Theoretical justification of design and operating-technological parameters of automated separating working units of a potato harvesting machine

Full Text

Повреждение клубней картофеля при механизированной уборке зависит от многих факторов, главные из них – конструкция картофелеуборочных машин, материал, из которого изготовлены их рабочие органы и режимы. Важны физико-механические свойства клубней, зависящие от сорта, агротехники возделывания, структуры почвы, климатических условий.

Однако определяющее значение на полноту сбора продукции и сохранение урожайности картофеля имеют технологии уборки и технические средства, от конструктивного исполнения которых зависят качество уборки и экономический эффект производства. [9, 11]

Существующие конструкции уборочных машин представляют совокупность систем сепарации, для повышения качества их работы используется сочетание известных схем очистки, повышающих материалоемкость уборочной машины и ее вес, что отрицательно сказывается на плотности почвенного слоя при уборке. [7, 8, 12]

В настоящее время не достает автоматизированных инструментов принятия решений, комплексно применяющих данные различных информационных источников для поддержки и оптимизации производственных и технологических процессов.

Чтобы повысить уровень автоматизации следует регистрировать важные параметры в реальном времени или через другие источники и включать их в массив данных, образующихся в результате слияния. Для этого необходимо выполнить обзор конструктивных схем машин для уборки картофеля, на основании результатов определиться с процессами автоматизации и разработки принципиальной конструктивно-технологической схемы комбайна с цифровой системой элементов искусственного интеллекта (ИИ), помогающих распознавать почвенные комки и их отделение от товарной продукции. Следует проанализировать конструктивные схемы современных уборочных машин, оценить эффективность использования картофелеуборочных комбайнов в соответствии с агротехническими показателями.

На территории России и в значительной части постсоветского пространства распространение получили элеваторные комбайны (AVR Esprit, Grimme GV 3000, Kverneland UN 2212, Bolko, Dewulf RA-3060). Выбор товаропроизводителями данных машин обусловлен высокими показателями качества работы, по сравнению с устаревшей техникой производства ГДР (Е-684, Е665 и другие) и конструкциями машин производства СССР (ККУ-2А, КПК-2, ККР-2), что подтверждается протоколами машинно-испытательных станций.

Элеваторный комбайн Е-665/4 (ГДР) предназначен для уборки картофеля прямым способом и отделения клубней мелкой фракции с последующим сбором ее в отдельный бункер (в процессе движения по полю), а крупной и средней фракции в рядом идущее транспортное средство (рис. 1). [5]

 

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема комбайна Е–665/4. 1 – катки; 2 – активные вертикальные диски; 3 – лемех; 4, 6 – первый и второй прутковые элеваторы; 5 – баллоны комкодавителя; 7 – бункер; 8, 10 – горки; 9, 13 – элеваторы; 11 – ботвоудаляющий транспортер; 12 – подъемный барабан; 14 – переборочный стол; 15 – сортировка; 16 – элеватор для загрузки бункера; 17 – дополнительный элеватор; 18 – основной выгрузной элеватор.

 

Повышению показателей качества работы уборки способствует линейка машин бельгийской фирмы «AVR», а именно элеваторный комбайн «Esprit», конструктивная схема которого представлена на рисунке 2.

 

Рис. 2. Конструктивно-технологическая схема комбайна AVR «Esprit». 1 – катки; 2 – вертикальные диски; 3 – лемех; 4, 5, 6 – первый, второй и третий просеивающие элеваторы; 7 – роликовый элеватор; 8 – дополнительный элеватор; 9 – выгрузной элеватор; 10 – гребенчатый ботвоудалитель.

 

Особенность комбайнов бельгийской фирмы AVR – возможность извлечения клубневого гнезда с боковым подкопом, что также реализовано в комбайне AVR-Spirit-6200 (рис. 3).

 

Рис. 3. Конструктивно-технологическая схема комбайна AVR-Spirit-6200. 1 – рама; 2 – вертикальные диски; 3 – подкапывающий лемех; 4 – опорное колесо; 5 – основной элеватор; 6 – встряхиватель; 7 – каскадный элеватор; 8 – пальчатая горка; 9 – ковшовый элеватор; 10 – переборочный стол; 11 – бункер.

