Результаты исследования машины для сортировки клубней картофеля с барабанным рабочим органом в условиях производства

10. Kurochkin, A. A. Regulation of functional and technological properties of extrudates of plant raw materials / A. A. Kurochkin, G.V. Shaburova, P.K. Voronina // Izvestiya of Samara state agricultural academy. - 2012. - № 4. - P. 86-91.

11. The influence of technological parameters of the process of extrusion on the coefficient swelling of grain sticks / A. N. Ostrikov, O.V. Abramov, A. S. Rudometkin, A.S. Popov // Reports of Russian Academy of agricultural sciences. - 2005. - № 22. - P. 53-55.

12. Definition of bandwidth in the loading zone of the press-extruder / S. V. Denisov, V.V. Novikov, A. A. Kurochkin, G.V. Shaburova // Vestnik of Altai state agrarian university. - 2009. - № 12. - P. 73-76.

13. Kurochkin, A. A. Justification of rational parameters of the screw in thepress-extruder in the loading zone / A. A. Kurochkin, V.V. Novikov // XXI century: results of the past and challenges of the present. - 2013. - № 6 (10). - P. 123-127.

14. Methodological aspects of theoretical studies of press-extruders for processing plant starch-containing raw materials / A. A. Kurochkin, G.V. Shaburova, V.V. Novikov, S.V. Denisov // XXI century: results of the past and challenges of the present. - 2013. - № 6 (10). - P. 46-55.

15. Determination of the volume consumption of the extrudate in the zone of pressing in one-screw press-extruder / V.V. Novikov, A. A. Kurochkin, G.V. Shaburova et.al. // Vestnik of Altai state agrarian university. - 2011. - № 1. - P. 91-94.

16. Kukharev, O. N. The results of the research drum pellet mill / O. N. Kukharev, I. N. Syomov, A. M. Chirkov // Niva Povolzhya. - 2010. - № 1. - P. 54-57.

17. A complex of machines for onion production. Theory, design, calculation / N. P. Larushin, K.Z. Kukhmazov, A.V. Polikanov et.al.: monograph. - Penza, PSAa, 2001. - 267 p. with illustrations.

18. Larushin, N. P. Testing equipment for oriented onion-planting onion / N. P. Larushin, O. N. Kukharev // Problems of development of machine technologies and technical means of production of agricultural products: collection of scientific articles. - Penza, 2002.

19. Patent 2460315 of the Russian Federation IPC А23L1/00. Method of production of extrudates / G.V. Shaburova, A. A. Kurochkin, P.K. Voronina, G. V. Avrorov, P. A. Yerushov. № 20011107960; Appl. 01.03.2011; publ. 10.09.2011, bul. № 25. - 6 p.

УДК. 635.21:631.5

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАШИНЫ ДЛЯ СОРТИРОВКИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ С БАРАБАННЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ В УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВА

О. Н. Кухарев, доктор техн. наук, профессор; Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия; т. (841-2) 628-517, е-таИ:кисИагеу@Ьк.ги

В. С. Бочкарев, преподаватель

ГБОУ СПО ПО «Мокшанский агротехнологический колледж», Россия

Представлены методика и результаты исследований машины для сортировки клубней картофеля в условиях производства. Машина разработана и изготовлена в ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» совместно с ООО «КЗТМ» (г. Кузнецк). Цель исследований обоснование применения машины для сортировки клубней картофеля, а также уточнение оптимальных конструктивных и режимных параметров работы машины в условиях производства. Поставленная цель предусматривала решение двух задач: изучение зависимости точности сортировки клубней картофеля от высоты сегментных упоров и угла наклона барабанного рабочего органа относительно горизонтали и определение количества травмированных клубней картофеля в результате сортировки машиной с барабанным рабочим органом. Исследования машины в условиях производства проводили экспериментальным методом в соответствии с СТО АИСТ 8.5- 2010.

Ключевые слова: клубень, картофель, машинная сортировка, барабанный рабочий орган, точность сортировки, качество сортировки.

