CAPITOLUL V. MAINI DE RECOLTAT CARTOFIProcesul tehnologic de recoltare a cartofului cuprinde urmtoarele operaii: ndeprtarea vrejilor, sparea i destrmarea stratului de sol cu tuberculi, desprinderea tuberculilor de stoloni, separarea tuberculilor de pmnt i pietre, curirea i sortarea tuberculilor, colectarea tuberculilor.

Dup modul cum se execut aceste operaii se deosebesc trei tehnologii de recoltare:- tehnologia divizat; const n scoaterea tuberculilor din sol i separarea parial a lor de pmnt (cu maini), urmat de strngerea manual a tuberculilor;- tehnologia monofazic; toate operaiile sunt executate de ctre o singur main;- tehnologia combinat; const n scoaterea tuberculilor din sol de pe unele rnduri i descrcarea lor pe rndurile alturate care, apoi sunt recoltate la o singur trecere.

Cerine tehnologice: - ndeprtarea vrejilor fr a scoate tuberculii din sol, iar gradul de mrunire de peste 80 % (fracii de 10 cm lungime);- procentul de tuberculi dislocai i scoi de peste 97 %;- procent de tuberculi vtmai sub 2 %;- procentul de impuriti din masa recoltat sub 6 %;- procentul de pierderi sub 2 %.

Dup operaiile pe care le execut mainile de recoltat cartofi se mpart astfel:- maini pentru ndeprtarea vrejilor;- maini de scos tuberculi;- maini de scos i adunat tuberculi;- combine de recoltat cartofi

Main pentru ndeprtat vrejiMTV-4: 1- bara de traciune; 2- rotor (organul de lucru); 3- carcas; 4-bare; 5- cilindru hidraulic; 6- aprtoare; 7- roi.

Main de scos cartofi cu rotor cu furci1-organ de dislocare (brzdar); 2- rotor cu furci; 3- roat de copiere; 4- grtar.

Main de scos cartofi cu grtare rulanteGrtarele pot fi de tipul rulante sau oscilante i pot recolta dou rnduri la o singur trecere.1- brzdare de dislocare; 2,3- grtare rulante pentru separarea tuberculilor de impuriti; 4- grtar de descrcare

Main de scos i adunat cartofi1- tambur pentru sfrmat bulgri; 2- rotoare cu palete pentru dirijarea materialului; 3- organe de deslocare; 4- cuite disc; 5,7- grtare separatoare; 6- valuri pneumatice pentru sfrmarea bulgrilor; 8- grtar descrcare vreji; 9- transportor separator cu degete cauciuc; 10- val evacuare vreji; 11- reintor de vreji; 12- transportor-elevator cartofi.

Combina de recoltat cartofi1- discuri tiere vegetaie; 2- pinteni de ndeprtat ierburi; 3- tvlugi de spart biloane; 4- cuite disc; 5- brzdar dislocare; 6- grtar rulant; 7- val pentru sfrmat bulgri; 8- rotor arunctor; 9- elevator cu degete pentru ndeprtat vreji; 10- ciocnele; 11- opritoare; 12- tob elevator; 13- transportor pentru descrcat pietre; 14- transportor cu vergele; 15- transportor receptor cu vergele; 16- separator cu degete cauciuc; 17,19- transportor pentru separare manual; 18- valuri de sortare; 20- elevator tuberculi; 21- colector pietre.

Organe pentru ndeprtarea vrejilorndeprtarea vrejilor pe cale mecanic, nainte de dislocarea cartofilor, se poate face prin tiere, zdrobire sau smulgere.Organele pentru ndeprtarea vrejilor prin tiere pot fi:- cu cuit disc i palete radiale (a);- cu cuite pe dou nivele i palete arunctoare (b);cu cuite i tob cu palete (c);Organele pentru ndeprtarea vrejilor prin smulgere pot fi;- cu lanuri (d);- cu bare (ciocane) articulate (e).

