Томатоуборочный комбайн
Томатоуборочные комбайны.Уборка томатов (помидор) – технологические схемы и конструкционные особенности.
ТОМАТЫ
Для машинной уборки применяют двухстрочные схемы посева (посадки) томатов: 90 + 50, 100 + 40, 120 + 60, 120 + 40 см при среднем расстоянии в рядке 30—35 см (густота посадки составляет 41—48 тыс. растений на 1 га). В последнее время в связи с использованием пневматических сеялок внедряется пунктирно-гнездовая схема посева. В одном гнезде размещают 5±2 семени, а между гнездами устанавливают расстояние 20—25 см. При такой схеме посева на 1 га выращивают до 230 тыс. растений. Отклонения оснований растений от оси ряда составляют ±10 см.
Ширина кроны куста составляет 40—60 см при выращивании без полива и 70—90 см при поливе. При схеме размещения 100+40 см общая ширина кроны томатов сорта Машинный 1 на двух рядках изменяется в пределах 115—175 см при среднем значении 133 см. Ширина полосы, на которой находятся плоды, не превышает 135 см при среднем значении около 100 см.
Высота растений к моменту уборки колеблется в пределах 20—70 см. Последнее значение характерно для растений, на которых плоды еще полностью не созрели. Средняя высота растений в зависимости от сорта и условий произрастания равна 30—50 см. К моменту уборки количество плодов, расположенных в зоне 0—100 мм от поверхности поля, составляет 65—90 %. При этом с поверхностью соприкасается до 15 % плодов. Длина основного стебля изменяется в пределах 35—90 см, а среднее ее значение в пределах 50—75 см. Отклонения от среднего значения длины стебля одного сорта составляют ± 12 см.
Масса растения с плодами колеблется в пределах 0,5—5,0 кг, а масса плодов на растении — в пределах 0,2—3,6 кг. Урожай плодов при одноразовой машинной уборке составляет 300—700 ц/га. Уборку рекомендуется начинать, когда на растениях в среднем не менее 70 % плодов красные.
Для машинной уборки применяют сорта с круглыми, плоскоокруглыми и удлиненными плодами и диаметром от 20 (удлиненные плоды) до 60 мм (плоскоокруглые). Индекс формы плодов (отношение длины плода к диаметру) колеблется от 0,74 у плоскоокруглых до 1,4 у удлиненных. Размеру плодов соответствует их масса: мелкие плоды имеют массу до 50 г, средние 50—80 г и крупные 80—100 г. Колебания массы плодов в пределах одного сорта значительные, например, у плодов сорта Машинный 1 от 10 до 70 г при среднем значении 38 г.
Среднее значение усилия теребления растения томата составляет 280—350 Н в зависимости от почвы и погодных условий.
Разрушающая статистическая нагрузка для зрелых плодов колеблется в пределах 20—50 Н, а иногда достигает 70 Н. При этом относительная деформация плодов равна 15—35%. У сливовидных сортов при нагружении в поперечном направлении относительная деформация достигает 49 %.
Прочность плодов в динамических условиях характеризуется критической высотой их падения. Для зрелых крупных плодов критическая высота равна 10—15 см при падении на деревянную или стальную поверхность и до 25 см при падении на губчатую резину толщиной 6—8 мм. Повреждения плодов при такой высоте падения не превышают 5%. Для сливовидных сортов соответственно #кр = 40-т-75 и 85 см.
Усилие отрыва плодов от кисти равно 10—33 Н при среднем значении не более 20 Н.
Коэффициент трения стеблей о такие материалы, как сталь, фанера, техническая резина, составляет 0,52—0,8. Угол качения шаровидных плодов 5—14°, плоскоокруглых при расположении ребром 11—12°. Наибольшая устойчивость плоскоокруглого плода наблюдается, когда он лежит на поверхности местом крепления к плодоножке. В этом случае происходит только скольжение.
Степень зрелости томатов обычно определяют по цвету — зеленые, молочные, бурые, розовые и красные. Цвет можно оценить спектрофотометрическим методом. Спектрофотометричеокие кривые отражения характеризуются коэффициентом отражаемости рк, т. е. отношением отраженного излучения к падающему на видимом участке спектра. Характер этих кривых, определенных на приборе СФ-10 для плодов разной степени зрелости, представлен на рисунке 1.
Наибольшая разница в значениях коэффициента отражаемости в зависимости от степени зрелости наблюдается при облучении плодов световым потоком с длиной волны А = 550+-575 нм (желто-зеленый участок спектрa j и Р=680-+685 нм (красный). На желто-зеленом участке спектра разница между значениями коэффициента отражаемости плодов зелено-молочной и красно-розовой зрелости составляет 0,3—0,35, а на красном участке 0,33—0,5. Бурые плоды имеют промежуточные значения коэффициента отражаемости.
МАШИНЫ ДЛЯ УБОРКИ ТОМАТОВ
В результате применения ручных тележек для перевозки четырех-пяти ящиков, тракторных платформ шириной захвата до 10 м грузоподъемностью до 2 т и транспортеров шириной захвата более 10 м облегчен труд сборщиков томатов. В СССР для этого используют платформы ПОУ-2 и ПНСШ-12, а также транспортеры шириной захвата до 50 м, изготовленные в овощеводческих хозяйствах. Наряду с транспортерами на ручном сборе овощей применяют платформу ПТ-3,5, рекомендованную в 1973 г. в производство вместе с томатоуборочным комбайном СК.Т-2, сортировальным пунктом СПТ-15 и контейнероопрокидывателем КОН-0,5 к погрузчику ПВСВ-0,5. Платформу ПТ-3,5 используют в комплексе с контейнероопрокидывателем КОН-0,5.
За рубежом в настоящее время применяют только транспортеры различных конструкций шириной захвата до 24 м.