 

Самый распространенный на территории РФ современный бункерный комбайн импортного производства – DR–1500 фирмы «Grimme» (рис. 4).

 

Рис. 4. Технологическая схема комбайна «Dewulf RA-3060». 1 – катки; 2 – вертикальные диски; 3 – лемех; 4 – основной элеватор; 5 – ботвоудалители; 6 – каскадный элеватор; 7 – дополнительный элеватор; 8 – ковшовый элеватор; 9 – пальчатая горка; 10 – отбойный элемент; 11 – поддерживающая лента; 12 – вал; 13 – переборочный стол; 14 – бункер.

 

К конструктивным особенностям комбайнов данного типа следует отнести наличие, помимо основных функционирующих элементов (подкапывающая часть – катки, лемех и боковые отрезные диски), одного или нескольких сепарирующих элеваторов (основной и дополнительные), а также интенсификаторов, комкодавителей, ботвоудалителей (пальчато-гребенчатый, редкопрутковый и другие), продольной горки, подъемного элеватора, переборочного стола, бункера и выгрузного элеватора. [10, 13, 14]

Отличие данного компоновочного решения машины – присутствие дополнительного элеватора, обеспечивающего повышение площади сепарации и, следовательно, качества товарной продукции в результате снижения механических примесей.

Данное конструктивное решение не лишено недостатков, в числе которых повышение материалоемкости машины, повреждение продукции в результате компоновки дополнительных интенсификаторов сепарации механического действия, что обусловливает дополнительные ударные нагрузки в соответствии с ранее проведенными исследованиями и представленные в открытой печати. [18]

Одно из наиболее удачных компоновочных решений машины для уборки картофеля – комбайн SE 150/60 производства Германии компании «Grimme» (рис. 5).

 

Рис. 5. Технологическая схема комбайна «Grimme» SE 150/60. 1 – катки; 2 – вертикальные диски; 3 – лемех; 4, 5 – первый и второй элеваторы; 6 – ботвоудаляющий транспортер; 7, 9, 10 – первое, второе и третье сепарирующие устройства; 8 – гребенчатый ботвоудалитель; 11 – переборочный стол; 12 – загрузочный элеватор; 13 – бункер.

 

Положительный аспект комбайна данного типа – «щадящая» система сепарации, характеризующаяся наличием минимального количества падений клубней с очистительных устройств, по сравнению с «Dewulf RA-3060».

Для более качественного и оперативного управления сложными процессами в современном сельскохозяйственном производстве, необходимо слияние различных показателей, получаемых от сенсоров разных типов и информационных источников. Доступные ценные данные не могут быть полностью использованы, если неизвестны или не могут быть установлены алгоритмы их взаимосвязей.

Приводы элеваторов большинства уборочных машин выполнены с возможностью регулировки скорости вращения, но на практике для повышения чистоты сходового вороха чаще всего данный параметр устанавливается на максимальное значение, что приводит к увеличению содержания в сходе травмированных корнеплодов и луковиц.

Поэтому все большее распространение получают электронные системы контроля и поддержания оптимальных режимов работы машин для уборки корнеплодов и лука. Применяют специальные датчики, оценивающие уровень загрузки сепарирующих элеваторов. Данные обрабатываются бортовым компьютером, и по заданному оптимизационному алгоритму устанавливается скорость элеваторов. Это позволяет исключить вмешательство механизатора в технологический процесс сепарации и снизить количество травмированных корнеплодов и луковиц.

