МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ХРАНЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ

КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫЕ КОМБАЙНЫ

Непрерывное сокращение численности постоянных и сезонных рабочих на фермах стимулировало разра­ботку и внедрение картофелеуборочных комбайнов. В Великобритании в 1976 г. комбайновым способом было убрано уже 55 % урожая. В самые последние годы возросло применение автоматических комбайнов, используемых на почвах, где предварительно произво­дились уборка и дробление камней (см. главу 2).

Ясно, что перераспределение отводимых под карто­фель площадей — сокращение их на худших почвах и Увеличение на более пригодных для машинной уборки картофеля — также внесло свой вклад в эту тенден­цию.

Комбайны при использовании в идеальных услови - Ях, на легких почвах, освобожденных от камней и
комьев, могут работать с производительностью до 0,5 га/ч (для двухрядных машин) без необходимости выполнения каких бы то ни было ручных операций. В более сложных условиях такая необходимость воз­никает: при уборке камней, комьев и т. п., для обслу­живания машин, а также на погрузочно-разгрузочных работах в хранилищах. При анализе процесса уборки картофеля в целом характеристики технических средств следует оценивать с учетом их места в си­стеме уборки и условий, в которых они функциони­руют. Следует помнить, что не всякий комбайн может работать удовлетворительно на влажных тяжелых почвах.

Классификация комбайнов. Картофелеуборочные комбайны можно классифицировать по типам соглас­но рисунку 29.

Какой бы ни была принятая классификация, она должна отражать как задачи, общие для всех типов машин, так и те особенности, которые определяют их отличия, в частности по способу отделения клубней от предметов, подобных им по размерам и массе (то есть по способу сепарации). Комбайн за один проход производит выкапывание клубней, их сепарацию и за­грузку в мешки, контейнеры либо прицепы. Большин­ство машин, работающих с ручной переборкой и авто­матических, имеют подкапывающий лемех и прутко­вый элеватор. Лемех подкапывает и рыхлит гребень,

Комбайны с переборочным Автоматические комбайны

Столом

Однорядные Двухрядные Элеваторные С автоматичес-

| кой сепарацией

Навесные

Одно - Двух - Много­рядные рядные рядные

1

Прицепные Самоходные Самоходные

Рнс. 29. Классификация картофелеуборочных комбайнов.

0 0 0 0 о о

\/ V V

1 — А-образное лезвие; 2 — круглое лезвие; 3 — многосекциоиное лезвие.

И затем клубни с почвой поступают на первый элева­торный транспортер, где почва отделяется путем про­сеивания. Следующая стадия — удаление ботвы, ос­тавшейся на клубнях или уже отделившейся от них. Здесь используются устройства для сепарации, кото­рые могут быть либо механизированными — в автома­тических комбайнах, либо требующими участия опе­ратора — в машинах с ручной переборкой, либо пред­ставлять собой комбинацию обеих систем.

Затем клубни поступают на выгрузной транспор­тер и в трейлер, бункер, мешки или контейнеры. Су­щественно, что все операции выполняются с мини­мальными повреждениями клубней.

Прежде чем обсуждать сравнительные достоинства различных уборочных систем, необходимо рассмот­реть основные узлы комбайнов.

Конструкция лемехов. Наиболее широко использу­емый лемех представляет собой плоское лезвие, напо­минающее по форме букву А, либо набор из двух или трех таких лезвий (секций) на каждый ряд (рис. 30). Односекционный лемех желательно применять на тя­желых почвах, где клубни расположены глубоко и где следует избегать попадания слишком крупных комьев на первичный элеватор. Корытообразные лемехи это­го типа, обеспечивающие широкий захват гребня без большого заглубления, удобны при уборке мелких сортов картофеля и на легких почвах, где на основной элеватор вместе с культурой попадает незначительное количество почвы. Составные (из двух или трех сек­ций) лемехи обеспечивают лучшую сепарацию почвы, и в результате она не попадает на элеватор. Кроме того, при наличии сорняков, в особенности пырея пол­зучего (Agropyron repens), уменьшается вероятность забивания.