Organe pentru sfrmarea bulgrilorSfrmarea bulgrilor se poate executa nainte de dislocare, dup dislocare sau combinat i se face prin comprimare sau prin lovire.Sfrmarea nainte de dislocare se execut cu ajutorul tvlugilor de tasare care se dispun n faa brzdarelor de dislocat.Tvlugii ndeplinesc dou funcii: copie neregularitile solului i limiteaz adncimea de lucru, respectiv sfrm bulgrii i comprim stratul de sol nainte de dislocare.Constructiv tvlugii sunt de mai multe feluri:a- tvlug monobloc cu profil curbat; b- tvlug bitronconic; c- tvlug din vergele; d- tvlug cilindric cu dou corpuri cu cuite disc; e,f- tvlugi compui.

Organe de dislocat i scos tuberculiExecut sparea i dislocarea stratului de sol n care se afl tuberculii, afneaz i destram parial solul i-l trimite ctre organele de separare.Dup modul cum acioneaz asupra stratului de sol, organele de dislocat i scos tuberculi pot fi: pasive, active i combinate.Organele pasive pot fi:- brzdare simple simetrice (a);- brzdare plate triunghiulare cu aripioare (b);- brzdare jgheab (c);- brzdare dalt divizat (d);Organele active sunt antrenate ntr-o micare proprie i pot fi:- brzdare oscilante (e);- brzdare rotative (f,g).

Parametrii organelor de dislocat se stabilesc astfel nct s realizeze dislocarea tuturor cuiburilor de cartofi cu consum redus de energie, s asigure trecerea uoar a stratului de sol la organele de separare fr s se nfunde sau s produc vtmri tuberculilor.Folosirea brzdarelor independente (pentru fiecare rnd) asigur dislocarea unei cantiti mai mici de pmnt, cu palparea fiecrui bilon. Unghiul de aezare al brzdarului pasiv se stabilete din condiia de alunecare a startului de sol pe suprafaa de lucru:

unde m este masa materialului de pe brzdar; N- reaciunea normal; R- rezistena la dislocare a solului; F- fora de frecare a solului pe brzdar.Din relaiile de mai sus se obine:

f fiind coeficientul de frecare a solului pe brzdar.Unghiul de nclinare a tiului brzdarului se determin din condiia de tiere cu alunecare a rdcinilor ierburilor:

unde P este rezistena la tiere; fs- coeficientul d frecare al plantelor pe oel.Lungimea brzdarului pasiv L se stabilete considernd c stratul dislocat nu se compacteaz i se deplaseaz prin alunecare pe distana l1 cu viteza vm datorit mpingerii reciproce a particulelor, iar pe distana l2 datorit energiei cinetice.Rezistena la naintare n lucru a brzdarului de dislocat pasiv se determin din relaia:

unde Rt este rezistena la tiere a solului; Rd- rezistena la deformare a solului; Ri- fora de inerie a materialului; Rg- fora pentru deplasarea solului pe brzdar.Rezistena la tiere a solului este:

unde b este limea de lucru a brzdarului; kt- rezistena specific a solului la tiere.Fora necesar pentru deformarea solului este:

unde a este adncimea de lucru; Kd- rezistena specific a solului la deformare.Fora de inerie este:

unde s este greutatea volumic a solului; vm- viteza mainii; g- acceleraia gravitaional.

Fora de deplasare a stratului de material pe brzdar rezult din ecuaiile de echilibru:

Pentru f = tg i mg = abLs rezult:

Cu aceste expresii rezistena la naintare a brzdarului de dislocat pasiv este:

Separarea tuberculilor de sol i impuriti

innd cont de indicii care pot fi luai ca baz, separarea se poate face dup mai multe criterii:- dup dimensiuni (pe site i grtare cu vergele);- dup plasticitate (centrifugarea n tobe);- rezistena la dizolvare n ap (separarea cu ap);- dup greutatea specific (n medii lichide i n strat fluidizat);- dup forma i proprietile fizico-mecanice (duritate, elasticitate, coeficieni de frecare);- folosirea simultan a mai multor caracteristici fizico-mecanice (separarea cu perii);- dup proprietile aerodinamice (separarea n cureni de aer);- dup proprieti electrice (conductibilitatea electric);- dup proprietile radioactive (radiaii X sau infraroii);- dup alte proprieti (fluorescen, separare cu impuls sonor, etc.).