Цель исследований - обоснование применения машины для сортировки клубней картофеля, а также уточнение оптимальных конструктивных и режимных параметров работы машины в условиях производства.

Процесс сортировки клубней картофеля является одним из важнейших в его производстве. Правильное разделение картофельной массы на фракции, дает оптимальный уровень его использования в производстве. Например от качества фракци-

онного состава семенного материала зависит урожай картофеля и показатели его хранения [1-4].

Для сортировки картофеля в ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» совместно с ООО «Кузнецкий завод текстильного машиностроения», была разработана и изготовлена машина с барабанным рабочим органом (рис. 1) [5]. Она входит в состав комплекса машин для производства картофеля в мелкотоварных хозяйствах [6].

Лабораторными исследованиями были установлены основные параметры работы машины, влияющие на качественные показатели сортировки клубней картофеля [7, 8]. При этом для обоснования применения машины с барабанным рабочим органом для сортировки клубней картофеля и уточнения оптимальных конструктивных и режимных параметров машины необходимо провести её исследования в условиях производства [9].

Методика проведения исследований машины с барабанным рабочим органом следующая. Проводили трехкратную по-вторность опытов и измерений и находили среднее значение показателя точности [10-13].

1 2

Картофель выкапывали малогабаритным картофелекопателем и закладывали на временное хранение на 2 недели в закрытое помещение, после чего его сортировали. В качестве сортируемого материала (картофельного вороха) использовался картофель сорта Русский Сувенир [14-16].

Получение картофеля, очищенного от мелких примесей и отсортированного на три фракции, включает в себя следующие технологические операции [5, 7, 8]:

1) подача картофельного вороха;

2) отделение мелких примесей картофельного вороха;

3) отделение мелкой (кормовой) фракции и подача её на приемный лоток;

4) отделение средней (семенной) фракции и подача её на приемный лоток;

5) отделение крупной (товарной) фракции и подача её на приемный лоток.

Картофель загружается в барабанный рабочий орган машины по загрузочному лотку, засыпается вручную или транспортером-погрузчиком. На первом этапе происходит отделение мелких примесей на загрузочном лотке, который выполнен из прутков, расстояние между которыми 20

3

клубней картофеля (ручной привод): 1 - лоток; 2 - барабанный рабочий орган верхний; 3 - барабанный рабочий орган нижний; 4 - лоток для приема мелкой фракции; 5 - лоток для приема средней фракции; 6 - лоток приема крупной фракции; 7 - рама

Нива Поволжья № 1 (30) 2014 77

мм. Почвенные примеси под действием силы тяжести проваливаются в межпрутковое пространство и отводятся от машины лотком для приема почвенных примесей. Далее клубни, имеющие размер 30 мм, меньше просвета между прутками верхнего цилиндрического барабанного рабочего органа, проходят между обрезиненными прутками на обрезиненный лоток для приема мелкой фракции, по которому поступают в тару. Оставшаяся часть клубней

средней и крупной фракций, проходит на внутреннюю поверхность нижнего цилиндрического барабанного рабочего органа, расположенного под углом к горизонтали, где под действием силы тяжести клубни, имеющие размер меньше 45 мм, проходят в межпрутковое расстояние и попадают на обрезиненный лоток для приема средней фракции, по которому поступают в тару. Оставшаяся часть клубней картофеля, крупная фракция, сходит с конца нижнего

Г-8722+5£729*х-11071*х1

1К и

ю >1

И ^ §

т Ь*

с

р О

е-

е- V* еэ м о

=г

о

95 94 93 92 91 90

38 £7

/ { >

\ >

10 15 20 25 30

Высота сегментных упаров к, мм

Рис. 2. Зависимость точности (КЧ, %) сортировки клубней картофеля от высоты (Ь) сегментных упоров, мм

У*398893*-3.6905*х~0.5048 'х;

ЭК

96

Ю

=; 0 94

к Гг

ы 92

о г.

