Выращивание картофеля (стр. 1 из 4)

Общая характеристика работы

Прошло более десяти лет после так называемого реформирования сельского хозяйства.

Анализ материалов выборочного обследования свидетельствует о том, что, несмотря на ряд негативных факторов, сопровождающих предпринимательскую деятельность, развитие различных форм малого предпринимательства на селе, включая крестьянские фермерские хозяйства, активизируется

Актуальные темы.

Картофель в настоящее время и на перспективу будет одной из основных культур, возделываемых в России на продовольственные и технические цели.

В настоящее время существует значительное количество крестьянских и фермерских хозяйств с объёмами производства картофеля 30…500 тонн.

Основная проблема производства этой культуры сравнительно низкая экономическая эффективность, связанная с большими трудозатратами и порчей продукции.

Использование комплексных технологических линий высокой производительности, типа КСП-15В и КСП-25 не всегда может нужный результат и обеспечить эффективное применение в различных производственных условиях.

На всех этапах развития конструкций машин для послеуборочной доработки вороха корнеклубнеплодов в центре внимания всегда стоял вопрос дальнейшего и эффективного улучшения работы сепарирующе-калибрующих рабочих органов, которые должны отсеивать и отделить от клубней картофеля не менее 33% различных примесей при точности разделения на фракции не ниже 30% и общем количестве повреждённого картофеля не более 3% исходного объёма. Не смотря на то, что и в нашей стране и за рубежом созданы работоспособные картофелесортировальные комплексы и линии, тем не менее проблему сепарации примесей и калибрования картофеля на фракции нельзя считать окончательно решённой. Это прежде всего объясняется тем, что поступающий после уборки ворох картофеля в конкретных условиях производства может содержать до 60% почвенных и растительных примесей с влажностью до 30% и обязательно состав клубней разной массы. Как показывают результаты исследований, качество обработки вороха картофеля на отечественном оборудовании КСП-25 и КСП-15В в конкретных условиях хозяйств не соответствует предъявляемым требованиям.

При влажности вороха более 20% и засорённости примесями до 40% происходит налипание почвы и забивание рабочей поверхности дискового сепаратора, уменьшение размеров калибрующих отверстий и защемление клубней роликами.

Отделители с электронными устройствами ещё не нашли широкого применения в условиях крестьянских и фермерских хозяйств, так как они дороги, сложны по конструкции, небезопасны, требуют высококвалифицированного обслуживания, не надёжны в работе, несмотря на то, что они теоретически способны полностью разделить ворох корнеклубнеплодов.

Различные способы и соответствующие технические решения, направленные на улучшение сепарации примесей и калибрования картофеля, приведёт к усложнению конструкции, увеличению количества технологических операций и к увеличению повреждения клубней картофеля вследствие увеличения времени контакта клубней с рабочей поверхностью.

Настоящая работа направлена на устранение вышеуказанных недостатков и улучшение эффективности процесса сепарации примесей и калибрования картофеля на фракции с использованием вибрационного воздействия.

Цель работы.

Целью работы является повышение точности калибрования картофеля при снижение повреждения клубней и материало-энергоемкости устройства путём определения рациональных параметров, вибрации роторно-пальцевой калибрующей поверхности.

Объекты и место исследований

Объектом исследований является:

- физико-механические свойства клубней картофеля;

- процесс сортирования клубней вибрационной роторно-пальцевой поверхностью;

- универсальный сепарирующе-калибрующий модуль с вибрирующей роторно-пальцевой поверхностью.

Исследования проводились в картофелехранилищах колхоза «Маяк» Перемышльского района Калужской области.

Предмет исследований.

Параметры и режимы работы экспериментального сепарирующе-калибрующего модуля влияющие на точность калибрования клубней.

Методы исследований.

Теоретические исследования проводились с использованием законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими стандартами в лабораторных и полевых условиях.

Научная новизна работы составляют:

- зависимости динамики взаимодействия роторов с клубнями картофеля от параметров вибрации;

- аналитические зависимости влияния основных параметров виброротационной поверхности на качество калибрования клубней;

- математическая модель рабочего процесса в виде уравнения регрессии, связывающая точность калибрования клубней с определяющими факторами процесса.

