УДК 635.21:631.526.32

Овчарук В.І., доктор с.-г. наук., професор,

Андреев О.А., к. фіз.-м. н., доцент,

Овчарук О.В., к. с.-г. наук, доцент

Мялковський Р.О., аспірант

Теоретичні розробки впровадження вібраційних картоплезбиральних технологій.

Подільський державний аграрно-технічний університет

Анотація: Приводяться результати теоретичних розробок вібраційних технологій збирання коренеплодів, зокрема бульб картоплі в умовах Поділля.

Ключові слова: картопля, картоплезбиральні технології, вібраційні пристрої.

Постановка проблеми. В сільському господарстві проблеми, які виникають, мало залежать від суспільного устрою. Більш сильною є залежність цих проблем від кліматичних умов регіонів (районованість проблем і технологій їхнього вирішення), від особливостей ґрунтів т. д. Як на ці проблеми соціального фактору, особливо політичних мотивів, нічого іншого крім негативів чекати не приходиться. Багатолітня практика сільськогосподарського виробництва служить яскравим підтвердженням вищесказаного.

Системи «ґрунт-рослини», як і всяка інша система підкоряється універсальному принципу Ле Шатальє-Брауна: реакція системи на зовнішній вплив є такою, щоб цей вплив зменшити. Вплив на цю систему антропогенного фактора пов'язаний з накопиченням людини підвищити врожаї. Будь яка необережність людини невідворотньо приводить до обернених результатів. Надмірний вплив, чим характеризуються інтенсивні технології дають всупереч очікуваним результатам пригнічуючи різне насіння врожаїв, виснаження ґрунтів, вихід ґрунтів з ладу внаслідок прогресуючих ерозійних процесів і нерегульованої зміни мікрофлори.

В Україні картопля з давніх-давен рахується «другим» хлібом і проблеми її вирощування викликають на різних рівнях – від невеликої присадибної ділянки до великих фермерських господарств. Найбільш відповідальною і енергозатратною проблемою є збирання картоплі. Якщо на присадибних ділянках ще довгий час слід чекати використання тривіально ручного збирання (прибрати бур’яни-лопата-відро), то на великих площах неминучим є використання картоплезбиральної техніки. Нерайонованість картоплезбиральної техніки приводить до значних втрат внаслідок значного пошкодження бульб, високої забрудненості і т.п. В умовах Поділля ґрунти (чорноземи) рахуються досить важкими для вирощування картоплі і вищезгадана проблема набирає особливої актуальності. Одним із шляхів її ефективного вирішення є створення районованих технологій та пристроїв для реалізації цих технологій.

На сьогоднішній час ефективними і перспективними зарекомендувати себе вібраційні технології [1, 2]. Як показали теоретичні дослідження та багаточисельні експериментальні дослідження вібраційні технології виявились досить «гнучкими» як в плані районування так і для виконання досить широкого спектру ґрунтообробних технологій [2-6]. Досить успішні експериментальні випробовування вібраційного збирання картоплі були проведені в Білорусії (Федірко П.П,[3,6]). На відміну від ґрунтів в Білорусії (піщані і супіщані) на Поділлі переважають чорноземи, які вважаються «важкими» ґрунтами, хоча ряд досліджень в (Овчарук В.І [9] ) і в цьому випадку продемонструвати перспективність впровадження вібраційних технологій.

Виклад основного матеріалу. Основними труднощами і недоліками класичного збирання картоплі слід вважати високу енергоємність, забрудненість картоплі ґрунтом і значну долю пошкодження (внаслідок компактної взаємодії робочих поверхонь пасивних робочих органів і бульбоплодів). Проблеми забруднення бульбоплодів частково вирішують сепарація ґрунтового бульбоносного шару, але такий підхід ускладнює збиральні пристрої і ефективність його не є високою.[3].

Ґрунтообробні пристрої, які реалізують вібраційні технології носять назву квазіативних. Конструктивно вони виконуються як пасивні, але для генерації рухів, відмінних від поступального разом з агрегатом, не вимагають спеціальних приводів. Як правило додатковими рухами є коливні, джерелом яких є фрикційні автоколивання пружних елементів пристою [7]. Теорія таких коливань на сьогодні досить повно розроблена і дозволяє забезпечити потрібний для впроваджуваних технологій амплітудно- частотний спектр.Одним із основих вимог до забруднення картоплі є по-перше, не пошкодження бульбоплодів, по-друге, очистки від ґрунту. Вібраційні технології з достатніми вимогами забезпечують ці умови. Першу вимогу забезпечують безконтактна форма збирання (експерименти в Білорусії продемонстрували 0,3± 0, 0,3% пошкоджених бульбоплодів, Федірко П.П). Друга вимога виконується тоді, коли забруднений коренеплід, густина якого g₁ помістити в акустичне поле. Тоді на границі розділу «ґрунт – бульбоплід» коефіцієнт відбивання досить значний і рівний

(1)

Тут S₂ - густина ґрунту, C₁ C₂ – швидкість порушення зв’язку в коренеплоді і ґрунті. Для реальних числових значень r досить значний, це приводить до значних напружень і відділення ґрунту від поверхні. Зрозуміло, що цей ефект залежить від типу ґрунтів і вологості.

Наступним досить істотним ефектом є ефект «киплячого жиру» - виникнення особливого стану ґрунту при якому вже подрібнений на мікрочастки ґрунт «кипить» - частки в акустичному полі рухаються одне відносно одного [3]. В такій механічній системі яскраво проявляється принцип мінімуму потенціальної енергії, згідно з яким менші частки (пилова фракція) осідає в нижні горизонти оброблювального шару, а більші частки суміші «випливають» на поверхню (бульбоплоди).«Киплячий шар» реалізується навколо будь-якого тіла, що вібрує в середовищі і широко використовується в багатьох технологіях. Основними параметрами, які описують динаміки киплячого шару, а також ефективність його використання є частота акустичної хвилі і ефективна ширина шару. Для збиральних технологій ширина киплячого шару мусить бути не меншою ніж характерний розмір бульбоплода. В умовах чорнозему таку ширину можуть забезпечити вібратори на базі гнучких елементів [9]. Технологія таких пристроїв досить повно розроблена, вони не складні у виготовлені і експлуатації.

Висновки. Розглянуто можливість використання вібраційних технологій збирання картоплі на чорноземах Поділля. Відмічено безконтактність збирання і використання властивостей киплячого шару.

Література:

1. Андреев А.А. Динамическая оптимизация почвообрабатывающих устройств // Мат. Всесоюзной науч.-техн. конф. по современным проблемам земледельческой техники. – Мелитополь – Москва. 1989.- с.87.

2 .Андреев А.А. Теоретические основы внедрения вибрационных технологии в земледелии // Труды ІІІ Межд. науч. – техн. конф. «Вибрации в технологиях ». – Евпатория. – 1998. – с.20-22.

3. Андреев А.А., Овчарук В.І. Теоретичне обґрунтування вібраційних технологій збирання скорцонери // Зб. науч. праць ПДАТА. – вип.9. – 2001. – Кам’янець – Подільський. – с.62-64.

4. Андреев А.А., Корчак Н.Н. К вопросу о распределении частиц почвенной смеси по глубине в поле земной тяжести // Mater.VІ Miedz. Naukowi – prakt. Konf. «Wyksztulcenie i nauka bez granic-2008». – v. 18. – Przemysl. – p.31-35.

Annotation: Theoretical developments results of potato root crops gathering oscillation technologies are brought, in particular, tubers of potato in Podillya conditions.

Key words: potato, potato gathering technologies, oscillation devices.