автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование молотильных и сепарирующих устройств зерноуборочных комбайнов для уборки семян

Саратовский государственный агроинженерный университег

ОБОСНОВАНИЕ МОЛОТИЛЬНЫХ И СЕПАРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ ДЛЯ УБОРКИ СЕМЯН

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

РГБ ОД О 2 ИЮН 1.997

На правах рукописи

РЫБАЛКО АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ

Саратов - 1997

Официальные оппоненты:

1. Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Русанов А.И.

2. Доктор технических наук, профессор Серый Г.Ф.

3. Доктор технических наук, профессор Косилов Н.И.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт сельсю хозяйства Юго-Востока.

Защита диссертации состоится" 1997 г. в Гд часов

заседании диссертационного совета Д.120.12.02 Московски государственного агроинженерного университета имени В.П.Горячкина адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 58, МГАУ им. В.П.Горячки диссертационный совет.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиот< университета.

Диссертация в виде научного доклада разослана " ^^ ¿Уя/йг^Л 1997 г

Учёный секретарь

диссертационного совета к.т.н., доцент

Левшин А.Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Зерноуборочный комбайн, задуманный и исполненный как универсальная уборочная машина, при наличии серийных приспособлений для уборки различных видов культур далеко не во всех условиях работы отвечает агротехническим требованиям.

Средние потери зерна а Российской Федерации только при уборке и транспортировке превышают 10 %, дробление комбайнами зерна колосовых культур в 4 раза превышает допустимые значения. Еще выше травмирование семян риса, крупяных и бобовых культур даже при установке на комбайнах серийных приспособлений. Уборка семенников люцерны сопровождается недопустимыми потерями семян в необмолоченных бобах. Применение терочных устройств увеличивает загрузку очистки комбайнов, что повышает потери семян.

Указанные недостатки в работе комбайнов и известных приспособлений к ним усугубляются в засушливых регионах, например таких, как Поволжье, где ряд культур возделывают на орошении.

Основной причиной указанных недостатков в работе комбайна является несовершенство конструктивных особенностей, регулировочных возможностей и режимов работы молотильно-сепарирующих устройств (МСУ) и приспособлений к ним, выпускаемых промышленностью.

Кинематика и динамика МСУ и потоков продуктов обмолота при существующих, заложенных в конструкцию комбайна параметрах, не позволяют в достаточной мере разрешить противоречия между полнотой обмолота и сепарации и потерями зерна, его дроблением, травмированием и обрушиванием.

Разнообразие физико-механических свойств обмолачиваемых культур и ограниченные возможности механического воздействия на них рабочих органов молотильно-сепарирующих устройств и серийных приспособлений к ним являются основной причиной неудовлетворительной работы зерноуборочных комбайнов, особенно при уборке зерна на семена. В современных МСУ для выделения зерна используются два вида механического воздействия - удар по обмолачиваемой массе и перетирание её в молотильном пространстве.

Изменение этих двух параметров достигается линейной скоростью бичей и величиной молотильных зазоров. При этом не используются такие эффективные свойства механического движения, как изменение направления векторов абсолютных скоростей рабочих органов и продуктов обмолота, изменение упругих свойств рабочих органов, а также дополнительные виды деформации обмолачиваемой массы, такие как сжатие во взаимно перпендикулярных плоскостях, разрыв связей зерновки в колосе или метелке.

Еще менее эффективны регулируемые параметры во второй фазе сепарации вороха, на очистке, где можно изменять скорость воздушного потока и просветы между пластинами, угол их наклона в жалюзийных решетах и удлинителе, угол наклона удлинителя и

нижнего решета. Перечисленные регулировки позволяют манипулировать в основном консервативными силами, чем и объясняется недостаточная их эффективность.

Таким образом, совершенствование принципов и технических средств адаптации зерноуборочного комбайна для уборки зерна на семена, несомненно, актуально и является важной проблемой сельскохозяйственного производства, требующей как научного, так и практического решения.

Цель работы. Повышение эффективности зерноуборочной техники при уборке зерновых колосовых культур для семенных целей на орошаемых участках, риса, проса и семян люцерны на основе совершенствования технологической схемы зерноуборочного комбайна.

Объект исследований. Технологические процессы взаимодействия компонентов обмолачиваемой и сепарируемой массы с элементами рабочих органов, кинематика и динамика разрабатываемых рабочих органов молотильно-сепарирующих устройств зерноуборочного комбайна.

Методы исследований. В качестве базовой методологии принят системный подход, раскрывающий целостность объекта исследований и позволяющий выявить более широкую, по сравнению с известной, взаимообусловленность связей между рабочими органами МСУ, технологическими свойствами обмолачиваемой массы и результатами обмолота и сепарации.

При проведении теоретических и экспериментальных исследований применен системный анализ, на основе которого устанавливаются количественные и качественные взаимосвязи между рабочими органами и результатами их взаимодействия с объектом обработки. При этом использовали основные принципы теоретической механики, математический анализ и его численные методы с использованием ЭВМ.

Экспериментальные исследования проводили по стандартным и авторским методикам, разрабатывали оригинальные стенды, установки и приборы. Применялись скоростная фотосъёмка, планирование эксперимента, методы теории вероятностей и математическая статистика.

Научную новизну составляют математические модели, описывающие механико-технологические процессы, снижающие травмирование и потери зерна при комбайновой уборке, и методы оценки:

влияния параметров многоконусных деформаторов колосьев зерновых культур на полноту вымолота и травмирование зерна;

снижения травмирования зерна при безударном обмолоте вальцовым аппаратом за счет перепада скоростей потока обрабатываемой массы;

рациональных параметров активаторов процесса сепарации вороха на очистке комбайна.

Научная ценность заключается в разработке: процесса взаимодействия элементов рабочих органов с потоками продуктов обмолота в промежуточной камере двухбарабанных МСУ;

метода определения коэффициентов мгновенного трения зерен различных культур о вращающуюся стальную поверхность;

сепарации методами изгиба и косого удара потока стеблей; методики экспериментального определения взаимодействия новых рабочих органов МСУ с обрабатываемым материалом.

Практическую значимость работы составляют параметры промежуточной камеры двухбарабанных МСУ и устройства, защищённые авторскими свидетельствами на изобретения:

многоконусный вальцовый деформатор хлебной массы для безударной первой фазы обмолота зерновых колосовых культур;

вальцовый молотильный аппарат для безударного обмолота риса; молотильный аппарат с эластичными рабочими органами для обмолота проса;

активная пальцевая гребёнка и активный ворошитель к очистке комбайна для уборки семян люцерны.

В практике сельскохозяйственного производства широко используются рекомендации по внедрению операционной технологии уборки зерновых колосовых культур, по регулировкам комбайнов и оценке качества их работы, по переоборудованию и герметизации зерноуборочных комбайнов на уборке семян люцерны, по регулировкам и технологической настройке комбайнов.

Разработанные теоретические положения, методики расчета и проектирования новых рабочих органов МСУ используются для практических целей, в учебном процессе на инженерных факультетах и факультетах повышения квалификации сельскохозяйственных вузов.

Апробация. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены:

на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СИМСХ (ныне СГАУ), 19701996 гг. (г. Саратов);

объединённом заседании НТС Министерства сельского хозяйства СССР, Госкомсельхозтехники СССР, Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР, 1983 г. (г.Москва); научно-технической конференции АЧИМЭСХ, 1984 г.(г.Зерноград); ученом совете Всесоюзного научно-исследовательского института использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве,1985 г. (г.Тамбов);

научно-технических конференциях ВНИИПТИМЭСХ, 1985 г., 1989 г. (г.Зерноград);

объединенном НТС Саратовского областного управления сельского хозяйства и объединения "Госкомсельхозтехника", 1987 г. (г.Саратов);

научно-технической конференции НПО "Элита Поволжья", 1988 г. (г.Саратов);

научно-технической конференции ЧИМЭСХ, 1989 г. (г.Челябинск); объединенной научно-практической конференции ВАСХНИЛ, ВИМ, НПО "Белсельхозмеханизация", 1990 г. (г. Минск);

научно-техническом российско-немецком семинаре "Актуальные вопросы сельского хозяйства", СГАУ, 1994 г. (г.Саратов);

ученом совете института сельскохозяйственной техники Рейнского университета им. Ф.Вильгельма, 1995 г. (г.Бонн, ФРГ).

Публикации. Основные положения и результаты исследований по рассматриваемой проблеме опубликованы в 61 работе, в том числе в монографии, в 5 книгах и брошюрах, в 4 рекомендациях союзного, российского и областного изданий, в 30 научных статьях, в 10 описаниях к авторским свидетельствам на изобретения, в 7 научно-исследовательских отчетах. Материалы по теме включены в учебник и два учебных пособия республиканского издания. Общий объем публикаций, принадлежащих лично автору, составляет 54,3 печ. л.

По данной проблеме под руководством автора защищены 5 диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Внедрение. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований с использованием новых технических решений, адаптирующих зерноуборочные комбайны к нетрадиционным условиям работы, составлены республиканские и региональные рекомендации, используемые в ОПХ и на опытных станциях зонального НИИСХ Юго-Востока для производства семян твердых и сильных пшениц, созданы многоконусные вальцовые аппараты к зерноуборочным комбайнам для безударной первой фазы обмолота. Эти аппараты выпущены опытной партией Уральским ПО "Агрореммаш" и использованы для уборки семян зерновых колосовых культур.

Результаты исследований и новые технические решения по безударному обмолоту риса одобрены объединённым заседанием научно-технических советов Министерства сельского хозяйства, Госкомсельхозтехники и Министерства тракторного и сельхозмашиностроения СССР, приняты Красноярским комбайновым заводом для использования при разработке новых зерноуборочных комбайнов и Приморским филиалом ВНИИ риса при создании специального рисоуборочного комбайна.

По результатам исследований и производственной проверки молотильных аппаратов с эластичными рабочими органами Всероссийским научно-исследовательским институтом использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве разработана конструкторская документация и переоборудована опытная партия комбайнов для уборки проса, внедренных в ряде хозяйств Саратовской и Тамбовской областей.

Работа выполнялась по планам ВРО ВАСХНИЛ.

Проблема 0.51.12. Разработать перспективные технологические процессы комплексной уборки урожая зерновых культур, включая незерновую часть, по основным зонам страны, а также создать технические средства для их осуществления и выдать рекомендации для внедрения (1976-1980, 1981-1985 гг.).

Проблема 05.02.Т.(ГУ). Разработать и внедрить в производство энергосберегающие технологии выращивания, уборки и послеуборочной обработки семян новых сортов клевера, люцерны, злаковых трав и аридных культур (1986-1990 гг.). .

По планам научно-исследовательских работ НПО "Саратовское" и СИМСХ (СГАУ) (тема № 9-82 "Разработать и исследовать технологию уборки зерновых с целью повышения эффективности работы зерноуборочных комбайнов в условиях орошаемого земледелия Поволжья". Разработка и исследование технологии и приспособлений для уборки семян трав, например, люцерны).

Комплексное решение задачи, включающее запатентованный "Способ ухода за семенниками люцерны" и рекомендации по подготовке и переоборудованию зерноуборочного комбайна для уборки семян люцерны, нашло практическое применение в специализированном объединении "Саратовское" по производству семян траз, экспонировалось на ВДНХ СССР и удостоено серебряной медали.

Научно-методические разработки автора по усовершенствованию технологической схемы зерноуборочного комбайна включены в учебные пособия для студентов и слушателей ФПК, рекомендованные Главным управлением высших сельскохозяйственных учебных заведений МСХиП РФ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние проблемы и основные направления её решения

Большинство технологических схем зерноуборочных комбайнов во всех странах мира, производящих сельскохозяйственную технику, базируется на использовании бильных молотильных аппаратов и клавишных соломотрясов. Преимущества этой схемы столь велики, что она до сегодняшнего дня остается основной.

При больших достоинствах бильный рлолотильный аппарат имеет целый ряд недостатков, главными из которых являются дробление и травмирование зерна.

Претензии к зерноуборочной технике предъявляют, в первую очередь, агрономы-селекционеры и биологи. По их данным, в результате воздействия элементов МСУ травмирование зерна твердой пшеницы достигает 80-85 %, мягкой - 40-45 %.

Наиболее полно количественные и качественные оценки повреждения зерна во взаимосвязи с технологическим процессом и конструктивными особенностями МСУ получены известными учёными К.Г. Колгановым, Н.И. Клёниным, Э.И. Липковичем, А.Н. Пугачёвым и др.

Общее направление совершенствования МСУ путём установки двух барабанов было намечено еще акад.В.П.Горячкиным.

Большая заслуга в создании современных комбайнов с двухба-рабанным молотильно-сепарирующим устройством принадлежит ученым К.Г. Колганову, М.А. Пустыгину, Б.Н. Четыркину, В.Г. Антипину, Х.С. Багирову, Я.М. Жуку, А.Д. Левхину, А.И. Филиппову, А.И. Крутикову, Э.В. Жалнину, П.А. Шабанову, Н.И. Косилову, З.И. Воцкому, А.И. Русанову и др.