Grtare rulante (elevatoare cu vergele)Grtarul rulant este o band continu realizat dintr-o succesiune de vergele metalice, montate pe lanuri, curele sau prinse ntre ele prin crlige. Pasul vergelelor este de 34-42 mm iar spaiul de cernere (dintre vergele) este de 25-32 mm.Toate elementele grtarelor sunt supuse unui proces de uzur intens (frecri intense i solicitri mecanice mari) ca urmare a faptului c intr n contact cu o cantitate mare de materia. Ramura activ a grtarului are o micare oscilatorie forat (cu amplitudinea de 0-45 mm i frecvena de 220-800 osc/min).Dispozitivele de agitare por fi de tipul pasive (roi profilate, fig.a) respectiv active (cu ciocnele, fig.b i cu ciocnele i rol de susinere, fig.c).Pentru o bun funcionare amplasarea dispozitivului de agitare se face la o distan de 0,3-0,4 m de rola de ntoarcere, cnd pe grtar se afl o cantitate suficient de sol care, poate proteja astfel tuberculii. Lungimea grtarului depinde de viteza liniar a acestuia. Un grtar prea lung mrete gradul de vtmare a tuberculilor, iar unul prea scurt nu este eficace.

Din punct de vedere teoretic, separatorul cu vergele cu roat eliptic sau cu excentric se bazeaz pe principiul agitrii ramurii ce poart masa de tuberculi dislocai. Pentru a determina valoarea forei centrifuge, trebuie s se in seama c viteza de deplasare a lanului sau curelei este constant i c pentru un punct de pe elips viteza are valoarea:

Raza medie a roii eliptice este:

Cnd masa dislocat ajunge n dreptul roii eliptice va fi supus unei fora centrifuge cu componenta:

Desprinderea materialului dislocat i intensificarea procesului de separare are loc cnd este ndeplinit condiia:

sau:

Notnd fracia cu K (coeficientul de regim cinematic), rezult:

Din aceast condiie se poate determina turaia elipsei pentru care condiia de regim cinematic este satisfcut.

Pentru = se obine condiia de desprindere a materialului de pe separator.Desprinderea stratului supus scuturrii depinde de unghiul de nclinare a ramurii active a reparatorului i de raza roii eliptice.Calitatea lucrului depinde i de stratul de material care se transport odat cu cartofii. Pentru accelerarea procesului de scuturare se recomand ca viteza scuturtorului s fie de 1,3-1,6 ori mai mare dect viteza de deplasare a mainii.

Separarea cu site oscilanteAu o sit oscilant pe care masa supus separrii se afl ntr-o micare de dute-vino. Dispozitivul se poate monta dup separatorul cu vergele, cnd are rolul de a finisa procesul de separare sau n fa, imediat dup brzdarele de dislocat. Dispozitivele de separare sunt acionate cu mecanisme de tipul biel-manivel sau cu un excentric.Micarea sistemului se consider ca o micare armonic, datorit lungimii mari a sitei i a raportului r/l. Asupra unei particule aflat pe sit acioneaz greutatea G i fora de inerie Fi:

Proiecia pe direcia N va da:

sau:

K este coeficientul de regim cinematic.Pentru a se realiza o bun separare a solului i a fraciilor mici trebuie ca materialul s se deplaseze pe sit n salturi. Aceasta presupune ca N s fie mai mare, la limit egal cu zero. Deoarece mg este diferit de zero, rezult valoarea limit a coeficientului de regim cinematic K:

Regimul cinematic depinde de elementele constructive i de montaj, respectiv de viteza unghiular a mecanismului de acionare.Pentru a stabili desprinderea se determin condiiile limit n care aceasta se poate produce. O poziie limit este t=2, cnd manivela a efectuat o rotaie complet. Se obine un K0 pentru care cos t=1:

Orice regim K>K0 va asigura desprinderea materialului nainte ca manivela s execute o roteie complet. n mrime absolut:

Experimental s-a stabilit c un unghi mare duce la o acionare energic pentru cernerea stratului de material. Cu creterea umiditii materialului se nrutesc condiiile de separare. n practic = 10-170, = 30-350 i turaia manivelei de 450-600 rot/min.

Scuturtor acionat cu excentricAcestea se monteaz dup separatoarele cu vergele. E mai gsesc i n staiile fixe unde se face o curire suplimentar a masei de tuberculi, supus unor operaii de sortare. Aceste dispozitive aparin, ca principiu de funcionare i construcie, scuturtorilor de tip vibrator.Avnd o micare de rotaie odat cu excentricul, de care este legat, sita se mai numete i grtar cu micare circular sau giratoare. Asupra unei particule de pe grtar acioneaz greutatea G i fora centrifug Fc. Pentru ca materialul s se desprind de suprafaa grtarului trebuie ca:

unde d este unghiul de oscilaie corespunztor unei desprinderi.La limit se obine:

Condiia limit de desprindere este atunci cnd d=/2.

sau exprimnd viteza unghiular n funcie de turaie:

De aici se obine turaia mecanismului de acionare:

Aterizarea materialului pe grtar se poate face dup una sau mai multe rotaii ale excentricului. Dac se face dup o rotaie, adic 2 ., regimul de lucru se numete regim critic de ordinul I , dup dou rotaii regim critic de ordinul II, s.a.m.d. Ca urmare a deplasrii materialului prin salturi continue de frecven relativ ridicat i amplitudine mic, eficiena procedeului este mare, n cazul funcionrii n tandem sau n spatele altor dispozitive.

Grtare rotativeGrtarele rotative, denumite i tobe, sunt folosite n general ca organe de separare iniial, cnd stratul de sol dislocat de brzdare este transmis n interiorul tobei. n procesul de lucru, tuberculii i stratul de sol sunt antrenai de ctre tob, prin frecare n sensul de rotaie pn la o anumit nlime, de unde se rostogolesc sau cad napoi n partea inferioar a tobei. Aceast deplasare produce destrmarea stratului de sol i separarea tuberculilor de pmnt.Constructiv tobele sunt de mai multe feluri:- tobe cilindrice simple (a);- tobe cilindrice cu nervuri elicoidale (b);- tobe tronconice (c);- tobe compuse (d).

Un caz particular este toba elevator folosit ca organ de separare intermediar i de transport a tuberculilor. Ca i celelalte tobe, este format din vergele din oel mbrcate n cauciuc, dar dispuse circular pe suprafaa unui cilindru, are seciunea transversal sub form de jgheab i prezint n interior perei pentru transportul tuberculilor.

Separarea pe tob normalDatorit rotaiei tobei, particulele de pmnt se mrunesc prin alunecare pe tob i cad prin gurile acesteia. Constructiv este realizat din srm cu ochiuri ptrate prin care materialul se separ. Regimul de micare trebuie s asigure separarea solului fr vtmarea tuberculilor.n cazul tobelor cu turaii reduse, forele care acioneaz asupra unei particule din tob sunt:- fora de greutate a particulei; G=mg;- fora de frecare dintre particul i suprafaa interioar a tobei: Ff = Gcos; este coeficientul de frecare a particulei pe suprafaa tobei.Aluncarea particulei pe suprafaa tobei ncepe cnd:

sau:

rezult:

Se produce alunecarea particulei pe suprafaa tobei atunci cnd > .

