New compact potato harvester with separator acting in ascending and descending manner

Full Text

Поиском простой и надежной в работе конструкции картофелеуборочной машины, обеспечивающей отделение клубней от почвы, ботвы и других примесей без заметных повреждений и потерь, занимается множество специалистов. Запатентована не одна тысяча вариантов конструкций картофелеуборочных машин. Несмотря на это, в с.-х. производстве прочно утвердилась уборочная машина, состоящая из лопаты треугольной формы, поставленной наклонно к горизонтальной плоскости, и подвижного решета в виде пруткового элеватора. Впервые такая конструкция была предложена российским изобретателем кузнецом Кобылинским [1]. На рис. 1 приведена схема картофелеуборочной машины, которую Кобылинский демонстрировал еще в 1842 г. на выставке в Кенигсберге. Как видно из схемы, машина содержала лемех, бесконечное прутковое решето, вибрирующее сито и передний опорный каток. Решето было выполнено в виде элеватора, прутки которого крепились к звеньям самодельной цепи. Глубина копания регулировалась изменением положения переднего опорного катка. Конструкционная схема машины содержала все основные элементы современных картофелекопателей. Об этом свидетельствует общий вид двухрядного картофелекопателя конструкции Ланца (рис. 2), созданного в 1946 г. [1]. Картофелекопатели типа КСТ-1,4, серийно выпускаемые в настоящее время на заводе Лидсельмаш (Белоруссия), имеют незначительное отличие от копателей Ланца. Различные варианты комбайнов также построены на основе прутковых элеваторов. По сути, это те же копатели с двухъярусным размещением элеваторов и переборочных конвейеров, общая длина которых может достигать 16 м. Отличаются комбайны наличием ботвоотделяющих устройств и бункера-накопителя. Можно смело утверждать, что за период с 1842 по 2015 г. классическая конструкционная схема картофелеуборочной машины, предложенная кузнецом Кобылинским, существенно не изменилась. За 173 года никому не удалось создать и реализовать принципиально иной вариант картофелеуборочной машины. Лемешно-элеваторный копатель прочно утвердился на уборке картофеля, несмотря на то, что при его использовании общие потери клубней составляют от 7 до 26% в зависимости от природно-климатических условий. В связи с этим проведены исследования с целью исключения ручного труда и потерь клубней на уборке картофеля и создания машины, не уступающей по простоте конструкции известным копателям лемешно-элеваторного типа. В результате продолжительных поисков рациональной конструкции картофелеуборочной машины разработана сепарирующая горка восходяще-сходящего действия. В процессе исследований выполнены 35 технических решений на уровне изобретений. В итоге получена конструкционно-технологическая схема машины, в которой в восходящем потоке вороха клубни (1-2%) отсекаются от движущейся почвенной массы (98%), а не наоборот. Первые полевые испытания мини-кобайна состоялись во время уборочного сезона 2007 г. Также в 2010 г. конструкция машины получила высокую оценку независимых специалистов из разных регионов страны на III форуме «Российским инновациям - российский капитал», где она была отмечена золотой медалью. На рис. 3 приведена принципиальная схема новой картофелеуборочной машины [2]. Как и известные копатели, машина состоит из лемеха 1 и двух элеваторов 3, 4. Дополнительно снабжена грядоподъемными дисками 2 и ботвоотделяющими ремнями 6. Отличается от копателей в основном размещением элеваторов. Ворохоподъемный элеватор 3 установлен под углом 55° к горизонтальной плоскости. Клубнеприемный элеватор 4 из прорезиненной ленты размещен так, что в нижней зоне между передней ветвью элеватора 3 и задней ветвью элеватора 4 образуется трапециевидный канал, а на верхней части элеватора 3 - горка раската клубней. Ботвоудаляющие ремни, расположенные с интервалом 120 мм, охватывают клубнеприемный элеватор 4 и с помощью направляющего вальца 7 прижимаются к пруткам горки раската. По мере подъема вверх пласт почвы с клубнями и ботвой уплотняется, при этом интенсивно разрушаются комки, большая часть почвы выжимается через просветы между прутками, деформация пласта способствует отрыву клубней от ботвы. В зоне расхождения ветвей элеваторов в узком канале этот процесс усиливается. Затем ворох разделяется на два потока. Основная масса почвы с ботвой, прижатая ремнями к пруткам элеватора 3, поднимается вверх, огибает ведущий