Цель работы – обоснование конструктивных и режимно-технологических параметров автоматизированных сепарирующих рабочих органов картофелеуборочного комбайна.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

При решении поставленных задач использовали методологии системного анализа и синтеза, физического моделирования, основанные на теории искусственных нейронных сетей, теории вероятностей и математической статистики, численные методы решения аналитических зависимостей, классической механики, основные положения теории разрушения, механики грунтов, общепринятые методы проведения лабораторно-полевых исследований. [15, 17, 19]

Достоверность полученных данных обеспечена методами математической обработки и статистического анализа результатов исследований, многофакторного анализа, применением программ «Microsoft Excel», «STATISTICA-6.0». [2, 16, 21]

Для увеличения производительности с одновременным повышением качественных показателей уборки картофеля необходимо создание системы функционирующих элементов уборочной машины с определением величины изменяющегося внешнего воздействия X почвенно-климатических условий адаптации функций состояния Z и управляющего воздействия U (изменение режимных и технологических параметров рабочих органов машины для уборки картофеля) к условиям внешней среды для обеспечения оптимального результирующего показателя (Y) работы уборочной машины. Известно, что под фактором, вызывающим отклонение управляемой величины (результирующий показатель (Y) работы машины для уборки картофеля), понимается какое-либо возмущающее воздействие (внешнее воздействие X почвенно-климатических условий), ему соответствует принцип управления по возмущению. [1, 3, 20]

При управлении по возмущению ставится задача компенсации влияния этого воздействия на управляемую величину. [4] Функциональная схема системы управления с принципом управления по возмущению (принцип Понселе-Чиколева) представлена на рисунке 6.

 

Рис. 6. Схема управления по возмущению.

 

Возмущающее воздействие F(t) через канал возмущения КВ управляемого объекта УО влияет на управляемую величину β(t), вызывая ее отклонение θ_L(t) от требуемого значения. Принцип управления по возмущению состоит в том, что для уменьшения или устранения отклонения θ_L(t) управляемой величины от требуемого значения, вызываемого возмущающим воздействием F(t), измеряется и в результате его преобразования, вырабатывается управляющее воздействие γ(t), которое приложено к входу объекта УО, вызывает компенсирующее отклонение θ_γ(t) управляемой величины противоположного знака, по сравнению с отклонением θ_L(t).

Для полной компенсации влияния возмущающего воздействия отклонение θ_γ(t) в каждый момент времени должно быть равно по знаку отклонения θ_L(t), вызываемому возмущающим воздействием F(t). Измерение и преобразование F(t) осуществляется с помощью измерительного элемента (ИЭ), он образует связь по возмущению. Выходное воздействие связи по возмущению (компенсирующее воздействие) в согласующем устройстве (СО) складывается с задающим воздействием α(t), определяющим требуемое значение управляемой величины. Задающее воздействие вырабатывается в задающем органе (ЗО).

Суммарное воздействие Σ(t) с помощью усилителя–преобразователя (УП) увеличивается по мощности до величины, необходимой для получения требуемого режима работы объекта. Наряду с усилением Σ(t) производится его дополнительное преобразование. Сформированное таким образом управляющее воздействие γ(t) с выхода УП поступает на вход объекта и через его канал управления КУ компенсирует влияние возмущающего воздействия, вызывая противоположную реакцию объекта, по сравнению с реакцией, вызываемой возмущающим воздействием через канал возмущения объекта. Связь по возмущению и усилитель-преобразователь образуют автоматическое управляющее устройство (АУУ). АУУ измеряет и преобразует возмущающее воздействие F(t) в соответствии с заложенным алгоритмом управления, вырабатывает управляющее воздействие γ(t). Система с принципом управления по возмущению (САУ) имеет алгоритм, общий вид которого представлен функцией: γ(t) = f [F(t)] (управляющее воздействие – функция возмущающего воздействия).

На рисунке 6 показано, что в САУ с принципом управления по возмущению имеется два канала влияния возмущающего воздействия F(t) на управляемую величину γ(t): канал возмущения (КВ) объекта, считающийся естественным каналом влияния возмущающего воздействия, и канал, образованный обратной связью по возмущению усилителем-преобразователем и КУ объекта – искусственно созданный компенсационный канал. [6]

РЕЗУЛЬТАТЫ

Функциональная схема автоматической системы контроля режимных и технологических параметров сепарирующей системы машины для уборки картофеля представлена на рисунке 7.