La turaii mari asupra unei particule de pe suprafaa interioar acioneaz:- fora de greutate G = mg;- fora centrifug Fc = mR2;- fora de frecare

Alunecarea ncepe atunci cnd fora de frecare este mai mare, cel mult egal cu Gsin:

ntruct

va rezulta:

Din relaia de mai sus se determin valoarea vitezei unghiulare, respectiv a turaiei la care are loc alunecarea:

Dac se consider c =0,6 rezult un unghi = 310 i unghiul de rotaie la care ncepe alunecarea tuberculilor pe suprafaa interioar a tobei = 32-600. n aceste condiii turaia tobei va putea lua valori ntre: i

Aceste tobe au avantajul c sunt bine echilibrate, dar la solurile umede pmntul nu are timp s treac prin ochiurile sitei i toba se nfund.Tobele centrifuge lucreaz la viteze unghiulare mai mari dect tobele de cernere. Turaia acestora se obine plecnd de la relaia anterioar la care se aproximeaz sin(-)=sin i rezult Turaia maxim a tobelor centrifuge este atunci cnd:

La o turaie mai mare dect turaia maxim, masa supus separrii se rotete fiind antrenat odat cu toba, fr a mai aluneca pe suprafaa interioar.Pentru realizarea autocuriri tobelor centrifugale, se utilizeaz tobe de construcie tronconic., Acestea au avantajul c materialul supus separrii este deplasat de-a lungul tobei, ca urmare a efectului forei centrifuge

Condiia de micare a particulei n timpul separrii este:

Se fac nlocuirile i dup ce se mparte relaia cu mg se obine:

Rezult valoarea coeficientului de regim cinematic la care are loc deplasarea materialului n lungul tobei:

i condiia ca

Micarea unei particule n interiorul tobeiO particul n interiorul unei tobe de separare se desprinde de pe tob n punctul M i parcurge o traiectorie pn n punctul P. Punctul M este caracterizat de unghiul d sau complementul su d. Viteza absolut va a particulei n momentul desprinderii de pe suprafaa tobei se determin din condiia de echilibru a forelor proiectate pe direcia razei.

n momentul desprinderii N=0, adic:

Viteza absolut a particulei n momentul desprinderii va fi egal cu viteza periferic a tobei (v=R). nlocuind n relaia de mai sus se obine:

Traiectoria descris de o particul din momentul desprinderii din punctul M i pn face din nou contact cu suprafaa tobei n punctul P este definit de coordonatele:

Se scoate timpul din prima ecuaie i se nlocuiete n cea de-a doua:

Se nlocuiete viteza cu relaia stabilit anterior:

Traiectoria descris de particul este o parabol.

Grtare cu discuriPentru a putea asigura o aciune satisfctoare de destrmare i cernere a solului dislocat de brzdare (toate celelalte dispozitive prezentate nefiind suficient de eficiente) s-au realizat grtarele cu discuri.Un grtar (sit) cu discuri este constituit din trei la cinci axe paralele pe care sunt fixate discuri active din cauciuc. Axele sunt antrenate n micare de rotaie i se rotesc n acelai sens. Grtarul este dispus nclinat fa de orizontal sub un unghi de 4-80. Grtarele cu discuri separ cu peste 10 % mai mult pmnt dect celelalte tipuri de grtare, realizeaz un procent de tuberculi vtmai cam la jumtate dar pierderile cresc de cca. 1,5 ori.

