Результаты экспериментальных исследований подкапывающего лемеха для уборки лука

Полный текст

Введение Основным сдерживающим фактором большого распространения промышленного производства лука-севка является отсутствие средств механизированной уборки луковиц, отвечающих агротехническим требованиям, а именно полноте сепарации вороха луковиц лука-севка от почвенных примесей. Кроме того, в связи с увеличением урожайности лука-севка, в результате использования в качестве семенного материала высокоурожайных гибридов (Геркулес F1, Стурон, Трой F1, Штур БС 20, Центурион F1, Форум F1, Глобус, Золотничок), происходит увеличения массы и количества его луковиц на одном погонном метре [1, 2, 3]. Следовательно, увеличивается подача вороха лука-севка с поверхности подкапывающих на сепарирующие рабочие органы современных лукоуборочных машин, которые не обеспечивают полноту выделения почвенных примесей при уборке лука-севка в современных условиях его производства [4]. Цель исследований Определение величины подачи вороха лука-севка с выкапывающего органа для уборки мелкосидящих корнеплодов и лука на сепарирующие рабочие органы машин для уборки корнеплодов и лука. Материалы и методы Для снижения повышенного поступления почвенных примесей на сепарирующие рабочие органы уборочных машин предлагается конструкция выкапывающего органа для уборки мелкосидящих корнеплодов и лука [5] (рис. 1). Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема выкапывающего лемеха для уборки корнеплодов и лука: 1 - кронштейн; 2 - рама; 3 - соединение болтовое; 4 - секция подкапывающая; 5 - секция транспортирующая; 6 - болтовое соединение; 7 - проставка; 8 - технологический зазор Выкапывающий лемех для уборки корнеплодов и лука, установленный на кронштейне 1, который закреплен на раме 2 болтовым соединением 3, состоит из подкапывающей 4 и транспортирующей 5 секций. Секции 4 и 5 соединены между собой болтовым соединением 6 с проставками 7, образуя технологический зазор 8, величина которого регулируется в зависимости от глубины Н погружения лемеха в почву. Устройство работает следующим образом (рис. 2). Рис. 2. Схема работы выкапывающего лемеха для уборки корнеплодов и лука: 1 - кронштейн; 2 - рама; 3 - соединение болтовое; 4 - секция подкапывающая; 5 - секция транспортирующая; 6 - болтовое соединение; 7 - проставка; 8 - технологический зазор При поступательном движении уборочной машины в направлении V заглубленный на небольшую глубину H выкапывающий лемех для уборки лука подрезает пласт, состоящий из земли и луковиц. В связи с тем, что луковицы размещены выше относительно поверхности почвы, при подрезании почвенного пласта они будут перемещаться по поверхности подкапывающей секции 4 лемеха выше, чем почвенный пласт. При достижении почвенным пластом крайнего обреза подкапывающей секции 4 лемеха, последний сходит на поверхность поля через технологический зазор 8, образованный между подкапывающей 4 и транспортирующей 5 секциями выкапывающего лемеха для уборки лука, которые соединены между собой болтовым соединением 5 с проставками 6. Луковицы, отделенные от почвенных комков, направляются на транспортирующую секцию 5 лемеха и дальнейшую очистку на сепарирующих рабочих органах уборочной машины. Для исследования величины подачи вороха лука-севка с поверхности подкапывающего лемеха для уборки мелкосидящих корнеплодов и лука на сепарирующие рабочие органы лукоуборочных машин нами были проведены исследования в условиях Пензенской области в 2016-2017 гг. Семена лука сорта Штутгартер Ризен высевали на опытном участке (Предшественником семян лука была капуста; кислотность почв рН 5,6-6,7. Семена лука высевались по строчно-полосной схеме посева (шестистрочная 45 + 25 см), при которой стыковые междурядья и междурядья