вал элеватора 3 и падает на землю. При этом клубни под действием ремней, очесывающего прутка, силы тяжести отрываются от ботвы и скатываются вниз на верхнюю ветвь клубнеприемного элеватора 4. Свободные клубни, отделившиеся от ботвы в процессе подъема по трапециевидному каналу, лишаются передней опоры в зоне расхождения ветвей элеваторов и также поступают на верхнюю ветвь элеватора 4. Поток клубней очищается от налипшей почвы, смещается на край несущего полотна щитком 5 и по лотку направляется в накопитель (тару). Поскольку нижняя кромка щитка приподнята над полотном, то мелкая почва остается на полотне и выбрасывается на землю. Машина выполняет все операции технологического процесса: выкапывает клубни, отделяет их от почвенной массы и ботвы, очищает от налипшей почвы и направляет чистые клубни без примесей в накопитель, поэтому ее следует отнести к разряду комбайнов. Все перечисленные операции выполняются на технологическом пути всего 1,5 м, тогда как у известных однорядных комбайнов, построенных по традиционной схеме, этот путь достигает 16 м. На рис. 4 показан общий вид уборочного агрегата. Тяговое сопротивление мини-комбайна при глубине хода лемеха 180 мм и скорости движения 3,2 км/ч равно 3,9 кН. Рационально использовать для уборки картофеля тракторы типа Т-25 с тяговым усилием 6 кН. В сентябре 2014 г. на территории ЗАО «РосЕвроплант», с. Завьялово, проведены полевые испытания макетного образца однорядного мини-комбайна в агрегате с трактором МТЗ-82 на уборке картофеля сорта «Винета». Условия испытаний и качественные показатели работы мини-комбайна по их результатам приведены ниже. Условия испытаний Характеристики поля: - тип почвы ………………………………………….. дерново-подзолистая - по механическому составу ……………………….. средний суглинок - поперечный уклон, град. ……………………….… 2,5 - продольный уклон, град. ……………….………… 4 Влажность почвы, % ………………………………. 17 Твердость почвы в слоях, МПа: - 5-10 см ………………. гребень 0,54; междурядье 0,65 - 10-15 см …………….. гребень 0,54; междурядье 1,31 - 20 см ………………… гребень 0,98; междурядье 2,28 Температура воздуха, °С …………………………. 15 Засоренность участка сорняками, т/га ………….. 4 Предшествующая обработка …………………….. нет Способ посадки, см ………………………………. 75 Высота гребня, см ………………………………… 18 Зрелость клубней …………………………..…….. Зрелые Состояние ботвы …………………………………. Полусухая Урожайность ботвы, т/га ………………………… 5,5 Урожайность клубней, т/га ……………………… 25-30 Средняя масса клубней, г ……………………….. 71,25 Массовая доля клубней, %: - от 20 до 50 г ………………………………………. 17 - от 50 до 80 г ………………………………………. 19 - более 80 г …………………………………………. 64 Агротехнические показатели работы мини-комбайна Режим работы: - рабочая скорость, км/ч …………………………… 1,5 - число убираемых рядков, шт. …………………… 1 - глубина хода лемеха, см …………………………. 18 Полнота выкапывания клубней, %: - извлечено на поверхность ………………………... 100 - в т.ч. не оторвано от ботвы ………………………. 0 - оставлено в почве …………………………………. 0 - оставлено на поверхности ………………………... 3 Состав вороха в таре, %: - клубни …………………………………………….. 100 - мелкая почва ……………………………………... 0 - почвенные комки ………………………………... 0 - растительные остатки ……………….…………... 0 - прочие примеси ………………………………….. 0 Число повреждений на 100 шт., шт.: - содрана кожица от 1/4 до 1/5 поверхности клубня ………. 0 - содрана кожица 1/2 поверхности клубня …………………. 0 - вырыв мякоти глубиной более 5 мм ………………………. 4 - трещины длиной более 20 мм ……………………………… 0 - резаные клубни ……………………………………………… 3 - раздавленные клубни ……………………………………….. 0 Таким образом, на базе множества изобретений создан малогабаритный картофелеуборочный комбайн принципиально новой конструкции с сепаратором, отделяющим клубни от почвенной массы и ботвы в восходящем потоке вороха. Его основные достоинства: - простота конструкции; - возможность уборки картофеля на малоконтурных участках одним оператором (трактористом); - исключение потерь и повреждения клубней при правильной настройке комбайна; - возможность набора чистых клубней в сменные емкости разных форм и размеров; - технологичность и относительно низкая себестоимость изготовления; - конкурентоспособность на рынке.

About the authors

L. M Maksimov

Izhevsk State Agricultural Academy

P. L Maksimov

Izhevsk State Agricultural Academy

Email: shm18@mail.ru

A. K Strunov

Izhevsk State Agricultural Academy

Ye. M Bushmakin

Izhevsk State Agricultural Academy

References

Supplementary files