Розроблено новий аналітичний підхід щодо оцінки напружено-деформованого стану пруткових транспортерів бурякозбиральних машин. Побудовано математичну модель експлуатаційної навантаженості транспортера з урахуванням збуджувальних динамічних навантажень залежно від форми імпульсу, спричиненого нерівномірним розподілом коренеплодів на полотні транспортера. Із застосуванням розробленої моделі, що грунтується на використанні модифікованого методу мінімуму потенціальної енергії деформації, визначено напружено-деформівний стан конструкцій пруткових транспортерів. У результаті проведених досліджень удосконалено конструкції кріплення елементів транспортера. Одержані універсальні рівняння стосовно оцінки зазначеного стану транспортера удосконаленої конструкції враховують інтенсивність експлуатаційної навантаженості на транспортер у разі дії різної форми силових імпульсів. Наведено математичні залежності для визначення деформації тягового елемента удосконаленої конструкції від дії навантаження на підставі розгляду стану рівноваги елемента транспортера, а також характеристики його динамічної навантаженості. Побудовано розрахункову модель для визначення часу зношення головки прутка полотна, визначено ресурс головки прутка полотна транспортера.

Обгрунтовано технологічний процес сепарації картопляного вороху й основні параметри лемішно-роторного картоплекопача на підставі результатів досліджень характеру руху бульбоносного пласта по робочих поверхнях лемеша та процесу взаємодії бульби з робочею поверхнею лопаті. Одержано залежності для обгрунтування геометричної форми робочої поверхні лемеша активної дії, математичну модель, яка характеризує відносний взаємозв'язок переміщення елементів вороху на цій поверхні й особливостей його руху по поверхні лопаті ротора, залежності впливу конструктивно-кінематичних параметрів лопаті ротора на процес руйнування грудок у перфорованій частині лемеша та дальності польоту бульби.

Сформовано вимоги до адаптації енергетичних засобів до технології виробництва картоплі на крапельному зрошуванні та малих площ. Обгрунтовано параметри робочих органів картоплекопача прочісувального типу. Визначено умову поєднання операцій кришення грудок грунту під час одночасного транспортування бульб картоплі. Встановлено закон руху картоплі у сепаратору під час дії на неї робочого органа прочісувального типу. Визначено зону руйнування грудок грунту прочісувальним робочим органом. Встановлено особливості формування зони розташування бульб картоплі під час крапельного зрошування. Використано методи кінематичного та регресивного аналізу, статистичні методи, методи оптимізації рівняння регресії. Розроблено методики, установки лабораторні та лабораторно-польові, методи конструктивних і технологічних параметрів картоплекопача прочісувального типу.

Показано можливість підвищення показників якості роботи картоплезбиральних машин шляхом використання стрічкового сепаратора й обгрунтування його раціональних параметрів і режимів роботи. Запропоновано новий спосіб впливу на картопляний ворох, для реалізації якого створено конструкцію стрічкового сепаратора. Розроблено математичну модель процесу сепарації трикомпонентного картопляного вороху. Експериментально визначено емпіричні коефіцієнти математичної моделі для суглинку середнього. Обгрунтовано критерій та алгоритм оптимізації параметрів і режимів роботи сепаратора. Визначено раціональні параметри процесу сепарації, на підставі яких визначено оптимальні параметри та режими роботи стрічкового сепаратора. На підставі результатів експериментальних досліджень встановлено аналітичні залежності показників якості роботи сепаратора та потужності на його привід від режимів функціонування, здійснено перевірку математичної моделі на адекватність. Розроблено методику інженерного проектування картоплезбиральної машини зі стрічковим сепаратором. Наведено економічну оцінку ефективності використання стрічкового сепаратора.

Розглянуто питання технологічного процесу руйнування грунту ротаційним робочим органом. Описано конструкції для руйнування грудок і сепарації грунту. Зроблено висновок, що руйнування грудок грунту статичним навантаженням потребує в 5,5 - 19 разів більше енергії, ніж у разі руйнування динамічним способом. Розроблено принципи створення ротаційного сепаратора з використанням зворотно-поступальних коливань, що руйнують грудки грунту, в основному, динамічним способом, а також розроблено математичні моделі кришення грунту. Виведено розрахункові залежності для визначення оптимальних параметрів роботи ротаційного сепаратора. Обгрунтовано економічну й енергетичну ефективність запропонованого сепаратора.