Платформа ПТ-3,5 (рис. 2) состоит из рамы, ходовой части, системы сигнализации, бруса для подсоединения к трактору. На раме 7 с обеих сторон установлены ролики, образующие конвейер 9, боковые ограждения 2, передние упоры 8, задние поворотные упоры 5 и гидросистема 4 для привода их. Впереди установлена опорная стойка 1, которая в транспортном положении убирается вверх. Ходовая часть включает в себя левый и правый балансирные брусы 3, на которых смонтированы по два колеса 10 с шинами 9,0—16 и тормозами. Сигнализация платформы состоит из двух задних фонарей, передних и задних светоотражателей, кабелей и вилки для подключения к розетке штепсельного разъема трактора.
Рис. 2. Схема платформы ПТ-3,5
На роликовый конвейер устанавливают семь контейнеров 6, а всего используют 21 контейнер. Размеры контейнера (длинаХширинаХвысота) 1224X1000X700 мм, масса 52 кг, емкость 0,63 м 3 . Грузоподъемность агрегата составляет 3,5 т, размеры (длинаХширинаХвысота (с контейнерами)) 7980X1035X1350 мм, масса без контейнеров 1020 кг, угол наклона рамы при разгрузке 6,5°, ширина колеи 1680 мм.
Перед началом работы на агрегат устанавливают семь контейнеров и с помощью гидравлики трактора задними подвижными упорами прижимают их к передним упорам. Для предупреждения случайного раскрытия задние упоры могут замыкаться дополнительными фиксаторами.
При разгрузке заполненных контейнеров платформа агрегата с помощью прицепной системы трактора путем подъема прицепного бруса наклоняется. Контейнеры под действием собственной силы тяжести скатываются до упора последнего в площадку. После этого при медленном прямолинейном перемещении агрегата все контейнеры скатываются по роликовому конвейеру. Для уменьшения удара контейнеров о площадку в начале разгрузки следует начать движение агрегата одновременно с открытием задних упоров.
Для обеспечения нормальной разгрузки контейнеров раскосы механизма навески трактора должны быть установлены на длину 515 мм.
Наиболее рациональная технология при разовой ручной уборке овощей заключается в следующем. Пустые контейнеры с помощью платформы ПТ-3,5 раскладываются по полю на расстоянии один от другого, зависящем от урожая и определяемом предварительно до массового сбора. Рабочие собирают плоды в ведра или другие подручные средства и высыпают их в контейнеры. Наполненные контейнеры вилочным погрузчиком или другим подъемным средством с соответствующим приспособлением устанавливают на роликовый конвейер платформы ПТ-3,5, на которой перевозят их на пункт первичной переработки томатов или на площадку временного складирования продукции.
Применяют также следующую технологию. Плоды собирают в небольшие емкости (корзины, пластмассовые ведра и др.) или в ящики и оставляют их между рядками. Затем платформу ПТ-3,5 перевозят по полю, и группа рабочих собирает емкости с плодами и высыпает плоды в контейнеры.
Платформу можно использовать непосредственно при выборочном сборе. Тогда бригада сборщиков собирает плоды в ведра и сразу же их высыпает в контейнеры. Однако при этом способе использование платформы ПТ-3,5 неэффективно, так как процесс сбора плодов медленный (одну платформу будут заполнять в течение 2—3 ч). Из контейнеров овощи выгружаются контейнероопрокидывателем КОН-0,5.
Контейнероопрокидыватель КОН-0,5 (рис. 3) навешивается на плиту погрузчика ПВСВ-0,5, агрегатируемого с трактором Т-25А1. Спереди трактора навешивают дополнительные грузы. Контейнероопрокидыватель — имеет поворотное устройство, позволяющее переворачивать контейнер и высыпать из него плоды. Работает он следующим образом.
Агрегат подбирает контейнер с плодами, транспортирует его к месту выгрузки, поднимает на необходимую высоту и размещает над приемным устройством линии сортировки или переработки томатов. Затем тракторист включает гидроцилиндр поворота, поворачивает контейнер на 180°, и плоды высыпаются. Порожний контейнер поворачивается контейнероопрокидывателем в обратную сторону на 180°, опускается вниз и возвращается на разгрузочную площадку. Грузоподъемность погрузчика 0,5.т, производительность до 10 т/ч чистого времени. Масса КОН-0,5 составляет 350 кг, высота выгрузки плодов (от поверхности площадки до дна контейнера) 0,6—2,3 м.
Рис. 3. Контейнероопрокидыватель КОН-0,5, навешенный на погрузчик ПВСВ-0,5
Ограниченно применяют транспортерные агрегаты шириной захвата 40—50 м на уборке томатов консервного назначения и других овощей. При использовании этих средств убранные вручную плоды высыпают на ленту транспортера и загружают навалом в транспортное средство.
При уборке томатов для реализации в свежем виде в Астраханской области и на Дальнем Востоке применяют агрегаты, на которых одновременно с уборкой сортируют плоды по степени зрелости и укладывают в тару. С использованием этих средств ликвидируется только переноска собранных плодов на край поля. Однако главная операция — сбор плодов — выполняется вручную. Поэтому наряду с совершенствованием средств частичной механизации уборки томатов создавались машины для полной механизации этой технологической операции. В настоящее время в СССР и за рубежом созданы томатоуборочные комбайны и стационарные сортировальные пункты.
Отечественный томатоуборочный комбайн СКТ-2 может убирать томаты с сортировкой и без сортировки плодов. Он состоит (рис. 4) из подборщика, плодоотделителя, сортировальных столов и шасси. Подборщик включает делители 1 с копирующими колесами 2, дисковый подрезающий аппарат 6 с двумя гофрированными вертикальными транспортерами 3, наклонный транспотер 4. Между транспортером 4 и плодоотделителен установлен промежуточный транспортер 8. Под щелью между этими двумя транспортерами установлен выносной транспортер 24.
Плодоотделитель комбайна включает восьмиклавишный встряхиватель 9, барабанный встряхиватель 10, продольный плодособирающий транспортер 11. Рабочими органами для очистки и сортировки плодов являются вентилятдр 12, переборочный стол с тремя транспортерами 22, 23, 25 и площадкой 26 для рабочих, сортировальный стол 27 с площадками для рабочих, транспортер 15, элеватор 13 и бункер 14 зеленых плодов, выгрузной транспортер 28.
