Существующие технологии и средства механизации для уборки картофеля

Анализ технологий уборки картофеля

В настоящее время в хозяйствах центральной нечерноземной зоны в зависимости от почвенно-климатических условий и размера площади посадки картофеля, применяют три основные технологии уборки:

1. выкапывание клубней картофелекопателями с укладкой их на поверхность и последующим ручным подбором;

2. уборка картофелекопателями с прицепными рабочими столами, на которых рабочие вручную выбирают клубни и грузят их в тару;

3. уборка комбайнами.

Технологический процесс уборки картофеля независимо от применяемых средств механизации включает следующие основные операции: подкапывание (выкапывание) клубней, отделение (сепарация) клубней от почвы, отрыв клубней от ботвы, удаление ботвы и растительных примесей, отделение камней и других примесей, погрузка в тару или транспортные средства. Могут быть и дополнительные операции: предварительное удаление ботвы или сортирование клубней на фракции. При уборке картофеля с сильно развитой ботвой для предотвращения забивания рабочих органов, как простейших машин, так и комбайнов ботву предварительно удаляют. Удаление ботвы (химическим или механическим способом) облегчает не только работу машин, но и труд рабочих, занятых на подборе клубней после картофелекопателей.

Уборку копателями применяют в основном на средних и тяжелых почвах повышенной влажности, где невозможна комбайновая уборка, а также на семенных и небольших участках с поперечным уклоном более 3º. При уборке картофеля копателями механизирована только одна операция – выкапывание клубней. Для подбора их обычно выделяют бригаду – 30-35 человек. Они, как правило, сочетают подборку с ручной погрузкой мешков с картофелем в рядом стоящую транспортную тележку или автомашину. В результате чего увеличиваются затраты труда и времени на уборку этой культуры. Плохо используются транспортные средства, полезная занятость которых составляет 10…12% рабочего времени. Остальное время приходится на простой под загрузкой и выгрузкой.

Картофелекопатель с прицепными переборочными столами позволяет получить кондиционный картофель путем выборки клубней рабочими и затариванием их в мешки с помощью соответствующих приспособлений. Преимуществом этих картофелекопателей по сравнению с обычными является облегчение условий труда рабочих, а по сравнению картофелеуборочными комбайнами несколько меньше повреждение клубней. Этот способ целесообразно применять при уборке раннего и семенного картофеля. Однако такой способ уборки возможен только в легких условиях. При использовании прицепных переборочных столов в легких условиях затраты труда могут быть снижены на 20-30% по сравнению с подбором клубней вручную с поверхности поля. Комбайновую уборку картофеля ведут тремя способами: прямым и раздельным комбайнированием.

Применение того или иного способа уборки зависит от конкретных условий.

Прямое комбайнирование применяют на легких и средних почвах при удовлетворительной и хорошей сепарации, когда комбайн может справиться с отделением почвы и других примесей от клубней. На этих же почвах, но при повышенной влажности рабочие органы комбайна перегружаются. Для создания оптимальных режимов работы картофелеуборочных комбайнов в различных почвенно-климатических условиях предусмотрены регулировки их узлов и агрегатов. Уборка прямым комбайнированием экономически эффективна на полях с урожайностью не менее 100ц/га.

Раздельный способ уборки применяют, когда комбайн не справляется с сепарацией почвы из-за повышенной ее влажности и может работать лишь на I передаче трактора со скоростью 1,6 км/ч. при этом способе картофелекопатель-валкоукладчик отделяет основную часть почвы от примесей и укладывает клубни в валок на поверхности поля. Уложенный валок просыхает, и его подбирают комбайном, оборудованный подборщиком. Количество рядов, укладываемых в валок, выбирают в зависимости от урожая и засоренности грядки камнями, комками почвы и другими примесями.

Комбинированную уборку применяют на супесчаных, средних и легких суглинистых почвах (независимо от климатических условий) с хорошей фильтрацией, имеющих оптимальную влажность и обеспечивающих удовлетворительную сепарацию почвы. На таких участках при прямом комбайнировании рабочие органы комбайна работают с недогрузкой, возрастает число поврежденных клубней, поскольку они перемещаются по транспортерам без почвенной прослойки. Комбинированный способ уборки картофеля позволяет устранить отмеченные недостатки, увеличить производительность комбайна и сократить число его проходов по полю. Суть комбинированной уборки заключается в следующем. Клубни с двух или четырех рядов укладывают картофелекопателем-валкоукладчиком в междурядьях двух соседних неубранных грядок. Образованный валок убирают за один проход комбайном с подборщиком, который одновременно с выкапыванием двух оставленных неубранных грядок подбирает лежащие между ними в валке клубни.

Комбайны являются наиболее эффективными машинами для уборки картофеля, позволяющими даже при наличии четырех-шести рабочих, обслуживающие переборочный стол, снизить затраты труда по сравнению с ручным подбором после картофелекопателей в 3-4 раза. Поэтому проблема совершенствования рабочих органов комбайнов для улучшения качественных показателей и повышения производительности в настоящее время очень актуальна.

