EFEKTYWNOŚĆ WYKORZYSTANIA ZMODERNIZOWANEJ GÓRKI PALCOWEJ W MASZYNACH DO ZBIORU ZIEMNIAKÓW

Transkrypt

1 Inżynieria Rolnicza 8(96)/007 EFEKTYWNOŚĆ WYKORZYSTANIA ZMODERNIZOWANEJ GÓRKI PALCOWEJ W MASZYNACH DO ZBIORU ZIEMNIAKÓW Wojciech Tanaś Katedra Maszynoznawstwa Rolniczego, Akademia Rolnicza w Lublinie Streszczenie. W publikacji przedstawiono jedną z możliwości zwiększenia intensywności procesu separacji w maszynach do zbioru ziemniaków. Efekt ten osiągnięto poprzez zastosowanie zmodernizowanej górki palcowej ze wstrząsaniem jej powierzchni roboczej. Przeprowadzona analiza wyników badań pozwoliła określić optymalną wartość parametrów roboczych górki palcowej. Słowa kluczowe: zbiór, kombajn, górka palcowa, efektywność separacji, mechanizm wstrząsający, czystość, straty plonu Wprowadzenie Analiza rezultatów laboratoryjno-polowych badań samobieżnego kombajnu do zbioru ziemniaków KSK-4- (rys. ) pokazuje, że przy prędkościach roboczych,,6 m s - (4-6 km h - ) na glebach piaszczysto-gliniastych poziom zanieczyszczeń wynosi %, w tym 5% brył gleby. Straty bulw za górką palcową kombajnu dochodziły do 6%. Na podstawie powyższych danych można stwierdzić, że jedną z możliwości doskonalenia pracy kombajnów jest zwiększenie zdolności separującej jego zespołów roboczych. W większości kombajnów do zbioru ziemniaków mieszanina technologiczna separowana jest na przenośnikach prętowych, a w końcowej fazie na górce palcowej zespołów oddzielających łęty [Lisowski 999; Tanaś 00]. Górka palcowa ma możliwości regulacji kąta nachylenia β w granicach C. W celu ograniczenia strat ziemniaków w czasie zbioru kąt nachylenia nastawia się na maksymalną wartość. Prowadzi to jednak do wzrostu poziomu zanieczyszczeń plonu, szczególnie bryłami gleby. Skutkiem tego procesu czystość plonu jest ograniczona i nie odpowiada wymaganiom agrotechnicznym [Marks i in. 977]. Biorąc pod uwagę to, że górka palcowa jest jednym z droższych zespołów roboczych kombajnu KSK-4-, nie można ograniczyć jej roli tylko do czynnika zwiększającego czystość plonu. W związku z tym wynikła potrzeba udoskonalenia konstrukcji górki palcowej w celu intensyfikacji procesu separacji na jej powierzchni [Tanaś 00]. 73

2 Wojciech Tanaś Rys.. Fig.. Schemat technologiczny kombajnu KSK-4- (źródło własne): - rama, koła kopiujące, 3 koła jezdne napędowe, 4,5 przenośniki prętowe separujące, 6 bębny pneumatyczne, 7 przenośnik poprzeczny, 8 przenośnik separujący, 9 przenośnik podający, 0 taśma oddzielacza łęt, przenośnik wyładowczy, aktywne kroje tarczowe, 3 zespół podkopujący z lemieszami pasywnymi, 4 układ napędowy zespołu separującego, 5 górka palcowa Technological diagram of the KSK-4- harvester (own source): frame, copying wheels, 3 ground drive wheels, 4,5 separating bar type conveyors, 6 pneumatic drums, 7 transverse conveyor, 8 separating conveyor, 9 feed conveyor, 0 haulm separator belt, unloading conveyor, active disk cuts, 3 digging unit with passive shares, 4 separating unit drive system, 5 haulm separation conveyor Materiał, metody, wyniki badań W tym celu przeprowadzono badania wstępne, pozwalające ocenić zdolność separującą górki palcowej, wpływ kąta jej nachylenia β na czystość plonu oraz poziom strat powodowany przez górkę. Badania przeprowadzono w czasie zbioru ziemniaków w okresie jesiennym 005 roku na glebach piaszczysto-gliniastych o wilgotności 6%. Plon ziemniaków odmiany Sante wynosił -5 t/ha. 74