Шасси машины состоит из рамы 19, к которой прикрепляют все агрегаты комбайна, мост ведущих колес 18, мост управляемых колес 20, площадку 7 водителя, двигатель 16.
Рис. 4. Схема томатоуборочного комбайна СКТ-2
Технологический процесс работы комбайна осуществляется следующим образом. Диски 6 подрезают растения с двух рядков под землей на глубине до 4 см, которые транспортерами 3 направляются на транспортер 4, где частицы почвы мельче 18 мм проваливаются между прутками, а стебли, плоды и крупные комки почвы перемещаются вверх к промежуточному транспортеру 8. Комки почвы и осыпавшиеся плоды через щель падают на выносной транспортер 24, а стебли с плодами проходят над щелью и промежуточным транспортером 5 и подаются на клавишный встряхиватель 9. Здесь растения встряхиваются, плоды отрываются от стеблей и падают на плодособирающий транспортер 11, а стебли перемещаются по клавишам и падают на землю. Более полному плодоотделению способствует работа барабанных встряхивателей 10, которые имеют вращательные и колебательные движения. Они встряхивают стебли в верхнем слое плодостебельной массы. Плодособирающий транспортер — прутковый, поэтому мелкие комки почвы, отделившиеся от корней растений при встряхивании, просыпаются вниз. С этого транспортера ворох плодов падает на транспортер 27 сортировального стола и, проходя через воздушный поток, образуемый двумя вентиляторами 12, освобождается от легких примесей.
В зависимости от технологии уборки на комбайне можно не сортировать плоды, удалять все нестандартные плоды и комки земли и, наконец, сортировать с выбором бурых, розовых и молочных плодов и сбором их в бункер. Соответственно этому, а также степени спелости урожая на площадке у сортировального стола должны находиться от 3 до 12 рабочих.
В первом случае достаточно двух-трех рабочих для удаления крупных комков почвы из потока вороха плодов. Рабочие выбирают из потока комки и бросают их в щель между рамой сортировального стола и щитком 17. Если в ворохе нет комков, то рабочих к сортировальному столу не ставят. Тогда система для сбора зеленых плодов не нужна, и ее можно снять с комбайна.
Второй вариант технологии предусматривает удаление всех незрелых плодов и комков почвы. В этом случае все незрелые плоды и комки почвы выбрасывают в поле. За сортировальным столом должно находиться 10—12 рабочих.
Третий вариант предполагает сбор молочных, бурых и розовых плодов, годных для переработки и дозаривания в отдельный бункер, и удаление зеленых нестандартных плодов вместе с комьями почвы. За сортировальным столом должно находиться 10—12 рабочих.
При этом одни рабочие удаляют только комки почвы, если они есть в потоке плодов, а другие (4—5 чел.), размещенные в начале стола, выбирают годные для переработки и дозаривания незрелые плоды и перекладывают их на транспортер 15, который перемещает их к элеватору 13, а с него плоды поступают в бункер 14. После наполнения бункера комбайн останавливается, но привод на рабочие столы не отключается.
Пропускаются все плоды, оторвавшиеся от стеблей, затем лотки опускаются, и плоды постепенно высыпаются на транспортер сортировального стола 27 и выгрузным транспортером 28 подаются в отдельный контейнер на транспортном средстве.
Плоды, просыпавшиеся вместе с почвой в щель между транспортерами 4 и 8, транспортером 24 выносятся к переборочному столу, за которым могут находиться до восьми рабочих. Рабочие выбирают зрелые плоды с транспортеров 22 и 25 и перекладывают их на транспортер 23, которым плоды выносятся на сортировальный стол 27 в общий поток.
Глубина подрезания дисковыми ножами регулируется через копирующие колеса с помощью двух гидроцилиндров 5. В транспортное положение подборщик переводится гидроцилиндрами 21. При переводе комбайна в транспортное положение поднимаются гидроцилиндрами выгрузной транспортер и подвижная часть сортировального стола. Для работы на грядах необходимо установить сменные копирующие колеса без стеблеотводов.
Комбайн двухрядный, с шириной захвата 140—160 см, производительностью 4—5 т/ч. Обслуживают комбайн один комбайнер и до 20 рабочих-сортировщиков. Размеры комбайна в рабочем положении (длинаХширинаХвысота) 11,54 X 7,27 x 4,2 м, масса 8200 кг. Основные технологические регулировки рабочих органов комбайна следующие. В процессе наладки комбайна прежде всего следует установить оптимальную величину заглубления дисков, обеспечивающую полное подрезание и подбор растений и плодов с минимальным захватом почвы.
Для регулировки комбайн устанавливают на ровной площадке. При поднятом в транспортное положение подборщике производят регулировку натяжения цепи его транспортера путем перемещения подвижной рамки с помощью регулировочных тяг. Затем опорные колеса подрезающей группы гидроцилиндрами 5 (см. рис. 4) опускают в крайнее нижнее положение, на них опускают подборщик и, наконец, медленно поднимая опорные колеса, опускают диски до соприкосновения их кромки с поверхностью площадки. После этого регулировочными винтами устанавливают минимальный угол наклона дисков (15—16°), а регулировочными тягами максимально приближают нижнюю часть транспортера подборщика к дискам так, чтобы резиновые планки транспортера почти соприкасались с поверхностью дисков. После этого зазор между резиновыми планками транспортера и поверхностью площадки должен быть равен высоте точки встречи двух дисков, т. е. не менее 4 см.
Количество захваченной земли зависит также от заглубления ножа, которое регулируется с места комбайнера с помощью опорных колес жатвенной части. Эту величину комбайнер изменяет во время работы комбайна, ориентируясь на количество почвы, поступающей на переборочные транспортеры, полноту подрезания растений и подбора плодов.