Розглянуто питання технологічного процесу руйнування грунту ротаційним робочим органом. Проведено огляд конструкцій для руйнування грудок і сепарації грунту. Зроблено висновок, що руйнування грудок грунту статичним навантаженням потребує в 5,5-19 разів більше енергії, ніж у разі руйнування динамічним способом. Розроблено принципи створення ротаційного сепаратора з використанням зворотньо-поступальних коливань, що руйнують грудки грунту, в основному, динамічним способом, розроблено математичні моделі кришення грунту. Виведено розрахункові залежності для визначення оптимальних параметрів роботи ротаційного сепаратора, обгрунтовано економічну й енергетичну ефективність запропонованого сепаратора.

Розглянуто питання раціональної організації розподілення грунтово-картопляної суміші за шириною поверхні елеватора. Аналітичним дослідженням проаналізовано динаміку руху суміші та встановлено раціональні параметри робочих органів. Доведено можливість інтенсифікації та підвищення продуктивності процесу збору врожаю. Встановлено режими роботи розрихлювача та сепаратора за яких досягається ефективна сепарація з мінімальним пошкодженням бульб картоплі. Проведено виробничі випробування картоплезбиральної машини та розраховано економічний ефект від її використання.

Розглянуто технології механізованого збирання картоплі. Висвітлено теоретичні засади будови та розрахунку копачів бульб з урахуванням особливостей їх механіко-технологічних властивостей і в контексті відомих теорій розпушення грунту. Запропоновано нову конструкцію U-подібного копача та методику розрахунку його конструктивних і технологічних параметрів.

Рассмотрены технологии механизированной уборки картофеля. Освещены теоретические основы строения и расчета копателей с учетом особенностей их механико-технологических свойств и в контексте известных теорий распушивания почвы. Предложена новая конструкция U-подобного копателя и методика расчета его конструктивных и технологических параметров.

Україна має унікальний природний потенціал, що дозволяє стати лідером по виробництву сільськогосподарської продукції в Європі. Проте, для успішного виходу на західні ринки необхідно забезпечити перш за все конкурентоспроможність власної продукції, яка досягається при комплексній механізації технологічних процесів, зниженні затрат праці, збільшенні врожайності та якості одержуваної продукції. Викладені результати техніко-технологічного аналізу робочих органів картоплезбиральних комбайнів компанії GRIMME: бадилеподрібнювача, підкопуючого робочого органу, систем регулювання всіх сепаруючих пристроїв, систем візуальний контроль з управлінням за допомогою шин, систем автоматичного водіння, систем точного землеробства та рекомендації з їх застосування в сучасних умовах ведення аграрного виробництва.

Розглянуто питання особливості організації технічного сервісу картоплезбиральних комбайнів зарубіжних фірм з метою комплексного вивчення основ забезпечення експлуатаційної надійності техніки, прогресивних технологій технічного сервісу що використовується в АПК. Викладено проблеми технічного сервісу картоплезбиральних комбайнів різних виробників, розв'язання яких потрібне для кваліфікованого управління виробничими процесами підготовки машин до експлуатації.

Самой трудо- и энергоемкой частью технологии машинного производства картофеля является процесс уборки, который осуществляется в основном комбайнами. Современные картофелеуборочные машины обеспечивают требуемые показатели эффективности в благоприятных условиях эксплуатации. В неблагоприятных условиях (которые, в первую очередь, характеризуются повышенной или пониженной влажностью почвы) полнота сепарации клубней от примесей снижается, а потери и повреждения продукции растут. Данная ситуация связана с несовершенством сепарирующих рабочих органов картофелеуборочных машин. В процессе машинной уборки на сепарирующих рабочих органах отсеивается до 1000 тонн почвы с 1 га. Вследствие этого производительность картофелеуборочных комбайнов в целом определяется пропускной способностью их сепараторов. Учитывая тот факт, что каждый технологический элемент комбайна в процессе функционирования потребляет определенную мощность, можно говорить о формировании баланса мощности комбайна и возможности определения составных последнего.