За рубежом, главным образом в США, находят некоторое применение специальные машины – подборщики, предназначенные исключительно для подбора клубней из валков, уложенных картофелекопателями-валкоукладчиками. При прямом комбайнировании эти машины работать не могут. Подборщик по номенклатуре рабочих органов практически мало отличается от комбайна, но имеет более узкое назначение. Поэтому целесообразно оснастить картофелеуборочный комбайн приспособлениями для подбора валков.

Однако картофель, убранный комбайнами, в отличие от собранного в ручную за копателем содержит различные примеси: почвенные комки, растительные остатки и поврежденные клубни. Непосредственно на комбайне даже на легких почвах эти примеси полностью удалить невозможно.

Поэтому в хозяйствах вместе с комбайнами используют картофелесортировочные машины РКС-10, КСП-15 и КСП-15Б, на которых удаляют примеси, больные и поврежденные клубни, а также сортируют картофель на три фракции: мелкую, среднюю и крупную. Использование этих картофелесортировальных машин в сочетании с комбайнами позволяет убирать картофель наиболее прогрессивным поточным способом, при котором максимально механизированы как основные, так и вспомогательные операции. Кроме того, такая организация уборки картофеля значительно расширяет зону применения комбайнов, повышает эффективность их использования.

Анализ картофелеуборочных машин

Рассмотрим основные типы картофелеуборочных машин и орудий, которые можно классифицировать по четырем признакам:

      ·    по характеру выполняемого технологического процесса и виду основного рабочего органа;

      ·    по количеству убираемых рядов;

      ·    по методу агрегатирования;

      ·    по типу основного сепарирующего рабочего органа.

По характеру выполняемого технологического процесса различают следующие типы картофелеуборочных машин:

      ·    копачи (плуги);

      ·    швырялки (со швыряльным колесом с направленными или жестко закрепленными на валу вилами);

      ·    картофелекопатели (элеваторные и с качающимися решетками);

      ·    комбайны

Копатели швыряльного типа – швырялки выкапывают кусты и разбрасывают клубни и почву из грядки в сторону, перпендикулярно ходу машины на расстояние до 3,5 м. Картофелекопатели швыряльного типа выпускают, как правило, однорядные, навесные на тракторы. Технологический процесс осуществляется следующим образом: при движении копателя лемех подрезает почвенный пласт, который в момент схода с лемеха разрушается и разбрасывается по поверхности гребенками вращающегося ротора. После прохода копателя получается полоса шириной 1,5-3 м, на поверхности которой располагается основная масса клубней. Недостатками копателей швырятельного типа является большие потери клубней (количество клубней, засыпанных почвой, до 25%), невозможность подбора клубней сразу после прохода копателя, а также повышенные повреждения клубней, особенно при работе на сухой почве. Затраты труда на подбор клубней после копателей швыряльного типа на 20-25% выше, чем после картофелекопателей просеивающего типа. К преимуществам копателей швыряльного типа относится возможность использования их на почвах повышенной влажности и не засоренных мелкими камнями. К этому типу относится КТН-1А.

Картофелекопатели просеивающего типа подкапывают грядки и перемещают подкопанный пласт на сепарирующие рабочие органы. Подкопанный пласт вместе с кустами картофеля поступает на элеватор (грохот), почва просеивается через зазоры между прутками, клубни, ботва и оставшиеся камни сбрасываются сзади машины на поверхность поля. Затем клубни подбирают рабочие. Для работы более в тяжелых условиях в картофелекопателях устанавливают последовательно два-три прутковых элеватора, например, картофелекопателе КСТ-1,4, а также оборудуют их битерами, рыхлителями и сепарирующими решетками. Затраты труда на подбор клубней после картофелекопателей просеивающего типа колеблются в пределах 70-130 чел-ч/га в зависимости от урожая и почвенно-климатических условий. К преимуществам этого типа копателей относится – меньшие потери клубней, меньше затрат на подбор клубней по сравнению с копателями швырального типа, а также возможность использования их на любых почвах. К недостаткам таких копателей относится прямая зависимость производительности от поступательной скорости агрегата. При высокой скорости движения агрегата значительное количество клубней при сходе с копателя засыпается землей, что затрудняет их подбор рабочими, а также увеличиваются повреждения клубней. К этому типу копателей относятся такие машины, как вибрационный картофелекопатель КВН-2М, картофелекопатель КТН-2, КТН-2В, КГ-2, ТЭК-2, дисковый картофелекопатель КДН-2 и Z-609/0-2 производства Польши. Картофелекопатели с прицепными переборочными столами, которые указывались выше, целесообразно применять в легких условиях (рис. 2.1г).

