Удосконалення системи сепарації вороху картоплезбирального комбайну

Abstract

Рівень механізованого збирання картоплі в особистих та малих господарствах є дуже низьким. Це пов’язано з тим, що в щільних ґрунтах відокремлення картопляних бульб від ґрунту або стебел є недостатнім, що призводить до втрати врожаю. У даній роботі розроблено двоступеневий очищувальний картоплезбирального комбайну з хвилеподібним і роликовим механізмами сепарації, а також детально описано його загальну структуру та принцип роботи. Новий механізм очищення збільшує ефективну довжину сепарації та площу контакту суміші картопля–ґрунт, що дозволяє видаляти глину та щільний ґрунт. Основний сепаратор має структуру, яка поєднує зміщені хвилі з протилежними хвилями та шаховий порядок розташування стрижнів великого і малого діаметра. Вторинний сепаратор використовує пристрій із ліво- та правосторонніми роздільними роликами. Було створено дискретну елементну модель всієї машини, а результати теоретичного аналізу підтверджені симуляцією. Ключові фактори, що впливають на якість збирання, були проаналізовані за допомогою аналізу варіантності та методу поверхонь відгуку. Результати показали, що машина досягла рівня збирання картоплі на поверхні або поза ґрунтом 98,87%, рівня пошкодженої картоплі – 0,91%. Отримані результати надають теоретичну основу для проектування й оптимізації картоплезбиральної техніки, а також для підвищення ефективності сепарації картопля–ґрунт і якості збирання.

Currently, the level of mechanized potato harvesting in private and small farms remains very low. This is due to insufficient separation of potato tubers from the soil or stems in dense soils, significant damage to the potato peel during harvesting, and the frequent loss of harvested potatoes left in the soil. This work introduces the development of a two-stage cleaning potato harvester equipped with wave and roller separation mechanisms, providing a detailed description of its overall structure and operating principle. The new cleaning mechanism increases the effective separation length and the contact area of the potato-soil mixture, enabling efficient removal of clay and dense soil. The primary separator combines offset and opposite waves with a staggered arrangement of rods of different diameters. The secondary separator incorporates a device with left- and right-sided separating rollers. A discrete element model of the entire machine was created, and the theoretical analysis results were confirmed through simulation. Key factors affecting harvesting quality were analyzed using variance analysis and the response surface method. Field experiments were conducted with indicators such as the cleanliness level of harvested potatoes, damage rates, and peel removal rates. The results showed that the machine achieved a harvesting rate of potatoes on the surface or outside the soil of 98.87%, a damaged potato rate of 0.91%. The findings provide a theoretical basis and technical support for the design and optimization of potato harvesting equipment, improving the efficiency of potato-soil separation and enhancing harvesting quality.