Вся захваченная земля должна просыпаться через щель между транспоптером подборщика и промежуточным транспортером. Для этого щель должна быть больше комков почвы, захваченных дисками вместе с растениями, т. е. не менее 5 см. Однако для уменьшения динамического воздействия транспортеров на растение томата, проходящее над щелью, последняя должна быть минимальной.
Поэтому комбайн сначала проверяют без дополнительной регулировки, обращая внимание на полноту выделения почвы, и в зависимости от наличия почвы в ворохе плодов уменьшают или увеличивают щель, передвигая соответственно промежуточный транспортер к транспортеру подборщика или от него.
Пункт для сортирования томатов СПТ-15 предназначен для послеуборочной доработки вороха плодов, поступающего от томатоуборочного комбайна, на котором их не сортировали. Работает совместно с линией первичной переработки томатов.
Пункт СПТ-15 (рис. 5) состоит из приемного бункера и системы сортировальных транспортеров. Приемный бункер включает емкость 2, в которой размещен роликовый транспортер 9, лопастной транспортер 4, дозатор 5, рассекатель 6 потока плодов, верхний транспортер 8, душевое устройство 7. Два поперечных раздаточных транспортера 10 расположены вне бункера. В начале бункера установлены сопла.
Рис. 5. Схема сортировального пункта СПТ-15
Три продольных сортировальных транспортера 12 конструктивно одинаковы. Поперечный сортировальный транспортер состоит из двух транспортерных лент, движущихся в противоположных направлениях. Лента 13 предназначена для незрелых плодов, лента 14 — для красных. Транспортерная лента 13 разделена подвижной перегородкой 17 на две части: узкую — для бурых и розовых плодов, широкую — для остальных плодов и примесей. К поперечному сортировальному транспортеру шарнирно крепятся погрузочный транспортер 15 отходов и погрузочный транспортер 20 зрелых плодов.
В сортировальном пункте предусмотрены также роликовый конвейер 16 для передвижения ящиков, в которые собирают бурые и розовые плоды, площадки для рабочих вдоль сортировальных транспортеров 12, мостики для перехода через поперечный транспортер, тент 11 с каркасом, электрический шкаф 22 с пультом управления. Пункт оборудован системой освещения для работы в ночное время.
На пункте выполняется следующий технологический процесс. С помощью контейнероопрокидывателя КОН-0,5, навешенного на погрузчик ПВСВ-0,5. ворох плодов из контейнера 3 высыпается в приемный бункер. Плоды в воде бункера перераспределяются. Неспелые плоды, имеющие плотность меньше единицы, всплывают, одна часть спелых плодов тонет, а другая — всплывает. Тонут и почвенные примеси.
Вода, подаваемая из шести сопел сзади бункера, сталкивает плавающую часть вороха к лопастному транспортеру 4, освобождая поверхность для приема новых плодов. Лопастной транспортер перемещает плавающий слой плодов к верхнему транспортеру 8. Дозатор 5 обеспечивает равномерную подачу плавающего слоя плодов, который рассекателем 6 делится на две части. В верхней части будет больше зеленых плодов, чем в нижней. Верхняя часть плавающих плодов транспортером 5 переносится под душевым устройством к среднему переборочному столу.
Затонувшая часть плодов и нижняя часть плавающего слоя роликовым транспортером 9 выносятся из бункера на поперечные раздаточные транспортеры 10, с которых отражателями 19 плоды сталкиваются на боковые переборочные транспортеры.
Почвенные примеси размокают в воде и, пройдя сквозь роликовый транспортер, оседают на дне бункера, крупные комки выносятся роликовым транспортером и удаляются вручную на переборочном транспортере. Два скребка на роликовом транспортере собирают почву в задней части дна бункера, что облегчает последующее ее удаление.
На среднем переборочном столе из потока плодов выбираются только красные целые, а на боковых — неспелые, гнилые сильно поврежденные красные плоды и комки почвы. Выбранные плоды перекладываются в узкие отсеки транспортеров, образованные делителями 18. С боковых переборочных транспортеров и с узких отсеков среднего транспортера зрелые плоды по лоткам поступают на поперечный транспортер 14 зрелых плодов, а с него наклонным транспортером 20 направляются в гидролоток 21 линии первичной переработки плодов, где они после дополнительной мойки и переборки измельчаются, а измельченная масса в специальных цистернах вывозится на консервный завод для последующей переработки в томатную пасту.
Поток незрелых плодов со среднего сортировального транспортера и узких секторов боковых транспортеров поступает на поперечный транспортер 13 незрелых плодов, а затем погрузочным транспортером 15 загружается в транспортное средство, которое вывозит их за пределы пункта.
Если имеется возможность реализации незрелых плодов, то около поперечного транспортера размещаются рабочие, которые отбирают неповрежденные бурые и розовые плоды и перекладывают их на узкий сектор транспортера 13, перемещающего их в стандартные ящики на рольганге 16. Контроль за работой пункта производится с пульта управления 22.
Чтобы исключить двойную переборку бурых, розовых и молочных плодов, можно организовать выборку этих плодов с укладкой в ящики на боковых сортировочных столах и на поперечном транспортере, на который поступает ворох со среднего переборочного транспортера.
Производительность пункта (при 70 % красных плодов в ворохе) на мелкоплодных сортах составляет 11 т/ч, на крупноплодных — 13 т/ч; размеры (длинаХширинаХвысота) пункта 13,8X12X2,8 м. Пункт обслуживают один механик, 23 рабочих-сортировщиков и два вспомогательных рабочих. Масса пункта 6400 кг, расход воды 15—20 м3/ч, потребляемая мощность 9,9 кВт.
Основной технологической регулировкой на сортировальном пункте является установка рассекателя 6 на оптимальном расстоянии от поверхности воды в бункере так, чтобы в слое плодов, поступающем на верхний транспортер, находились преимущественно неспелые плоды, а в нижнем слое, проходящем под рассекателем, — преимущественно красные плоды. Регулировка осуществляется в процесе работы путем подъема или опускания носка рассекателя.