Развитие научных основ интенсификации процесса обмолота и сепарации в зерноуборочных комбайнах с целью увеличения их производительности получило в трудах Г.Ф. Серого.

Однако двухфазный обмолот двумя молотильными барабанами дает частичное решение проблемы снижения травмирования и дробления зерна, о чем свидетельствуют работы Б.П. Кутепова, В.И. Воробьева, Р.А.Тена и других исследователей, обнаруживших большое травмирование зерен в межбарабанной зоне. Поэтому необходимы дальнейшие исследования, направленные на совершенствование двух-барабанных МСУ.

Двухбарабанные мопотильно-сепарирующие устройства - не единственные средства для двухфазного обмолота. Одним из перспективных путей снижения травмирования семенного материала при обмолоте является разработка МСУ для двухфазного обмолота с безударной первой фазой.

Наибольший опыт снижения ударных нагрузок на обмолачиваемую массу накоплен в нашей стране, и особенно плодотворна работа в этой области Челябинской научной школы. Еще в начале 60-х годов в ЧИМЭСХ были проведены опыты по выявлению способов предварительного безударного ослабления связи зерна с колосом с целью доведения ударного воздействия барабана до минимума.

Исследования проводились по обмолоту хлебной массы, предварительно сжатой на прессе. На их основании ученые пришли к выводу, что для повышения качества обмолота и снижения механических повреждений семян при выделении их из колоса целесообразно перед обмолотом подвергать хлебную массу деформированию вальцовым аппаратом.

Несмотря на обнадеживающие предварительные результаты, вальцовые деформаторы не нашли применения из-за низкой обмолачивающей способности. Кроме того, вальцы удовлетворительно работали только с тонкослойным потоком хлебной массы. При увеличенной его толщине их эффективность резко снижается. Это объясняется тем, что во всех известных схемах применялись гладкие цилиндрические вальцы, сжимающие хлебную массу только в одной плоскости.

В то же время известно, что колос имеет пространственную конструкцию, вследствие чего для повышения эффективности воздействия вальцов необходимо либо переориентировать поток хлебной массы по отношению к сжимающим поверхностям, либо создать вальцы с такими рабочими поверхностями, которые позволяли бы изменять направления силового воздействия на хлебную массу.

Из-за спутанности и большой связности хлебной массы её переориентирование в потоке технологической схемы зерноуборочного комбайна трудноразрешимо. Следовательно, необходимы вальцы с иными рабочими поверхностями,.позволяющими изменять направления силового воздействия на хлебную массу.

Двухбарабанные молотильные аппараты используются не только для обмолота зерновых колосовых культур, но и при уборке риса. Физико-механические свойства метёлок риса кардинально отличаются от свойств зерновых колосовых культур, в частности от пшеницы. Так, усилия отрыва одного зерна риса от метёлки почти в 2 раза больше, а работа разрушения зерна в 3-6 раз меньше, чем у пшеницы.

Для обеспечения полного вымолота риса необходимы большие окружные скорости молотильных барабанов, а для уменьшения повреждения зерна пшеницы требуется обратное.

Таким образом, из-за противоречий в физико-механических свойствах культур, проблемность ситуации при обмолоте риса еще острее, чем при обмолоте пшеницы.

Более высокая влажность, прочность и меньший критический угол изгиба стеблей риса по сравнению с пшеницей создают благоприятные условия для заклинивания барабанных аппаратов обмолачиваемой массой и снижают производительность рисоуборочных комбайнов.

Обмолот риса отличается от обмолота пшеницы еще и тем, что вместо колосьев обмолачиваются метёлки; происходит не выделение зерна из колоса, а отрыв отдельных колосков от метёлки.

Все эти отличия и объясняют неодинаковые результаты обмолота риса и пшеницы барабанными молотильными аппаратами. Это связано с тем, что принципы воздействия рабочих органов (штифтов и бил) не соответствуют физико-механическим свойствам растений риса.

Как показали исследования Д.И. Бородина, Г.М. Гинько, В.К. Дамётки-нэ, И.В. Канеева, К.И. Коновалова, П.И. Шабанова и других ученых, отделению зерен риса от метёлок больше соответствует процесс, обеспечивающий их отрыв от колосовой ножки растяжением или изгибом, так называемый процесс очёсывания. Высокое его качество достигается только при значительном проскальзывании рабочего органа относительно обмолачиваемых стеблей риса. Такое воздействие имеет место при аксиальной подаче стеблей, зажатых в комле, в молотильное устройство с вращательными рабочими органами.

Образцы экспериментальных машин для очёсывания риса на корню положительных результатов не дали. Как показывает отечественная и зарубежная практика, для качественной и высокопроизводительной уборки риса необходимо совершенствование молотильно-сепари-рующих устройств серийных зерноуборочных комбайнов.

Наряду с традиционным представлением о физической сути процесса обмолота барабанными аппаратами в работах Т.И. Егоровой, В.К. Дамёткина, Л.П. Ковалева получила распространение гипотеза, заключающаяся в том, что разрушение связей зерна с колосом или метёлкой происходит за счет энергии упругих колебаний, возбуждаемых

в потоке хлебной массы ударами рабочих органов МСУ. Такое предположение послужило причиной возникновения ряда устройств с интенсивным ударно-вибрационным воздействием на обмолачиваемую массу.

Исследования работы этих устройств на обмолоте риса показали положительные результаты при малых подачах массы в молотилку, не превышающих 3...4 кг/с. Однако они не оправдывают значительного усложнения предложенных МСУ для обмолота риса и не дают оснований для широкого внедрения их в серийных образцах зерноуборочных комбайнов, что свидетельствует о нерешённости проблемы.

Одной из самых чувствительных к повреждению зёрен культур является просо. Применение на обмолоте проса двухбарабанных молотилок дало отрицательные результаты по сравнению с одно-барабанными. В связи с этим большинство известных работ было посвящено усовершенствованию однобарабанных МСУ для обмолота проса.

По данным В.П. Глотова и А.Н. Крахалёва, условия сохранения целостности зёрен соблюдаются, если модуль упругости материала рабочего органа равен или меньше модуля упругости материала зерна.

Такой подход к проблеме снижения травмирования зерна послужил основанием к поиску новых материалов и нового конструктивного исполнения рабочих элементов молотильно-сепарирующих устройств для легкоповреждаемых культур. Большой цикл работ по применению эластичных бичей выполнен Воронежской научной школой под руководством А.П. Тарасенко.

В работах А.П. Анищенко, А.П. Белоусова, В.Н. Ерёмина, И.А. Рез-ниченко, В.Н. Солнцева и др. также приводятся результаты исследований молотильных барабанов с бичами, изготовленными из резины с различными физико-механическими свойствами, и определены наиболее подходящие по совокупности показателей марки резины. Положительные результаты по снижению травмирования зерна были получены и при использовании стальных бичей с эластичным покрытием такими материалами, как капрон, капролон и др.

Проведенные исследования также показали, что одними из основных недостатков эластичных бичей всех видов являются низкие износостойкость материалов и надёжность конструкций. Таким образом, применение бичей из эластичного материала является эффективным средством снижения травмирования зерна, но считать проблему адаптации технологического процесса МСУ решенной этим путём пока рано. Основным направлением в этой области является создание рациональной конструкции бичей с использованием эластичных материалов.

Совершенствование процесса уборки семян люцерны в последние два десятилетия развивается по двум основным направлениям. Сторонники одного направления {Э.В. Жалнин, В.К. Журкин, Ф.М. Ка-нарев, В.Ф. Кандеев, В.В. Попов) отстаивают технологию с обработкой всей массы урожая в стационарных условиях. Эта технология имеет

В уравнениях движения продуктов обмолота в промежуточной зоне верхней части потока исходными данными служат скорость и0 и угол а. (рис.2). Начало координат размещаем в точке выхода продуктов обмолота из молотильного зазора. На рис.3 показана схема сил, действующих на частицу т движущихся продуктов обмолота в верхней части потока. Обозначим: в - сила тяжести частиц^ = тд, Н; Рс - сила сопротивления движению, Рс = Ксс, Н; К0 - коэффициент сопротивления среды, кг/с; V - скорость частиц, м/с; Р - сила затаскивания или сила сцепления частиц в верхней части потока, Р = Гв, Н; 1 - коэффициент связности соломистых частиц.

Рис, 2. Траектории продуктов обмолота в промежуточной зоне, построенные по теоретическим (кривые 1-4, 5, 7-9) и эмпирическим (6) данным

Сила затаскивания обусловлена действием бичей барабана на соломистые частицы, непосредственно касающиеся бичей, которые увле-

кают их и способствуют наматыванию на барабан. Эти соломистые частицы в результате сцепления (связности) взаимодействуют с другими соседними частицами, образуя эффект затаскивания в основном в верхней части потока. По мере удаления частиц от барабана этот эффект ослабевает и затем исчезает.

Рис. 3. Схема сил, действующих на частицы продуктов обмолота верхнего и нижнего слоев потока

Дифференциальные уравнения движения частиц продуктов о£,колота в промежуточной зоне для верхней части потока:

md2x /dt2 = -F - Рсх;

md2y / dt2 = -G -Pcy,

где Pcx, Рсу - проекции силы сопротивления на оси координат. Известно, что

Pcx = Мх,, Рсу = Ксиу, где ух и vY - проекции скорости частицы на оси координат.

Подставив значения РСх, Рсу и поделив на m, будем иметь

dux / dt = -fg - Kcux / m;

ск'у / сН = ^ - Ксуу / ш.

Обозначив Кс / т через 3 - обобщенный коэффициент сопротивления движению, 1/с, запишем

(Ьх / (К =-Ли - ркх; (4)

сЬу /сН = - руу. (5)

Разделив переменные а уравнении (4) и проинтегрировав его, получим общее решение уравнения (4)

I / р 1п(рох + = -1 + С,. (6)

Для начальных условий рассматриваемой задачи при 1=0, СХ=ухо, где

ухо=цос°5а, (7)

с, =1/р1п(р»хо + ге). (8)

Подставив (8) в (6), получим частное решение уравнения (4);

1 / р 1п(рух + = -I + 1 / р 1п(р1>хо + (9)

Если решить (9) относительно их, то частным решением уравнения (4) будет

"х = ("хо + ^ / Р)е~р( - Ге / Р. (10)

Уравнение (10) выражает закон изменения проекции скорости частицы по оси абсцисс.

Так как ик = ёх / ей, откуда йх = о^сй, то подставив в него (10) и проинтегрировав, получим общее решение уравнения (10):

х = 1 /Р(»Х0 + Р)е-р1 -!е/$ + С2. (11)

Для начальных условий при 1=0, х=0

С2 = I / р(ояо + Г§/р) ■ (12)

Подставив (12) в (11), получим частное решение уравнения (10): х = -1 / р(«хо + / + р(ихо + % / р). (13)

После решения уравнения (13) и подстановки в него (7) частное решение уравнения (10) примет вид

х = [(1;0со5а + Ге/3)/р](1-е-Р,)-Га1/р. (14)

Уравнение (14) выражает закон движения частицы продуктов обмолота в промежуточной зоне по оси абсцисс.

Разделив переменные в уравнении (5) и проинтегрировав, получим общее решение уравнения (5):

1/р!п(рау +е) = -1 + С3. (15)

Для начальных условий рассматриваемой задачи при t=0, уу=цу0

fyo = v0 sin а, (16)

С3 « l/pin(p»yo + g). (17)

Подставив (17) в (15), получим частное решение уравнения (5):

l/pin(p»y + g) = -t + l/pin(poyo + g). (18)

Решив (18) относительно vy и приняв во внимание (16), «астное решение уравнения (5) запишем так:

»у = (t>0sina +g/p)e~pl +g/p. (19)

Уравнение (19) выражает закон изменения проекции скорости частицы продуктов обмолота в промежуточной зоне по оси ординат.

Так как Vy = dy/dt, откуда dy = üydt, то подставив в него (19) и

проинтегрировав, получим общее решение уравнения (19):

у = -l/p(üyo + g/p)e~pt + gt/p + C4. (20)

Для начальных условий при t = 0, у = О

С4 =1/РКо +е/Р)- (21)

Подставив (21) в (20) и приняв во внимание (16), получим

у = 1 / р(^0 sin а + g / p)(l - е-Р') - gt / р. (22)

Уравнение (22) выражает закон движения частицы продуктов обмолота в промежуточной зоне по оси ординат.

Заметим, что зависимости (14) и (22) представляют собой уравнения движения частицы продуктов обмолота в верхней части потока.

