеих скоростях движения сначала уменьшались, а затем увеличивались. Наименьшие потери картофеля на обеих скоростях движения наблюдались при диаметр диска с эластичным пальцем равное 25-30 сm и составляли менее 3%.

1, 2- соответственно при скорости 0,8 и 1,2m/s

Рисунок 4. График изменения потери (а), повреждения (б) картофеля и просеивания почвы (в) в зависимости от диаметра диска с эластичным пальцем

Например, при диаметре диска с эластичным пальцем 25 сm потери картофеля на обеих скоростях движения составили соответственно 2,60 и 2,95%, а при диаметре диска с эластичным пальцем 30 сm этот показатель составил соответственно1,80 и 2,45%.

При увеличении диаметра диска с эластичным пальцем на обеих скоростях движения повреждение картофеля уменьшается, т.е. при увеличении диаметра диска с эластичным пальцевым от 20 сm до 30 сmна скоростях движения агрегата 0,8 и 1,2 m/s повреждение картофеля уменьшилось соответственно от 3,5 до 2,58% и от 3,9 до 2,8%. При увеличении диаметра диска с эластичным пальцем от 30 сm до 40 сm на обеих скоростях движения, повреждение картофеля частично уменьшилось.

При увеличение диаметра диска с эластичным пальцем от 20 сm до 30 сm привело к увеличению в обрабатываемом слое количества фракций почвы размером меньше 25 mm, а при увеличении диаметра от 30 сm до 40 сmпривело к уменьшению вышеуказанного показателя, т.е. на обеих скоростях движения соответственно от 83,1% до 76,1% и от 84,5% до 77,8%.

Это можно объяснить, что по мере увеличения диаметра диска с эластичным пальцем поверхность взаимодействия его с почвой увеличивается.

Таким образом, согласно результатам проведенного исследования, для уменьшения повреждения и потери картофеля диаметр диска с эластичным пальцем картофелеуборочной машины должен составлять 30 с.

Как видно из графических зависимостей, приведенных на рис.5, при увеличении числа оборотов диска потери картофеля на обеих скоростях движения сначала интенсивними, а затем оставались без изменения, т.е. при увеличении числа оборотов с 60 min^-1 до 100 min^-1 при скорости движения агрегат 0,8 м/с увеличивался от 3,51% до 2,71%, при скорости движения 1,2 м/с от 3,8% до 2,82%, а затем при увеличении от 100 min^-1 до 120 min^-1на обеих скоростях движения агрегата этот показатель оставался без изменения.

Рисунок 5. График изменения потери (а), повреждения (б) картофеля и просеивания почвы (в) в зависимости от числа оборота диска

С увеличением числа оборотов диска повреждение картофеля на обеих скоростях движения сначала увеличивалось медленно, а затем более интенсивно, т.е. с увеличением количества оборотов диска от 60 min^-1 до 80 min^-1 при скорости движения агрегата 0,8 m/s, повреждение картофеля увеличился от 2,6% до 2,8%, а при скорости 1,2 m/s уваливался –от 2,78% до 2,98%, с увеличением от80 min^-1 до 120 min^-1повреждение картофеля при скорости движения агрегата 0,8 m/s – увеличился от 2,8% до 3,55%, а при скорости 1,2 m/s увеличивался –от 2,98% до 3,75%.

Увеличение числа оборотов диска от 60 min^-1до 100 min^-1привело к увеличению количество фракций почвы в обрабатываемом слое, размером менее 25 мм, т.е. качество просеивания почвы улучшилось, а при увеличении от 100 min^-1до 120 min^-1 этот показатель не изменялся

При изменении число оборотов диска в диапазоне от 60 min^-1до
100 min^-1 степень просеивания почвы повышался со стремительными темпами, т.е.при скорости агрегата 0,8 m/s составил от 81,6% до 88,5%, при 1,2 m/s – от 82,5% до 89,6%, а в диапазоне от 100 min^-1 до 120 min^-1 этот показатель почти не изменялся. [12,13,14,15,16].

Следовательно, согласно результатам исследования для обеспечения высокой производительны картофелеуборочной машины в соответствии с агротехническими требованиями при минимальных затратах количество оборотов диска должно составлять 80 min^-1.

Для определения оптимальных значений параметров картофелеуборочной машины, оборудованной дисками с эластичным пальцем, изученных в теоретических и однофакторных экспериментах, проведены многофакторные эксперименты по плану Хартли-3.