Угол наклона лемеха у большинства машин регу­
лируется. Это позволяет при необходимости управ­лять процессом подкапывания, хотя обычно исходная заводская регулировка почти не требует вмешательст­ва. По обе стороны лемехов устанавливают диски, или лифтеры, предотвращающие забивание лемеха расти­тельностью. На легких почвах вращение дисков за­трудняется, поэтому их часто выполняют зубча­тыми.

В ряде комбайнов используются дисковые копачи, имеющие по сравнению с неподвижным лемехом не­которые преимущества, несмотря на то, что их произ­водство обходится дороже. Вращающиеся в противо­положные стороны дисковые копачи подают на элева­тор содержимое одного либо двух рядков картофеля. Тяговое сопротивление при этом почти на 30 % ниже, чем при использовании пассивных лемехов. Вероят­ность повреждения клубней здесь также сокращается, и поэтому дисковые копачи создают предпосылки для проведения высокоскоростной и одновременно качест­венной уборки.

Уменьшить тяговое сопротивление можно и путем вибрации лемеха в почве. В этом направлении в Аме­рике ведется ряд экспериментальных работ.

В некоторых машинах, например в комбайне Фоу - на, используются комбинации обычного лемеха и вра­щающихся от привода вертикальных колес с резино­выми бичами. Благодаря наклону к гребню колеса по­дают почву с клубнями, поднятую лемехом, на вращающийся диск, и затем — под прямым углом — на выносной транспортер. Практика показывает, что эта система дает рекордно малый процент поврежден­ных клубней.

Чтобы избежать повреждения клубней и попада­ния на элеватор излишней почвы и комьев, предусмат­ривается регулировка заглубления лемехов. У боль­шинства комбайнов лемехи и передняя часть элеватора крепятся на шарнирной раме, которая, под­нимаясь и опускаясь, регулирует заглубление. Уста­новка рамы в нужном положении может осуществлять­ся с помощью разных средств, однако чаще всего для этой цели используют вогнутые копирующие катки, отслеживающие высоту каждого гребня. В большин­стве систем регулировки заглубления лемеха преду­сматриваются меры по уменьшению давления копиру­ющих катков на гребень (масса их не должна дефор­мировать гребень, потому что в этом случае на легких почвах снижается точность копирования). Установка исходной глубины производится с помощью устройств, работающих по принципу винтовых домкратов.

Фирма «Хистайр Харвестерз» использует серво - гидравлическую систему контроля заглубления. Под­капывающий лемех связан с небольшим пневматиче­ским колесом, катящимся по вершине гребня и соеди­ненным сервоприводом с гидроплунжером. Последний автоматически поднимает и опускает каждый лемех в соответствии с положением колеса на вершине греб­ня. Исходная глубина устанавливается винтом на зо­лотнике распределителя.

В меньших, более дешевых комбайнах используют­ся копирующие катки с плоским ободом, бегущие по краю гребня. Рабочая глубина устанавливается прос­тым винтовым домкратом.

Первичная сепарация. В большинстве машин эта операция производится с помощью элеватора, состоя­щего из прутков (часто с резиновым или полихлорви­ниловым покрытием), установленных с зазором от 24 мм для ранних до 40 мм для поздних сортов кар­тофеля, выращиваемых на тяжелых влажных почвах. Стандартный зазор для большинства возможных си­туаций при уборке основных сортов составляет 35 мм. В отдельных случаях для уменьшения величины зазо­ра используют покрытие стержней резиной. Это мо­жет оказаться необходимым при работе на легких почвах в сухую погоду, когда грунт почти мгновенно просыпается в зазоры между прутками и перестае^ служить «подушкой» для клубней.

В комбайнах обычно применяются два основных типа элеваторов — цепной и на прорезиненных ремнях (типа «континенталь»). Цепной транспортер состоит из отдельных прутков, закрепляемых на обоих концах в звеньях стальной цепи, которые, соединяясь между собой, образуют гибкое на всем протяжении полотно. При изнашивании звеньев зазоры между прутками Увеличиваются, что приводит к росту потерь клубней. Звенья бывают двух типов: с прогибом вверх и вниз. Когда они устанавливаются поочередно, в полотне транспортера образуются карманы, препятствующие скатыванию клубней даже при больших углах накло-

Рис. 31. Типы покрытий стержней, формирующих полотно элеватора:

/ — прилитое резиновое; 2 —разрезное полихлорвиннло - вое; 3 — с воздушной подушкой; 4 — двойное резиновое.