На частицы продуктов обмолота, движущиеся в средней и нижней частях потока (см. рис.3, частица массой гтч) действует сила тяжести G и сила сопротивления Рс движению. Заметим, что в средней и нижней частях потока сила F затаскивания не действует на соломистые частицы, так как по мере удаления соломистого потока от бичей барабана их воздействие на поток ослабевает. Влияние сил трения на нижнюю часть потока сепарирующей решетки исключается, так как в исследованиях В.И. Воробьёва установлено, что в момент выхода продуктов обмолота из молотильного зазора на длине 220 мм соломистые продукты не касаются решетки.

Дифференциальные уравнения движения частиц продуктов обмолота для средней и нижней частей потока:

md2x/dt2 = -Рсх- (23)

md2y / dt2 = -G - Рсу. (24)

При решении уравнений (23) и (24) по изложенной методике имеем: их = у0со5ае~^1; (25)

Уу = (о051па + г/р)е~р1 - В/р.

(26)

По уравнениям (25) и (26) можно рассчитать проекции скоростей частиц продуктов обмолота в. промежуточной зоне и определить скорость частиц

После интегрирования выражений (25) и (26) получим уравнения движения частиц продуктов обмолота в промежуточной зоне для средней и нижней частей потока:

Формулы (25) и (26) могут быть выведены из выражений (10) и (14), если принять ! = 0.

В результате расчетов по полученным уравнениям построены траектории движения частиц (см. рис.2) в верхней (кривые 1-4), нижней (кривые 7-9) и средней (кривая 5) частях потока продуктов обмолота.

Расчетная траектория, построенная по уравнениям (28) и (29) для средней части потока (кривая 5), согласуется с эмпирической (кривая 6)^ построенной по уравнению (3).

Расчетные данные для построения траекторий и их сопоставление с экспериментальными подробно изложены в работе [39] автора.

Уравнения движения (14) и (22) для верхней части потока и уравнения (28) и (29) для средней и нижней его частей отображают действительный процесс движения продуктов обмолота в промежуточной зоне.

По формулам (10), (19), (25-27) можно подсчитывать скорости движения частиц продуктов обмолота по зонам потока.

При начальных скоростях вылета продуктов обмолота из молотильного зазора £>0=6...15 м/с в промежуточную зону обобщенный коэффициент сопротивления (3=10...15 с'1. Верхний предел относится к верхней части потока, нижний - к средней и нижней его частям.

Для верхней части потока коэффициент связности частиц продуктов обмолота при у0 = 15 м^с равен 25...30. Верхний предел относится к частицам, касающимся бичей барабана.

Определив траектории и скорости движения слоев продуктов обмолота, выходящих из молотильного зазора первого барабана в промежуточную зону, перейдём к теоретическому исследованию следующего этапа технологического процесса - взаимодействию потока продуктов обмолота с промежуточным битером.

Технологическое назначение промежуточного битера - направлять мелкий ворох с вымолоченным зерном на сепарирующую решетку, а необмолоченные колосья - в молотильный зазор второго барабана.

(27)

(29)

(28)

Таким образом, главное назначение промежуточного битера - изменять направление движения потока, при этом для достижения минимального травмирования зерна необходимо минимизировать ударное воздействие битера на обмолачиваемую массу.

Еще акад. В.П. Горячкин, уделявший много внимания исследованиям работы молотильных устройств, указывал на то, что теория молотильных аппаратов сводится к задаче о вращательном движении твердого тела с переменной массой, испытывающего непрерывные удары.

Задачи динамики такого класса решаются методами механики тел переменной массы с использованием обобщенного уравнения И.В. Мещерского, имеющего вид:

Шг> /й\. = Р + (йМ, / сН)иг1 + (с1М2 / сй)ог2, (30)

где Я - внешние силы; с)М| / ей - секундный расход массы; с1М2 / сН - секундный приход массы; - относительная скорость отделяющихся частиц; - относительная скорость присоединяющихся частиц.

Применительно к молотильному барабану, отбойному и промежуточным битерам относительная скорость отделяющихся частиц равна нулю, отсюда уравнение (30) примет вид:

Р = Р+Ч2^г2- (31)

где Р - сила, действующая на рабочий орган, работающий с переменной массой; ~ сила воздействия присоединяющейся массы на рабочий орган, называемая добавочной ударной силой (обозначается Руд).

В аспекте рассматриваемой нами проблемы ударная сила воздействия частиц на рабочий орган по третьему закону механики равна ударной силе воздействия рабочего органа (молотильного барабана, битера) на зёрна обмолачиваемой культуры.

Величина этой силы зависит от секундной подачи массы к рабочему органу и от относительной скорости присоединения частиц.

В свете изложенного становится ясным, что одним из эффективных путей снижения ударного воздействия рабочих органов МСУ, травмирующего зерно, является отыскание оптимального расположения векторов абсолютных скоростей зёрен и элементов рабочих органов, дающих минимальную относительную скорость.

Как видно из рйс.2, поток продуктов обмолота, движущихся по траекториям 1-4, направляется в зону встречных окружных скоростей лопастей битера. Такое расположение векторов абсолютных скоростей частиц продуктов обмолота, в том числе и вымолоченных зёрен, вылетающих из молотильного зазора и лопастей промежуточного битера, приводит к максимальному значению относительной скорости (1'Г2 в уравнении (30)) встречи зёрен с лопастями битера, а следо-

вательно, и добавочная ударная сила (Руд в уравнении (31)), действующая на зёрна, будет максимальной. Эту зону взаимодействия продуктов обмолота с лопастями промежуточного битера условно назовём "зоной ударных взаимодействий".

Кроме больших ударных воздействий на частицы, зона, ограниченная траекториями 1-4, характерна еще и тем, что из нее затруднен проход свободного зерна через сепарирующую решетку.

Частицы продуктов обмолота, движущиеся по траекториям 5-9, имеют иной характер силового взаимодействия с лопастями битера, т.к. векторы их абсолютных скоростей направлены в одну сторону. Условно назовем эту часть потока "зоной касательных воздействий" лопастей. В этой зоне частицы тоже будут подвергаться ударному воздействию, но в значительно меньшей мере, т. к. в ней относительная скорость встречи частиц потока с лопастями будет меньше.

Воздействие на продукты обмолота лопастей битера, недостаточная сепарация зерна через решетку, а также последующее воздействие бичей второго барабана приводят к большому травмированию наиболее ценных фракций зерна.

Проведённый анализ элементов технологического процесса в межбарабанной зоне свидетельствует о том, что техническое воплощение идеи "щадящего" режима обмолота двухбарабанным молотильным аппаратом в действительности требует дальнейшего усовершенствования.

Чтобы уменьшить ударные воздействия лопастей битера на продукты обмолота, необходимо направить основной поток массы в "зону касательных воздействий" битера. Для этого необходимо, чтобы вектор абсолютной скорости движения частиц имел угол с осью х не более, чем у частиц, движущихся по траектории 5 (см. рис.2). Для соблюдения такого условия, как видно из анализа формул (25) и (29), необходимо уменьшать значение угла а, что приведет к уменьшению вертикальной составляющей оу скорости потока.

Одним из возможных вариантов уменьшения угла а является смещение конца деки (точка К на рис.4) против хода вращения барабана. Этого можно достичь либо укорачиванием деки, либо её смещением.

Второй вариант направления потока продуктов обмолота в "зону касательных воздействий" заключается в корректировке координат центра промежуточного битера относительно центра молотильного барабана.

Для рассмотрения кинематики движения продуктов обмолота в промежуточной зоне (рис.4) введем обозначения:

г, - радиус первого барабана;

г2 - радиус промежуточного битера по концам лопастей;

Г* - радиус кожуха битера;

I - расстояние между центрами первого барабана и промежуточного битера (межцентровое расстояние) по горизонтали;

( - межцентровое расстояние по вертикали;

19

а - начальный угол вылета частиц из молотильного зазора.

Начало координат О прямоугольной системы возьмем в точке К, соответствующей моменту выхода продуктов обмолота из молотильного зазора, направив ось х горизонтально.

Начальная скорость частиц ü0 направлена под углом а к оси х, координаты точки М встречи частицы с лопастями битера обозначим х, у.

Координаты центра 02 битера в выбранной системе координат будут:

xt = L - г( sin а, (32)

у 1 = Г] cos а + t. (33)

a уравнение траектории внешних концов лопастей битера

[х - (L - rj sin а)]2 + [у - (г[ cos а + í)]2 = г2. (34)

Если в последнее уравнение подставить координаты точки МНхг.Уг) и радиус кожуха битера R, то получим уравнение траектории точек кожуха битера в выбранной системе координат.

Момент встречи свободного зерна с кожухом битера характеризуется численной величиной скорости v¡ и углом падения (Ц, замеряемого между вектором скорости и нормалью, проведённой в точку Mi касания.

Для решения последующей части задачи о движении зерна после удара о битер значения ni и р, являются известными.

Траектория движения отраженного от битера зерна будет определяться начальными условиями полета: скоростью после удара ьг и углом отражения Рг- Эти величины являются неизвестными и подлежат определению, т.к. знание их предельных значений позволит определить условия столкновений свободного зерна с битером.

Для решения этой задачи воспользуемся известными положениями теории удара, основным параметром которой является коэффициент восстановления К, характеризующий, насколько восстанавливается нормальная составляющая скорости после удара, и определяемый из соотношения:

(35)

где ui„ , о2п - нормальная составляющая скорости до и после удара, соответственно.

Вторым важным параметром при косом ударе является коэффициент мгновенного трения к, характеризующий изменение касательных составляющих скорости и связывающий их соотношением:

где v\x ,С2т~ тангенциальная составляющая скорости до и после удара, соответственно.

где ии , о2т — тангенциальная составляющая скорости до и после удара, соответственно.

Рис. 4. Схема взаимодействия частиц продуктов обмолота с лопастями и кожухом битера

Уравнение (35) в классической механике используется для изучения явления удара о неподвижную преграду (гипотеза Ньютона).

При изучении явления косого удара о вращающуюся цилиндрическую поверхность, что имеет место в рассматриваемом случае, изменение тангенциальных составляющих скорости описывается уравнением:

v2z = и1т - + , (37)

где кив- потеря переносной скорости тела за время удара при наличии трения.

Из уравнения (37) находится коэффициент мгновенного трения:

к = (и2т -»It)/K - fit)- (38)

Последнее уравнение может быть использовано при экспериментальном определении коэффициента мгновенного трения для случая, когда уе >У(Т, что и имеет место в реальном молотильном аппарате, поэтому для данного случая определены послеударные скорости отраженных компонентов продуктов обмолота первого барабана двухбарабанного молотильного аппарата.

Как видно из рис.4, скорость vz после удара в зоне "касательных воздействий" лопастей битера на продукты обмолота определится как

где "2n=t>inl<;

у2т = у1т - ^Чт + ^е;

Чп = щ c°s Pi;

U[t = sin J3j.

Подставив в уравнение (39) перечисленные выше значения и выполнив преобразования, получим:

v2 =|tii2sin2Pi(l-2*,+ ».2 - k2)+ 2?vi/1uesin[}1(l- ?.) +

+ к Vg + k of—

1/2

(40)

Угол отражения р2 определится из отношения тангенциальной и нормальной составляющих скорости отражённых зёрен:

Воспользовавшись значениями скоростей из (35) и (37) и выполнив преобразования, получим:

Р2 = аг^^р^ - к)/к + Хуе/ки( соэ(42)

Скорость после удара у2 и угол отражения р2 являются исходными для расчёта траектории отражённого зерна.

Дифференциальные уравнения его движения будут иметь вид:

т<Ьх1/ск = 0; (43)

тс!иу1 /¿1 = 0. (44)

Поделив обе части последних уравнений на т и умножив на ей, получим:

с1иХ1 = 0; с1иу! = йсК , проинтегрировав которые, будем иметь:

(45)

(46)

Подставив в уравнения (45) и (46) значения их1 = с!х[/ск и у\1 = найдём:

dx1 = и2 зт(р2 ~ = ь2 соз(р2 - б^ + .

После интегрирования последних уравнений и подстановки постоянных интегрирования получим:

Исключив из уравнений (47) и (48) время, получим уравнение траектории движения отраженного зерна:

Уравнение (49) позволяет построить траекторию движения отражённого зерна для любой точки контакта при соответствующих каждой точке значениях (32. 5, а2.

В работах автора [11,61] выполнен расчёт относительных скоростей встречи зёрен с элементом промежуточного битера и построены траектории движения отражённых зёрен.

Из изложенного следует, что продукты обмолота, выходящие из молотильного зазора первого барабана необходимо направлять в "зону касательных воздействий лопастей". В ней прямые удары отсутствуют и значительная часть зёрен отражается на сепарирующую решётку. Несмотря на то, что отраженные зёрна попадают в слой движущегося вороха, они проникают через него, сепарируются чероз решётку.