<-,

к е- О 90

о О

- > 88

П

(г-1 ОЗ й

о 86

Ег

О

84

ч: 1

Л 1

4 Д

)

4 5 6 7 8 9 10 11 Угол наклона барабанного рабочего органа а.град

Рис. 3. Зависимость точности (КЧ, %) сортировки клубней картофеля от угла наклона (а), град., барабанного рабочего органа машины для сортировки клубней картофеля

цилиндрического барабанного рабочего органа на приемный обрезиненный лоток для приема крупной фракции, откуда поступает в тару. После того как картофель отсортировали, производят его закладку на хранение или поставляют на переработку и реализацию.

Исследования машины для сортировки клубней картофеля с барабанным рабочим органом в условиях производства включали в себя изучение зависимости точности сортировки клубней картофеля от высоты сегментных упоров, угла наклона барабанного рабочего органа относительно горизонтали и определение количества травмированных клубней картофеля в результате сортировки машиной с барабанным рабочим органом.

При определении оптимального значения высоты сегментных упоров обечайки барабанного рабочего органа машины для сортировки клубней картофеля менялся только этот фактор, остальные при этом были постоянными, равными оптимальным значениям, найденным в результате проведения лабораторных исследований.

По результатам обработки полученных данных в программе «ЗДаНэНка У6.0» строили графики зависимостей точности сортировки клубней картофеля от высоты сегментных упоров обечайки барабанного рабочего органа (рис. 2) и угла наклона барабанного рабочего органа относительно горизонтали (рис. 3).

Рассмотрев полученные графические

зависимости, можно сделать вывод о том, что высота сегментных упоров обечайки барабанного рабочего органа и угол его наклона относительно горизонтали оказывают существенное влияние на точность сортировки клубней картофеля на фракции. Оптимальное значение высоты сегментных упоров можно принять из интервала 17...22 мм, оптимальное значение угла наклона можно принять из интервала 6.9 град.

При испытании машины для сортировки клубней картофеля, клубни, прошедшие сортировку, разделяют на две фракции -целые и поврежденные [17]. При этом количество поврежденных клубней не должно превышать 2 % [11]. Повреждение клубней картофеля определяли на пяти режи -мах работы машины, при частоте вращения барабанного рабочего органа 10, 15, 20, 25 и 30 мин-1. Для анализа на повреждение клубни картофеля отбирали массой более 50 г. Общая масса средней пробы согласно СТО АИСТ 8.5-2010 была более 15 кг.

На поврежденных клубнях в день отбора проб учитывали следующие виды повреждений (по числу случаев):

- повреждена кожура от 1 до 1 поверх-

4 2

ностной части клубня;

- повреждена кожура более 1 поверх-

2

ностной части клубня;

- вырез (вырыв) мякоти более 5 мм;

У=-0%Ш8х

л

из ^

Ьй

гП

X ц

ч

1? о

О 1=

О

е-

о

-3

о-

2.6 2,4 22 2 =0 1,8 1,6 1,4 и 1,0 0,5 0,6 0,4 0.2

У

Л

10

15

20

25

30

Частота вращения барабанного рабочего органа, мин""

Рис. 3. Зависимость количества поврежденных клубней в % от частоты вращения барабанного рабочего органа

Нива Поволжья № 1 (30) 2014 79

- трещины длиной более 20 мм;

- надрезанные части клубня;

- клубень раздавлен или размолочен.

Если на клубне имеется несколько однотипных повреждений, то учитывали каждое из них. Целые и поврежденные клубни взвешивали и определяли их количество [17].

В результате испытания строили график зависимости повреждения клубней в % от частоты вращения барабанного рабочего органа (рис. 3).

Анализ графической зависимости поврежденных клубней картофеля от частоты вращения барабанного рабочего органа позволяет сделать вывод о том, что при частоте вращения в интервале 10...25 мин-1 количество поврежденных клубней находится в интервале 0,70.1,6 %, что не выходит за границу установленных 2 %.

Вывод.

В результате проведения исследований машины для сортировки клубней картофеля с барабанным рабочим органом в условиях производства определены факторы в реальных производственных условиях, влияющие на качественные показатели сортировки клубней картофеля на три фракции.