На полотна. Формы покрытия резиной прутков в цеп­ных транспортерах могут быть различными (рис. 31). Покрытие уменьшает величину зазора между прутка­ми и способствует сокращению числа поврежденных клубней.

Элеватор типа «континенталь», так же как и цеп­ной, состоит из прутков, которые, однако, крепятся не к звеньям цепи, а заклепками через заданный ин­тервал — к полосам несущего ремня. В этой кон­струкции также применяются различные покры­тия прутков.

Длину основного элеватора-сепаратора и угол его наклона определяют как продолжительность пребы­вания клубней на полотне, так и конструктивное про­странство, требуемое для сепарации. Крутой наклон может после отсеивания почвы приводить к скатыва­нию клубней. В некоторых комбайнах предусмотрена регулировка угла наклона элеватора, обеспечивающая более крутой наклон при работе на тяжелых почвах и менее крутой — на сухих, легко просеиваемых.

Скорость движения элеватора влияет на количест­венные показатели сепарации и на вероятность по­вреждения клубней. Во многих комбайнах скорость элеватора непосредственно зависит от частоты вра­щения двигателя или от сменной звездочки в переда­че от вала двигателя. Часто оказывается невозмож­ным подобрать такую рабочую скорость трактора, при которой оптимальный режим работы сеператора при минимуме повреждений клубней обеспечивался бы с помощью одной пары звездочек в передаче от ВОМ трактора на элеватор. Во многих комбайнах преду­сматривается двухскоростная коробка передач для привода от BOM трактора: для нормальной и замед­ленной работы элеватора. В других моделях для той же цели требуется замена звездочки. Для оптимиза­ции работы элеватора в различных почвенных усло­виях требуется бесступенчатое регулирование его ско­рости. Поэтому в ряде современных комбайнов применяются гидроприводы либо передачи с клино­видными ремнями и шкивами переменного диаметра, обеспечивающие плавное регулирование скорости. Одной из проблем при удлинении основного элевато­ра является обеспечение постоянной скорости и оди­наковых зазоров по всей протяженности его полотна. Для ее решения должен быть найден такой компро­мисс между величиной зазора и скоростью, чтобы од­новременно достигались и эффективная сепарация почвы и достаточная защита клубней от повреждений. Эту проблему можно решить путем разделения элева­тора на две секции. Первая из них имеет высокую ско­рость и большие зазоры. При этом эффективной се­парации почвы не сопутствуют ни повреждения клуб­ней, ни потери клубней меньшего размера, потому что на этой стадии еще сказывается эффект почвенной «по­душки». Вторая секция движется с меньшей ско­ростью, обеспечивающей требуемую осторожность об­ращения с культурой, а уменьшенные зазоры пре­пятствуют потере мелких клубней.

Во всех комбайнах для усиления эффекта сепара­ции почвы предусматриваются средства для встряхи­вания основного элеватора. В ряде машин интенсив­ность встряхивания может изменяться путем простого перемещения рычага храпового механизма. Стандарт­ный встряхивающий механизм состоит из эксцентри­ковых звездочек, вводимых в контакт с прутками эле­ватора. Перемещая звездочку, можно изменять зацеп­ление ее зубцов за прутки, тем самым увеличивая, уменьшая или вовсе исключая эффект встряхивания. В некоторых машинах при отсутствии встряхивания используют гладкие ролики. В более дешевых моде­лях комбайнов для обеспечения встряхивания требуе­мой интенсивности применяют комплекты взаимоза­меняемых звездочек разных размеров, а при работе без встряхивания — гладкие ролики. Встряхивание следует производить только при необходимости, в ча­стности при уборке на сухих комковаты^ рочвах. За­дача этой операции — только просеивание почвы, а не измельчение комьев.