Для снижения ударных воздействий лопастей битера на свободные зерна, т.е. уменьшения числа столкновений зёрен с лопастями, не снижая его воздействия на соломистый ворох, выходящий из молотильного зазора первого барабана, целесообразно изготовить лопасти битера в виде гребёнок. Зубья или пальцы одной лопасти перекрывают межзубовые промежутки другой, последующей. Гребёнчатая лопасть позволит уменьшить столкновения свободного зерна в опасной зоне и, следовательно, снизить его травмирование.

XI = 5'т(32 - б)* у, =1>2со5(р2 - + /2

(47)

(48)

у, = х,^(р2 - 6) + бхр/гег! 5т(р2 - 5).

(49)

2.2 Обоснование технологических схем вальцовых МСУ

8 поисках путей снижения травмирования зерна учёными делались многочисленные попытки заменить ударное воздействие на колосья при обмолоте с целью выделения из них зёрен на деформацию различных видов. Чаще всего используются деформации сжатия колоса вальцовыми аппаратами. Однако этот способ в силу целого ряда недостатков как самостоятельный не нёшёл применения.

Поэтому нами были предприняты поиски пути рационального использования вальцовых аппаратов, конструктивные схемы которых и результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в работах автора [15, 35, 56, 60, 61].

Для предварительной безударной фазы обмолота зерновых колосовых культур разработан многоконусный вальцовый аппарат (рис.5) состоящий из последовательно расположенных двух пар вальцов, размещенных друг под другом и выполненных в виде усечённых конусов с эластичным покрытием, сопряжённых большими основаниями один с другим. На рис.5 верхние плавающие вальцы условно показаны в одной горизонтальной плоскости с нижними приводными.

Расстояние между двумя соседними усечёнными конусами равно шагу t. Конусы второй пары вальцов смещены относительно конусов первой пары на половину шага, а угол наклона образующей конуса к основанию равен 45°. Это техническое решение принято для того, чтобы изменить направление силового воздействия на хлебную массу второй пары вальцов на перпендикулярное.

При прохождении хлебной массы через вальцовый аппарат она деформируется конусами первой и второй пар вальцов полосами шириной V2 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях I-I и II-II.

В результате деформации происходят сжатие потока хлебной массы, разрушение и ослабление связей зерна с колосом, что и позволяет устанавливать более "мягкий" режим работы бильного молотильного аппарата, в который подается обмолачиваемая масса после обработки на многоконусном вальцовом аппарате.

Второй вариант использования вальцов был применен при разработке молотильно-сепарирующего устройства для безударного обмолота риса.

Как известно, рис является одной из самых труднообмолачиваемых культур, что объясняется особенностями физико-механических свойств растений.

Однако нетрадиционный взгляд на эти свойства растений может оказаться полезным для разработки эффективного технологического процесса обмолота и сепарации.

К физико-механическим свойствам растений риса, позволяющим обосновать техническую возможность безударного обмолота риса, относятся:

значительные различия между минимальной величиной разрывного усилия стеблей и максимальным усилием на отрыв одного колоска от метёлки, первое больше второго более чем в 10 раз;

пространственная разобщенность колосков риса на метёлке; различные коэффициенты трения стеблей и метёлок риса, у метёлок они выше, чем у стеблей.

■,- ¥

---------

ЙН И Г—1

------

Г—1 | ¡А ■ь/г -Тг" 1 р

1 -----Г- . 1 1 !

Я А.

Рис. 5. Схема многоконусного вальцового молотильного аппарата

Перечисленные свойства дают основание предполагать, что при протаскивании метёлки между сжимающимися поверхностями происходят натяжение и разрыв плодоножек колосков риса, вызываемые действием сил трения. Эти условия можно создать при прокатке растений между парами обрезиненных вальцов, растаскивающих массу в сжатом состоянии через межвальцовые зазоры.

Послойное движение одних стеблей относительно других обеспечивается возрастающим перепадом окружных скоростей первой и последующих пар вальцов.

Одновременное действие со стороны вальцов на растения сжимающих, растягивающих и сдвигающих нагрузок вызывает излом и разрыв плодоножек колосков риса - происходит обмолот.

Такое воздействие на связи зерна с метёлкой, основанное на концентрации сил различного рода, позволяет уменьшить скоростную напряженность процесса обмолота.

В отличие от барабанных схем молотилок деформации обмолачиваемой массы в вальцовом молотильном устройстве, можно считать одинаковыми по всему сечению обрабатываемого слоя растений. Поэтому способ обмолота методом растаскивания стеблей риса в сжатом состоянии возможен при большей толщине слоя растений, чем для барабанных аппаратов. Это позволяет предполагать, что данный способ обмолота более производителен по сравнению с известными.

Отсутствие ударного воздействия на обмолачиваемую массу и снижение скоростного режима при обмолоте риса цилиндрическими вальцами является действенным средством уменьшения травмирования зерна.

Как видно из принципиальной схемы (рис.6) предлагаемого моло-тильно-сепарирующего устройства для риса, оно состоит из попарно расположенных цилиндрических обрезиненных вальцов 1 и наклонных пальцевых решёток 2. Все вальцы установлены на опорах качения на общей раме. Нижние вальцы крепятся жёстко, верхние - подпружинены, при этом оси вальцов верхнего ряда смещены относительно осей нижнего ряда вперёд. Расстояние между парами вальцов выбрано так, чтобы стебли одновременно находились как минимум в двух межвальцовых зазорах.

Обмолачиваемая масса в зоне обмолота подвергается деформациям сжатия и растяжения. Возникновение растягивающих сил обусловлено неравенством:

«1 < о>г < ... < соп , (50)

где юи »г , «п - угловые скорости первой, второй и т. д. пар вальцов.

За счет разницы скоростей движения между стеблями, а также между поверхностями вальцов и обмолачиваемой массой, в последней по всему сечению возникают силы трения, которые вызывают натяжение и разрыв плодоножек колосков риса.

Взаимосвязь между давлением на зерно риса в слое обмолачиваемой массы и силой натяжения плодоножек можно выразить уравнением:

Т1 = Рт р = рБГ1, (51)

где р - давление на зерно; Б - площадь контакта колоска риса с массой; ^ - коэффициент трения зёрен риса о листостебельную массу.

Рис. 6. Схема вальцового молотильно-сепари-рующвго устройства для риса

Для выполнения технологического процесса сила Т, должна быть больше максимальной силы отрыва колосков риса от метёлки и меньше разрывного усилия стеблей, а для успешного осуществления процесса растаскивания стеблей, кроме условия (50),должно выполняться неравенство:

Pl < Р2 < ••• < Р„. (52)

где рь р2, ..., рп - давление в слое обмолачиваемой массы в межвальцовых зазорах соответственно первой, второй и т. д. пар вальцов, что достигается калибром и величиной сжатия пружин верхнего ряда вальцов.

С точки зрения кинематики процесса для растаскивания сжатого слоя стеблей необходимо условие, при котором стебли одновременно подвергаются воздействию как минимум двух пар вальцов: одна сжимает стебли, а последующая (окружная скорость ее больше) растаскивает сжатый слой стеблей.

В зоне сжатия одна часть стеблей движется со скоростью u8i. а другая - vB2, зависящей от окружной скорости вальцов следующей пары (рис.7).

Углы захвата стеблей вальцами а' на входе в вальцовую пару и а" - на выходе определяются из выражений:

eos а' = (D - Н + d)/D ; cosa" = (D - h + d)/D, (53)

где й - диаметр вальцов; Н - толщина слоя на входе в вальцовую пару; Ь - толщина слоя на выходе из вальцовой пары; й - межвальцовый зазор.

Рис. 7. Схема к определению условий растаскивания слоя стеблей

Длина зоны сжатия определится так:

Ьсж = JiD(arccosa' + arceos а ")/360. (54)

В пределах зоны сжатия стебли будут растаскиваться на величину:

Lp = Ьсж(1-1/1<„), (55)

где kv - коэффициент перепада скоростей, равный отношению окружных скоростей двух пар соседних вальцов, кс = ^вг/^В! •

Выражение (55) отражает кинематические условия обмолота, из которого видно, что величина растаскивания стеблей Lp зависит от геометрических параметров пар вальцов и толщины слоев обмолачиваемой массы, а также от отношения окружных скоростей вальцов.

Увеличение Lp за счет диаметра вальцов сопряжено с нежелательным увеличением габаритов и массы молотильного устройства. Поэтому наиболее рациональный путь увеличения Lp заключается в

увеличении к^ - перепада скоростей соседних пар вальцов. Однако этот параметр имеет саои пределы, при превышении которых происходит разрыв стеблей.

Величина межвальцовых зазоров с1 каждой последующей пары вальцов также должна согласовываться с перепадом окружных скоростей:

¿¡+1 = (56)

Толщина слоя стеблей Н на входе в первую пару вальцов рассчитывается из условия захвата стеблей по неравенству:

Н<;с1 +о(1 ~\/ф + (57)

где 12 - коэффициент трения растений риса по поверхности вальцов.

При установившемся режиме работы толщина слоя, входящего в вальцовую пару, определяется неравенством:

+ + (58)

из которого можно найти диаметр вальцов:

О й (Н - <0(1 + . (59)

Задаваясь пропускной способностью молотильно-сепарирующего устройства ч, при известных скорости аи подачи массы и длине вальцов, толщину слоя массы на входе в первую пару вальцов можно определить как

Н = 0р<в»м. (60)

где - плотность массы растений риса.

Производительность и качество работы зерноуборочного комбайна во многом зависят от сепарирующей способности его молотильного устройства. В отличие от барабанных молотильных аппаратов, в которых процесс сепарации обусловлен действием на зерно центробежных сил инерции, в молотильном устройстве вальцового типа выделение зерна из обмолоченной массы вызывается явлениями, зависящими от конструкции вальцовых пар.

Из всех возможных вариантов рассмотрим две схемы сепарации зерна, которые представляют практический интерес (рис. 6).

На рис. 8,а дана схема сепарации зерна методом изгиба слоя стеблей, осуществляемой наклонной плоской пластиной, расположенной параллельно оси вальцов. На схеме "б" (см. рис.8) показана сепарация методом косого удара, осуществляемая смещением вальцов верхнего ряда навстречу подаче массы.

По схеме "а" вымолоченное зерно, отражаясь от пластины, а также за счет повторного изгиба стеблей относительно нижней кромки пластины, направляется в нижележащие слои массы и частично просыпается вниз. Растаскивание обмолачиваемой массы увеличивает

а

5

Рис. 8. Схемы сепарации зерна: а - методом изгиба слоя стеблей; б - методом косого удара

эффективность сепарации от входа к выходу из молотильного устройства.

Изгиб слоя стеблей относительно нижней кромки пластины создает дополнительный обмолачивающий эффект.

По схеме "б" масса направляется на верхний валец следующей пары. Стебли риса, встречаясь с этим вальцом, окружная скорость которого больше скорости предыдущих, вслушиваются веером, а вымолоченное зерно, отражаясь, направляется вниз и проходит сквозь пространственную решётку стеблей.

Теоретические исследования косого удара продуктов обмолота о вращающуюся цилиндрическую поверхность представлены в разд. 2.1.

2.3, Интенсификация процесса сепарации вороха на очистке комбайна при уборке семян люцерны

Характерной особенностью при работе зерноуборочного комбайна на уборке семенников люцерны являются потери семян, достигающие половины урожая.

Основных причин потерь семян [23,24,27] при комбайновой уборке несколько:

первая - негерметичность люков, крышек, пазов и других неподвижных соединений. Она легко устраняется при внимательной и добросовестной подготовке комбайнов посредством установки прокладок из пористых и эластичных материалов или нанесения на места уплотнения пенополиуретана;

вторая - неплотность подвижных соединений. Стандартные уплотнения между подвижными рабочими органами и панелями молотилки не рассчитаны на работу с мелкими плодами и семенами, такими, как бобы и семена люцерны. Проблема уплотнения этих мест требует решения;

третья - нерациональность технологического процесса, выполняемого рабочими органами зерноуборочного комбайна при уборке семенников бобовых трав. Бобы, поступающие на повторный обмолот, попадают в зазор между молотильным барабаном и терочной поверхностью стандартного приспособления 54-108А, смешиваются с вновь поступающей массой, вызывают повышенную загруженность рабочих органов. Снижается производительность комбайна, увеличиваются потери за сепаратором вороха;

четвертая - повышенная плотность и связность вороха люцерны. В связи с тем, что пальцы удлинителя транспортной доски совершают движение в основном в горизонтальной плоскости вместе с грохотом, компоненты вороха не разрыхляются и не перераспределяются {30]. В результате этого семена и необмолоченные бобы вместе с ворохом сходят в измельчитель. Потерям необмолоченных бобов способствует также их спиралеобразная форма: они цепляются за соломистые частицы вороха.

Для ликвидации второй причины нами была разработана, испытана и внедрена в производство принципиально новая система уплотнений {20,22,31,32].