Получены оптимальные значения конструктивно-режимных параметров машины для сортировки клубней картофеля с барабанным рабочим органом: высота сегментных упоров й=17...23 мм; угол наклона барабанного рабочего органа относительно горизонта а=б...7о. Также была определена оптимальная частота вращения в зависимости от количества поврежденных клубней картофеля.

Литература

1. Писарев, Б. А. Сортовая агротехника картофеля / Б. А. Писарев. - М.: Агропромиздат, 1990. - 208 с.: ил.

2. Эффективность воздействия известкования почв на урожай и качество картофеля / И. А. Шильников, Г. Е. Гришин, Н. И. Аканова, Н. А. Зеленов // Нива Поволжья. - 2010. - № 3. - С. 50-54.

3. Кухарев О. Н. Основа эффективности производства / О. Н. Кухарев, В. И. Бученков // Экономика сельского хозяйства России. - 2002. - № 2. - С.7.

4. Технологии, машины и оборудование для возделывания, уборки, хранения и переработки картофеля / Ю. Л. Колчинский, Л. М. Колчина, И. К. Крюков и др. - М.: Информагротех, 1994. -192 с.

5. Патент на изобретение № 2477598 КЫ А0Ю 33/08. Устройство для очистки и сортировки корнеклубнеплодов и фруктов / Ларюшин Н. П., Сущев С. А., Лапин В. В., Кухарев О. Н., Бочка-рев В. С.; Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия». - Заявка № 2011128471/13, 08.07.2011. Опубл. 20.03.2013, Бюл. № 8. - 9 с.

6. Эффективность применения комплекса машин для производства картофеля в мелкотоварных хозяйствах / Н. П. Ларюшин, О. Н. Кухарев, В. С. Бочкарев и др. // Нива Поволжья. - 2011. - № 4 (21). - С. 97-101.

7. Ларюшин, Н. П. Результаты лабораторных исследований машины с барабанным рабочим органом для сортирования клубней картофеля / Н. П. Ларюшин, О. Н. Кухарев, В. С. Бочкарев // Нива Поволжья. - 2013. - № 2 (27). - С. 78-82.

8. Ларюшин, Н. П. Результаты лабораторных исследований барабанной картофелесортиров-ки / Н. П. Ларюшин, О. Н. Кухарев, В. С. Бочкарев // Международная научно-практическая конференция «Энергоэффективность технологии и средства механизации в АПК», посвященная 80-летию ГОУ ВПО «Мордовского ГУ им. Н. П. Огарева» и 50-летию кафедры сельскохозяйственных машин. - Саранск, 2011. - С. 11-15.

9. Веденяпин, Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г. В. Веденяпин. - М.: Колос, 1967. - 159 с.

10. Цивин, М. Н. Многофакторный эксперимент: графическая интерпретация данных / М. Н. Цивин. - К.: ИГиМ, 2002. - 120 с.

11. Экспериментальные исследования сошника с направителем-распределителем семян пневматической сеялки / М. А. Ларин, А. В. Мачнев, А. В. Шуков, В. В. Мачнев // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2012. - № 3 (19). - С. 106-110.

12. Новиков, В. В. Экспериментальное обоснование рациональных параметров модернизированного экструдера КМЗ-2,0У / В. В. Новиков, В. В. Коновалов, Л. В. Иноземцева и др. // Нива Поволжья. - 2010. - № 4. - С. 48-51.

13. Вольф, В. Г. Статистическая обработка опытных данных / В. Г. Вольф. - М.: Колос, 1966. -134 с.

14. В основе разработки техники - физико-механические свойства картофеля / Н. П. Ларюшин, О. Н. Кухарев, А. А. Кабунин и др. // Картофель и овощи. - 2012. - № 7. - С. 10-11.

15. Кухарев, О. Н. Физико-механические свойства картофеля / О. Н. Кухарев, С. Н. Федянин, В. С. Бочкарев // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Пенза: РИО ПГСХА, 2010. - С.145-146.

