Определение производительности картофелесортировочной машины в условиях КФХ «Пламя» Амурской области



Картофель является традиционным продуктом производства амурских аграриев. Площади посадок клубней в регионе ежегодно незначительно корректируются (табл. 1).

Таблица 1

Динамика посевных площадей картофеля вАмурской области [1, 5, 6]

Показатель	Период						2018 к 2016%
	2016 год		2017 год		2018 год
	га	%	га	%	га	%
Всего посевных площадей	20425	100	21123	100	21326	100	104,4
в том числе:
сельскохозяйственные организации	341	1,7	375	1,8	386	1,8	113,2
крестьянские (фермерские) хозяйства	1287	6,3	1597	7,6	1683	7,9	130,8
личные подсобные хозяйства	18797	92,0	19151	90,7	19257	90,3	102,4

Как показывает таблица 1, за рассматриваемый период времени общая площадь посадок картофеля в Амурской области увеличилась на 4,4 %. Основная часть земельного фонда, занятая корнеплодом, принадлежит личным подсобным хозяйствам — более 90 %. Но также необходимо отметить, что значительно увеличили площадь возделывания культуры крестьянские (фермерские) хозяйства — на 30,8 %. Рост площадей возделывания картофеля свидетельствует о рентабельности его производства. Если большинство личных подсобных хозяйств обеспечивают в первую очередь собственные нужды, то сельскохозяйственные организации и КФХ имеют основную цель реализовать урожай корнеплодов и получить прибыль, а их доля в севообороте значительно выросла.

Основной проблемой возделывания картофеля в хозяйствах является последующая переработка урожая и его хранение. Строительство соответствующих производственных корпусов для хранения, и переработки в личных подсобных хозяйствах и небольших крестьянских (фермерских) хозяйств является проблематичным ввиду значительных капитальных вложений.

Для послеуборочной переработки картофеля применяются картофелесортировочные машины, которые монтируются в картофелесортировочных пунктах. Машиностроительные предприятия предлагают машины для сортировки картофеля различных конструкций. Проведенный анализ наиболее распространенных машин в хозяйствах Приамурья показал, что для небольших аграрных товаропроизводителей (ЛПХ и небольших К(Ф)Х) наиболее приемлемым вариантом является сортировка клубней при помощи барабанных картофелесортировочных машин. Их стоимость значительно ниже, чем других комплексов, а также они являются достаточно простыми в эксплуатации, мобильными, не требуют производственного помещения и осуществляют работу с удовлетворительными качеством и производительностью.

Существует множество различных вариантов конструкций таких машин, в том числе изготовленных непосредственно в самих хозяйствах. Основной проблемой является отсутствие обоснования геометрических параметров конструкций. Единственным критерием, которому соответствует множество вариантов, является межпрутковое расстояние барабанов. Это связано с тем, что критерии фракций, на которые производители сортируют клубни, в большинстве случаев совпадают.

Распределение клубней по фракциям позволяет разделить полученный урожай по назначению: выделяют товарную, семенную и фуражную фракции, а также ту часть картофеля, которая пойдет на глубокую переработку (выделение крахмала и т. п.). Выделяют следующие основные фракции корнеплодов [3]:

1. 40–60 грамм — мелкая фракция, предназначена для глубокой переработки, на корм животным и частично выделяют семенной материал;
2. 60–80 грамм — средняя фракция, предназначена для выделения семенного материала и товарных клубней;
3. 80–100 грамм — крупная фракция, основное назначение товарные клубни, частично выделяют семенной материал.

Границы фракций могут отклоняться от установленных не более чем на ±10 г, в каждой фракции допускается не более 10 % клубней других фракций, а поврежденных клубней — не более 1 % от исходного продукта.

Для совершенствования технологического процесса сортировки картофеля барабанной машиной нами была поставлена цель — обосновать угол наклона установки барабана, при котором обеспечивается выполнение агротехнических требований и достижение максимальной производительности процесса.

Поставленная цель достигалась путем теоретического исследования движения клубней картофеля по цилиндрическому барабану. Полученные теоретическим путем результаты сравнивались с экспериментальными показателями, полученными в ходе опытных исследований.

