Конструктивные параметры комбинированного ротационного сепаратора картофелекопателя

в этот период происходит механическое воздействие на почву во время междурядных обработок.

Обобщающим показателем эффективности того или иного технологического приема служит урожайность возделываемой культуры. В нашем опыте сбор клубней картофеля при использовании фрезерных рабочих органов увеличился на 13...17 ц/га, или 10,6...13,8 % (см. табл.). Кроме того, в этих вариантах отмечена более качественная работа уборочных машин.

Таким образом, применение фрезерной обработки обеспечивает интенсивное крошение почвы при возделывании картофеля по грядовой технологии, создает наилучшие условия для роста и развития клубней гнезда в рыхлом слое почвы. Кроме того, можно уменьшить число или совсем исключить механические междурядные обработки, что способствует снижению плотности почвы и улучшению качества работы картофелеуборочных комбайнов.

Литература

1. Писарев Б.А. Книга о картофеле — М.: Московский рабочий 1977 -230с.

2. Завора В.А. Пути совершенствования механизированной технологии возделывания картофеля в условиях Алтая — Барнаул. 1995. 59с.

3. Диттер Шпаар, Петер Шуман — Выращивание картофеля — М.: Росселъхозакадемия, 1997. — 246с.

4. Виноградов В.И., Дорохов А.П., Феоктистова Л.А. Индустриальная технология производства картофеля. Рекомендации. М.: ЦНТИ, 1988. 43с.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОМБИНИРОВАННОГО РОТАЦИОННОГО СЕПАРАТОРА КАРТОФЕЛЕКОПАТЕЛЯ

В. В. МОРОЗОВ, доктор технических наук

Д.А. ФЁДОРОВ, кандидат технических наук

А.Г. МАКСИМОВ, аспирант

Великолукская ГСХА

Затраты труда на уборку картофеля составляют 45...60 % от общих затрат в технологии его возделывания. Серийные копатели и комбайны не всегда удовлетворительно работают на полях с тяжёлыми, засорёнными камнями, переувлажнёнными почвами и на склонах, которых в се-веро-западном регионе более 30 %. Недостаточно эффективная сепарация почвенной массы приводит к значительным потерям клубней, возникает необходимость работать на пониженных скоростях, вследствие чего уменьшается производительность и увеличиваются издержки.

Сегодня на всех отечественных и зарубежных картофелеуборочных машинах для просеивания почвы применяют прутковые элеваторы, резерв повышения эффективности которых почти полностью исчерпан, следовательно, развитие этой техники будет зависеть от изыскания новых рабочих органов с высокой сепарирующей способностью при незначительных повреждениях клубней.

Наиболее перспективны в этом отношении ротационные сепараторы, вызывающие колебания пласта, при его транспортировании, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Это обеспечивает увеличение просеивания почвы благодаря тому, что масса проходит больший путь по сепарирующей поверхности, а также способствует выравниванию пласта по толщине и, следовательно, более эффективному использованию площади сепаратора.

Мы предлагаем установить на картофелекопатель вме-

42 -------------------------------------------

сто каскадного элеватора комбинированное ротационное сепарирующее устройство (рис. 1).

Ротационный сепаратор включает шесть роторов. Первый из них состоит из вала 8, трёх дисков 7, двух спиральных пружин с правой 5 и левой навивкой 3. Второй ротор 4 представляет собой прутковый барабан. Третий — уст-

Рис. 1. Схема предлагаемой конструкции картофелекопателя: 1 — лемех; 2 — основной элеватор; 3 — спиральная пружина с левой навивкой; 4— прутковый ротор; 5— спиральная пружина с правой навивкой; 6— привод сепаратора; 7— диск; 8— вал ротора.

роен аналогично первому, за исключением того, что пружины с правой и левой навивкой меняются местами.

Подкопанный лемехами 1 клубненосный слой поступает на основной элеватор 2, на котором почва частично отделяется. Далее ворох попадает на ротационное сепарирующее устройство. Первый ротор помимо транспортировки клуб-

— Достижения науки и техники АПК, № 12-2006

4,2 и междурядной обработкой КОН-2,8ПМ

Рис. 2. Динамика фракционного состава почвы за вегетативный период. Фракции: *— - менее 25 мм; *—* - 25...50 мм; • - более 50 мм.

до уборки (3 сентября) фракционный состав изменяется

незначительно. Однако в июле наблюдается увеличение

доли частиц диаметром 25...50 мм и более 50 мм. Именно

неносной массы вдоль направления движения копателя, смешает её к стыку спиралей (середине ротора). То есть деформируя и кроша пласт, подает его на прутковый ротор 4. Вектор скорости частицы, двигающейся по сепаратору, направлен под углом к вертикальной плоскости, следовательно, при столкновении её с барабаном происходит косой удар. Но всё же нормальная составляющая скорости соударения много больше касательной, поэтому для уменьшения повреждаемости картофеля прутки ротора 4 необходимо обрезинить. Третий ротор аналогично первому перемещает массу вдоль направления движения машины и сдвигает её к краям. Последний каскад сепаратора работает аналогично первому. За счёт разных окружных скоростей роторов масса постепенно растаскивается по всей поверхности устройства.