3 Efektywność wykorzystania... Zgodnie z metodyką badań maszyn do zbioru ziemniaków przeprowadzono agrotechniczną ocenę jakości pracy kombajnu KSK-4-. Ocenę przeprowadzono przy trzech wartościach kąta nachylenia górki palcowej: β = 40 o, β = o i β 3 = 50 o. W czasie badań kombajn przebywał odcinki o długości 0 m z prędkością 5 km/h. Po przejeździe kombajnu przez kolejny odcinek przeprowadzono ważenie bulw, kamieni, brył i resztek gleby schodzących z przenośnika wyładowczego i górki palcowej za kombajnem. Mieszanina technologiczna była gromadzona na dwóch plandekowych pasach o wymiarach 0 x m jeden obok kombajnu, drugi za. Badania przeprowadzono w trzech powtórzeniach. Obróbkę statystyczną przeprowadzono zgodnie z metodologią zalecaną przez [Mielnikow 980; Pabis 985]. Zgodnie z powyższą metodyką i wg kryterium Kochrena W stwierdzono, że rozkład wartości czystości plonu i jego strat odpowiada normalnemu rozkładowi. W tabeli przytoczono wartości wskaźników statystycznych czystości plonu i jego strat za górką palcową. Tabela. Wskaźniki statystyczne czystości i strat plonu ziemniaków (źródło własne) Tabela. Statistical indexes of potato purity and crop losses (own source) Nr doświadczenia 3 Średnia Dyspersja Czystość plonu, [%] Straty bulw za górką β = 40 o β = o β 3 = 50 o β = 40 o β = o β 3 = 50 o,5 5,4 43,5 5, 8,5 7,4 49, 43,3 37,0 6,9, 5,0 48,9,4 37,4 4,9, 7,6 47,8 4, 47,0,7 39,3 3, 5,7, 0,3 3, 6,7,5 Na podstawie danych z tabeli i metodyki Mielnikowa i Pabisa otrzymano analityczną zależność opisująca wpływ kąta nachylenia górki palcowej β na czystość plonu Z i jego straty P: Z = 07,3 +,β 0,4β () P = 57 3β + 0,4β () Zależności () i () przedstawiono graficznie na rys.. Analiza statystyczna równań () i () pokazuje, że maksymalną czystość plonu uzyskano przy β = 43 o, a minimalny poziom strat przy β = 49 o. Z powyższego wypływa wniosek, że intensyfikacja procesu separacji na górce palcowej może odbywać się poprzez zmniejszenie kąta jej nachylenia przy zachowaniu niskiego poziomu strat bulw. W tym celu przeprowadzono modernizację seryjnej górki palcowej (rys. 3). Przenośnik podający masę technologiczną z prędkością,4 m s - ustawiono pod kątem 8 o [Tanaś, Zawierucha, 006]. Na wewnętrznej stronie taśmy górki palcowej przytwierdzono po trzy rzędy krzywek. Odległość między krzywkami w rzędzie wynosiła t = 0,6 m a długość krzywki c = 0,065 m. Dla swobodnego przejścia krzywek wały górki palcowej mają konstrukcję pierścieniową. W górnej części górki palcowej ustanowiono wał z rolkami o promieniu r = 0,03 m z mechanizmem umożliwiającym zmianę amplitudy A wstrząsania powierzchni górki poprzez zmianę położenia wału wraz z rolkami. 75

4 Wojciech Tanaś Rys.. Fig.. Zależność czystości plonu Z i strat bulw P od kąta nachylenia górki palcowej β Relation between crop purity Z and tuber losses P, and haulm separation conveyor inclination angle β Rys. 3. Fig. 3. Schemat mechanizmu wstrząsającego powierzchnią górki palcowej: rolka, górka, 3 krzywka Diagram showing a mechanism, which shakes haulm separation conveyor surface: roller, haulm separation conveyor, 3 cam 76

5 Efektywność wykorzystania... W wyniku powyższej modernizacji bryły gleby powinny zostać rozbite a podrzucone ziemniaki przez mechanizm krzywkowy muszą trafić na przenośnik wyładowczy kombajnu. W celu określenia efektywności modernizacji górki palcowej przeprowadzono laboratoryjno-polowe badania kombajnu KSK-4- wyposażonego w modernizowaną górkę palcową. Na podstawie uzyskanych wyników badań polowych przeprowadzono analizę zależności: Z P = f ( β, A, V ) (3), g gdzie: β kąt nachylenia górki (X ), A amplituda wstrząsania (X ), V g prędkość robocza powierzchni górki (X 3 ), Z Y, P Y. W tabeli przytoczono plan przeprowadzonego ortogonalnego eksperymentu. Tabela. Plan eksperymentu polowego (źródło własne). Table. Field experiment plan Nr doświadczenia Wartości kodowane parametrów Odpowiedzi - rezultaty X X X 3 Y Y β, o A, mm V g, m s - Z, % P,% ,9 77,4, ,9 6,7 6,0 40 0,9 70,7,8 50 0,9 5,3, 40 4,6 68,3 8,6 50 4,6 53,6 4,0 40,6 65,4 7,8 50,6 49,7, ,0 9, ,7, 0 73,3 6,3 6 65,7 8,0 3 0,88 78,6 6,9 3,9 7,0 5, 3 8,3 6,3 77