Наведена розроблена авторами лабораторна установка нової конструкції для проведення експериментальних досліджень очисників картопляного вороху спірального типу, здатних до активного самоочищення від налиплого грунту, ефективного відведення грунтових і рослинних домішок та якісного очищення бульб картоплі з їх мінімальними втратами і пошкодженнями. Зокрема, на цій лабораторній установці будуть проведені експериментальні дослідження очисника картопляного вороху, який складається з п'яти хвилеподібно розташованих робочих спіралей, що дає змогу значно розширити робочу зону сепарації поступаючого картопляного вороху, а це сприятиме кращому його розосередженню по робочій поверхні очисника, більш інтенсивному руйнуванню грунтових грудок, а отже покращенню просіювання грунтових і рослинних домішок і зменшенню забивання робочих спіралей, що в кінцевому рахунку підвищує продуктивність і працездатність картопляного очисника. Процес очищення бульб від грунтових і рослинних домішок зазначеним очисником відбувається за рахунок переміщення картопляного вороху витками консольно закріплених спіральних пружин, що обертаються з певною кутовою швидкістю, та коливального руху самих пружин, що виникає за рахунок прогину їхніх поздовжніх осей під дією ваги поступаючого в робочу зону очисника вороху. При цьому грунтові і рослинні домішки просіваються крізь сепаруючі зазори і витки спіралей, а бульби картоплі транспортуються витками спіралей у напрямі до вивантажувального транспортера. Розрахунки потрібної потужності на привід лабораторної установки показали, що вона не перевищує 1,3 кВт.

Наведена розроблена авторами лабораторна установка нової конструкції для проведення експериментальних досліджень очисників картопляного вороху спірального типу, здатних до активного самоочищення від налиплого грунту, ефективного відведення грунтових і рослинних домішок та якісного очищення бульб картоплі з їх мінімальними втратами і пошкодженнями. Зокрема, на цій лабораторній установці будуть проведені експериментальні дослідження очисника картопляного вороху, який складається з п'яти хвилеподібно розташованих робочих спіралей, що дає змогу значно розширити робочу зону сепарації поступаючого картопляного вороху, а це сприятиме кращому його розосередженню по робочій поверхні очисника, більш інтенсивному руйнуванню грунтових грудок, а отже покращенню просіювання грунтових і рослинних домішок і зменшенню забивання робочих спіралей, що в кінцевому рахунку підвищує продуктивність і працездатність картопляного очисника. Процес очищення бульб від грунтових і рослинних домішок зазначеним очисником відбувається за рахунок переміщення картопляного вороху витками консольно закріплених спіральних пружин, що обертаються з певною кутовою швидкістю, та коливального руху самих пружин, що виникає за рахунок прогину їхніх поздовжніх осей під дією ваги поступаючого в робочу зону очисника вороху. При цьому грунтові і рослинні домішки просіваються крізь сепаруючі зазори і витки спіралей, а бульби картоплі транспортуються витками спіралей у напрямі до вивантажувального транспортера. Розрахунки потрібної потужності на привід лабораторної установки показали, що вона не перевищує 1,3 кВт.

Україна має унікальний природний потенціал, що надає змогу стати лідером по виробництву сільськогосподарської продукції в Європі. Проте, для успішного виходу на західні ринки необхідно забезпечити перш за все конкурентоспроможність власної продукції, яка досягається за комплексної механізації технологічних процесів, зниження затрат праці, збільшення врожайності та якості одержуваної продукції. Розглянуто детально процеси, які відбуваються у воросі під час його сепарації. Викладено результати способів активізації сепарації картопляного вороху, способи впливу сепараторів на картопляний ворох, класифікацію сепаруючих робочих органів картоплезбиральних машин, основні типи сепаруючих рабочих органів і типи профілів захисних покриттів сепаруючих пристроїв та перспективи зниження пошкоджень бульб на робочому органі сепарації.

На підставі сукупності узагальнених наукових результатів вирішено завдання підвищення ефективності процесу викопування бульб картоплі шляхом удосконалення конструкції та обгрунтування раціональних параметрів підкопувально-сепарувального робочого органа картоплезбиральної машини. На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень обгрунтовано раціональні конструктивні параметри запропонованого підкопувально-сепарувального робочого органа, які дозволили забезпечити високий ступінь розущільненя грунту та зниження енергетичних витрат. Запропонований підкопувально-сепарувальний робочий орган пройшов апробацію у Волинській державній сільськогосподарській дослідній станції НААН (смт Рокині Луцького району, Волинської області) та Інституті сільського господарства Західного Полісся НААН України (с. Шубків, Рівненського району, Рівненської області). Технічне рішення захищене 5 патентами на корисну модель України. Встановлення підкопувально-сепарувального робочого органа забезпечило зменшення кількості не викопаних бульб на 2,0 % за швидкості 2,5 км/год та зменшенння швидкості руху агрегата до 1,8 км/год - 1,6 %; зменшення пошкодження бульб з 1,6 до 1,4 % (картоплекопачка Agromet Z609/2) і з 1,7 % до 1,4 % (картоплекопачка КТН-2В за робочої швидкості 2,5 км/год) та з 1,0 % до 1,28 % (картоплекопачка КТН-2В за робочої швидкості 1,8 км/год). Результати польових досліджень показали ріст продуктивності машини, в середньому, на 6 %. Річний економічний ефект від експлуатації картоплекопачки із удосконаленим підкопувальним робочим органом становить 93 561 грн за цінами 2019 р.

