Анализ способов уборки картофеля и недостатков работы картофелекопателей

ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

Анализ способов уборки картофеля и недостатков работы картофелекопателей

Уборка — один из самых трудоемких процессов при возделывании картофеля, так как в короткий срок необходимо выкопать и очистить от почвы и примесей, отвезти и отсортировать урожай и заложить клубни на хранение.

В зависимости от наличия в хозяйстве техники, почвенно-климатических условий, урожайности и назначения картофеля применяют три способа уборки: поточный, раздельный и комбинированный.

Поточный способ базируется на групповом использовании карто­фелеуборочных комбайнов и сортировальных агрегатов. Схема прохождения картофеля в данном случае такова: комбайн — сортировальный пункт — хранилище или транспортировка клубней на государственный заготовительный пункт.

Собранный картофель из комбайна выгружается в тракторные прицепы или автосамосвалы, доставляется на механизированный сортировальный пункт, где его доочищают от примесей и разделяют на две фракции: крупную и мелкую. Каждая фракция поступает на погрузочные транспортеры; здесь отбирают поврежденные клубни, комки, камни, другие примеси. Очищенные клубни подаются ленточным транспортером в транспортные средства или контейнеры, пере­валочные бункера-накопители, затариваются и транспортируются на заготовительные пункты, к месту хранения или реализации.

Для комбайновой уборки картофеля применяют двухрядные комбайны ККУ-2 «Дружба» в различных модификациях, Е-665/4, Е-667/2, Е-668/1 и четырехрядные — ККМ-4, агрегатируемые с тракторами класса 1, 4...3, 0 (с ходоуменьшителями).

Раздельный способ уборки применяется на тяжелых почвах, а также когда комбайн не в состоянии отделять от клубней почву. В этом случае клубни сначала выкапывают картофелекопателями КТН-2В, КСТ-1, 4 в валок, выделяют основную массу почвы и ботвы. Потом валок подбирают. Работу эту выполняют после подсыхания клубней в течение 2...3 ч. При раздельной уборке картофеля засоренность клубней уменьшается до 10...15 %, тогда как при прямом комбайнировании она составляет 40...50 %.

При комбинированном способе уборки сначала КИР-1, 5 или КИР-1.5Б скашивают и удаляют с поля ботву. Потом пускают оборудованный поперечным транспортером картофелекопатель-валкообразователь, который выкапывает одновременно с двух рядков клубни и укладывает их в междурядья двух смежных не выкопанных рядков. Рядом перемещается картофелекомбайн, который подкапывает эти два рядка и за один проход собирает картофель из всех четырех рядков. Если урожай клубней не превышает 15 т/га, карто­фелекопателем можно укладывать с обеих сторон по два рядка на два не выкопанных, собирать шесть рядков комбайном за один проход.

Агротехнические требования предъявляемые к машинам по уборке картофеля картофелекопателям:

--глубина подкапывания должна соответствовать глубине залегания клубней, перерезание клубней лемехами — не более 0, 6%;

--механические повреждения клубней (забоины, царапины, вмятины) не должны превышать 20 % (при норме до 12%);

--отклонения от установленной глубины хода лемехов допускаются не более ±2 см;

--клубни, оставшиеся на поверхности и неподкопанные, необходимо собирать путем боронования, культивации или перепашки;

--доочистка ботвы должно быть полное, чистота доочистки клубней должна быть не менее 98 %.

Основными недостатками картофелекопателей являются:

- износ подкапывающих лемехов и их поломка при встрече их с камнями и препятствиями;

- недостаточное перерезание растительных остатков, вследствие чего наблюдается забивание лемехов, нависание растений на боковинах, наматывание длинных стеблей на валы;

- износ звёздочек и как следствие проскакивание, прекос и поломка транспортёров;

- травмирование клубней картофеля при ударах о прутки транспортёра и боковинах картофелекопателя;

- при неполной уборке ботвы картофеля и растительности с поверхности поля наблюдается укрытие ботвой клубней картофеля на поверхности выкапаного прохода, следствии чего ухудшаются условия сбора клубней картофеля и увеличиваются потери урожая.

Для устранения данных недостатков необходимо:

- повысить эффективность уборки ботвы и растительных остатков;

- изменить конструкцию лемеха для повышение его надёжности при работе картофелекопателя;

- изменение конструкции каскадного элеватора;

- изменить конструкцию копателя таким образом, что бы обеспечить возможность сброса ботвы под клубни картофеля

2.2 Обзор конструкций предохранительных устройств подкапывающих рабочих органов

Часто при работе на каменистых и тяжелых почвах лемеха картофелекопателя приходят в негодность. Из-за этого технику приходится транспортировать на мехдвор и производить замену, что приводит к потери времени и эксплуатационным затратам. Для более эффективного использования техники можно установить предохранительный механизм лемеха на машины для уборки картофеля. Для защиты от повреждений лемеха служат различные устройства.