Sfrmarea bulgrilor prin presare dup dislocare, se face prin trecerea stratului de material printre dou valuri pneumatice, ntre valuri pneumatice i un grtar rulant, etc.Sfrmarea bulgrilor prin lovire se poate face cu diverse tipuri de dispozitive.Dispozitivul cu rotor (a) este alctuit din tamburul cu palete 5, dispus n spatele tvlugului 4, peste conturul posterior al brzdarului 2. Pe marginile tvlugului se afl cuitele disc 1.Paletele rotorului confecionate din cauciuc i rigidizate cu lame de oel, ptrund n masa dislocat i o arunc pe grtarul de cernere 3.Dispozitivul cu lanuri de suspendare (b) este alctuit dintr-un grtar fix dispus deasupra grtarului rulant. Grtarul fix este format din lanurile de suspendare1, barele transversale 2 i cablurile de legtur 2. Barele produc lovirea i sfrmarea bulgrilor.Dispozitivul cu opritoare (c) cuprinde unul pn la patru opritoare, formate din bare transversale din cauciuc prevzute cu ngrori sferice. Barele sunt nirate pe cabluri elastice i se atern parial pe grtarul de separare.

Organe de separare a bulgrilor i pietrelor Separatoare cu ace a- separator cu tambur cu ace; b- separator cu transportor cu ace; c- separator cu tambur cu ace i transportor de alimentare inferior; d- separator cu tambur cu acei val de apsare din cauciuc.Principalele pri componente ale acestor separatoare sunt: 1- transportorul de alimentare; 2- tambur cu ace; 3- deflector; 4- transportor receptor; 5- transportor cu band i ace; 6- transportor cu band; 7- val de apsare din cauciuc.

Separator prin frecareSeparatoarele prin frecare sunt alctuite dintr-o band continu din cauciuc, neted sau prevzut cu degete elastice pe suprafaa activ. Dup direcia de micare a benzii se doesebesc dou tipuri de separatoare: cu band longitudinal (a) i cu band transversal (b). Prile componente ale unui separator sunt: 1- transportor alimentator; 2- banda de separare; 3- transportorul receptor pentru pietre i bulgri; 4- transportor receptor pentru tuberculi.Separatorul prin frecare mparte materialul n dou fracii: una care se rostogolete n jos pe suprafaa benzii de separare compus din tuberculi i o parte de bulgri de forma tuberculilor i alta care este antrenat de band pn la captul de descrcare, compus din pietre (de regul plate), bulgri, resturi de tulpini, stoloni i tuberculii care nu se rostogolesc. Pentru ca tuberculii s se rostogoleasc pe suprafaa de separare trebuie ca:

unde fr este coeficientul de frecare la rostogolire a tuberculilor pe band.

Separatoare cu periiSeparatoarele cu perii sau cu elemente elastice se folosesc la separarea tuberculilor de pietre. Sunt mai multe tipuri constructive i anume: separator axial, separator tangenial, separator cu band i perie nclinat.

Separatorul axial cu perie este alctuit din: 1- transportorul de alimentare; 2- grtare cu degete elastice; 3- perii rotative; 4- transportorul pentru pietre; 5- transpotorul pentru tuberculi; 6- opritoare.Pietrele aduse mpreun cu tuberculii trec printre perii i opritoare i cad pe transportorul 4. Tuberculii sunt deplasai de-a lungul opritoarelor 6 i cad pe transportorul 5. Deplasarea lateral a tuberculilor este oprit de degetele grtarului 2.

Separatorul tangenial cu perii cuprinde valurile profilate 4 pentru separarea corpurilor strine mici, periile disc 3, peretele despritor 2 i grtarul rulant 1. Pietrele fiind mau grele, trec printre eii elastici ai periilor iar tuberculii (mai uori) sunt antrenai i descrcai lateral.

Separatorul cu band i perie nclinat cuprinde peria rotativ 1, transportorul cu band cu degete elastice 2, transportorul de tuberculi 3 i transportorul de pietre 4. Pietrele i bulgrii ptrund n spaiile dintre degetele benzii mai mult dect tuberculii. La trecerea pe sub perie tuberculii sunt ndeprtai i descrcai pe transportorul 3, iar pietrele i bulgrii ajung pe transportorul 4. Separatorul poate fi echipat cu una sau dou perii.