Картофелекопатели-валкоукладчики в отличие от обычных картофелекопателей, как правило, имеют дополнительные устройства для удаления ботвы из машины и поперечные транспортеры, позволяющие укладывать клубни в узкий валок с двух, четырех или шести рядов. Примером такой машины является картофелекопатель УКВ-2. при подборе клубней вручную за машиной УКВ-2 затраты труда снижаются на 30-50% по сравнению с подбором картофеля за обычным картофелекопателем, а при подборе комбайном затраты труда снижаются на 40-50% по сравнению прямым комбайнированием. Недостатком этих машин является большая металлоемкость копателя. К преимуществам можно отнести возможность использования как при раздельной уборке, так и при комбинированной уборке картофеля, а также меньше затрат труда на подбор клубней картофеля.

В таблице 2.1 приведены технические характеристики некоторых картофелекопателей.

Таблица 2.1. Технические характеристики некоторых картофелекопателей

Показатели

УКВ-2

КСТ-1,4

КТН-2В

КДН-2

КВН-2М

Z-609/0-2

Производительность за 1 час чистой работы, га

Ширина захвата, м

Рабочая скорость, км/ч

Количество убираемых рядов

Масса с полным комплектом рабочих органов, кг

до 0,4

 

 

1,4

2,8…5,6

2

 

2521

до 0,91

 

 

1,4

1,93…8,3

2

 

1320

0,39

 

 

1,4

2,5-3,2

2

 

800

до 0,5

 

 

1,4

3,6-5,4

2

 

700

до 0,5

 

 

1,4

3,6…5,4

2

 

790

0,38

 

 

1,4

2,1…4,5

2

 

803

Агрегатирование

Тракторами тягового класса 14 кН

Картофелеуборочные комбайны осуществляют подкапывание грядок, отделения клубней от почвы, ботвы и других примесей и сбор клубней в тару. Комбайны являются наиболее эффективными машинами для уборки картофеля. Комбайны по типу рабочих органов, в свою очередь, бывают:

·  элеваторные;

·  элеваторно-грохотные;

·  элеваторно-барабанные;

·  барабанные.

По типу рабочих органов для отделения ботвы бывают

·  грохотные с валиками;

·  элеваторные со скребками;

·  элеваторные с начиненным прорезиненным полотном и очесывающим прутком;

·  с ботвоотводящим устройством, состоящим из горки с вентилятором.

Приведем, для сравнения, технические данные российских и зарубежных картофелеуборочных комбайнов.

Таблица 2.2. Техническая характеристика картофелеуборочных комбайнов.

Показатель ККУ-2А КСК-4-1 Е-684 Германия Е-686

Германия

Гигант

Голландия

Гримме ДСН-100 Германия Хассия КРВ Германия АВР-МОРО Франция
Производительность за 1 час чистой работы, га

Число обрабатываемых рядков

Рабочая скорость, км/ч

Обслуживающий персонал, чел.

Масса, т

Агрегатируются тракторами класса, кН

0,4…0,45

2

1,8…4,0

2…7

0,66

4

2,4

1

11,9сам.

0,62

3

3,0

1

4,32

14-20

0,35…0,4

2

2,5…3,4

2…5

5,69

14

4

3

9,112

самоход.

2

1…3

10,3

самоход.

1

1…2

1,52

8-10

4

1

11,0

самоход.


Рациональность конструкции картофелеуборочного комбайна, как и других сельскохозяйственных машин, может, оценена по трем группам показателей:

·  агротехническим, характеризующим качество выполнения заданных процессов;

·  технико-экономическим, показывающим реальную пользу от применения его в хозяйстве;

·  конструктивным, отображающим степень совершенства конструкции (размеры, масса, удельная металлоемкость и т.п.).

Анализ конструкций комбайнов показывает, что наиболее производительными являются четырехрядные самоходные комбайны КСК-4-1 и "Гигант" производства Голландии.

Наиболее сложной и металлоемкой конструкций, вобравшей все лучшие элементы и способной работать в особо тяжелых условиях при повышенной влажности, является самоходный комбайн ДСН-100 производства Германия. [1]

Отличительной особенностью современных картофелеуборочных комбайнов является широкое применение современных радиотехнических изделий, эффективности сепарации и снижению повреждений при комбайновой уборке. Например, все прутковые элеваторы европейских комбайнов на прорезиненных ремнях.

По количеству убираемых рядов разделяют на:

· однорядные (КТН-1А; "Хассия"; Е-665; Е686);

· двухрядные (КСТ-1,4; УКВ-2; КТН-2В);

· трехрядные (Е-684);

· четырехрядные (КСК-4; "Гигант"; "АВР-Маро"; ККМ-4).

По методу агрегатирования разделяются на:

· прицепные (ТЭК-2; ККР-2, К-3; Е-684; "Томас-650");

· навесные (КТН-2В; КВН-2М; КТН-1А);

· навесные на самоходной шасси (ККШ-1) и самоходные (КСК-4; ДСН-100; "Локвуд").

По типу основного сепарирующего органа разделяются на:

· элеваторные (КСТ-1,4; КТН-2В; ДСН-100; Е-686; Е-665);

· грохотные (Е-372; КГП-2);

· барабанные (комбайн "Амазоне", "Экенгорд");

· с ротационным сепаратором (комбайн "Пакман").