Практика многолетнего использования картофелеуборочных машин показала, что наиболее эффективным является активная защита лемехов. Однако до сих пор не удалось достигнуть полного сохранения от повреждений. Кроме того, существующая классификация предохранительных устройств не позволяет определить эффективность их применения в конкретных условиях, оценить по конструкции устройства его защитную способность. Причиной этого является отсутствие точной классификации находящихся на пути агрегата препятствий.

На основании предложенной классификации находящихся на пути агрегата препятствий вытекает классификация предохранительных механизмов лемеха по назначению:

1) для защиты от крупных препятствий;

2) для защиты от средних препятствий;

3) для защиты от незначительных препятствий.

Приведенный ранее анализ механизмов защиты лемехов показывает, что практически все из них доброкачественно предотвращают угрозу от незначительных препятствий.

От средних препятствий защищают частично, при этом все же увеличивается риск повреждения лемеха. Остальные механизмы чаще не справляются со своей задачей, так как они более рассчитаны на чистые и легкие почвы.

С крупными препятствиями вероятность уменьшается.

Изучение существующих защитных механизмов показало, что подавляющее их большинство способно защищать лишь незначительные препятствия.

Ниже приведены виды предохранительных механизмов лемехов на подкапывающих агрегатах.

Работы по созданию машин для уборки картофеля были начаты в начале тридцатых годов.

По началу ни какого защитного механизма не устанавливали. Со временем лемеха начали выходить из строя и тогда стали появляться защитные механизмы.

На рисунке 2.1 показан механизм копирования с предохранительным устройством картофелекопателя КСТ-1, 4А, содержащий шарнирно прикрепленную к раме машины рамку с копирующим колесом, положение которого относительно рамы и подкапывающих лемехов изменяется винтовым механизмом.

Недостатком устройства является невозможность самостоятельного выглубления машины без участия тракториста в момент встречи подкапывающих лемехов со скрытыми почвой крупными камнями или другими препятствиями.

Технической задачей изобретения является повышение надежности подкапывающей части копателя при работе на засоренных камнями почвах путем выглубления подкапывающих лемехов без участия тракториста в момент встречи их со скрытыми почвой крупными камнями или другими препятствиями и заглубления после прохода препятствия.

Поставленная цель достигается тем, что механизм копирования полуприцепного картофелекопателя содержит сницу и связанные в подпружиненную систему прицепной хомут машины, механизм регулирования глубины хода лемехов и рамку с копирующим колесом, что обеспечит выглубление лемехов при встрече их со скрытыми почвой крупными камнями или другими препятствиями.

Механизм копирования полуприцепного картофелекопателя содержит втулку 3, вваренную в прицепную сницу копателя в которую вставлена тяга 2, к переднему концу которой приварен прицепной хомут с ограничительной пластиной, а задний конец вала тяги, выходящий из втулки имеет резьбу.

За втулкой на вал установлена упорная пластина, а за ней пружина сжатия 5 и вилка, которые фиксируются гайками таким образом, что между витками пружины остается рабочий зазор. К вилке посредством пальца крепится переднее ухо талрепа 6, заднее ухо талрепа также пальцем крепится к поперечной траверсе 8. На левый и правый концы пальцев траверсы шарнирно установлены и зафиксированы шплинтами задние концы верхних и нижних продольных кронштейнов 7. Передние концы верхних кронштейнов шарнирно закреплены шплинтами на пальцах, вваренных в прицепную сницу с внутренней стороны, а нижних кронштейнов на пальцах, вваренных с наружной стороны в продольные кронштейны вилки копирующего колеса копателя 9. При этом оси верхних и нижних продольных кронштейнов образуют острый угол.

Рисунок 2.1 – Механизм копирования с предохранительным устройством

картофелекопателя КСТ-1, 4А (схема технологическая):

1 – сница трактора прицепная; 2 – тяга; 3 – втулка сницы копателя; 4 – колесо копирующее; 5 – пружина сжатия; 6 – талреп; 7 – кронштейны продольные верхние и нижние, 8 – траверса; 9 – рамка колеса копирующего; 10 – лемех; 11 – рама; 12 – колесо ходовое

Изменением длины талрепа регулируется глубина хода лемехов копателя. Изменением рабочей длины пружины сжатия (фиксирующими гайками) регулируется усилие срабатывания предохранительного механизма лемеха копателя.

Работает предохранительный механизм следующим образом.