 

Рис. 7. Функциональная схема системы автоматического контроля режимных и технологических параметров сепарирующей системы машины для уборки картофеля.

 

Возмущающее воздействие F₁(t) (твердость почвы) воспринимается измерительным органом (ИО) (подкапывающий лемех) и передается на сравнивающий орган (СО) – опорную плиту. Далее сигнал поступает на рабочий орган (РО) (упругий элемент), который создает управляющее воздействие, передающееся на объект управления (ОУ) (шток перемещения и вал интенсификатора), который в свою очередь воздействует на управляемую величину γ₁(t) (глубина подкапывания). По мере продвижения машины для уборки картофеля изменяются физико-механические свойства почвы, урожайность товарной продукции, а следовательно и подача вороха на сепарирующие рабочие органы уборочной машины, что влияет на качественные показатели уборки. В каждый момент времени происходит изменение возмущающего воздействия F₂(t) (масса вороха картофеля), которое воспринимается измерительным органом (ИО) (датчик веса) и передается на сравнивающий орган (БУ) (блок управления). Если величина больше определенного значения, то сигнал поступает на РО (механизм вертикального перемещения) и передается на ОУ (вал ведомого ролика приемного элеватора и вал ведомого основного элеватора), изменяющий управляемую величину γ₂(t) и γ₃(t). Если возмущающее воздействие F₂(t) (масса вороха картофеля) на сходе с первого пруткового элеватора отличается от требуемого значения массы вороха картофеля, воспринимаемого ИО (датчик веса), то сигнал передается на БУ, а далее на РО (механизм вертикального перемещения) и ОУ (вал ведомого ролика приемного элеватора и вал ведомого основного элеватора). Задание и контроль регулируемых углов α₁ и α₂ наклона сепарирующих элеваторов (приемный и основной), а также угла α₃ наклона выносной горки осуществляется автоматически бортовым компьютером. Относительное изменение управляемого перемещения рабочего исполнительного механизма, регулирующего углы α наклона элеваторов и выносной пальчатой горки производится в соответствии с разработанным алгоритмом:

$\frac{\Delta \text{y}}{\text{y}}=\delta {\text{Q}}_{\text{Вп}}+{\text{K}}_{\text{m}}\frac{1}{{\text{f}}_{\text{m}}},$ (1)

где Q_Вп – подача вороха клубней картофеля на подкапывающий лемех, кг/с; К_m – коэффициент преобразования тензодатчика веса в частоту электрического сигнала; f_m – частота электрического сигнала на выходе из тензодатчика, Гц.

${\text{Q}}_{\text{Вп}}=\frac{\text{m}\cdot {\text{v}}_{\text{Л}}}{\text{L}},$ (2)

где m – масса клубненосного вороха, кг; v_Л – поступательная скорость движения уборочной машины, м/с; L – длина подкапывающего лемеха, м.

Схема автоматизированной сепарирующей системы картофелеуборочного комбайна представлена на рисунке 8.

 

Рис. 8. Конструктивно-технологическая схема сепарирующей системы картофелеуборочного комбайна с цифровой системой управления очистки. 1 – приемный прутковый элеватор; 2 – лемех подкапывающий; 3 – датчик веса подкапывающего лемеха; 4 – микроконтроллер; 5 – опорная стойка приемного пруткового элеватора; 6 – датчик инерционный; 7 – опорная стойка основного пруткового элеватора; 8 – выносная пальчатая горка; 9 – основной прутковый элеватор; 10, 11 – приемник инфракрасного излучения; 12 – электроцилиндр.

 

Выносная пальчатая горка имеет систему технического зрения в виде камеры с зоной покрытия всей рабочей поверхности полотна, блок управления, а также исполнительные механизмы с упруго-эластичными рабочими органами, приводимыми в действие электроприводами. [13, 14, 18, 19]

Для распознавания клубней картофеля над полотном пальчатой горки установлена универсальная вeб-камера «Logitech HD Pro C920», которая с высокой детализацией сканирует объекты, и разработана принципиальная блок-схема функционирования электронной системы линии.