Данный сортировальный пункт необходимо устанавливать в комплексе с линией первичной переработки томатов производительностью 15 т/ч. Наиболее экономически выгодно использование этого пункта при уборке томатов прицепными томатоуборочными комбайнами упрощенной конструкции без сортировки плодов. Такие комбайны имеют более низкую стоимость, чем самоходные комбайны с сортировальными столами, и более производительны.
В СССР разработка прицепных машин (КТ-5) прекращена после рекомендации в производство самоходного томатоуборочного комбайна СКТ-2, а в ВНР такой комплекс машин и технология уборки широко распространены. В ВНР созданы и внедрены в производство прицепной комбайн ПБТ-20 и линия для сортировки и первичной переработки томатов ПФГ-20.
Томатоуборочный комбайн ПБТ-20 состоит из дискового подборщика, плодоотделителя, плодособирающего и выгрузного транспортеров. Агрегатируется с тракторами тягового класса 14 кН; работает на легких почвах, поэтому на комбайне нет специальной системы почвоотделения, кроме прутковых транспортеров. Комбайн подрезает растения томатов, подбирает их, отделяет от стеблей плоды, удаляет легкие примеси из вороха плодов и загружает плоды в специальные прицепы БТП, предназначенные для перевозки томатов в воде. Основные технические параметры комбайна: производительность до 20 т/ч; рабочая скорость 2,5 км/ч; масса 3,5 т; численность обслуживающего персонала — один тракторист. Прицеп БТП имеет грузоподъемность 4 т и транспортную скорость 15 км/ч.
В ВНР разработан также самоходный комбайн ПК-20 без сортировально-переборочных столов с такими же рабочими органами и производительностью, что у ПБТ-20, но массой 7,2 т.
Линия для послеуборочной обработки томатов ПФГ-20 (ВНР) имеет несколько вариантов компоновки в зависимости от засоренности вороха плодов почвой. Наилучшим конструктивным вариантом, рассчитанным на обработку вороха плодов, убранных на тяжелых почвах, является ПФГ-20Е (рис. 6). Линия ПФГ-20Е состоит из приемного бункера, промежуточного бункера 2, фильтра 15 почвенных примесей, промывочного бункера 3, вальцового очистителя 4, стола 5 ручной переборки томатов, элеватора 6 красных плодов, выгрузных транспортеров 14 (почвенных комков), (сильно поврежденных и больных плодов), 10 (зеленых плодов), 9 (желтых плодов), дробильно-протирочной машины 8 (однобарабанной) ЕП-24, емкости 7 для пульпы, электрошкафа 13 и пульта управления 12.
Доставляемый от уборочного комбайна ворох плодов выгружают в приемный бункер, который с промежуточным бункером 2 образует общую ванну, вмещающую до 20 т плодов. Таким образом, линия имеет компенсационную емкость в течение 1 ч непрерывной работы. Плоды перемещаются потоком воды от начала приемного бункера к его выходу. Плавающие плоды перемещаются к выходу струями воды. Из промежуточного бункера плоды элеватором поднимаются вверх к переборочному транспортеру, расположенному вверху бункера. Четыре—шесть рабочих, находящихся возле этого транспортера, выбирают из потока плодов неразмокшие комки почвы, листья, стебли и бросают в воронки, через которые они попадают на транспортер 14 для удаления их в какую-либо емкость (контейнеры, ящики и т. п.).
Рис. 6. Схема сортировального пункта ПФГ-20Е
Размокшие и развалившиеся комки почвы, а также смытая с плодов почва попадают в виде ила под транспортер в сборник, откуда откачиваются в фильтр 15. Если вода очень загрязнена, то подключается резервный насос, который дополнительно подает ее к фильтру.
Перед началом работы бассейн приемного и промежуточного бункеров заполняется на 4/5 объема водой. Фильтр включает четыре гидроциклона, три пластинчатых отстойника, емкость для ила, выгрузной шнек, циркуляционную насосную систему и трубопроводы.
Вода, загрязненная илом и песком, подается насосом в гидроциклоны. Здесь большая часть крупных примесей удаляется и подается в емкость для ила, откуда шнеком выгружается в транспортные средства. Вода из циклонов направляется в приемную часть пластинчатых отстойников, а затем в систему предварительной промывки плодов в приемном и промежуточном бункерах.
Из промежуточного бункера плоды потоком воды перемещаются в промывочный бункер 3, а затем на элеватор, подающий плоды вверх к переборочному столу, за которым могут разместиться четыре—шесть рабочих. Эти рабочие удаляют из потока плодов раздавленные, гнилые плоды и бросают в воронки, через которые плоды поступают на транспортер отходов 11, выносящий их в какую-либо емкость (контейнер и т. п.). Плоды, освобожденные от примесей, поступают в очиститель 4, где происходит окончательная интенсивная промывка плодов с использованием вращающихся вальцов.
Для окончательного разделения по цвету плоды из очистителя поступают на переборочный стол 5, за которым могут разместиться до десяти рабочих. Зеленые плоды рабочие перекладывают в воронки по бокам переборочного стола, через которые они поступают на транспортер 10 и далее в ящики или контейнеры. Бурые и розовые плоды рабочие перекладывают на транспортер над переборочным столом, с которого они поступают на транспортер 9, а затем в ящики или контейнеры. Красные плоды элеватором подаются в дробильно-протирочную машину 5, которая дробит плоды и протирает раздробленную массу через решето с отверстиями диаметром 5 мм. Пульпа с семенами поступает в бак емкостью 10 м 3 , а кожура — в отходы.
Линию обслуживают 26 чел. Производительность линии 15—20 т/ч, потребляемая мощность 60 кВт, расход воды 20—25 м 3 /ч, общая масса 32 т.
Указанная производительность может быть достинута при доработке круглых плодов диаметром более 40 мм и при степени спелости не менее 85 %. При обработке мелких сливовидных плодов и при меньшей степени спелости урожая томатов производительность уменьшается.