В момент удара лемеха в скрытый почвой камень или другое препятствие копатель останавливается, а трактор продолжает движение. При этом хомут тяги соединенный с серьгой трактора и сваренный с валом предохранительного механизма, преодолевая сопротивление пружины перемещает вал во втулке сницы копателя вперед по ходу движения машины. За валом перемещается талреп соединенный с траверсой на пальцах которой установлены задние концы верхних и нижних продольных кронштейнов. Поскольку пальцы передних концов верхних кронштейнов жестко приварены к прицепной снице копателя, а рамка копирующего колеса закреплена шарнирно, то при перемещении траверсы вперед по ходу движения машины на величину сжатия пружины, угол между верхними и нижними продольными кронштейнами увеличивается. При этом рамка копирующего колеса и колесо опускается вниз относительно рамы машины, а подкапывающие лемеха принудительно выглубляются. В момент когда контакт лемехов с препятствием исчезает, пружина предохранительного механизма разжимается и за счет этого усилия. Втулка вваренная в прицепную сницу и вся машина перемещается вперед к прицепной серьге по валу, угол между продольными кронштейнами уменьшается, рамка и копирующее колесо поднимаются и лемеха копателя заглубляются в почву на установленную талрепом глубину.

Данная модернизация машины не требует привлечения больших финансовых и материальных ресурсов, может быть выполнена силами специалистов хозяйства и, несомненно, принесет прибыль.

В 2008 году был изобретен защитный механизм с помощью пружинной стойки на скоростном картофелекопателе для тяжелых и каменистых почв на основе КТН-2Б (Рисунок 2.2). Подкапывающие лемеха установлены на опорном кронштейне 8 и закреплены на пружинных стойках 6 при помощи болтовых соединений для возможных свободных колебаний по трем степеням свободы.

В процессе работы картофелекопателя лемеха 2 подрезают почву на необходимую глубину. При контакте с камнем лемеха 2 отклоняются от рабочего положения, обходят препятствие и вновь возвращаются в исходное положение. Это уменьшает вероятность поломки лемеха.

Рисунок 2.2 - Скоростной картофелекопатель для тяжелых и каменистых почв

1-устройство для установки глубины хода; 2-подкапывающий лемех; 3-сепарирующие цепи; 5-рама; 6-пружинная стойка; 7-балка; 8-опорный кронштейн лемехов; 9-штанга для крепления сепарирующих цепей.

Если рассматривать картофелекопатель КТН-2В (рисунок 2.3), то можно наблюдать простоту агрегата. Сама машина предназначена для работ на легких и средних почвах, засоренных камнями до 8-9 т/га. В простоту конструкции не входят предохранительные механизмы лемехов.

Недостатком машины является то, что она не может работать на тяжелых и каменистых почвах из-за своей конструкции, большая вероятность поломки лемехов. В полевых условиях ремонт не возможен, что приводит к уменьшению рабочего времени.

Рисунок 2.3 – картофелекопатель КТН-2В

1 – лемех; 2 – колесо ходовое; 3 – кронштейн лемехов; 4 – автосцепка СА-1; 5 - элеватор основной; 6 – элеватор второй.

В технически развитых западноевропейских странах созданием шин для уборки картофеля со сбором клубней в тару занимаются более полувека. С целью популяризации картофелеуборочных машин и отбора лучших конструкций в Англии с 1953 года ежегодно проводятся меж­дународные их выставки, во время которых машины проходят сравни­тельные испытания в хозяйственных условиях. Больше всего моделей, как правило, демонстрируют Англия и Гер­мания. Комбайны этих стран обычно занимают призовые места по ре­зультатам испытаний, поэтому анализ их конструкций представляет большой интерес. Необходимо отметить также, что в последние деся­тилетия одно из ведущих мест в производстве картофелеуборочных машин по праву принадлежало комбинату " Фортшритт" (бывшая ГДР), продукция которого поступала во все социалистические страны, а а также в ряд капиталистических. Незначительное количсество кар­тофелеуборочных комбайнов производится в Финляндии, Швеции, ПНР, Голландии, Франции.

В мировом производстве картофелеуборочных машин большой удельный вес принадлежит США.

Анализ механизмов защиты лемехов современных картофелеуборочных машин зарубежных стран показал, что несмотря на огромное количество их марок и модификаций (например, только в ФРГ в 1980 году на производстве находилось 84 марки картофелеубо­рочных машин, в них используют обычно одни и те же защитные механизмы нескольких типов.

Так же имеется своеобразная защита лемеха в комбайнах " ABP-MORQ" (Франция), DNI, DNI11, DSNI. DSNI11, DS80, DS100, DSN100 (все фирма " GRIMME", ФРГ), фирм " BERGMAN", " HAGE-1", " NIMEIER", NIWENER", " TROSTER" (все ФРГ), " PULSAR" Англия) и др.