The study of soil crumbling during its preplant preparation for the subsequent combine harvesting of potatoes | Исследование крошения почвы при её предпосадочной подготовке к последующей комбайновой уборке картофеля

English. The purpose is to develop a mathematical model of soil crumbling depending on the factors influencing this process using the multi-factorial experiment planning method. To perform this study, an improved model of the SU-1.4M machine was used, which, during bedding up, performed the following process steps: cutting furrows; trenching the soil between the furrows and feeding the soil mass to the elevators; loosening and separation of small soil lumps; crumbling of strong and large lumps; laying of non destructed lumps being commensurate with tuber in the furrows. The difference between the improved machine and a serial one was the additional introduction of an adjustable screen into its design, which allows it to destroy more effectively lumps that did not collapse after the knife of the beater drum. The study was conducted using the method of multifactor experiment planning. The degree of crumbling of the soil was adopted as the optimization criterion; the variable factors were the drum angular velocity, the beater weight, the distance between the beaters, and the distance to the screen. When determining the regression coefficients the method of least squares was used. To test the hypothesis regarding the uniformity of estimates of variances the Fisher's test was used. It was established that the maximum degree of soil crumbling (96.3%) was achieved at a drum angular velocity of 40.8 radian per second, a beater weight of 0.586 kg, a distance between the beaters of 0.078 m, and a distance to the screen of 0.45 m. The optimum results factors under study obtained during the experiments have a high level of convergence with the results of theoretical studies. The results of laboratory and field studies of the improved machine for bedding up showed its higher efficiency in comparison with the known technical solutions. Thus, the yield of potatoes in the experimental fields increased by 19%, and damage to tubers in the container during combine harvesting decreased by 17%.

Russian. Цель исследований – разработка с использованием метода планирования многофакторного эксперимента математической модели крошения почвы в зависимости от влияющих на этот процесс факторов. Для проведения исследований использовалась усовершенствованная модель машины СУ-1,4М, которая при предпосадочной подготовке почвы выполняла следующие технологические операции: нарезка борозд; подкоп пласта почвы между бороздами и подача почвенной массы на элеваторы; рыхление и сепарация мелких почвенных комков; крошение прочных и крупных комков; укладка неразрушенных соизмеримых с клубнями комков в борозды. Отличие усовершенствованной машины от серийной состояло в дополнительном введении в её конструкцию регулируемого экрана, позволяющего более эффективно разрушать комки, которые не разрушились после удара ножом битерного барабана. Исследования проводились с использованием метода планирования многофакторного эксперимента. Критерием оптимизации была принята степень крошения почвы, в качестве варьируемых факторов ‒ угловая скорость вращения барабана, масса битера, расстояние между битерами и расстояние до экрана. При определении коэффициентов регрессии использовали метод наименьших квадратов. Для проверки гипотезы об однородности оценок дисперсий использовали критерий Фишера. Установлено, что максимальная степень крошения почвы (96,3%) достигается при угловой скорости вращения барабана 40,8 1/с, массе битера 0,586 кг, расстоянии между битерами 0,078 м и расстоянии до экрана 0,45 м. Полученные в ходе экспериментов оптимальные значения исследуемых факторов имеют высокий уровень сходимости с результатами теоретических исследований. Результаты лабораторно-полевых исследований усовершенствованного образца машины для предпосадочной подготовки почвы показали более высокую её эффективность по сравнению с известными техническими решениями. Так, урожайность картофеля на опытных полях повысилась на 19%, повреждение клубней в таре при комбайновой уборке уменьшилось на 17%.