Если ворох плодов от комбайна поступает с незначительными примесями почвы (например, при работе на песчаных почвах), то рекомендуется линия без приемного и промежуточного бункеров. При этом плоды сразу загружаются в промывочный бункер. Такими были в ВНР все предшествующие линии. При этом надо учесть, что в ВНР для перевозки плодов от комбайна используется тележка, позволяющая транспортировать плоды в воде. За период транспортирования плодов в этой тележке почвенные примеси размокают, что облегчает отмывку плодов на линии.
Однако ручная сортировка плодов как на комбайне, так и на пункте резко увеличивает металлоемкость машин, снижает их производительность. Усложняется организация труда при раздельной уборке. Все это приводит к снижению экономической эффективности механизированной уборки томатов. Единственным путем повышения производительности является автоматизация процесса сортирования томатов по степени спелости с помощью фотоэлектрических устройств.
В СССР разработан фотоэлектронный сортировщик томатов к стационарному сортировальному пункту. В США в последние годы автоматические фотоэлектронные сортировки устанавливают на самоходных томатоуборочных машинах фирм «Блэкуелдер», «Джонсон Фам Мэшинери» и на стационарном сортировальном пункте фирмы FMC. Эти фирмы выпускают также модификации комбайнов с ручной сортировкой томатов. Каждая из этих фирм устанавливает фотоэлектронный сортировщик своей конструкции, но они имеют общий принцип действия.
Рассмотрим схемы и работу томатоуборочной машины и сортировального пункта с фотоэлектронными сортировщиками фирмы FMC. Новый самоходный томато-уборочный комбайн фирмы FMC модели 5500Т включает подборщик, почвоотделитель, плодоотделитель, фотоэлектронные сортировщики с инспекционными столами, систему транспортеров для перемещения плодов, площадки для размещения рабочих, кабину водителя, двигатель и раму с ходовой частью машины. Комбайн предназначен для работы на грядовой поверхности.
Комбайн выполняет следующий технологический процесс (рис. 7). При движении по убираемому полю вдоль гряды сегментный или дисковый нож 22 подрезает растения ниже уровня почвы. Эти растения прутковым элеватором 20 с помощью двух цепных контуров 17 с резиновыми пальцами поднимаются вверх на промежуточный транспортер 13. Глубину подрезания растений контролирует комбайнер с рабочего места 16, опуская или поднимая копирующие колеса 21 с помощью гидроцилиндров. Между элеватором 20 и транспортером 13 имеется щель, через которую падают на поперечные транспортеры 14 почвенные примеси, не отсепарировавшиеся на прутковом элеваторе 20, и плоды, осыпавшиеся до прохода комбайна или во время подбора растений. Эти транспортеры наклонены в поперечном направлении к горизонту, что способствует перераспределению плодов и почвы по ширине транспортера. Плоды скатываются вниз, а почвенные комки размещаются выше. Распределенные таким образом почвенные примеси и плоды транспортерами 14 выносятся на горки 15, имеющие продольный и поперечный наклон к горизонту. На горках продолжается процесс отделения плодов от почвы. Плоды скатываются с горок на транспортеры 12, а почва удаляется в поле.
Плоды, проходящие через горки, дополнительно перебирают рабочие, находящиеся на площадках 2 у горок и транспортеров 12 по обе стороны комбайна.
Рис. 7. Схема томатоуборочного комбайна 5S00T фирмы FMC
Плодостебельная масса, пройдя над щелью, транспортером 13 подается на поверхность плодоотделителя 5. Плодоотделитель томатоуборочного комбайна модели 5500Т несколько отличается от плодоотделителей предшествующих моделей фирмы FMC. Прежде всего он не транспортерно-пруткового типа, а состоит из восьми контуров цепей с резиновыми пальцами. Как утверждает фирма, такой плодоотделитель имеет больший срок службы, ровную поверхность без перепадов и меньше повреждает плоды.
Растения с плодами, перемещаясь шюдоотделителем, получают колебания, в результате которых плоды отрываются от стеблей. Стебли удаляются в поле, а плоды падают на плодособирающий транспортер 10, который направляет их на поперечные транспортеры 11. Последние выносят плоды на продольные транспортеры 12, где они соединяются с плодами, поступившими с горок 15. На транспортере 12 загнившие и сильно поврежденные плоды удаляются рабочими. После переборки плоды транспортерами 9 подаются на рифленый транспортер 7. При падении плодов с транспортеров 9 на транспортеры 7 из потока вентиляторами 8 удаляются легкие примеси, которые выбрасываются в поле сзади машины вместе со стеблями. Рифы на транспортере 7 продольные и расположены на таком расстоянии один от другого, чтобы между соседними рифами плоды могли разместиться только в один ряд.
Таким образом, с помощью транспортеров 9 и 7 плоды и оставшиеся почвенные комки размещаются рядами в один слой и поступают в фотоэлектронный анализатор 6, с помощью которого из потока удаляются на поле неспелые плоды и почвенные комки. Прошедшие фотоэлектрический анализатор спелые плоды падают на транспортеры 3 и после переборки поступают на поперечный транспортер 19, откуда выгрузным транспортером 23 направляются в транспортное средство. Для снижения повреждаемости плодов высоту выгрузного транспортера можно изменять с помощью гидроцилиндра. Скорость падения плодов снижается с помощью специального устройства 24. Для защиты рабочих от солнечных лучей на комбайне установлен тент 4. Двигатель 18 установлен сзади комбайна.
Привод рабочих органов комбайна гидравлический, позволяющий бесступенчато изменять частоту колебаний плодоотделителя в зависимости от полевых условий без изменения поступательной скорости. Ходовая часть четырехколесная, полноприводная, с гидроприводом на каждое колесо, что обеспечивает высокую маневренность машины.
В транспортном положении выгрузной транспортер складывается, а площадки для рабочих сдвигаются так, что ширина комбайна не превышает 3,6 м, т. е. в пределах допустимых габаритов для перемещения по дорогам.
На комбайне установлены два десятиканальных фотоэлектронных сортировщика модели 6001, выпускаемых фирмой FMC, производительностью до 25 т/ч каждый в зависимости от размеров плодов. Принцип действия одного канала сортировщика представлен на схеме рис. 8.