Устранение третьей причины потребовало внесения масштабных изменений в конструкцию зерноуборочного комбайна. С этой целью было разработано, исследовано и внедрено в производство тёрочное устройство с законченным циклом, предназначенное для обработки вороха, поступающего в колосовой шнек комбайна, содержащего значительное количество семян и необмолоченных бобов (40, 43].

Подача вороха осуществляется колосовым элеватором, перенесённым на правую сторону комбайна, в распределительный шнек тёрочного устройства с законченным циклом.

Для устранения четвёртой причины повышенных потерь семян люцерны также внесли изменения в конструктивную схему комбайна. В конце его транспортной доски поместили активную пальцевую гребенку АПГ (рис. 9) [36, 41].

При возвратно-поступательном движении транспортной доски 5 сегменты 1 совершают колебательное движение, поворачиваясь вокруг осей 2. При движении транспортной доски влево сегменты 1 тягами 9, 11, рычагом 3 перемещаются вниз, поворачиваясь против хода часовой стрелки, и совершают холостой ход. При движении транспортной доски вправо сегменты поворачиваются по ходу часовой стрелки, оказывая на ворох дополнительное встряхивающее воздействие, величина которого зависит от величины угла поворота сегментов. Величина угла поворота сегментов регулируется перестановкой кронштейнов 10 на панелях молотилки.

Поскольку активная пальцевая гребёнка является принципиально новым техническим решением в области создания рабочих органов для сепарации вороха, то необходим теоретический анализ принципа её действия [51].

Эффективность рабочих органов для сепарации вороха зависит от кинематических и силовых воздействий на обрабатываемый материал. В связи с тем, что привод активной пальцевой гребёнки кинематически связан с транспортной доской, на кинематической схеме (рис.10) показаны все звенья цепи от ведущего звена С1А - колебательного вала привода очистки до звена ОТ - ребра сегмента.

Регулировка кинематических параметров активной пальцевой гребёнки осуществляется изменением частоты вращения звена 1 и координат точки Се-

Используя известные методы теории механизмов и последовательно определяя кинематические параметры звеньев приводного механизма активной пальцевой гребёнки, найдём угловую скорость са7 и угловое ускорение е7 звена 7:

с>7 =(х0с05<р6 - уп» бш <Рб)/^7 5!п(ф7 -фб); (61)

Су = [х0 С05ф6 + у0 5Шф6 - ¿7«7 СО$(ф7 - ф6) + £6М^/Су 51п(ф7 -фб).

(62)

12 11 10--^¡¿ЬЩг8 7

Рис. 9. Схема активной пальцевой гребенки: 1 - подвижные сегменты: 2, 12 - оси; 3 - подвижный рычаг; 4 - палец; 5 -транспортная доска; б - поперечная пластина; 7 - подвижный брус; 8 - неподвижный брус; 9, 11 - тяги; 10 - кронштейн

Поскольку часть механизма КОС5Е (рис.10) представляет собой шарнирный четырёхзвенный параллелограмм, то

Ф9 = Ф7 + я/2; йд = со7; е9 = е7. (63)

Рассмотрим взаимодействие частицы М вороха массой т с ребром сегмента ОТ (рис.11) и определим параметры относительного движения.

Частицы вороха, попадающие на сегменты активной пальцевой гребёнки, совершают сложное движение, т.к. происходит относительное перемещение по ребру сегмента и переносное вращательное движение вместе с ребром ОТ относительно точки О с известными параметрами, определяемыми из уравнений (61),..(62).

Абсолютная скорость и ускорение частицы М в относительном движении по ребру сегмента в векторной форме запишутся в виде

«а = "г + <>№' (64>

(65)

где уг, аг - относительные скорость и ускорение частицы по ребру сегмента; Ё7р, ар - скорость и ускорение точки О; оМд - окружная скорость частицы во вращательном движении относительно точки О;

аа = аг + ад + аДд + аДд + ак,

ам<з _ нормальное ускорение частицы; а^ - касательное ускорение частицы; ак - ускорение Кориолиса, а^ = 2о>9уг .

Рис.10. Схема к определению кинематических параметров активной пальцевой гребенки: 1 - колено приводного вала; 2 -шатун; 3, А - передняя и задняя подвески транспортной доски; 5 - транспортная доска; 6 - тяга соединения с неподвижной балкой; 7 - рычаг; 8 - тяга; 9 - сегмент; , 12... - длины звеньев; Ci, Сj, Ci. Се - неподвижные шарниры; чи ,..,, q>s -углы поворота звеньев; оi ,..., со» - угловые скорости звеньев; si, ••• , 69 - угловые ускорения

В векторной форме второй закон Ньютона для рассматриваемого случая запишется:

rnäa = G + N + FTp, (66)

где G - сила тяжести; N - нормальная реакция; F,p - сила трения.

Из уравнения (66) определится нормальная реакция N:

N = гпаа - G - FTp. (67)

Проецируя это векторное равенство на нормаль к ребру QT сегмен-.та, получим:

N = m(-gCOS<p9 + SillCPg - Yq COS ф9 - EgS - 2ürCD9), (68) где S - путь, проходимый частицей M по ребру сегмента.

Рис. 11. Схема к определению скоростей и ускорений частицы, находящейся на поверхности сегмента

Дифференциальное уравнение относительного движения частицы М массой m по ребру сегмента будет иметь вид:

mdor/dt = m^-xq соэфд + уд зтф9 - Sog — gsin<Рд^ — ÍMN, (69)

где fM - коэффициент трения вороха по поверхности сегмента.

Относительная скорость определится уравнением:

dS/dt = ür. (70)

Система уравнений (69) и (70) решается методом Эйлера на ПЭВМ для различных точек рабочей длины сегмента QT, в результате чего находятся нормальная реакция и абсолютная скорость частицы. Перемена знака нормальной реакции N означает момент отрыва частицы вороха от сегмента, а абсолютная скорость равна скорости отрыва частицы от сегмента. Высота подъёма частицы определяется из выражения:

h¡ = hj + S[ sin ф9, (71)

где hí - высота подъёма частицы над пальцем, на котором закреплён сегмент, h, - высота подъёма частицы от момента отрыва до точки перегиба траектории; Si - расстояние от точки поворота сегмента до час-

35

тицы в момент отрыва; <рд- угол поворота сегмента до момента начала отрыва частицы.

Высота подъёма частиц вороха сегментами активной пальцевой гребёнки должна быть достаточной для разрыва потока вороха, что обеспечивает интенсивность сепарации.

Если высота подбрасывания вороха приводит в основном к положительному результату, то взаимосвязанная с ней дальность полета ограничена,т. к. слишком большое её значение приведет к забрасыванию вороха против хода технологического процесса и его сбою.

Преодолеть этот недостаток, сохранив положительное - эффективное рыхление и вспушивание вороха, возможно с помощью активного ворошителя, активные рабочие элементы которого размещены не вдоль, а поперек направления движения вороха [45,52,54,57].

Новизна технического решения сепаратора вороха заключается { в отличие от активной пальцевой гребёнки) в кинематике привода активных пластин ворошителя.

Плоскость решетного стана (рис.12) совершает гармонические колебания под углом ук горизонту, описываемые известными уравнениями.

Закон движения точки В ползуна в системе координат ХОУ запишется:

хв = r(l -cosot); (72)

У В = rtgx(l-cosot), (73)

где х ~ угол между кулисой и направлением качания решётного стана (осью ОХ).

Координата точки К, принадлежащей пластине ворошителя, определится из выражения:

YK = YB = rtgx(l-cosejt). (74)

Так как К0К, - дуга окружности радиуса С, то величина центрального угла у' равна:

V ~ (75)

Подставив (74) в (75) и обозначив (rtgx)/f через с", получим уравнения вращательного движения пластин активного ворошителя:

y' = c"(l-cosot), (76)

Of = с "о sinot, (77)

= с"со2 cosot. (78)

Таким образом, пластины ворошителя совершают сложное плоскопараллельное движение, складывающееся из вращательного движения относительно точки О" (рис.12) и возвратно-поступательного движения под углом v к горизонту вместе с решётным станом.

Условие начала относительного движения частицы по рабочей поверхности пластины определится неравенством

т|§[31'пу51'пу' - и2гсо5со!5!пу' -(с"о«|"пи{)2^| > („Ы. (79)

Рис. 12. Схама к определению кинематических параметров активного ворошителя сепаратора вороха

Нормальная реакция N определится из следующего выражения:

N = m^co2rcosc)tcosу' - с"е>2 cosotíj + gsin vcosy' + 2ürc"o siniatj, (80)

а дифференциальные уравнения, относительного движения материальной точки будут иметь вид:

mdür/dt = m sin vsin y' - «2rcos wt sin y' + (с'Чо sin ot)2 j - fMN, (81)

dS/dt = v,. (82)

Последние уравнения аналогичны дифференциальным уравнениям (69), (70), описывающим относительное движение частицы вороха люцерны по ребру сегмента активной пальцевой гребёнки, и отличаются от них коэффициентом с", отражающим особенности привода пластин активного ворошителя.

3. Экспериментальные исследования*

3.1. Результаты исследований молотильио-сепзрирующего

устройства с модернизированной межбзрабанной камерой

В лабораторных условиях исследовались траектории полёта зёрен в молотильно-сепарирующем устройстве с двухфазным обмолотом в зависимости от скоростных режимов работы молотильного барабана и промежуточного битера и определялись потери зерна за счет его дробления.

Лабораторными исследованиями выявлялись численные значения скоростей свободного зерна до и после удара при столкновении с подвижкой поверхностью, определялись траектории его движения, коэффициенты мгновенного трения и восстановления для различных зерновых и зернобобовых культур.

Для этих целей использовалась созданная нами установка (рис.13), представляющая собой фотокамеру 13, перед объективом которой смонтирован обтюратор 10 - диск с восемью окнами и электроприводом 11 с регулируемой частотой вращения.

Выбрасывание зёрен с различными скоростями и направлениями полёта производилось пневматическим метательным устройством, включающим в себя направляющий ствол 6, пневматическое цилиндро-поршневое устройство 5 с кулачковым приводным механизмом 4. Полет зерен регистрировался на экране 7 со светопоглощающим чёрным бархатным покрытием и наложенной координатной сеткой 8, освещаемых светильниками 2.

*В решении отдельных задач, связанных с проведением экспериментальных исследований, принимали участиэ аспиранты (Э.А. Цебоев, З.Х. Элобин, А.И. Миэенин, В.М. Пономарев, Р.Б. Ширванов), работавшие под научным руководством автора

ВиЗА

-к % ч \\\\ III о . а ? ? +30' //// 1///

-С 'Л

Рис. 13. Схема лабораторной установки для определения параметров столкновения свободных зерен с цилиндрической вращающейся поверхностью:

I - генератор импульсов; 2 - светильник; 3 -электромагнит; 4 - кулачковый механизм; 5 -цилиндро-поршневое устройство; 6 - ствол; 7 - экран; 8 - координатная сетка; 9 - цилиндр; 10 - обтюратор;

II - электродвигатель; 12 - неоновая лампа; 13 -фотокамера

Подвижная поверхность выполнена в виде стального цилиндра 9 с регулируемой частотой вращения от 5,0 до 20 с"1, регистрируемой тахометром. Частота вращения обтюратора 10 измерялась строботахо-метром, состоящим из генератора 1 частоты импульсов и неоновой лампы 12. Стробоскопический эффект определялся по диску с зачернённым сектором, установленным на валу электродвигателя 11 привода обтюратора.

Скорость полёта свободного зерна устанавливалась от 3,0 до 50,0 м/с с различными углами отклонения траектории полёта от вертикали в пределах ±40°. Метательное устройство включалось электромагнитом 3 синхронно с открытием затвора фотокамеры.

Для расчётов скорости после удара иг по уравнениям (39) и (40) и углов отражения Рг по уравнениям (41) и (42) необходимо знать опытные коэффициенты восстановления к и коэффициенты мгновенного трения к при ударе о подвижную поверхность,

Полученные в наших опытах значения коэффициентов восстановления для некоторых культур и стальной поверхности следующие: для гороха к = 0,38...0,56; ячменя к = 0,22...0,37; пшеницы Саратовская 36 к = 0,21...0,39.

Коэффициенты восстановления к и мгновенного трения к рассчитывались при влажности зерна 16 %.

С помощью скоростной фотосъёмки определялись скорость удара v\, скорость после удара и угол отражения Рг. Угол падения р-| задавался и, следовательно, являлся известной величиной. Коэффициент мгновенного трения к вычислялся по уравнению (38).

По результатам обработки скоростных кинограмм построены графики зависимости к = Цо-,) для пшеницы и ячменя (рис.14).

В лабораторно-полевых исследованиях был сделан анализ работы комбайнов с серийным двухбарабанным молотильным аппаратом и с модернизированной межбарабанной камерой, в которой был уменьшен угол выхода продуктов обмолота из молотильного зазора и установлен промежуточный битер с гребёнчатыми лопастями (1, 5-8,10-12].