16. Ларюшин, Н. П. Теоретическое исследование рабочего процесса барабанной картофеле-сортировки / Н. П. Ларюшин, О. Н. Кухарев, В. С. Бочкарев // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 3. - С. 19-24.

17. СТО АИСТ 8.5 - 2010. Стандарт организации испытания сельскохозяйственной техники. Машины для уборки и послеуборочной обработки картофеля. Методы оценки функциональных показателей. - Дата введения 2007 - 04 - 15.

UDK. 635.21:631.5

THE RESULTS OF TESTING THE MACHINE FOR POTATOES HANDLING WITH DRUM OPERATING BODY IN THE WORKING CONDITIONS

O.N. Kukharev, doctor of technical sciences, professor;

N.P. Larushin, doctor of technical sciences, professor

FSBEE HPT «Penza SAA», Russia; telephone (841-2) 628-517, e-mail:kucharev@bk.ru

y.S. Bochkaryov, lecturer SBEE SPT «Mokshan agro-technological college», Russia

The article deals with methods and results of testing machines for potatoes handling in the production conditions. The machine is designed and made in FSBEE HPT «Penza SAA» in partnership with the enterprise LLC Limited "KZTM" (city Kuznetsk). The aim of the research is substantiation of the machine use in potatoes handling as well as verification of the optimal design and operating parameters of running the machine in the production conditions. There were two tasks according to the aim of testing: examining the dependence of handling accuracy on the height of segment of the stops and the relationship between the angle of inclination of the working body of the drum and horizontal as well as identification of the number of damaged tubers in the process of handling by the machine with drum operating body. The machine testing was done experimentally due to STS AIST 8.5-2010.

Key words: tuber, potato, machine handling, drum operating body, accuracy of handling, handling quality.

References:

1. Pisarev, B.A. Varietal agrotechnics of potato / B. A. Pisarev. - M: Agropromizdat, 1990. - 208 p. with illustr.

2. The efficiency of liming effect on yield and quality of potato / I. A. Shilnikov, G. Ye. Grishin, N. I. Akanova, N.A. Zelenov // Niva Povolzhya. - 2010. - № 3. - P. 50-54.

3. Kukharev, O.N. The basis of the production efficiency / O.N. Kukharev, V. I. Buchenkov // Economics of agriculture of Russia. - 2002. - № 2. 7 p.

4. Technologies, machines and equipment for cultivating, harvesting, storing and processing potatoes / Yu. L. Kolchinsky, L. M. Kolchina, I. K. Krukov et.at. - M: Informagrotech, 1994. - 192 p.

5. Patent for the invention № 2477598 EN A01D 33/08. Device for cleaning and sorting root crops and fruit / Larushin N.P., Sushov S.A., Lapin, V.V., Kukharev, O.N., Bochkaryov, V.S.; The applicant and patent holder -Federal state educational institution of higher professional education «Penza state agricultural Academy. - Application № 2011128471/13, 08.07.2011. Publ. 20.03.2013, bul. № 8. - 9 p.

6. Efficiency of machines complex use for the production of potato in small-scale farms / N. P. La-rushin, O. N. Kukharev, V. S. Bochkaryov et.al. // Niva Povolzhya. - 2011. - № 4 (21). - P. 97-101.

7.Larushin, N. P. Results of laboratory testing machines with a drum operating body for potatoes handling / N. P. Larushin, O. N. Kukharev, V. S. Bochkaryov // Niva Povolzhya. - 2013. - № 2 (27). -P. 78-82.

8. Larushin, N. P. Results of laboratory testing drum potatoes planter / N. P. Larushin, O. N. Kukharev, V. S. Bochkarev // International scientific-practical conference «Energy efficiency of technology and means of mechanization in agriculture», devoted to the 80 anniversary of GOU VPO «Mordovia SU in the name of N. P. Ogarev» and the 50th anniversary of the Department of agricultural machines. -Saransk, 2011. - P. 11-15.

9. Vedenyapin, G.V. General methods of experimental research and processing the experienced data / G.V. Vedenyapin. - M: Kolos, 1967. - 159 p.