Над прутковым элеватором 1 находится приемник инфракрасного излучения 10 (определитель сгруживания вороха), который передает сигнал на электронный блок управления 4 скорость перемещения картофелеуборочного агрегата.

При превышении заданной толщины вороха на основном прутковом элеваторе 9 изменяется скорость движения агрегата вплоть до полной его остановки, исключая сгруживание клубненосной массы.

Над местом падения клубней на основном прутковом элеваторе 9 (задняя часть) присутствует приемник инфракрасного излучения 11 (определитель примесей). Он взаимодействует с электронным блоком, выход которого связан с электромагнитными клапанами управления электроцилиндром 12, меняющим угол наклона выносной пальчатой горки 8.

В зависимости от наличия на основном прутковом элеваторе 9 почвенных комков, либо их отсутствия, приемник инфракрасного излучения 11 передает сигнал на гидрораспределитель и при помощи электроцилиндра 12 направляет процесс таким образом, чтобы клубни, выделившиеся из почвы, скатывались с горки 8 на основной прутковый элеватор 9 с минимальным количеством почвенных комков.

На основном прутковом элеваторе 9 клубни перемещаются двухручьевым ленточным транспортером на выгрузной (на схеме не показан) и далее в рядом идущий транспорт. Попавшие на элеватор 9 вместе с клубнями комки почвы отбираются комбайнером-переборщиком вручную и перекладываются в примеси для сбрасывания на убранное поле.

Почвенные комки, падающие с пальчатой горки 8 на элеватор 9, разрушаются при ударе. Клубни высвобождаются, мелкая почва просеивается на убранное поле. Клубни и остатки примесей с элеватора 3 попадают на пальчатую горку 8 и вновь проходят технологическую цепочку 6-7-9-10, клубни отделяются от примесей и попадают на основной прутковый элеватор 9.

В связи с тем, что регулирование угла α₁ наклона полотна пальчатой горки осуществляется перемещением заднего вала приводного барабана пруткового элеватора диаметром D_ПР, то требуемое расстояние S₁ перемещения штока актуаторов в теле цикла рассчитывается по формуле:

${\text{S}}_1=\left[{\text{L}}_{\text{ПГ}}-\left(\frac{{\text{D}}_{\text{ВЕД}}}{2}+\frac{{\text{D}}_{\text{ПР}}}{2}\right)\right]\cdot \sin {\alpha }_1,$ (3)

где L_ПГ – длина выносной пальчатой горки, м; D_ВЕД – диаметр ведомого вала барабана пальчатой горки, м; D_ПР – диаметр приводного вала барабана пальчатой горки, м.

Моделирование выносной пальчатой горки с регулируемым углом наклона полотна с элементами ИИ, обеспечивающими распознавание почвенных комков и их отделение от товарной продукции картофеля на клубненосный ворох для обоснования конструктивных и технологических параметров, при которых обеспечивается высокая полнота сепарации и минимальные повреждения товарной продукции, выполним при допущениях: стебли ботвы и сорняков расположены на полотне равномерно; компоненты вороха движутся по рабочей поверхности полотна без скольжения; объемный вес растительных и почвенных примесей, соответственно γ_Р = 135 кг/м³, γ_П = 1500 кг/ м³.

Основные свойства изображений при распознавании почвенных комков и клубней картофеля соответствуют дифференцированию оригинала при умножении на р разности между его изображением и значением оригинала в начальный момент:

$\frac{\text{df}\left(\text{t}\right)}{{\text{dt}}^2}{\leftarrow }_{.}^{.}\text{pF}\left(\text{p}\right)–\text{pf}\left(0\right).$ (4)

Изображение второй производной определяется формулой:

$\frac{{\text{d}}^2\text{f}\left(\text{t}\right)}{{\text{dt}}^2}{\leftarrow }_{.}^{.}{\text{p}}^2\text{F}\left(\text{p}\right)–{\text{p}}^2\text{f}\left(0\right)–\text{p}{\left(\frac{\text{df}}{\text{dt}}\right)}_0,$ (5)

n-й производной:

$\frac{d^{n}f\left(t\right)}{d{t}^n}\leftarrow :p^{n}F\left(p\right)-\sum _{k=0}^{k=n-1}{p}^{n-k}{f}_0^k.$ (6)

Для нулевых натальных условий можно записать:

$\frac{\text{df}\left(\text{t}\right)}{\text{dt}}{\leftarrow }_{.}^{.}\text{pF}\left(\text{p}\right).$ (7)

Соответственно изображение n-й производной функции при нулевых начальных условиях равносильно умножению изображения этой функции на оператор р в n-й степени:

$\frac{{\text{d}}^{\text{n}}\text{f}\left(\text{t}\right)}{{\text{dt}}^{\text{n}}}{\leftarrow }_{.}^{.}{\text{p}}^{\text{n}}\text{F}\left(\text{p}\right).$ (8)

Рассмотрим звено проектируемой сепарирующей системы (пальчатая горка), описываемое дифференциальным уравнением:

$\text{T}\frac{\text{dx}}{\text{dt}}+\text{x}\left(\text{t}\right)={\text{K}}_1\text{y}\left(\text{t}\right),$ (9)

где y(t) – входное воздействие; x(t) – измерение выходной величины.

Входное воздействие на сепарирующие устройства – сход Q_Вэл клубненосного вороха с подкапывающих рабочих органов, который определяется:

${\text{Q}}_{\text{Вп}}=\frac{\left[{\text{V}}_{\text{В}}\cdot \left({\rho }_{\text{П}}+{\rho }_{\text{Л}}\right)\right]\cdot {\text{v}}_{\text{Л}}}{{\text{l}}_{\text{Л}}},$ (10)

где ρ_П – плотность почвы, кг/м³; ρ_Л – плотность клубней, кг/м³; v_Л – поступательная скорость подкапывающего лемеха, м/с; l_Л – длина подкапывающего лемеха, м.

Сход клубненосного вороха с поверхности сепарирующих устройств находится по выражению:

${\text{Q}}_{\text{Вэл}}=\frac{\text{m}\cdot {\text{v}}_{\text{ЭЛ}}}{{\text{L}}_{\text{эл}}},$ (11)

где m – масса клубненосного вороха на пальчатой горке, кг; L_эл – длина пальчатой горки, м.

Масса клубненосного вороха на сходе m_СХэл с поверхности сепарирующих устройств:

${\text{m}}_{\text{СХэл}}=2\cdot \left({\text{m}}_2+{\text{m}}_3+{\text{m}}_{\text{К}}\right)-\left({\text{m}}_2+{\text{m}}_3+{\text{m}}_{\text{К}}\right),$ (12)

где m₁ – масса мелких почвенных примесей, кг; m₂ – комков почвы, соизмеримых по размерам с клубнями, кг; m₃ – крупных почвенных комков, кг; m_К – клубней картофеля, кг; m₅ – растительных примесей, кг.

Предположим, что y(t) имеет вид единичного скачка:

$\text{y}\left(\text{t}\right)={\text{Q}}_{\text{Вэл}}=\left\{\begin{array}{c}1 \text{при} \text{t}\ge 0\\ 0 \text{при} \text{t}<0\end{array}\right.$ (13)

и до его приложения звено находилось в состоянии покоя, то есть предначальные условия нулевые.

Применяя преобразование Лапласа, решение исходного уравнения в операционной форме получим в виде:

$\text{X}\left(\text{p}\right)=\text{Y}\left(\text{p}\right)\text{W}\left(\text{p}\right),$ (14)

где X(p) и Y(p) – изображение функций x(t) и y(t);

$\text{W}\left(\text{p}\right)=\frac{{\text{K}}_1}{{\text{T}}_{\text{p}}+1}$ – передаточная функция звена пальчатой горки.