Сравнительные испытания комбайнов проводились при подборе и обмолоте хлебных валков яровой пшеницы сорта Саратовская 36 на орошаемых семенных участках при урожайности 32 ц/ra, массе валков 4,5 кг/м и влажности зерна 14,8 %, соломы - 16,2 %. Дробление зерна экспериментальным комбайном составило 2,91 %, серийным - 3,53 %.

А

/5 20 25 JO 35 W v„u/c

Рис. 14. Изменение коэффициента мгновенного трения X от скорости г>| и угла p¡ : 1 - пшеница (3t = 0o, vc,' = 15,77 м/с ); 2 - пшеница (0, = 20° , v^ = 15,29 м/с); 3 • ячмень (0, = 0° , o¡p = 15,11 ule); 4 -ячмень ((3, = 20° , ufc» = 15,22 м/с)

3.2. Результаты исследований многоконусного вальцового аппарата для первой фазы обмолота и их анализ

Для обоснования параметров многоконусного вальцового аппарата первой безударной фазы обмолота в лабораторных условиях определялась зависимость между величиной давления и величиной относительной деформации при сжатии хлебной массы последовательно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Следует отметить, что при повторных деформациях хлебной массы сжатию подвергается материал с изменившимися физико-механическими свойствами.

Эта часть программы лабораторных исследований выполнялась на установке, позволяющей изменять давление между плоскостями от 0 до 6 МПа.

Для проведения оценки качества работы многоконусного вальцового молотильного аппарата и энергоёмкости процесса обмолота в лабораторных условиях была изготовлена экспериментальная установка, состоящая из загрузочного ленточного транспортёра, нижних и верхних конусных вальцов, силовой системы воздействия на верхние вальцы, включающей два гидроцилиндра и гидроаккумулятор для автоматического поддержания установленного заданного давления.

Конструкцией установки предусмотрена возможность изменения силы воздействия на верхнюю пару вальцов и шага усечённых конусов.

Хлебная масса подавалась к молотильному аппарату ленточным транспортёром со скоростью, равной окружной скорости вальцов. Подачу массы в молотильный аппарат осуществляли изменением массы на единице длины загрузочного транспортёра.

В качестве входных параметров на основании априорного ранжирования факторов были выбраны:

шаг конусов, образующих поверхность вальцов;

сила сжатия хлебной массы верхними вальцами;

подача хлебной массы.

Полнота вымолота зерна многохонусным вальцовым аппаратом подсчитывалась по формуле:

В = 100тв / (тв + тнв), (83)

где те - масса вымолоченного зерна; тНв - масса недомолоченного зерна.

Дробление зерна определялось по выражению:

Д = 100шд/шн, (84)

где тд - масса дроблёного зерна; тн- масса всех зёрен в навеске.

Энергоёмкость процесса обмолота определяли тензометрическим способом. Исследования проводили на пшенице Саратовская 42 при длине стеблей 0,33...0,75 м, при влажности соломы 12-16 % и зерна 13-18 %. Отношение массы зерна к массе соломы 1:1,5.

Деформация колосьев между сжимающими поверхностями сопровождается вымолотом из него зерна. Зависимости вымолота зерна из колоса от величины давления при деформации в одной и двух взаимно перпендикулярных плоскостях графически представлены на рис.15.

При деформации колосьев в одной плоскости увеличение давления с 1 до 4 МПа сопровождается ростом вымолота зерна с 5 до 48 %.

Дальнейшее повышение давления к существенному росту вымолота не приводит. Так, при изменении давления с 4 до 6 МПа вымолот сохраняется на уровне 50-52 %. Однако, как видно из рис.15, при увеличении давления с 4 до 6 МПа дробление зерна возрастает с 13 до 87 %.

Таким образом, при деформации колоса в одной плоскости полного вымолота зерна из него добиться невозможно, а наиболее приемлемым режимом силовой нагрузки на колос является давление до 3 МПа. При этом вымолот зерна достигает 35 %, а дробление составляет всего 0,05 %.

1 г 5 4- 5 б р,МПа

Рис. 15, Зависимость от давления (р): 1 - вымолота зерна (В) при деформации в двух плоскостях; 2 -при деформации в одной плоскости; 3 - дробления зерна (Д)

Последовательное воздействие сжимающих плоскостей на колос в двух взаимно перпендикулярных направлениях при величине давления до 3 МПз обеспечивает 97-100 %-й вымолот зерна без существенного его дробления.

Практическое решение задач с помощью методов планирования эксперимента показывает, что зачастую невозможно описать процесс обмолота математической моделью первого порядка ввиду ее неадекватности. В рвязи с этим, при изучении качественных показателей обмолота хлебной массы многоконусным вальцовым молотильным аппаратом выбран план Хартли.

Исследуя на пшенице Саратовская 42 качественные показатели работы вальцового молотильного аппарата, использовали метод планирования эксперимента.

По полученным математическим моделям [56] построены поверхности откликов (рис.16), дающие наглядное представление о характере зависимости качественных показателей обмолота от параметров и режимов работы вальцового молотильного аппарата.

Анализ графиков показывает, что наибольшей обмолачивающей способностью обладают конусные вальцы с шагом 70 мм. При увеличении шага до 105 мм вымолот зерна снижается в результате того, что полоса хлебной массы большей ширины, вышедшая из первой пары вальцов, недостаточно деформируется второй парой, производящей сжатие в плоскости, повёрнутой относительно первой на угол 90°.

С увеличением усилия сжатия хлебной массы вальцами вымолот зерна возрастает, особенно интенсивно в интервале от 5 до 30 кН. В этом интервале при подаче хлебной массы 5 кг/с вымолот зерна повышается с 68 до 87 %. Дальнейшее увеличение усилия сжатия до 55 кН характеризуется небольшим приростом вымолота с 87 до 90,5 %, но более высокие силовые нагрузки приводят к интенсивному росту дробления зерна. Так, при усилии сжатия 30 кН дробление зерна составляет 0,19 %, а при 55 кН - 0,34 %, т.е. увеличивается почти вдвое.

Для объективной агротехнической оценки работы комбайна, оборудованного многоконусным вальцовым аппаратом для первой фазы обмолота, проведены лабораторно-полевые исследования [60, 61].

В,%

t=35ш

г-7о

Ь~Ю5

22 55

Рис. 16. Графики вымолота (В) и дробления <Д) зерна от параметров и режимов работы многоконусного вальцового молотильного аппарата

Вальцовый аппарат расположен в наклонной камере комбайна, что позволяет не изменять габариты молотильно-сепарирующего устройства серийных машин.

Аппарат выполнен (рис.17) в виде двух пар расположенных друг за другом конусных вальцов со средним диаметром усечённых конусов 0,15 м.

Верхние вальцы 2 вращаются в подшипниках, корпуса которых имеют возможность перемещаться в вертикальном направлении, и с силой 15 кН поджимаются к нижним вальцам 6 гидроцилиндрами 3. Нижние вальцы 6 вращаются в подшипниках, корпуса которых жестко установлены на боковинах наклонной камеры.

Для копирования потока хлебной массы верхними вальцами 2 с постоянным усилием сжатия хлебного потока в гидросистеме установлен гидроаккумулятор. Привод вальцов - цепной.

Для предотвращения сгруживания и разрыва потока хлебной массы перед вальцовым аппаратом уравнивают окружную скорость вальцов и линейную скорость цепочно-планчатого транспортера 1 наклонной камеры.

Зерно, вымолоченное и отсепзрированиое в первой фазе на вальцовом аппарате, без травмирования бильным барабаном 4 выводится на транспортную доску 5. Оставшееся в колосьях зерно вымолачивается и сепарируется бильным молотильным аппаратом, работающим в более "мягком" режиме, с частотой вращения 900 мин'1.

Рис. 17. Схема многоконусного вальцового аппарата для первой фазы обмолота: 1 - транспортер нахлонной камеры; 2 - верхний валец; 3 -гидроцилиндр; 4 - молотильный барабан; 5 - транспортная доска; 6 -нижний валец

Агротехническая оценка переоборудованного комбайна проводилась на обмолоте пшеницы Саратовская 42 при урожайности 25 ц/га и пшеницы Мироновская 808 при урожайности 28 ц/га и отношении массы зерна к массе соломы 1:1,5.

8 качестве объекта сравнения использовался тот же зерноуборочный комбайн, но нагрузка с вальцового аппарата снималась, вальцы устанавливались с большим зазором и работали только в режиме транспортирования хлебной массы.

Использование при сравнительных испытаниях одного и того же комбайна позволило существенно снизить погрешность оценки, которая проводилась на различных подачах хлебной массы. В данных и всех дальнейших опытах указывается приведенная подача ч массы в МСУ.

В полевых условиях определялись:

потери свободным зерном в соломе;

потери свободным зерном в полове;

суммарные потери свободного зерна;

недомолот зерна;

дробление зерна;

микроповреждения зерна;

сепарация зерна в первой фазе обмолота.

Результаты сравнительных полевых исследований экспериментального и серийного зерноуборочных комбайнов СК-5 "Нива" представлены в графической форме на рис.18.

Из графиков видно, что общая тенденция суммарных потерь недомолотом и потерь свободным зерном как у экспериментального, так и у серийного комбайнов, аналогична - с увеличением подачи хлебной массы в молотилку они возрастают. В то же время полевой опыт показал, что общие потери зерна за молотилкой экспериментального комбайна в 1,93-2,20 раза ниже, чем у серийного.

Снижение потерь зерна недомолотом объясняется тем, что в первой фазе обмолота многоконусным вальцовым аппаратом у 87% зёрен ослабляются и разрушаются связи зерна с колосом, и тем, что хлебная масса повторно обмолачивается Сильным молотильным аппаратом.

У экспериментального комбайна, по сравнению с серийным, при подаче 5,0 кг/ с дробление зерна на 65 % меньше.

Микроповреждения зерна двухфазной молотилкой экспериментального комбайна на всех исследованных подачах не превышали 15 %, в то время как у серийного достигали 40 %.

Снижение дробления и микроповреждений зерна объясняется тем, что на первой фазе обмолота сепарируется 47-50 % зерна, направляемого на очистку мимо бильного молотильного аппарата.

Сепарация зерна в первой фазе обмолота при малых подачах достигает 50 %, однако с увеличением подачи до 7...8 кг/с она снижается до 30-35 %.

п,н, х

5,0 \0 М 2,0 1*0

/

4 /

3 / —о—} Л

V- У

ой

'О

50

40

30

20

10

4 6 8 а, кг/с

Рис. 18, Влияние подачи хлебной массы в молотилку на: 1 - недомолот зерна (Н); 2 - потери свободным зерном (П); 3 - микроповреждения зерна (М); 4 - сепарацию в первой фазе обмолота (С); -о-- СК-5; СК-5Э

Таким образом, двухфазный обмолот хлебной массы с использованием многоконусного вальцового аппарата значительно повышает качественные показатели работы зерноуборочного комбайна, существенно уменьшает травмирование зерна.

3.3. Исследование технологического процесса молотильно-сепарирующего устройства для риса

Устройство для безударного обмолота риса аналогично описанному в предыдущем разделе и служит для первой фазы воздействия рабочих органов на убираемую культуру, но по механическому воздействию принципиально отличается от него.

Задачи лабораторных и лабораторно-полевых исследований, в целом совпадая с общими задачами решаемой проблемы, формулировались и реализовывались несколько иначе [61].

Как указывалось выше, физико-механические свойства растений риса значительно отличаются от подобных свойств зерновых колосовых культур. Одним из самых распространённых повреждений зёрен риса является их обрушивание. Поэтому к ранее принятым качественным показателям работы молотильно-сепарирующих устройств добавлено понятие "травмированное зерно", обозначаемое символом Т и подразумевающее обрушенное и дроблёное зёрно.

Для лабораторно-полевых исследований было изготовлено приспособление (аппарат) к комбайнам для безударного обмолота риса (рис.19), состоящее из шести последовательно расположенных обре-зиненных вальцов 5 и 12. Вальцы верхнего ряда подпружинены и смещены, за исключением последнего, относительно нижних навстречу подаче массы на угол 21°. Диаметр вальцов 0,16 м, длина - 1,1 м, расстояние между парами вальцов 0,25 м.

Приспособление размещается на месте наклонного транспортёра серийного комбайна. Прорезиненный фартук жатки заменён на металлический. Привод рабочих органов приспособления - от верхнего вала наклонной камеры комбайна.

Технологический процесс работы комбайна с приспособлением для безударного обмолота осуществляется следующим образом. Скошенные растения риса шнеком 1 жатки направляются к битеру 14, который перемещает массу к первой паре вальцов, а от нее - к последующим и далее к приёмному битеру 8 молотилки комбайна.

