Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива китайских исследователей из Колледжа машиностроения и электротехники, Сельскохозяйственный университет Внутренней Монголии, о разработке машины для бережной уборки картофеля.
Картофель занимает четвертое место в мире по величине как важная продовольственная культура. В развитых западных странах сельскохозяйственное производство в основном опирается на крупные картофелеуборочные машины. Такие компании, как Spudnik Equipment Company LLC в США, GRIMME в Германии и AVR в Бельгии, специализируются на производстве крупногабаритных самоходных многорядных картофелеуборочных комбайнов. Однако эти машины являются дорогостоящими, а убранному картофелю зачастую причиняются повреждения, так как картофельная отрасль в странах Европы и Америки в основном ориентирована на переработку, тогда как в Китае картофель потребляется преимущественно в свежем виде.
Соответственно, свежий картофель требует длительного хранения и существуют особые требования для минимизации повреждения клубней. Таким образом, крупные картофелеуборочные комбайны, используемые в странах Европы и Америки, не соответствуют нынешним условиям в Китае.
В последние годы китайские исследователи разработали, а затем оптимизировали многоступенчатую буферную картофелеуборочную машину с сепарацией для снижения высокой степени повреждения картофельной кожуры при уборке урожая в горных, липких и уплотненных почвах. Тем самым, был достигнут некоторый прогресс в снижении повреждения клубней, хотя он и не в полной мере отвечает необходимым требованиям для длительного хранения картофеля. В новом исследовании команда ученых из Колледжа машиностроения и электротехники, Сельскохозяйственный университет Внутренней Монголии, определила эффективные технические решения.
Коллектив исследователей представил картофелеуборочную и пакетировочную машину тягового типа 4UJ-180A, оснащенную коленно-рычажным валом, гибким конвейером и гидросистемой автоматического управления. Эта машина специально разработана для решения проблем серьезного повреждения и повреждения кожицы картофеля, плохого удаления примесей и утечек картофеля в существующем картофелеуборочном комбайне. Были проведены лабораторные и полевые эксперименты по обоснованию конструкции модели, соответствующей стандартам уборки картофелеуборочных машин.
На основе модели гребневой посадки картофеля с капельным орошением, широко используемой в северных регионах Китая, машина 4UJ-180A приводится в движение тракторной тягой, имеет двухгребневой режим работы и ширину захвата 1600 мм. Машина состоит из тягового механизма, устройства подбора, конвейера для отделения картофеля от почвы, подъемно-буферного устройства, упаковочного устройства, рамы, передаточного устройства и т. д.
Работает следующим образом: сбор картофеля, отделение почвы, подъемный буфер, сортировка мусора, упаковка в мешки и выгрузка клубней. Эта машина подходит для использования на равнинной местности и с минимальными неровностями грунта, характерными для северных регионов Китая.
В основе машины лежит механизированное уничтожение картофельных лоз и удаление лент капельного орошения.
Картофелеуборочная и упаковочная машина 4UJ-180A: 1 — устройство подборки; 2 – конвейер отделения картофеля от почвы; (3) устройство для удаления ботвы; (4) подъемное буферное устройство; (5) шагающее устройство; (6) рама; (7) упаковочное устройство; (8) гидроподъемный узел; (9) электромагнитная муфта; (10) пульт оператора; (11) ограждение; (12) передаточная цепь; (13) трехшестеренный насос; (14) коробка передач; (15) трансмиссионный вал; (16) устройство регулировки угла подбора; (17) тяговое устройство.
Используется система цепного привода. Механическая мощность передается от трактора через трансмиссию на коробку передач. Выходной вал коробки передач передает мощность через цепь назад, достигая в конечном итоге главного приводного вала отделения картофеля от почвы. Затем главный приводной вал отделения картофеля и почвы через цепную передачу передает мощность на главный приводной вал ботвоудалителя.
Передний гидравлический цилиндр контролирует глубину, на которой подборочное устройство входит в почву, обеспечивая постоянную глубину. Гидравлический двигатель приводит в движение вал поворота почвы, позволяя регулировать скорость вала поворота почвы, чтобы уменьшить засорение почвы на различных поверхностях. Подъемное буферное устройство с задней регулировкой управляется гидравлическим двигателем для регулирования скорости, а движение основания тонного мешка также регулируется гидравлическим цилиндром.
