Карета для тыквы

Тыква — ценное овощное растение, обладающее эффективными диетическими и лечебными свойствами. Однако до сих пор при сборе этих плодов происходили значительные потери ценного сырья. Инженеры и ученые разработали специальное устройство, позволяющее решить эту проблему.
До середины XX века уборка тыквенного урожая происходила практически вручную. Семя сушилось под солнцем, мякоть служила кормом для животных. В наше время для сбора этих плодов применяют специальные тыквоуборочные комбайны. Они используются для механизированной уборки тыквы с одновременным выделением ее семян, которые составляют 1–2 процента от общей массы. При этом мякоть удаляется из машины и не используется, а разбрасывается по полю. Однако в ней присутствует много пектиновых волокон, из которых можно получать пектин. Это вещество широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности.

ИЗУЧИТЬ КОНСТРУКЦИЮ
В рамках выполнения госконтракта с Министерством образования и науки РФ был разработан и изготовлен образец прицепного устройства для механизированной уборки тыквы с сохранением исходных свойств сырья. Предварительное тестирование было проведено на машиноиспытательной станции.
Новая машина предназначена для механизированной уборки из валков зрелых плодов тыквы и погрузки их в кузов транспортного средства непосредственно на поле. Оборудование может применяться во всех зонах бахчеводства за исключением почв, засоренных камнями, и полей с уклоном более 6°. Агрегатируется с тракторами тяговых классов 1,4–3. Машина состоит из рамы, прицепного и подборочного устройств, колесной пары, транспортировочного узла, выгрузного лотка, гидросистемы с гидромоторами, электрооборудования. В состав подборочного устройства входят направляющие планки, граблина в сборе, ленточный транспортер, приемный лоток и плодозахватный механизм. Последний сконструирован из плодозахвата, вала привода, кривошипа, кулисы. Привод этого устройства осуществляется цепью от ведущего вала ленточного транспортера.
Граблина в сборе с рамой подбирающего механизма имеет шарнирное соединение, а при помощи колес обеспечивается копирование рельефа почвы при движении агрегата. Перевод граблины из транспортного положения в рабочее и обратно осуществляется рычагом. Транспортировочный узел состоит из ведомого и ведущего валов, натяжного устройства, рамной конструкции с лестницей и ковшового транспортера, к трем цепям которого крепятся семь ковшей. На каждом из них закреплено по семь гребенок. Это устройство осуществляет транспортировку тыквы из приемного лотка к выгрузному. Последний состоит из наклонного желоба, который может складываться при переводе в транспортное положение, и специального рукава, имеющего тормозную насадку. Гидросистема прицепного устройства состоит из рукавов высокого давления с быстроразъемными муфтами, гидромоторов приводов ленточного и ковшового транспортера, двух- и трехлинейных регуляторов расхода.
Технологический процесс уборки тыквы с помощью сконструированной машины протекает следующим образом. Агрегат движется по полю, пропуская валок с плодами шириной не более одного метра под трактором между колес. Плодозахватный механизм подборочного устройства захватывает тыквы, направляя их на ленточный транспортер, который перемещает их в приемный лоток. Далее механизм транспортировочного узла перемещает плоды в выгрузной лоток, по которому тыквы скатываются, и через выгрузной рукав с тормозной насадкой, снижающей скорость их падения, загружаются в транспортное средство.

ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Испытания прицепного устройства — ПУ — проводились на полях Средне-Ахтубинского района Волгоградской области на уборке тыквы сорта «Волгоградская серая». В прошлом году в условиях жаркого засушливого лета биологическая урожайность тыквы на отведенном под испытания поле — фон 1 — была низкая, 3 т/га. Сентябрь стал прохладным и дождливым, что повлекло за собой вместе с естественным высыханием плетей и листьев тыквы повышенную засоренность территории сорняками. По этим причинами для определения качества работы ПУ при максимальной загрузке на более чистом участке поля — фон 2 — были вручную сформированы валки из плодов тыквы без плетей со средней урожайностью 18,5 и 12,3 ц/га соответственно.
При проведении опытов рабочая скорость агрегата составила 1,3 км/ч, что практически соответствует требованиям проекта ЧТЗ. В ходе испытаний были выявлены технологические остановки ПУ по причине скопления плодов перед подборочным устройством, так как граблина машины не всегда успевала вовремя подавать плоды в транспортирующий узел. При проведении первого опыта с урожайностью 18,5 т/га холостых проработок ПУ было намного больше, чем при втором, так как в последнем случае тыквы были уложены с промежутками, а не вплотную друг к другу, как ранее. В связи с этим урожайность во втором опыте снизилась до 12,3 т/га. Коэффициент надежности технологического процесса получен в первом и втором опытах соответственно 0,56 и 0,88. Производительность ПУ за час основного времени при проведении испытаний составила 12 и 8 т, что соответствует требованиям проекта ЧТЗ № 3 — не менее 8 т. Удельный расход топлива за сменное время на тонну убранной тыквы при проведении первого и второго опытов составил соответственно 0,69 и 0,85 кг/т.

НОРМАТИВ ПОТЕРЬ
При проведении лабораторно-полевых испытаний в сложившихся условиях — фон 2, опыт 1 — наблюдались незначительные потери в 1,29 процента в виде неподобранной тыквы. Полнота подбора составила 98,71 процента, что соответствует требованиям ЧТЗ № 3 — не менее 95 процентов. Примесей в погруженной продукции в виде свободной почвы не наблюдалось.
Повреждение плодов в среднем составило 21,99 процента, хотя по проекту ЧТЗ № 3 их должно быть не более трех процентов. Слабо поврежденных тыкв было 12,9 процента, сильно поврежденных — 9,09 процента, из них битых — 5,19 процента. В связи с высоким процентом дефектных плодов были внесены изменения в конструкцию машины. Резьбовые соединения нижней резиновой перекладины плодозахвата заменили на заклепочные, выгрузной рукав доукомплектовали тормозной насадкой. Для снижения травмирования плодов при погрузке кузов транспортного средства устлали соломой, так как, согласно руководству по эксплуатации на машину, она предварительно оборудуется приспособлением, снижающим скорость падения плодов, которое на тестированиях не было представлено.
После проведения повторных испытаний — фон 2, опыт 2 — потери продукции были также незначительными — 1,26 процента, полнота сбора — 98,74 процента. Повреждение плодов существенно снизилось и составило 11,11 процента, однако все равно превысило норматив.

ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК
Оценка безопасности и эргономичности конструкции машины показала, что прицепное устройство для уборки тыквы соответствует требованиям ГОСТ Р 53489 за исключением знака ограничения максимальной скорости на прицепном устройстве при передвижении по дорогам общего пользования. В процессе испытаний были отмечены две остановки производственного характера. Наработка на отказ составила 18 часов. Коэффициент готовности с учетом организационного времени составил 0,95 при требовании не менее 0,98, по оперативному времени — 0,97.
К достоинствам конструкции прицепного устройства следует отнести исключение ручного труда при сборе плодов и простоту агрегата. Однако у данной конструкции имеются недостатки. Так, не была обеспечена защита механизма привода плодозахвата от попадания в него тыкв. Большой интервал между прутьями выгрузного лотка приводил к зависанию плодов. Не была гарантирована плавность хода ковшового транспортера, что привело к повреждению плодов, показатель которого превысил допустимую норму.
По результатам испытаний данное прицепное устройство было рекомендовано к представлению на приемочных испытаниях после устранения выявленных недостатков. Сейчас конструкторская компания — изготовитель работает над исправлением допущенных ошибок и отработкой технологичности конструкции. Однако по итогам прошедших испытаний уже можно сделать выводы об уникальности и полезности данного оборудования, позволяющего значительно улучшить и упростить процесс уборки тыквы.

Табл. 1. Техническая характеристика прицепного устройства

Табл. 2. Эксплуатационно-технологические показатели прицепного устройства

Текст: В. Скидело, инженер ФГБУ «Северо-Кавказская МИС»; Я. Калинин, ст. преподаватель, канд. техн. наук, ФГБОУ ВПО «ВолгГТУ»