В ходе теоретических исследований были получены следующие зависимости.

Путь, проходимый клубнем крупной фракции по барабану картофелесортировочной машины определяется по зависимости [2]

где α — угол наклона барабана к опорной поверхности, º;

l — длина барабана, мм.

Скорость осевого перемещения клубня определялась по зависимости [2]

где — радиус барабана, м;

— число оборотов барабана, при котором клубень пройдет по всей его длине, м.

Производительность картофелесортировочной машины с барабанным рабочим органом определяли по формуле [2]

Где ψ — коэффициент разрыхления картофельного вороха;

— плотность вороха, кг/м³;

F — площадь сечения слоя вороха в барабанном рабочем органе машины для сортировки клубней картофеля, м².

Для производственных испытаний в лаборатории ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ была изготовлена барабанная картофелесортировочная машина. Принцип работы изготовленной машины следующий (рисунок 1).

Барабан 1 картофелесортировочной машины монтируется на валу 2 и состоит из двух секций, отличающихся между собой межпрутковым расстоянием. Внутренний диаметр барабана составляет 800 мм. В первой секции указанный параметр составляет 30±3 мм, во второй — 45±5 мм. Исходный материал (урожай корнеплодов картофеля) загружается в приемный лоток 3, межпрутковое расстояние которого составляет 20±3 см, где происходит отделение механических примесей и особо мелких клубней. Далее картофель перемещается по секциям барабана, который вращается с угловой скоростью ω со скоростью 1,57 рад/с (15 об./мин). В первой секции происходит отделение мелкой фракции, во второй — средней. Крупная фракция выходит в тару на выходе из барабана.

Рис. 1. Технологическая схема устройства барабанной картофелесортировочной машины: 1 — барабан; 2 — вал; 3 — приемный лоток; 4 — роликовые подшипники

– исходный материал;	– механические примеси;
– мелкая фракция;	— средняя фракция;
– крупная фракция

В результате экспериментальных испытаний установлено, что при изменении угла наклона барабана качество сортировки картофеля по фракциям меняется. Причем стоит отметить, что при увеличении угла наличие других клубней в мелкой и средней фракциях сокращается, а в крупной — наоборот, увеличивается.

Зависимость нормы выработки сортировки картофеля от положения сепарирующего барабана представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Зависимость производительности установки от угла барабана

Сходимость теоретических и экспериментальных результатов довольно высокая. Наибольшая расходимость составляет около 7 %. При повышении угла наклона производительность картофелесортировочной машины возрастает. Однако при увеличении угла положения барабана свыше 10º рост нормы выработки замедляется. Таким образом, при изменении угла наклона с 6 до 10º производительность увеличилась на 0,41 т/час (29,1 %), а с 10 до 14º — на 0,19 т/час (10,4 %).

Вывод: Проведенные исследования картофелесортировочной машины барабанного типа показали, что агрегат обладает мобильностью, не требует высоких затрат и специальных навыков работников хозяйства. Тем самым он является наиболее подходящим для работы в условиях крестьянских (фермерских) и личных подсобных хозяйств — основных производителей картофеля в регионе. Наиболее оптимальным режимом является следующим: угловая скорость барабана 1,57 рад/с; угол наклона барабана 10º.

Литература:

1. Амурский статистический ежегодник 2019: Статистический сборник/Амурстат.-Благовещенск, 2019. — 472с.
2. Бочкарев, B. C. Барабанная сортировка картофеля для МТХ / B. C. Бочкарев//Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. — Том 1. — Пенза: РИО ПГСХА, 2011.- С.279 -281.
3. Картофель [Текст] / Д. Шпаар., В. Иванюк., П. Шуманн., А.Постников и [др] Под ред. Д. Шпаара. — Мн., «ФУА информ», 1999. — 272 с.
4. Средства механизации для производства и переработки с.-х. продукции в малых формах хозяйствования: Каталог / В. Ф. Федоренко, Д. С. Буклагин., Н. П. Мишуров., В. Я. Гастянин и [др]. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. — 280 с.
5. Министерство сельского хозяйства Амурской области [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://agroamur.ru
6. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.gks.ru/