Рис. 8. Технологическая схема фотоэлектронного сортировщика модели 6001 фирмы FMC
Плоды, поступающие с рифленого транспортера 1, падают по траектории, пересекая луч света, излучаемый лампой 2, и оптическую ось фотоанализатора 3, состоящего из линзы, цветовых фильтров трех цвето-чувствительных элементов. Свет, отраженный от плода, поступает в фотоанализатор 3, где фокусируется линзами, и направляется к трем цветочувствительным фотоэлементам. Каждый элемент имеет оптический фильтр, который подчеркивает (усиливает) цветовое различие между зелеными и спелыми плодами и комками почвы. Элементы генерируют соответственно «зеленый», «красный» и «почвенный» сигналы. Цветовые сигналы, поступающие от элементов, последовательно усиливаются и сравниваются. Если сигнал «зеленый» или «почвенный» больше, чем «красный», то включается соленоид 4, и зеленый плод 8 или почвенный комок 9 с помощью лопатки 5 удаляются по траектории. Если летит красный плод 6, то лопатка не изменяет его траекторию полета, и он падает на транспортер 7. Чувствительность элементов регулируется.
Фирма FMC изготовляет и стационарные сортировальные линии с фотоэлектронными сортирователями. Такая линия (рис. 9) была смонтирована и испытана в 1978 г. в Григориопольском производственном объединении консервной промышленности Молдовощпрома. Линия включает приемное отделение, отделение сортировки плодов, сушки и упаковки бурых плодов, отстойники. На линии выполняется следующий технологический процесс.
Транспортные средства с большегрузными кузовами вместимостью 10—12 т плодов въезжают на эстакаду приемного отделения и останавливаются так, что выгрузное отверстие располагается против приемного лотка под гидромониторами 2, которые включаются после открытия выгрузного отверстия на транспортном средстве. При этом вода со скоростью 10—13 м/с из отверстия диаметром 80 мм направляется на плоды, вместе с которыми стекает в гидрожелоб первого контура 3 и по нему течет в отстойники 5, где поочередно заполняет четыре емкости для отстоя. Отстоявшаяся вода насосом 7 подается в гидромониторы.
Рис. 9. Схема стационарного сортировального пункта фирмы FMC
Плоды скатываются в гидрожелоб второго контура 4, который направляет их к элеватору 5 с душевым устройством 6. Циркуляция воды в гидрожелобах обеспечивается насосами 7. Элеватором 5 после промывки под душем плоды подаются в гидрожелоб 9 третьего контура. Здесь они разделяются на два слоя по плотности. Тяжелые красные плоды перемещаются в нижнем слое, плоды плотностью меньше 1 т/м 3 (зеленые, бурые и часть красных) всплывают и располагаются в верхнем слое. Рассекателем они разделяются и по отдельным гидролоткам направляются на сортировку. Верхний слой делится пополам, и по гидролоткам плоды направляются к фотоэлектронным сортировщикам 23. При этом на сетчатом транспортере вода отделяется от плодов, плоды элеваторами поднимаются и поступают на рифленые транспортеры, где они располагаются в 10 рядов.
Фотоэлектронная сортировка аналогична сортировке, показанной на рис. 8, только в схеме не предусмотрено отделение почвенных комков. Фотоэлектронное деление плодов производится в два этапа. Первая пара сортировщиков выделяет из потока красные плоды, которые лопатками исполнительных механизмов фотосортировщика сталкиваются в гидролоток 25 (см. рис. 9), а зеленые и бурые плоды падают на транспортеры и поступают к следующей паре фотоэлектронных сортировщиков, перед которой с помощью элеваторов и рифленых транспортеров плоды также разделяются на 10 рядов. Вторая пара фотосортировщиков выделяет из потока зеленые плоды, которые сбрасываются в гидролоток 24, а бурые падают на транспортеры, которые направляют их в гидролоток 22. Гидролотки 22, 24 и 25 представляют собой систему циркуляции воды четвертого контура. Вода каждого из четырех контуров хлорируется с помощью генератора 21 двуокиси хлора.
В гидролотке 25 красные плоды верхнего слоя, выделившиеся на фотосортировщике, объединяются с красными плодами нижнего слоя и поступают на два конвейера 16 для ручной досортировки. По гидролоткам 22 и 24 зеленые и бурые плоды направляются на роликовые конвейеры 17 и 18 для ручной сортировки.
После прохождения этих конвейеров красные плоды собираются в емкости 15 для последующей перекачки насосами 14 по трубе 13 в консервный цех на линию первичной переработки томатов, которая является неотъемлемой частью пункта. Зеленые плоды затариваются в контейнеры, бурые и розовые проходят паровую сушилку 20, после чего поступают на ленточные транспортеры 19 для укладки в ящики и последующей отправки в торговую сеть. Отходы удаляются шнеком 10. Вода с линии первичной переработки томатов по трубопроводу 12, пройдя роторный фильтр 11, возвращается в емкость 15. В связи с повторным использованием расход воды составляет 1 м 3 на 1 т плодов, т. е. сравнительно небольшой.
Производительность линии может достигнуть 80 т/ч при удовлетворительном делении плодов по степени зрелости в гидролотке.
На конвейерах 16 предусмотрено 24 рабочих места. Всего на линии должны работать 40 чел., из них на линии первичной переработки томатов — 7 чел. При перекачке плодов от приемно-сортировальной станции на линию первичной переработки соотношение между водой и плодами 14 «: 1, скорость потока 2 м/с. Качество плодов при передаче зрелых плодов по трубопроводу длиной 110 м ухудшается: число треснувших плодов увеличивается на 12 %, мятых — на 12,8 %.