Практическая ценность. По результатам исследований разработан новый сепарирующее-калибрующий модуль с вибрирующей роторно-пальцевой поверхностью, позволяющий существенно улучшить качество разделения картофеля на фракции и уменьшить повреждения клубней. Новый виброротационный сепарирующе-калибрующий модуль имеет существенные преимущества по сравнению с широко применяющимися в настоящее время в картофелесортировальных пунктах и линиях роликовыми и дисковыми рабочими поверхности. Кроме технологических преимуществ виброротационный сепарирующее-калибрующий модуль позволяет улучшить конструктивные параметры картофелесортировочных машин за счёт уменьшения габаритных размеров и сокращения времени взаимодействия клубней с рабочими органами. Обоснована экономическая эффективность нового вибро-ротационного сепарирующе-калибрующего модуля.

Методика теоретических исследований и обоснования параметров виброротационного сепарирующе-калибрующего рабочего модуля может быть использована и в других сельхозмашинах (картофелекопателях, машин для послеуборочной доработки моркови и свеклы (столовых корнеплодов).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на региональной научно-технической конференции (Калуга 2002), РНТК (Калуга 2003), Прогрессивные технологии конструкции и системы в приборо-и машиностроении (Москва 2004), РНТК (2003 Брянск).

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, указана цель настоящей работы, изложены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» дается обзор способов и конструкций существующих машин для сепарации примесей и калибрования картофеля, выявлены их преимущества и недостатки, дана классификация рабочих органов ротационного типа. В результате анализа конструкций и процессов существующих картофелесортировальных машин (роликовые, вальцевые и дисковые) выявлено, что обладая простотой конструкции и высокой удельной производительностью они не обеспечивают существенного снижения повреждений картофеля вследствие интенсивного динамического взаимодействия клубней с рабочими органами.

Вопросам сепарации почвы и калиброванию картофеля на картофелесортировальных машинах посвящены работы В.П. Горячкина, Н.Н. Колчина, Н.И. Верещагина, А.А. Сорокина, П.М. Власенко и других ученых. На преимущества ротационных и кулачковых сепараторов при работе на тяжелых суглинистых почвах повышенной влажности указывают исследования Я.И. Верменка, Б.П. Шабельника, Н.В. Шабурова, И.Н. Скурыгина, С.С. Остроумова.

В результате анализа установлено, что для повышения эффективности процесса калибрования клубней, сепарации почвы и снижения повреждений картофеля одним из перспективных направлений является применение вибрирующих роторно-пальцевых рабочих органов, обеспечивающих более быстрое направленное ориентирование клубней в калибрующие отверстия при отсутствии повреждений. В связи с вышесказанным необходимо исследовать и обосновать параметры и режимы работы вибрирующей роторно-пальцевой сепарирующе-калибрующей поверхности.

Основные задачи исследований:

1. Исследовать перемещение и ориентацию клубней картофеля при сложном виброкинематическом режиме взаимодействия с роторно-пальцевой поверхностью.

2. Провести анализ конструкций и процессов сепарирующе-калибрующих устройств.

3. Обосновать параметры конструкции универсальной вибрационной роторно-пальцевой поверхности.

4. Провести теоретические исследования по определению взаимодействия и направленному ориентированию клубней картофеля при вращения и вибрации роторов.

5. Исследовать режимы виброкинематики роторов в лабораторных условиях.

6. Изготовить экспериментальный образец вибро-ротационной сортировки.

7. Провести экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях.

8. Определить эксплуатационные показатели и экономическую эффективность устройства.

Во второй главе «Теоретические исследования по обоснованию основных параметров вибро-ротационного сепарирующе-калибрующего устройства» представлена конструктивно-технологическая схема картофелесортировки с вибрационной роторно-пальцевой поверхностью (рис.1).

Рис.1. Конструктивно-технологическая

схема картофелесортировального модуля:

А, Б - участки калибрования; 1 – ковш; 2, 6 – транспортеры; 3, 4 – роторы; 5 – сборники; 7 – контейнеры

Комбинированная рабочая поверхность ротационного типа представляет собой набор параллельных валов, на которых в шахматном порядке с перекрытием установлены пальцевые роторы соседних рядов. Унифицированная роторно-пальцевая поверхность, установленная на общей раме, позволит из нескольких рядов роторов образовывать отдельные участки: 1-й сепарации просеивающихся примесей, II-ой выделения мелких нестандартных клубней весом до 25г, III-й калибрования мелкой фракции 25-50г, IV-й средней 50-80г и V-й крупной, более 80г.