6 Wojciech Tanaś Realizacja badań polowych wg przytoczonego w tabeli planu i warunków (tab. 3) pozwoliła na otrzymanie równań regresji opisujących proces separacji na górce palcowej. Y = 84 X (4),8+ 7,8X,9X 3,0 X 3 4,3X 0,9 X 7, 0 3 Y = 7 + X X (5), 5, X 3,5 X, X 3 + 3,5 X, 9 W wyniku różniczkowania zależności (4) i (5) otrzymano optymalne wartości parametrów pracy zmodernizowanej górki, przy których czystość plonu Z jest maksymalna a straty bulw P minimalne: dla: Z max = 88,9% dla: P min =3,0% β opt = 40,4 o β opt = 50 o A opt =,8 mm A opt = 5 mm Vg opt =,0 m s - Vg opt = 0,89 m s -. Tabela 3. Warunki badań polowych i wyniki oceny agrotechnicznej Table 3. Conditions of field research and agro-engineering assessment results Wskaźniki Prędkość robocza [kmh - ] Głębokość podkopywania [m] Plon ziemi [t] Gleba Czystość plonu [%]: a) bulwy b) gleba c) kamienie d) resztki roślinne Straty plonu na powierzchni pola Wilgotność modernizowany 5 0,8 40 piaszczysto-gliniasta 88,7 4,5, 4,7 4,6 Kombajn KSK-4- seryjny 5 0,8 40 piaszczysto-gliniasta 80,5 7, 5,8 6,5 6, Źródło własne Podsumowanie Z analizy przytoczonych parametrów wynika, że zdolność separującą górki palcowej można zwiększyć poprzez zmianę wartości amplitudy wstrząsania A i prędkości Vg. Poprzez zmianę kąta nachylenia górki β cel ten osiągnąć jest trudniej, gdyż między czystością plonu a jego stratami zachodzi związek zwrotny (rys. 4). W celu obniżenia strat bulw do minimum należy kąt β zwiększyć do o, a amplitudę wstrząsania A do 3 mm. Przy takich parametrach pracy zmodernizowanej górki czystość plonu wynosiła Z = 85, %, straty P = 7,4% a w seryjnej odpowiednio Zs = 80% i Ps = 6%. 78

7 Efektywność wykorzystania... Rys. 4. Fig. 4. Zależności czystości plonu Z i jego strat P od parametrów górki (źródło własne) Relations between crop purity Z and its losses P, and haulm separation conveyor parameters - Z = f(β) przy V g =,0 m s - ; A = 3 mm - Z = f(a) przy V g =,0 m s - ; β = o 3- P = f(a) przy V g =,0 m s - ; β = o 4- P =f(β) przy V g =,0 m s - ; A = 3 mm. Zastosowanie zmodernizowanej górki palcowej w kombajnie KSK-4- pozwoliło obniżyć nakłady pracy o 0 rbh a całkowite koszty zbioru i obróbki pozbiorowej o 0 58 złotych z modelowej plantacji o powierzchni 00 ha. Bibliografia Mielnikow S.W Planirowanije ekspierimienta w issledowanijach sielskochozjajstwiennych procesow. Kołos, Leningrad. s Pabis S Metodologia i metody nauk empirycznych. PWN, Warszawa, ISBN Marks N., Baran D., Baran P., Krzysztofik B., Sobol Z Wpływ nowej techniki uprawy na powstawanie mechanicznych uszkodzeń bulw ziemniaka podczas zmechanizowanego zbioru. Inżynieria Rolnicza (). s Lisowski A Modele matematyczne opisujące pracę agregatu do zbioru ziemniaków. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej 6. s Tanaś W. 00. Razrabotka niekotorych rekomiendacij po rieszieniju koncepcji powyszenija proizwodstwa kartofiela i owoszczej. BGTU. Mińsk. s Tanaś W., Zawierucha M Proces separacji mieszaniny technologicznej na górce palcowej kombajnu do zbioru ziemniaków. Inżynieria Rolnicza (87). s

8 Wojciech Tanaś EFFICIENCY OF USING A MODERNISED HAULM SEPARATION CONVEYOR IN POTATO CROPPING MACHINES Summary. The publication presents one of potential solutions allowing to increase separation process intensity in potato cropping machines. This effect was achieved by using a modernised haulm separation conveyor provided with a mechanism shaking its working surface. Completed analysis of test results allowed to determine optimal values for haulm separation conveyor operating parameters. Key words: crop, harvester, haulm separation conveyor, separation efficiency, shaking mechanism, purity, crop losses Adres do korespondencji: Wojciech Tanaś; wojciech.tanas@ar.lublin.pl Katedra Maszynoznawstwa Rolniczego Akademia Rolnicza w Lublinie ul. Głęboka Lublin 80