При полевых работах картофелеуборочная машина-упаковщик приводится в движение трактором. Режущие почву диски по обеим сторонам подборщика предотвращают засорение почвы и предотвращают скатывание картофеля.
Плоская лопата поднимает всю композицию картофель-почва-стебель и через почвоповоротный вал подает ее на транспортерное устройство сепарации картофель-почва.
Принципиальная схема устройства подбора: (1) режущий диск почвы; (2) плоская лопата; 3 – грунтотолкающий вал; (4) опорная рама; (5) гидравлический двигатель.
Устройство подбора почвы, как показано на рисунке, содержит различные компоненты, включая режущий диск для почвы, плоскую лопату, состоящую из трех частей, и вал для толкания почвы.
Плоская трехсекционная лопата перемещает картофельно-почвенно-растительную смесь на почвозамещающую ось. Режущий почву диск помогает предотвратить засорение почвы и обеспечивает удержание картофеля на лопате. Плоская лопата необходима для неглубокого проникновения в почву во время сбора урожая. Если лопата при входе в почву сталкивается с засорами, картофель в слое почвы может тереться и прижиматься друг к другу. Для устранения засоров почвы используется ось, перемещающая почву, а скорость вращения оси настраивается в зависимости от изменений влажности и текстуры почвы.
Смесь картофеля, почвы и ботвы разделяется с помощью оборудования - стержня с резиновыми зубцами, система включает в себя механизмы встряхивания и транспортировки. Этот процесс отфильтровывает большую часть почвы и разбивает оставшиеся твердые комки почвы за счет вибрации, что облегчает их удаление. Затем клубни картофеля и ботва транспортируются дальше, причем клубни направляются в упаковочное устройство, а затем транспортируются в тонный мешок.
Когда мешок весом 1000 кг заполняется, электромагнитная муфта буферного устройства отключается, приостанавливая работу. Картофель, находящийся на подъемном устройстве, хранится в буферной зоне. Затем гидравлический рычаг перемещается так, чтобы опустить основание тоннельного мешка в самую нижнюю точку, что приводит к автоматическому сползанию на землю. После завершения замены мешка электромагнитная муфта включается и возобновляет работу.
В августе 2023 года предварительное испытание было проведено в центре по выращиванию картофеля в Хух-Хото, Автономный район Внутренняя Монголия, Китай. На участке использовалась гребневая модель посадки полос капельного орошения для обработки засушливых земель с содержанием влаги в почве от 12% до 14%.
Каждая экспериментальная площадка имела длину 200 м и ширину не менее 50 м. На месте посадки гребня ширина гребня составила 900 мм, ширина борозды 350 мм, высота гребня 250 мм.
Используемый сорт картофеля был «Воту». После очистки поверхности от побегов с помощью машины для уничтожения лозы картофель выкапывали и раскладывали по земле экскаватором, а затем оставляли сушиться на 2–3 часа.
Испытания производительности картофелеуборочной и упаковочной машины 4UJ-180A проводились в соответствии с национальными отраслевыми стандартами GB/T5667-2008 и NY/T2464-2013. Эти стандарты регламентируют методы испытаний сельскохозяйственной техники и качество работы картофелеуборочных комбайнов.
В соответствии с этими стандартами конструкция и функции машины были объективно проверены. Прототип машины работал в паре с трактором John Deere 5-904, мощность которого составляет 59,58 кВт. Критерии оценки производительности машины включали степень повреждения кожуры, степень синяков, степень потерь и степень загрязнения во время работы.
Полевые испытания показали, что при скорости движения 1 м/с, скорости обработки гребневого вала 35 об/мин и скорости конвейера 28 об/мин картофелеуборочная машина достигла степени повреждения кожицы 2,8%, степени синяков 1,3%, уровня потерь 0,4% и уровня примесей 0,7%, что демонстрирует - 4UJ-180A соответствует национальным отраслевым стандартам.
По статье группы авторов (Сюй Ян, Инси Ву, Лихэ Ван, Фэй Лю, Сюань Чжао, Хунбин Бай, Вэньсюэ Донг, Сян Конг, Хэнтун Ху, Вэндонг Чжун, Дэчжэн Сюань ,Ао Ян, Ютао Ма), опубликованной в журнале Agriculture 2024 на портале www.mdpi.com. Графики и заглавное фото принадлежат коллективу указанных авторов.