Наряду с самоходными томатоуборочными комбайнами с фотоэлектронными сортировщиками, применяемыми в основном в Калифорнии, в северо-восточных штатах США используют прицепные машины фирм «Дэлмэн», «Портер Уэй», «Дэвид М. Сим». Эти машины значительно легче и имеют более низкую стоимость, чем самоходные, что важно для данной зоны США, где почвы тяжелые, увлажненные, погодные условия неустойчивые, участки небольшие. Отличаясь конструктивно, прицепные машины в основном имеют рабочие органы, аналогичные рабочим органам самоходных комбайнов: подрезающий аппарат, подборщик, плодоотделитель, систему переборочных транспортеров и выгрузной элеватор.
В США наряду с машинами для уборки томатов, предназначенных для переработки, созданы уборочные машины для томатов, предназначенных для потребления в свежем виде.
Технологические процессы работы этих машин одинаковы. В конструкцию новых машин введены: покрытие деталей рабочих органов, соприкасающихся с плодами, мягким материалом; калибровочный и моечный агрегаты; автоматическая установка высоты выгрузного элеватора. Иногда при уборке томатов, потребляемых в свежем виде, используют те же машины, что и при уборке томатов консервного назначения.
Рис. 10. Схема томатоуборочного комбайна для уборки столовых сортов томатов
Для механизированной уборки выведены новые столовые сорта томатов. Убирают такие томаты, когда основная масса плодов (80—90 %), находится в технической зрелости (молочные, бурые).
Модифицированный томатоуборочный комбайн фирмы «Джонсон Фам Мэшинери» для уборки столовых сортов томатов представлен на рис. 10. Технологический процесс работы комбайна осуществляется следующим образом. Растения, подрезанные пассивным ножом 1, подбираются транспортером 3 с помощью мотовила 2 и поднимаются вверх на транспортер 6. Почвенные комки и часть плодов падают в щель между транспортерами 3 и б на поперечный транспортер 5 и переносятся им в левую сторону на горку 4. Плоды скатываются на Продольный транспортер 9, а почвенные комки удаляются в поле.
С транспортера 6 растения падают на плодоотделитель 7, состоящий из ряда цепных контуров с пальцами, покрытыми мягким материалом. Плоды открываются и падают на два поперечных транспортера 8, которые выносят их на боковые продольные транспортеры 9. При падении с поперечного 5 на продольный 9 транспортер плоды пересекают воздушный поток, создаваемый вентилятором 10, и легкие примеси удаляются под комбайн.
С продольных транспортеров рабочие удаляют перезревшие плоды и другие примеси. Затем плоды поступают на ячеистую или прутковую калибровку 11. Мелкие плоды проходят сквозь отверстия и транспортерами 12 и 16 удаляются в поле.
Крупные плоды моются на щеточных роликах 13 или под душем, а затем транспортерами 15 и 14 выгружаются в рядом идущее транспортное средство. Выгрузной транспортер 14 имеет устройство для автоматической регулировки высоты выгрузки.
В штате Флорида (США) для выращивания томатов столовых сортов широко применяют мульчирующую пленку, которой покрывают поверхность гряды. В связи с этим на применяющихся там томатоуборочных комбайнах устанавливаются секторные косилочные аппараты, которые подрезают растения над пленкой, что исключает попадание почвы в ворох плодов. При этом отпадает необходимость в почвоотделителе на комбайне. Для срезания растений без повреждения пленки режущий аппарат снабжают автоматическим копиром.
Рис. 11. Схема малогабаритного деляночного томатоуборочного комбайна КДП-1,4
Для испытания новых сортов томатов на пригодность к машинной уборке в СССР создан навесной малогабаритный деляночный комбайн КДП-1,4 (рис. 11), состоящий из двух опорных колес, пассивного подрезающего ножа 2, подъемно-сепарирующего вала 3, планчатого внутреннего транспортера 5, транспортера 4 плодоотделителя, ящиков 6 для сбора плодов, барабанно-пальцевого активизатора 5. Привод комбайна осуществляется от ВОМ трактора МТЗ-80. Колебания раме 9 плодоотделителя и барабанам активизатора сообщает шатунный вал 10.
При движении машины нож 2 подрезает растения томатов, вал 3, состоящий из набора дисков, поднимает растения с почвы и перемещает их на транспортер 4. Транспортеры 4 и 5 движутся с одинаковой скоростью. Планки внутреннего транспортера 5 размещаются между планками транспортера 4, образуя поверхность, щели которой меньше диаметра плодов. Этой поверхностью растения с плодами подаются на колеблющуюся часть транспортера 4. В этом месте планки транспортера опираются на продольные деревянные планки 7, образуя клеточное строение рабочей поверхности плодоотделителя. Здесь плоды отрываются от стеблей и падают в ящики, а стебли удаляются в поле: Пальцы барабанов 8, свободно вращающихся на осях при колебаниях обрывают плоды с верхней части плодостебельного слоя.
Во Франции фирма «Будзэ-Сэн» разработала прицепную томатоуборочную машину BSP 103 для работы на легких почвах без специальной системы почвоотделения с транспортерно-грохотным плодоотделителем. Производительность машины 8—18 т/ч, численность обслуживающего персонала 1—4 рабочих на ручной сортировке и тракторист, масса 3800 кг, привод — гидравлический.
Созданы томатоуборочные машины и в Италии. Однако их применение в этой стране затруднено вследствие небольших участков, где выращиваются томаты.
В настоящее время все основные проблемы, связанные с одноразовой уборкой томатов, решены: созданы сорта томатов и разработана агротехника их возделывания, созданы высокопроизводительные уборочные машины, определена технология уборки в зависимости от почвенно-климатических зон и производственных условий выращивания томатов и их назначения.
Результаты эксплуатации машин для уборки и послеуборочной доработки томатов показали, что в СССР в разных почвенно-климатических зонах и производственных условиях возможно применение как высокопроизводительных самоходных автоматизированных томатоуборочных комбайнов, выдающих в транспортные средства отсортированные плоды, так и комплексов машин из более простых и легких прицепных уборочных машин, выдающих в транспортное средство неотсортированный ворох плодов, а также высокопроизводительных стационарных фотоэлектронных сортировальных пунктов, объединенных с линиями переработки томатов, которые производят мойку, разделение плодов по степени спелости, первичную или полную переработку томатов.