Сепарация вымолоченного зерна производится способом косого удара массы о поверхность вращающегося вальца. Отсепарированный ворох транспортёром 13 подается на транспортную доску 9 очистки комбайна. Крупные частицы соломы задерживаются на пальцевых решётках 11 и вместе с оставшейся массой метёлок поступают в молотильный аппарат комбайна, из штифтового подбарабанья которого полностью демонтированы зубья. В молотильном аппарате и на соломотрясе зерно окончательно выделяется по обычной технологической схеме рисозерноуборочного комбайна.

Поскольку в основу безударного обмолота риса вальцовым аппаратом положен принцип протаскивания метёлок в сжатом слое стеблей, в лабораторных условиях в первую очередь необходимо было получить количественную связь между усилием сжатия стеблей и отделением

колосков от метёлки. Для этих целей использовалось приспособление, позволяющее протаскивать метёлку из пучка стеблей при различных силах его сжатия, ориентируя ее на направление растений в пучке.

Рис 19. Схема вальцового молотильного аппарата для обмолота риса (экспериментальный комбайн): 1 - шнек жатки; 2 - направляющая гребенка; 3 - корпус жатки; 4 - наклонная камера; 5 - верхний валец; 6, 7 - направляющие козырьки; 8 -приемный битер; 9 - транспортная доска; 10 - корпус молотилки: 11 - пальцевая решетка; 12 • нижний валец; 13 • транспотрер; 14 - битэр

Перед протаскиванием подсчитывали колоски риса на метёлке, а после него повторным подсчётом определяли недомолот. Результаты проведённых исследований представлены в табл. 1.

При нагрузке 900 Н/м происходит полный обмолот метёлок риса, пустые колоски остаются на метёлке частично. Полный обрыв пустых колосков наступает при нагрузке 2500 Н/м. При дальнейшем увеличении сжимающей нагрузки до 6000 Н/м происходят единичные разрывы стеблей. Отрыв всех метёлок от стеблей отмечался при

нагрузке 6750 Н/м. Эти значения дают возможность предварительно определить жёсткость (калибр) пружин, поджимающих верхние вальцы к нижним.

Таблица 1

Показатели обмолота в зависимости от сжимающей нагрузки

Сжимающая нагрузка, Н/м Количество колосков на метёлке

до протаскивания после протаскивания

полноценных пустых полноценных в % к первоначальному пустых

300 50 27 34 ее 17

600 50 19 19 38 8

ЭОО 49 14 - 0 2

Поскольку межвальцовый зазор в процессе работы молотильного аппарата нужно приспосабливать к переменной толщине слоя прокатываемых стеблей, то жёсткость пружин следует определять по минимальному значению сжимающего усилия. Если обозначить рабочий ход пружин Ь„, их количество на один валец п„, силу тяжести вапьца Св, длину вальца (в, то жёсткость пружины кпр определится:

клр =(Рсж*в-Св)/ппЬп. (85)

Важным параметром, влияющим на процесс обмолота вальцовым аппаратом, является перепад окружных скоростей между парами вальцов.

Очевидно, что с увеличением или уменьшением перепада окружных скоростей к„ не все качественные показатели обмолота будут изменяться в нужном направлении. Поэтому оптимальный режим работы пар вальцов может быть установлен только при комплексной оценке показателей обмолота.

Для определения влияния на недомолот и травмирование именно перепада скоростей были проведены предварительные опыты на трёх парах вальцов при разных режимах работы (табл. 2).

Таблица 2

Режимы работы вальцов

Номер опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Частота вращения вальцов, мин'1 п, 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

п? 200 200 200 200 200 400 400 400 400 600 600 600

П-. 200 400 600 800 1000 400 600 800 1000 600 800 1000

к.. = П3/П1 1 2 3 д 5 2 3 4 5 3 4 5

Частота вращения Пт первой пары вальцов во всех вариантах опытов принималась равной 200 мин'1, т.к. скорость первой пары должна быть согласована со скоростью подающего транспортёра и во избежание сбоев в технологическом процессе скорость подачи массы должна быть равна окружной скорости. первой пары вальцов.

Результаты исследований представлены на рис. 20,а (график построен для опытов с 1-го по 5-й). С ростом перепада скоростей увеличиваются сепарация и травмирование зерна. С увеличением перепада окружных скоростей до к„ = 3 недомолот зерна уменьшается, а затем растет. Это указывает на то, что при одинаковых частотах вращения первых двух пар вальцов резкий перепад скоростей недопустим. Объясняется это тем, что при п3/ п2> 3 растет количество разорванных стеблей, т.к. обмолачиваемая масса удерживается двумя, а растаскивается одной парой вальцов.

При обратном сочетании частот вращения, когда пг = Пз > п^ недомолот зерна с увеличением перепада окружных скоростей снижается менее интенсивно. Однако тразмирование зерна во всех случаях с увеличением перепада скоростей между первой, второй и третьей парами вальцов растёт более интенсивно по сравнению с режимами, когда п, = п2 < п3.

Сепарация зерна с изменением к„ имеет те же закономерности, что и его травмирование.

Суммируя вышеизложенное, следует считать, что наилучшие качественные показатели обмолота будут обеспечиваться в том случае, когда перепад окружных скоростей между двумя соседними парами запьцов будет находиться в пределах 2 2 ки < 3. Дальнейшее повышение полноты вымолота и сепарации зерна возможно только путём увеличения пар вальцов.

Для обеспечения надёжности технологического процесса и достаточно высокого уровня сепарации зерна необходимо определить оптимальное расстояние между соседними парами вальцов.

Зависимость сепарации зерна от изменения расстояния между парами вальцов представлена на рис.20,е. Сепарация зерна для обоих скоростных режимов работы достигает максимального значения при А = 250 мм. С увеличением скоростного режима, при сохранении к„ постоянным, сепарация зерна повышается.

Выяснив оптимальные значения перепада скоростей между последовательно расположенными парами вальцов и расстояния между ними, необходимо определить значения абсолютных скоростей подачи массы в молотильный аппарат, т.к. от них, в конечном счёте, зависит пропускная способность изучаемого молотильного аппарата.

Исследования проводились на установке, состоящей из шести пар вальцов с общим перепадом окружных скоростей кг = 11,1. Скорость подачи и частота вращения всех пар вальцов изменялись синхронно. Скорость подачи изменялась от 1,40 до 2,65 м/с, при этом она была равна окружной скорости вальцов первой пары.

8 опытах использовался рис сорта Дальневосточный с влажностью соломы 18 % и зерна 16 %.

Как показали опыты (рис.20,б), недомолот и сепарация зерна с увеличением скорости подачи уменьшаются, а травмирование зерна увеличивается.

На основании изложенного можно сделать вывод, что лучшие качественные показатели с изменением скорости подачи можно обеспечить либо по недомолоту, либо по травмированию и сепарации зерна. Только суммарная оценка явлений, происходящих с изменением скоростного режима работы вальцов, может служить критерием для выбора приемлемой скорости подачи массы.

Из анализа скоростного режима подачи следует, что лучшее суммарное качество обмолота обеспечивается при меньшем скоростном режиме пар вальцов, поэтому в дальнейших исследованиях устанавливали скорость подачи 1,4...1,6 м/с, что согласовывалось с кинематикой серийного комбайна, в частности, со , скоростью плавающего транспортёра наклонной камеры.

Существенное влияние на работу любого МСУ оказывает подача массы в молотилку. Изучение закономерностей обмолота, связанных с подачей, проводилось в три этапа при различной влажности стеблей и зерна. Это позволило установить влияние влажности массы на качественные показатели обмолота в исследуемом диапазоне подач.

Опыты проводились при шести парах вальцов. Скоростной режим работы установки был следующий: и, = 1,6; и2=4,45; оз = = 8,9; Vд =14,2; с5 = ч6 = 17,8 м/с. Способ сепарации - методом изгиба слоя стеблей.

Результаты исследований представлены на рис.20,з, из которого видно, что с ростом подачи сепарация зерна уменьшается, а травмирование увеличивается. Увеличение влажности массы приводит к снижению травмирования, росту недомолота и сепарации зерна.

Отрицательным явлением при сепарации зерна методом изгиба стеблей является наличие в отсепарированном ворохе необмолоченных метёлок и целых растений риса. При этом уровень недомолота на низких подачах а полове выше, чем в соломе.

С повышением подачи недомолот в полове снижается, что объясняется уменьшением относительного содержания в отсепарированном ворохе необмолоченных метёлок и целых растений риса. Для ликвидации этого с дальнейшим повышением подачи нужно уменьшить величину поджатия пружин.

Основным видом травмирования как с изменением подачи, так и влажности является обрушивание зерна. Дробление зерна не превышает 0,1-0,2 %, но при всех исследуемых подачах и влажности массы травмирование и недомолот зерна не выходят за рамки агротребований.

Необходимо отметить также и то, что масса вымолоченных и оставшихся на метёлках зёрен различна. Так, средняя масса 1000 вымолоченных семян составила 36,6 г, а невымолоченных - 29,46 г, т.е.

сд,

а 7,7.

15

Ю 5

к

\1 _ И""-' Г

с

\ и

^г -- г

1

5 С'У' 60

50 Н,Ъ У.

2 О

230

4 /Г„

У

Л- т

250 А, мм

2 кВт

/ 1,5 2,5

о 5

Ч

с.% 80 70

-1 /

/ / г

г

Г-"

к!

> V к

(ч N 1 «щ >,_ 7 > У У

>—— --

1,5 2.0 2,5 40 3,5 Ц,кг/с

Рис. 20. Изменение технологических и энергетических показателей обмолота в зависимости от: а - перепада скоростей; б • скорости подачи; в - расстояния между парами вальцов; 1 - п, = 800, п2 = 1600 мин'1 ; 2 • п,= 400, пг = 800 мин'1; г ■ подачи массы, влажность зерна, соломы - -о- - 16,0%, 18,0 %,-*- 18,1 %, 37,0 %, -о- 26,3%. 61,2%

около 30 % зёрен, оставшихся на метёлках, не представляют ни товарной, ни семенной ценности.

Мощность на обмолот тянущих вальцов изменяется по тем же закономерностям, что и барабанных аппаратов, но общий её уровень значительно меньше. Энергоёмкость с увеличением подачи и уменьшением влажности стеблей с 61,2 до 18,0 % снижается с 3,00,..3,61 до 1,93...2,42 кДж/кг. Этот же показатель для двухбара-банных молотильных аппаратов находится на уровне 6,54..,9,12 кДж/кг.

Анализ полученных результатов дал возможность заключить, что вальцовое молотильно-сепарирующее устройство, по сравнению с двухбарабанными аппаратами, имеет лучшие качественные показатели обмолота и более высокую пропускную способность. Кроме того, экспериментальное молотильное устройство работает при любой влажности обмолачиваемых растений.

Проведённые испытания молотильного устройства в зависимости от количества пар вальцов показали, что для существующего уровня агротехнических требований по недомолоту зерна достаточно пяти пар вальцов с общим перепадом окружных скоростей к£)= 11. Однако при обмолоте риса пятью парами вальцов снижается сепарация зерна до 10 % по сравнению с выделением зерна из обмолоченной массы шестью парами вальцов.

Поэтому с целью повышения сепарирующей способности молотильного устройства желательно иметь дополнительный блок вальцов без перепада окружных скоростей. Межвальцовые зазоры этого блока должны быть больше линейных размеров зёрен риса. В этом случае травмирование зерна практически не будет повышаться. Это было подтверждено специальным опытом.

Качественные показатели обмолота при различных способах сепарации зерна изучались в зависимости от подачи.

Отличительной особенностью установки, в которой сепарация зерна осуществлялась методом косого удара', являлось то, что между вальцами нижнего ряда были установлены наклонные пальцевые решётки для повышения чистоты отсепарированного вороха с расстоянием между пальцами 30 мм.

Возможность установки пальцевых решёток обусловлена тем, что в отличие от схемы сепарации зерна методом изгиба стеблей, в которой масса подается на нижний валец, при сепарации способом косого удара рисостебельная масса направляется на верхний валец следующей пары.

Лабораторно-полевые исследования устройства для безударного обмолота риса проводились на рисозерноуборочном комбайне СКД-6Р, переоборудованном по схеме, представленной на рис.19.

Для сравнительной оценки использовали серийный комбайн. Исследования проводились в условиях хозяйства Приморского края, на уборке прямым комбайнированием риса Дальневосточный с урожайностью 48 ц/га при 91,8 % зёрен полной спелости по двум основным показателям - общие потери и травмирование зерна.

Результаты исследований показали, что с увеличением подачи массы с 2,0 до 8,39 кг/с потери зерна за молотилкой экспериментального комбайна возросли с 1,83 до 3,02 %. У комбайна-эталона с увеличением подачи с 2,0 до 7,18 кг/с потери за молотилкой возросли с 4,3 до 8,4 %.