Во многих машинах, в особенности с переборочны­ми столами, используются ботвоудалители. Они быва­ют разных типов, однако чаще всего — это резиновые пальцы или стержни, размещаемые над верхним кон­цом основного элеватора на поперечинах. Чтобы ис­ключить забивание элеватора, предусматривается шарнирное закрепление пальцев на поперечинах.

Ботвоудалители применяют, когда клубни прочно держатся на ботве, и, в особенности, когда картофель убирается зеленым, а ботва не обработана десикантом.

В одной из моделей эта задача решается путем ис­пользования конвейерной системы со специальными зубьями, проходящими над основным элеватором и прочесывающими пласт, не приводя к его забиванию. В другой модели используются зубчатые ботвоудали­тели, совершающие в слое вертикальные возвратно - поступательные колебания.

Подъемники. В комбайнах с переборочными стола­ми и в некоторых автоматических моделях существует необходимость подъема вороха на второй ярус маши­ны, где производится ручная или механическая сепа­рация. Эта операция может быть выполнена несколь­кими механизмами:

— барабанным грохотом; ■— сдвоенным элеватором; —■ скребковым элеватором.

Наиболее широко распространен метод, основан­ный на использовании барабанного грохота. Откры­тый барабанный грохот не имеет ни центрального ва­ла, ни радиальных опор и вращается на роликах во­круг воображаемого центра. Клубни поступают в нижнюю половину барабана, затем с помощью внут­ренних обрезиненных лопастей переносятся на пери­ферию клетки и выгружаются в верхней части маши­ны на сортировальный стол либо сепарирующий ме­ханизм. Подъемный барабанный грохот состоит из открытой рамы, обвитой стальными тросами с рези­новым или пластиковым покрытием, расположенными с небольшими интервалами по периферии клетки. Та­кая конструкция обеспечивает просеивание почвы между тросами, не повреждая при этом клубней. При работе на тяжелых влажных почвах имеет место тен­
денция к залипанню барабана просеиваемой почвой.

Сдвоенный элеватор (рис. 32), используемый в ма­шинах фирмы «Хистейр», включает в себя два транс­портера типа «континенталь», расположенные один над другим. Нижний транспортер приводится в дви­жение с помощью шкивов, установленных для обес­печения требуемого угла наклона на разной высоте. Верхний транспортер вращается вокруг единственной звездочки, расположенной в верхней его части. Клуб­ни проходят между полотнами двух транспортеров, причем верхний транспортер предотвращает их скаты­вание. При работе комбайна на склонах, когда угол наклона элеватора может увеличиваться, верхний транспортер оснащается скребками и (или) грузами.

Существует несколько типов скребковых элевато­ров, применяемых в картофелеуборочных комбайнах. Наиболее распространенный из них строится на базе широкого элеваторного транспортера типа «континен­таль» с резиновыми скребками. Чаще всего такие ус­тройства можно встретить на двухрядных комбайнах с ручной переборкой. В нижней части полотно транс­портера имеет небольшой угол наклона, чтобы облег­чить захват клубней скребками. В верхней же части для обеспечения выгрузки клубней на сортировочный стол предусматривается еще один наклон транспорте­ра «вперед».

Другой часто применяемый тип подъемника, по принципу действия подобный барабанному грохоту, имеет скребки на внутренней стороне полотна транс­портера, движущегося между концом первичного тран­спортера и сортировочным сто­лом. Клубни при подъеме за­хватываются только одной стороной полотна, другая же

Служит для возвращения пустых скребков на ниж­ний уровень.

При небольшом наклоне подъемника можно ис­пользовать обычный транспортер со скребками. Кон­струкция транспортеров и элеваторов играет важную роль в деле предотвращения повреждения клубней. В этой фазе уборочного цикла уже остается слишком мало почвы для формирования «подушки», поэтому для пластин полотна элеватора следует предусматри­вать мягкое резиновое покрытие, подобно тому, как это уже было показано при описании элеватора карто­фелекопателя. Различные способы уменьшения веро­ятности повреждения клубней при передаче их с од­ного элеватора или транспортера на другой будут рассмотрены ниже.