10. Tsivin, M.N. Multivariate experiment: the graphical interpretation of the data / M.N. Tsivin. - K.: IG andM, 2002. - 120 p.

Нива Поволжья № 1 (30) 2014 81

11. Experimental testing the plough with guide and seeds distributor of pneumatic seeder / M. A. Larin, A.V. Machnev, A.V. Shukov, V.V. Machnev // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. -2012. - № 3 (19). - P. 106-110.

12. Novikov, V.V. Experimental substantiation of rational parameters of the upgraded extruders, КМ2-2,0У / V.V. Novikov, V.V. Konovalov, L.V. Inozemtseva et.al. // Niva Povolzhya. - 2010. - № 4. -P. 48-51.

13. Volf, V.G. Statistical processing of experimental data / V.G. Volf. - M: Kolos, 1966. - 134 p.

14. In the basis of development of engineering - physical and mechanical properties of potatoes / N. P. Larushin, O. N. Kukharev, A. A. Kabunin et.al. // Potatoes and vegetables. - 2012. - № 7. - P. 10-11.

15. Kukharev, O. N. Physical and mechanical properties of potatoes / O. N. Kukharev, S. N. Fedyanin, V. S. Bochkarev // Contribution of young scientists in the innovative development of the AIC of Russia: materials of the All-Russian scientific-practical conference of young scientists. - Penza: EPD PSAA, 2010. - P.145-146.

16. Larushin, N. P. Theoretical study of the working process in the drum potato handling machine / N. P. Larushin, O. N. Kukharev, V. S. Bochkarev // Izvestiya of Samara state agricultural academy. -2012. - № 3. - P. 19-24.

17. STO AIST 8.5 - 2010. Standard tests of agricultural machinery. Machines for harvesting and post-harvest processing of potato. Methods of evaluation of functional parameters. - Date of introduction is 2007 - 04 - 15.

УДК 631.331

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО РАЗНОУРОВНЕВОГО ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

И ПОСЕВА СЕМЯН

Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; В. Н. Кувайцев, канд. техн. наук.; А. В. Бучма, аспирант; В. В. Шумаев, канд. техн. наук, доцент

ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т. (8412) 628 517, e-mail: BAV_89@mail. ru

В статье дано описание комбинированного сошника для одновременного внесения удобрений и посева семян, а также приведены теоретические исследования его технологического процесса. Получены аналитические зависимости для определения скорости движения гранул минеральных удобрений на участках движения начиная с тукопровода до выхода из сошника и условий свободного истечения удобрений из рабочих органов сошника. При соблюдении данных условий улучшается равномерность распределения удобрений по площади внесения, что сказывается на повышении урожайности.

Ключевые слова: комбинированный сошник, сеялка, удобрения, тукопровод, распределение удобрений.

Существующие зернотуковые сеялки позволяют вносить лишь стартовую дозу минеральных удобрений, обеспечивая растения питательными элементами на короткий промежуток времени. Гранулы туков располагаются непосредственно в рядок с семенами. Их передозировка приводит к негативным последствиям (ожоги растений, накопление нитратов и т. п.), поэтому основная доза минеральных удобрений вносится специальными машинами до посева, а за период вегетации растений делают подкормки. Создание машин, позволяющих вносить стартовую и основную дозы минеральных удобрений при посеве зерновых культур с разноуровневым размещением минеральных удобрений (ниже зернового рядка), что обеспечивает расте-

ния питательными элементами на весь срок вегетации, является перспективным направлением развития технологии возделывания зерновых культур.

Для одновременного разноуровневого внесения удобрений и посева семян в настоящее время имеются посевные машины и агрегаты. Однако их рабочие органы не в полной мере отвечают агротехническим требованиям, поскольку не обеспечивают равномерное внесение удобрений по площади рассева, вследствие чего ухудшается рост растений из-за нерационального использования ими минеральных удобрений. Это приводит к снижению урожайности. Отсюда следует, что работа, проводимая в направлении повышения качественных показателей внесения удобрений одновре-