для колес трактора равны 50 см, а остальные - 40 см [6, 7, 8]. Выбор данной схемы посева семян лука для возделывания лука-севка обусловлен возможностью использования машин на уходе и уборке с колеей трактора 140 см (рис. 3). В период вегетации проводились фенологические наблюдения и биометрические измерения. Рис. 3. Схема посева семян лука сорта Штутгартер Ризен при проведении исследований по определению величины подачи вороха лука-севка на подкапывающий лемех для уборки корнеплодов и лука С целью определения величины подачи QВп вороха лука-севка на подкапывающий лемех лукоуборочной машины была изготовлена лабораторная установка (рис. 4), которая представляет собой передвижной почвенный канал. Установка позволяет проводить исследования качественных показателей работы подкапывающих рабочих органов на различных по физико-механическому составу почвах [4]. Установка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из направляющих 1, по которым передвигается приводная тележка 2, установленная на четыре колеса 3 и приводимая в движение электродвигателем 4 с частотным преобразователем 5 через гибкую канатную связь 6. Подкапывающий лемех 14 и лоток 9 сбора вороха крепится к крепежной стойке 7, которая монтируется на приводную тележку 2. Перемещение приводной тележки 2 по направляющим 1 происходит на стальных роликах 3 диаметром 0,15 м посредством электрического привода, состоящего из асинхронного электродвигателя 4 и частотного преобразователя 5, позволяющего регулировать не только частоту вращения вала электродвигателя, но и направление вращения вала. Методика определения величины подачи QВп вороха лука-севка с поверхности подкапывающего лемеха на сепарирующие рабочие органы заключается в следующем. Для обеспечения требуемой влажности почвы, необходимой для проведения исследований, ее увлажняли посредством поверхностного полива, далее выдерживали несколько часов для достижения необходимой влажности в почвенном горизонте, соответствующей глубине подкапывания луковиц. Опыты проводили при условии, что влажность почвы соответствовала требуемому значению, в соответствии с планом эксперимента. Передвижной почвенный канал устанавливался на опытную делянку посевов лука-севка (рис. 5). Подкапывающий лемех 7 (стандартная ширина захвата 1,2 м) устанавливался на приводную тележку 2 передвижного почвенного канала на глубину подкапывания в диапазоне от 0,02…0,05 м, с интервалом варьирования в 0,01 м посредством перемещения крепежной стойки 7 по приводной тележке 2. Лоток 9 сбора вороха лука-севка соединялся жестко с подкапывающим лемехом. Затем приводили в движение тележку 2, поступательная скорость движения которой изменялась с шагом 0,2 м/с от минимального значения, равного 0,4 м/с до предельного значения 1,8 м/с [6]. После прохождения приводной тележкой 2 опытной делянки производился забор луко-почвенного вороха из лотка 9 с последующим взвешиванием на электронных весах модели МК-15.2-А21. Величину подачи вороха лука-севка на подкапывающий лемех 7 при установленных ранее технологических параметрах определяли по формуле: , (1) где m - масса луко-почвенного вороха в лотке, кг; VЛ - поступательная скорость движения приводной тележки, м/с; L - длина подкапывающего лемеха, м. Рабочую скорость движения тележки определяли по длине учетной делянки (4 м) с учетом времени ее прохождения: , (2) где Sтел - путь, пройденный тележкой, м; tтел - время прохождения пути, с. С подкапывающих рабочих органов масса почвы с луковицами поступает непосредственно на сепарирующие рабочие органы, на которых происходит отсеивание почвы и растительных примесей. Результаты и обсуждение Результаты исследований по определению подачи вороха лука с поверхности лемеха для убрки корнеплодов и лука обработаны