Изображение единичного скачка:

$\text{Y}\left(\text{p}\right)= 1.$ (15)

Тогда полученное решение:

$\text{X}\left(\text{p}\right)= \frac{{\text{K}}_1}{\text{Tp}+1}.$ (16)

Переходя от изображения к оригиналу, найдем закон изменения во времени величины x(t) при заданном характере изменения входной величины.

$\text{x}\left(\text{t}\right)={\text{K}}_1\left(1-{\text{e}}^{-\frac{\text{t}}{\text{T}}}\right).$ (17)

Функция, описывающая изменения выходной величины объекта во времени, в результате изменения внешнего воздействия в виде единичного скачка, если при t < 0 объект находился в установившемся состоянии, называется переходной.

Поведение объектов или систем автоматического регулирования обычно описывается более сложными дифференциальными уравнениями. Их операторное решение получается в виде отношения полиномов M(p) и N(p), причем обычно n > m:

$\text{X}\left(\text{p}\right)=\frac{\text{M}\left(\text{p}\right)}{\text{N}\left(\text{p}\right)}.$ (18)

$\text{M}\left(\text{p}\right)={\text{b}}_1{\text{p}}^{\text{m}}+{\text{b}}_2{\text{p}}^{\text{m}-1}+\dots +{\text{b}}_{\text{m}-1}\text{p}+{\text{b}}_{\text{m}}.$ (19)

$\text{N}\left(\text{p}\right)={\text{a}}_1{\text{p}}^{\text{n}}+{\text{a}}_2{\text{p}}^{\text{n}-1}+\mathrm{...}+{\text{a}}_{\text{n}-1}\text{p}+{\text{a}}_{\text{n}}.$ (20)

Угол α_П подъема полотна пальчатой горки в поперечном направлении определяется по формуле:

${\alpha }_{\text{П}}>{\phi }_{ЭЛ}+\text{arctg}\frac{{\text{a}}_{\text{e}}}{\text{g}},$ (21)

где φ_ЭЛ – угол трения клубненосного вороха по поверхности пруткового элеватора, град; a_e – переносное ускорение материальной точки, м/с²; g – ускорение свободного падения материальной точки, м/с².

Выводы. Выполнено теоретическое обоснование конструктивных и режимно-технологических параметров комплекса сепарирующих и комкоразрушающих рабочих органов с элементами искусственного интеллекта, обеспечивающих распознавание почвенных комков и их отделение от товарной продукции картофеля.

Определена мощность, затрачиваемая на привод интенсификаторов сепарации (комкоразрушающие устройства) пальчатой горки – 1,7097 кВт, включающая мощность, расходуемую на деформацию почвы и мощность на отбрасывание почвенных частиц с учетом их площади (не более 0,094 м²) и скорости движения.

Установлено, что относительное изменение управляемого перемещения рабочего исполнительного механизма, регулирующего углы α наклона элеваторов и выносной пальчатой горки определяется подачей вороха клубней картофеля на подкапывающий лемех, коэффициентом преобразования тензодатчика веса в частоту электрического сигнала и частотой электрического сигнала на выходе из тензодатчика.

Разработана конструктивно-технологическая схема сепарирующей системы картофелеуборочного комбайна с цифровой системой управления. Основные свойства изображений при распознавании почвенных комков и клубней картофеля соответствуют дифференцированию оригинала при умножении разности между его изображением и значением оригинала в начальный момент.

About the authors

A. Y. Izmailov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”; Russian Academy of Sciences

Email: sibirev2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1143-7286

Academician of the RAS, Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. S. Dorokhov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Email: sibirev2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4758-3843

Academician of the RAS, Chief Researcher

Russian Federation, Moscow

A. V. Sibirev

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Author for correspondence.
Email: sibirev2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9442-2276

Grand PhD in Engineering Sciences, Chief Researcher

Russian Federation, Moscow

M. A. Mosyakov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Email: sibirev2011@yandex.ru

PhD in Engineering Sciences

Russian Federation, Moscow

N. V. Sazonov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Email: sibirev2011@yandex.ru

PhD in Engineering Sciences

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files