При этом в качестве факторов, были выбраны количество оборотов диска, угол установки пальца, скорость картофелеуборочной машины, влияющих на показатели его работы [6,7,8,9,10]

При проведении многофакторных экспериментов в качестве критериев оценки были приняты степень просеивания почвы (Y₁, %), повреждение (Y₂, %) и потери (Y₃, %) клубней.

Данные экспериментов обрабатывались по программе «STATISTIKAV6». При оценке однородности дисперсии, использовался критерия Корхена, при оценке значения коэффициентов регрессии – критерия Стьюдента и при оценке адекватности регрессионных моделей – критерия Фишера [11].

Результаты экспериментов были обработаны методом математического планирования и получены следующие уравнения регрессии, адекватно описывающие критерии оценки:

• по степени просеивания почвы:

У₁=90,787+0,25∙X₁+0,243∙Х₂-0,351∙Х₃-1,468∙Х₁²+1,664∙Х₂²+0,997∙Х₃²-0,579∙Х₁∙Х₂-0,839∙Х₁∙Х₃-0,18∙Х₂∙Х₃       (1)

• по степени повреждения клубней:

У₂=3,008-0,109∙X₁+0,006∙X₂+0,065∙X₃-0,117∙X₁²+0,063∙X₂²+0,116∙X₃²-0,059∙X₁∙X₂+0,015∙X₂∙X₃              (2)

• по степени потери клубней:

У₃=4,933-0,067∙X₁+0,005∙X₂+0,005∙X₃-0,046∙X₁²+0,037∙X₂²+0,068∙X₃²-0,075∙X₁∙X₂+0,058∙X₁∙X₃+0,03∙X₂∙X₃      (3)

Таким образом решения уравнений регрессии (1), (2) и (3) показали, что для обеспечения требуемой качества работы картофелеуборочной машины при скорости 1,2 m/s число оборотов диска должно составлять 80 min^-1, а угол установки пальца на диске – 30°. При этом степень просеивания почвы колеблется в пределах 90,0-95,5%, повреждение и потери клубней соответственно 2,9-3,1% и 1,2-3,1%.

Список литературы:

1. Припоров И.Е., Гаврилов, Е. В. 2021 Анализ малогабаритных транспортных средств для сельского хозяйства. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, (3), 115-119.
2. Рембалович Г. К. и др. Взаимосвязь характеристик повреждаемости клубней с параметрами технического состояния сельскохозяйственной техники в процессе производства картофеля //Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2011. – №. 74. – С. 197-207.
3. Bayboboev N.G., Muxamedov, J.M., Goyipov U.G., Akbarov Sh.B. Design of small potato diggers. IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciencethis link is disabled, 2022, 1010(1), 012080
4. Bayboboev N.G., Goyipov U.G., Hamzayev A.X., Akbarov Sh.B., Tursunov A.A. 2021 Substantiation and calculation of gaps of the separating working bodies of machines for cleaning the tubers, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing. 659
5. Bayboboev N.G., Goyipov U.G. et al. Calculation of the chain drum with elastic fingers of potato harvesting machines //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2021. – Т. 845. – №. 1. – С. 012133.
6. Петров Г.Д.  Картофелеуборочные машины / Г.Д. Петров.  -  М.: Машиностроение, 1984. – 320 с.
7. Сорокин А.А. Принципы и методы расчета и проектирования рабочих органов картофелеуборочных машин / Сорокин А.А., Бышов Н.В., Успенский И.А. [и др.] //ФГОУ ВПО РГАТУ.-Рязань: 2005.-228 с.
8. Г. К. Рембалович, У. Гойипов, Ш. Б. Акбаров, А. Н. Байбобоев, К. Х. Абдуллаев «Расчет тяговой характеристики картофелеуборочных комбайнов. Ресурсосберегающие и экологически безопасные технологии и оборудование в АПК, 2019, Рязань. РГАТУ
9. А. Н. Байбобоев, С.Т. Кодиров, Ш. Б. Акбаров, «Расчёт технологического процесса сепарации почвы с рыхлительным барабаном», в Комплексный подход к научно-техническому обеспечению сельского хозяйства, 2019, сс. 60–64.
10. Sukhanova M. V. Conceptual rationale for the use of impact-absorbing elements of agricultural machines to reduce seed damage //Инновационные разработки. – 2022. – Т. 15. – №. 1. – С. 52.
11. Аугамбаев М., Иванов А.З., Терехов Ю.И. Основы планирования научно-исследовательского эксперимента –Тошкент: Ўқитувчи, 1993. –336 б.