на персональной ЭВМ и представлены в таблице и в виде графиков на рис. 6, которые свидетельствуют о том, что на подкапывающий орган поступает, в зависимости от типа почвы, от 12 до 44 кг массы луко-почвенного вороха при влажности почвы от 18 до 22 %, скорости движения 0,4-1,8 м/с и глубине хода подкапывающего лемеха от 0,02-0,05 м. По оси абсцисс указан изменяемый технологический параметр - поступательная скорость движения подкапывающей секции при варьировании глубины подкапывания от 0,02 до 0,05 м, по оси ординат - секундная подача вороха лука-севка. Выводы Разработанная лабораторная установка по определению оптимальных технологических параметров выкапывающего лемеха для уборки корнеплодов и лука позволила определить его оптимальные технологические параметры, обеспечивающие повышение качественных показателей сепарации лука-севка в результате предварительной сепарации на рабочей поверхности лемеха, что подтверждает дальнейшую перспективность теоретических и экспериментальных исследований разработанного устройства. Полученные результаты исследований позволяют определить подачу вороха лука на устройства первичной очистки луковиц с целью обоснования оптимальных режимно-технологических параметров устройств первичной и вторичной сепарации лука. Работа выполнена при государственной поддержке молодых российских ученых - кандидатов наук МК - 4002.2018.8. Рис. 4. Схема лабораторной установки по определению подачи вороха лука-севка на выкапывающий лемех для уборки корнеплодов и лука: 1 - направляющие; 2 - тележка приводная; 3 - ролик стальной; 4 - электродвигатель; 5 - преобразователь частотный; 6 - связь канатная; 7 - стойка крепежная; 8 - ось тележки; 9 - лоток сбора вороха; 10 - вал привода тележки; 11 - муфта предохранительная; 12 - подшипник; 13 - катушка с ребордами ограничительными; 14 - подкапывающий лемех; 15 - опорные колеса Рис. 5. Общий вид лабораторной установки по определению подачи вороха лука-севка на выкапывающий лемех для уборки корнеплодов и лука: 1 - направляющая; 2 - тележка приводная; 3 - ролик стальной; 4 - электродвигатель; 5 - преобразователь частотный; 6 - связь канатная; 7 - стойка крепежная; 8 - ось тележки; 9 - лоток сбора вороха; 10 - вал привода тележки; 11 - муфта предохранительная; 12 - подшипник; 13 - катушка с ребордами ограничительными; 14 - подкапывающий лемех; 15 - фильтр сетевой Таблица Результаты исследований по определению величины подачи вороха лука-севка с выкапывающего лемеха для уборки корнеплодов и лука на сепарирующий элеватор VЛ, м/с Влажность почвы W = 18 % Влажность почвы W = 20 % Влажность почвы W = 22 % Глубина погружения в почву подкапывающей секции , м 0,02 0,03 0,04 0,05 0,02 0,03 0,04 0,05 0,02 0,03 0,04 0,05 0,4 12,2 15,1 18,2 22,2 13,8 16,3 20,2 23,5 14,4 17,1 21,1 24,2 0,6 14,9 17,7 21,9 25,7 15,7 18,4 22,7 26,4 16,3 18,1 23,4 27,2 0,8 15,3 20,5 25 27,8 16,8 21,4 25,9 28,4 17,2 22,2 26,4 29,3 1,0 16,2 22,4 28,1 30,9 18,3 23,2 29,3 31,6 18,1 24,1 30,1 32,4 1,2 18,5 25,5 31,8 35,5 19,7 26,7 32,3 36,7 20,3 27,3 33,7 37,8 1,4 19,7 27,6 35,7 36,5 21,2 28,4 36,8 38,3 22,4 29,1 37,4 39,1 1,6 23,1 31,7 36,2 41,7 23,9 32,3 38,5 42,6 24,6 33,2 38,8 43,4 1,8 25,7 36,9 36,8 42,4 26,5 36,2 39,3 43,8 28,3 37,3 40,1 44,5 а б в Рис. 6. Зависимость подачи вороха лука-севка от поступательной скорости движения выкапывающего лемеха для уборки корнеплодов и лука и глубины подкапывания луковиц при влажности подкапываемого слоя почвы: а) W = 18 %; б) W = 20 %; в) W = 22 %

Об авторах

А. В Сибирев

ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

Email: sibirev2011@yandex.ru
к.т.н.

А. Г Аксенов

ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

Email: sibirev2011@yandex.ru
к.т.н.

Список литературы

Дополнительные файлы