Увагу приділено підвищенню якості роботи картоплезбиральних машин завдяки розробці конструкції й обґрунтуванню параметрів комбінованого підкопувально-сепаруючого робочого органа картоплезбиральної машини, який забезпечить ефективну сепарацію ґрунтово-картопляного вороху. Обґрунтовано конструкційно-технологічну схему комбінованого підкопувально-сепаруючого робочого органа картоплезбиральної машини, який включає активні пруткові барабани та пасивний розподільник вороху. Проведено теоретичний аналіз взаємодії робочих органів із картопляним ворохом. Обґрунтовано параметри пруткових барабанів за умови непошкодження та запобігання втрат бульб картоплі, а також параметри розподільника вороху. Розроблено експериментальну установку. Досліджено вплив основних параметрів розподільника на засміченість бульб картоплі ґрунтовими домішками. Доведено ефективність роботи запропонованого робочого органа. Розроблено дослідні зразки та проведено польові випробування картоплекопача і картоплекопача-навантажувача з підкопувально-сепаруючим робочим органом. Установлено, що картоплекопач із підкопувально-сепаруючим робочим органом при збиранні картоплі з врожайністю 30,6 т / га, яка посаджена гребеневим способом із міжряддями 0,7 м на чорноземі суглинистому вологістю 13,6 - 15,3 %, твердістю 1,14 МПа, забезпечує зниження втрат бульб - до 0,8 %, пошкодження бульб - 4,8 %. Встановлено, що картоплекопач-навантажувач із підкопувально-сепаруючим робочим органом при збиранні картоплі з врожайністю 24,3 т / га, яка посаджена гребеневим способом із міжряддями 0,7 м на чорноземі суглинистому вологістю 16,1 - 18,0 %, твердістю 1,13 - 2,0 МПа, забезпечує повноту збирання бульб - до 99,4 %, чистоту бульб в тарі - 97,4 %, пошкодження бульб - 4,6 %. Результатами польових досліджень підтверджено ефективність роботи нового підкопувально-сепаруючого робочого органа. Проведено економічну оцінку ефективності використання картоплекопача-навантажувача з підкопувально-сепаруючим робочим органом. Установлено, що річний економічний ефект становить 43300,0 грн. На підкопувально-сепаруючий робочий орган одержано патент України на винахід № 66901, деклараційний патент на винахід № 63436А та патент на корисну модель № 20358. На основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень розроблено технічну документацію, яку використано при виготовленні картоплекопача КРК-2 (ДКТБ ІМЕСГ), картоплекопача-навантажувача ККН-2 (ВАТ "БОРЕКС").

Мета роботи - підвищення якості збирання картоплі картоплезбиральними машинами. Експериментальні лабораторно-польові дослідження картоплекопача і картоплекопача-навантажувача з розробленим підкопувально-сепаруючим робочим органом, що включає розподільник вороху, виконані за методикою діючих стандартів з випробування картоплезбиральних машин. Під час експериментальних лабораторно-польових досліджень визначені показники якості збирання бульб і енергетичні характеристики машин з новим робочим органом. Встановлено, що встановлений на машинах підкопувально-сепаруючий робочий орган з розподільником вороху забезпечує зменшення втрат і підвищення чистоти збирання бульб. Висновки: встановлено, що картоплекопач з розробленим підкопувально-сепаруючим робочим органом, що включає розподільник вороху, при збиранні картоплі з врожайністю 30,6 т/га, яка була посаджена гребеневим способом з міжряддями 0,7 м, забезпечує зменшення втрат бульб в 3,1 разів (втрати 0,8 % з розподільником і 2,5 % - без розподільника), при цьому пошкодження бульб складало 4,8 %, що відповідає агротехнічним вимогам. Встановлено, що копачавантажувач з розробленим підкопувально-сепаруючим робочим органом, що включає розподільник вороху, забезпечує повноту збирання бульб - до 99,4 %, при цьому чистота бульб у тарі становить - 97,4 % (без розподільника - 85,8 %) при допустимому пошкодженні бульб 4,6 %. Витрати пального при збиранні картоплі на швидкості 3,2 - 4,7 км/год були в межах 13,7 - 17,1 кг/га.