Основные конструктивные параметры представленного сепаратора — углы наклона его ступеней, диаметр, а также шаг прутков и угол подъёма винтовой линии роторов.

На клубень будут действовать (рис. 2): сила тяжести т& центробежная сила тра>к, где р — расстояние от оси вращения ротора до центра тяжести клубня, а>к - угловая скорость вращения клубня относительно оси вращения ротора; сила Кориолиса Р = 2тшг, где уг - скорость клубня в

тора: а) сил, действующих на клубень в вертикальной плоскости, при его движении по спиральному ротору сепаратора; б) взаимодействия клубня с роторами: I - прутковый ротор; II - спиральный ротор.

его относительном движении по поверхности сепаратора; окружная сила на поверхности ротора -fKN, -коэффициент трения качения клубня по металлической поверхности, N— нормальная сила реакции поверхности.

Возможность перемещения клубня по поверхности спирального ротора, обеспечивает его способностью приобретать положительное касательное ускорение (проекция на ось х) при начальных условиях oy=0; v=0.

Запишем уравнение проекций сил на координатные оси для этого случая:

' cos Р = FgKp [mg • sin Р =N

Из условия транспортирования клубня mg'CosfKF' определим минимальный утл Д, при котором оно будет возможно:

/ I-----;---- \

Р0 > arcsin

2-Ґ \ /

Исходя из этого, рассчитаем угол наклона ступени сепаратора, необходимый для передачи массы с пруткового барабана на спиральный ротор (рис. 2 б).

Клубень находится во впадине между вращающимися роторами. В зависимости от соотношения зазора с и диаметра Д с диаметром г/тела принятого за шар (при с1>с), тело будет вращаться во впадине или будет переброшено в следующую по

ходу клубней впадину, то есть переместиться по сепаратору. Движение тела возможно, если угол наклона касательной окружной силы меньше угла трения или равен ему.

В результате условие транспортирования клубней будет выглядеть следующим образом:

Г ^ \

с + £> 1

-ф

у > arcsin

<*зф +D

где у— угол наклона ступени сепаратора; си/)- конструктивные параметры сепаратора; <р — угол терния качения клубня по металлической поверхности; <і - эффективный диаметра клубня.

Угол ступени при передаче массы со спирального ротора на прутковый, согласно раннее проведённым исследованиям, принимаем равным 10°.

Известно, что наименьшая повреждаемость клубней возможна в случае использования ротора с минимальной ударной нагрузкой на пласт, то есть ротора малого диаметра. Кроме того, анализируя зависимость (3), становится ясно, что при увеличении диаметра ротора, возрастает угол наклона сепаратора. Следовательно, необходимо выбирать минимально возможный диаметр ротора, удовлетворяющий условиям сепарации и транспортирования почвенно-картофельного вороха. Мы определяем его из условия не наматывания растительных остатков и ботвы, то есть длина окружности ротора должна быть больше максимальной длины оставшейся ботвы

я •£)>/,

max, б

По данным БелНИИК величина этого показателя к моменту уборки обычно составляет 650 мм.

Обоснование размеров сепарирующих просветов можно произвести следующим образом. В нашем случае почва и некондиционная фракция клубней просеивается через промежутки между прутками и витками роторов, а также через просветы между роторами, которые нужно принять минимальными, так как они существенно влияют на угол наклона сепаратора. Таким образом, расстояния между прутками и шаг витков наиболее целесообразно определять на основании данных о количестве клубней, ошибочно попавших в прохо-довую фракцию. Исследованиями, проведёнными ранее установлено, что ширина сепарирующих просветов в 30 мм обеспечивает удаление почвенных примесей до 90 %, некондиционных примесей до 70 %, клубней мелкой фракции до 5 %. Дальнейшее увеличение сепарирующих просветов ведет к росту потерь клубней мелкой фракции.

Зная шаг витков, определяем угол подъёма винтовой линии спирального ротора:

£

а = агсэт--------

71 Б

где 5 — шаг винтовой линии (ширина сепарирующих просветов).

Анализируя работу представленного устройства можно увидеть, что при перемещении вороха по поверхности сепаратора его частицы совершают сложное движение, проекция траектории которого на плоскость, проходящую через первый и последний вал устройства, представляет собой кривую напоминающую синусоиду- В результате этого частицы проходят больший путь, чем по поверхности пруткового элеватора такой же длины. А ступенчатая структура сепаратора повышает интенсивность воздействия роторов на пласт, ломая его.

Достижения науки и техники АПК, №12-2006

43