Травмирование зерна комбайном с приспособлением для безударного обмолота при вышеуказанных изменениях подачи массы в молотилку возросло с 0,39 до 1,27 %, в то время, как у эталонного комбайна - с 3,80 до 14,53 %.

Основным видом травмирования зерна как эталонным, так и экспериментальным комбайнами,является обрушивание зёрен.

Полевые исследования подтвердили преимущества вальцового мо-лотильно-сепарирующего устройства для безударного обмолота риса по сравнению с двухбарабанными молотильными аппаратами.

3.4. Исследование МСУ с эластичными рабочими органами

Особенно чувствительны к ударным нагрузкам зёрна такой распространённой культуры, как просо. Эта культура имеет еще одну биологическую особенность, способствующую повышенному уровню травмирования, - неравномерность созревания зёрен по высоте метёлки. Какие бы способы и сроки уборки по состоянию зрелости зёрен в метёлке ни выбирались, травмирование неизбежно. Это объясняется тем, что при взаимодействии метёлок проса с элементами рабочих органов, предшествующих молотильному аппарату, часть зёрен вымолачивается и попадает затем под действие металлических деталей молотильного аппарата, что и приводит к их травмированию.

Основным видом травмирования проса является обрушивание зёрен, второстепенным - дробление.

Идея замены металлических рабочих органов барабана и подбара-банья серийных комбайнов на изделия из эластичных материалов не нова, но, как отмечалось ранее, существующие конструкции имеют малую долговечность, а замена изношенных деталей слишком материало-и трудоёмкая.

В связи с этим наши исследования были направлены на поиски таких решений применения эластичных рабочих органов молотильных аппаратов, которые позволили бы при минимальных затратах материалов и времени продлить срок их службы и обеспечить надёжность технологического процесса при минимальном травмировании зерна.

Для этих целей разработана и исследована принципиально новая конструкция бильного молотильного барабана с увеличенным сроком службы бичей из эластичного материала (рис. 21) и с регулируемой жёсткостью бича [19, 33].

Собранные, но не сжатые на стержне б шайбы 7 и 8 вставляются внутрь подбичника 2 с торцевой стороны. Затем шайбы стягивают между собой гайками 5. Эластичные шайбы сдавливаются между

металлическими, увеличиваются в диаметре и прижимаются к внутренней поверхности подбичника, фиксируясь в нём.

Та часть бича, которая выступает из продольной прорези подбичника, образует рабочую поверхность [16]. Для вывода из работы изношенной и ввода новой поверхности бич при ослабленных гайках поворачивают на определённый угол, после чего гайки затягивают, фиксируя бич в новом положении.

Изменяя величину затяжки гаек, можно в некоторой степени изменять жёсткость эластичных шайб.

Барабан может быть укомплектован сменными бичами из эластичного материала с различными физико-механическими свойствами. Замена бича или ввод новой части его рабочей поверхности производится через люки в боковых панелях молотилки комбайна [29].

Поскольку источником травмирования зерна являются не только бичи барабана, но и детали подбарабанья, то были проведены лабораторные исследования по выявлению основных зон обмолота по углу обхвата подбарабанья. Опыты на маятниковом приборе с элементом резинового бича и серийной декой на скоростях, принятых для обмолота проса, показали, что основная масса зерна (до 60 %) проса Саратовское 2 с влажностью зерна 14 % и соломы 19 % вымолачивается в результате первого удара бича.

Рис. 21. Схема экспериментального молотильного барабана с эластичным рабочим органом: 1 - бич; 2 - подбичник; 3 -барабан; 4 - пластина; 5 - гайка; 6 - стержень; 7 - эластичная шайба; 8 - стальная шайба

Кроме того, в хлебной массе, поступающей к барабану, содержится свободное зерно. Этот поток встречает на своём пути поперечные планки подбарабанья, в результате столкновения с которыми зерно травмируется. В связи с этим возникла мысль внести изменения в конструкцию деки [25, 28}.

Экспериментальная дека (рис.22) разработана на базе серийной, в в передней части которой демонтированы поперечные ппанки и вместо них установлены противоударный элемент 2 и прутковая решётчатая вставка 5.

Рис. 22. Схема экспериментальной деки: 1 - корпус; 2 -противоударный элемент; 3 - поперечна'я планка; 4 • стальная шайба; 5 - решетчатая вставка

Часть противоударного элемента, выступающая из прорези цилиндрического паза, образует рабочую поверхность.

Прутковые решётчатые вставки 5 были изготовлены нескольких размеров, что позволяло изменять угол а„ обхвата вставки деки от противоударного элемента 2 до первой поперечной планки 3. Набор вставок позволял изменять угол а„ от 7 до 35°.

Смысл поправки конструкции передней части экспериментальной деки сводится к тому, что отсутствие поперечных планок на участке основного потока зерна способствует снижению травмирования свободного зерна за счет улучшения сепарации и сокращения столкновения зёрен с деталями деки, а также домолачиванию невымолоченной части на участке с поперечными планками [26].

Эффективность применения разработанной конструкции МСУ с эластичными рабочими органами проверялась как в лабораторных, так и в лабораторно-полевых условиях.

Для максимального приближения лабораторного эксперимента к реальным условиям работы МСУ в качестве лабораторной установки использовался зерноуборочный комбайн СК-5 с демонтированными соломотрясом, очисткой и наклонной камерой. Для сбора зернового вороха использовались два изолированных друг от друга сборника. Обмолачиваемая масса загружалась в молотильный аппарат ленточным транспортёром, обеспечивающим необходимую продолжительность каждого опыта.

Исследования проводились для трёх вариантов МСУ: серийные барабан и дека; экспериментальный барабан и серийная дека; экспериментальные барабан и дека.

Качество работы МСУ оценивалось по величине потерь обрушиванием, дроблением и недомолотом семенного проса Саратовское 2 при отношении массы зерна к массе соломы 1:1,37 при влажности зерна 14 % и соломы 19 %, массе 1000 зёрен 7,62 г.

На первом этапе исследований определялись качественные показатели работы серийного МСУ, результаты которых графически представлены на рис.23.

Особенно большой прирост травмирования зерна у серийного молотильного аппарата наблюдается при увеличении частоты вращения барабана от 600 до 800 мин"1. В этом диапазоне частот количество травмированного зерна увеличилось с 0,97 до 2,02 %, т.е. более, чем в 2 раза.

Потери недомолотом с увеличением частоты вращения барабана уменьшаются.

На этом же графике представлены зависимости потерь для экспериментального молотильного барабана с серийной декой. Для этого варианта экспериментального МСУ характер зависимостей аналогичен серийному, но абсолютные значения потерь ниже.

Так, потери обрушиванием даже при частоте вращения барабана 800 мин'1 составляют 4,05 %, что в 1,7 раза меньше, чем у серийного МСУ при тех же условиях.

Потери дроблёным зерном у экспериментального МСУ по сравнению с серийным почти в 2 раза меньше и не превышают 1,02 %. Наиболее приемлемые показатели экспериментальное МСУ имеет и по недомолоту, который ниже, чем у серийного в 1,4-1,9 раза. При этом наблюдается аналогичный серийному МСУ характер изменения недомолота - более интенсивный на низких частотах и менее ощутимый на больших частотах вращения молотильного барабана.

Поскольку характер изменения потерь обрушиванием и дроблением противоположен потерям недомолотом, то для определения опти-

мальной частоты вращения барабана необходима оценка качественных показателей по суммарным потерям.

ОвЛ Д.%

6 5 4 3

г

Л"

4

1,

Хз

) -*<

т 500 500 700 4, тн

Рис. 23. Изменение технологических показателей обмолота проса е зависимости от частоты вращения молотильного барабана (серийная дека): 1 - обрушивание; 2 -дробление; 3 - недомолот; 4 - суммарные потери; -о- серийный барабан; экспериментальный барабан

Минимум суммарных потерь при работе экспериментального молотильного барабана с эластичными бичами и серийной декой (рис.23, кривая 4) наступает при частоте вращения 600 мин"1. При таком режиме работы минимальные суммарные потери составляют 4,17 %.

У серийного МСУ минимум суммарных потерь сдвинут в сторону меньшей частоты вращения барабана и составляет 7,10 % при частоте 500 мин'1, что в 1,7 раза больше, чем у барабана с эластичными бичами. Это обстоятельство вполне объяснимо, т.к. у металлических рабочих органов ударное воздействие на обмолачиваемую массу выше [17].

Вторым этапом лабораторных исследований было определение влияния на качественные показатели параметров экспериментальной деки при совместной работе с экспериментальным молотильным барабаном.

Результаты этих экспериментов представлены на графиках рис.24 для различных частот вращения молотильного барабана.

05.% I

О

нл

%

075 0,50{ 0,25,

к >

, 3

I ^ '

к. > У

,—' —

К

7

Г--г

П

21

28

Рис. 24. Влияние угла обхвата экспериментальной вставки подбарабанья на качественные показатели обмолота проса при различных частотах вращения экспериментального барабана: 1 - 500 мин"1 ; 2 - 600; 3 - 700 мин"' ; 4 - суммарные потери при п = 600 мин"';

Из графиков видно, что с увеличением угла обхвата решетчатой вставкой деки и обрушивание, и дробление зерна уменьшаются. Более интенсивное снижение обрушивания (с 1,89 до 0,78 %) на всех частотах вращения молотильного барабана происходит при увеличении угла от 7 до 21°. Но при увеличении этого угла с 21 до 28° обрушивание снижается с 0,78 до 0,47 %.

Недомолот в том же диапазоне изменения углов обхвата увеличивается с 0,66 до 0,92 %. Увеличение потерь недомолотом вполне объяснимо, т.к. интенсивность обмолота с уменьшением количества поперечных планок снижается.

Суммарные потери зерна экспериментальным МСУ (рис.24, кривая 4) с увеличением угла обхвата подбарабанья вставкой без по-

0

перечных планок достигают минимума (1,44 %) при а„ = 21° и частоте вращения молотильного барабана 600 мин"'.

Лабораторно-полевые исследования молотильно-сепарирующего устройства проводились з сравнении с серийным комбайном [25], подготовленным согласно инструкции для уборки проса, одновременно на одном поле, при одинаковой подаче массы в молотилку (5 кг/с).

Суммарные потери семенного проса у экспериментального комбайна составили 3,16 %, у серийного - 8,87 %, что в 2,8 раза выше.

В процессе сравнительных испытаний контролировался износ рабочей поверхности эластичных рабочих органов МСУ. Максимальный износ составил 2,32 мм на 2500 ц намолота.

3.5, Лабораторные и лабораторно-полевые исследования модернизированного комбайна для уборки семенников люцврны

Семенники трав имеют существенные отличия агробиологических и физико-механических свойств от этих же свойств зерновых и крупяных культур, что приводит к большим потерям семян трав, доходящим до 30-40 % от биологического урожая, при уборке комбайнами.

Наиболее сложной проблемой является сепарация вороха, особенно при уборке семенной люцерны, т.к. потери за очисткой комбайна достигают 85-90 % общих потерь [17, 23, 27]. В связи с этим, как в лабораторных, так и лабораторно-полевых исследованиях главными критериями оценки качества предлагаемых усовершенствованных рабочих органов для сепарации вороха были приняты потери свободными семенами П, потери семян с необмолоченными бобами ПСб и сход вороха с очистки Пв.

Исследования активной пальцевой гребёнки [21,36,41-44] проводились на установке, изготовленной на базе очистки серийного комбайна (см. рис. 9).

Для исследований применялся ворох, поступающий в полеЕых условиях на транспортную доску комбайна СК-5 "Нива", работающего на уборке люцерны на семенных участках.

На первом этапе лабораторных исследований необходимо было рассчитать расстояние между пальцами с сегментами.

Влияние расстояния между пальцами АПГ на технологический процесс работы очистки определялось из следующих условий. Ворох должен вслушиваться сегментами по всей ширине движущегося слоя, без образования возвышений и впадин, которые появляются при большом расстоянии между пальцами. Кроме того, ворохом должна быть загружена вся длина АПГ так, чтобы последние сегменты не работали вхолостую, при этом равномерная вспушенность вороха должна быть и по длине. И, наконец, последнее условие, которое обеспечивает рационально выбранное расстояние между пальцами

АПГ по ширине, это отсутстаие перегрузки и недогрузки передней части жалюзийного решета, расположенной под пальцевой гребёнкой.

Испытаниям подвергались пальцевые гребёнки с расстоянием между пальцами с сегментами от 0,04 до 0,07 м с интервалом 0,01 м при частотах вращения вала привода очистки от 245 до 305 мин'1 с интервалом 20 мин"1.

При выборе диапазона расстояний между пальцами были использованы выполненные нами исследования физико-механических свойств вороха люцерны [30], показавшие, что разрушение его связности происходит при длине свода от 0,04 до 0,052 м.

В этих опытах изменялось не только расстояние между пальцами, но и размеры сегментов.

Теоретическими исследованиями [51] оптимальная длина рабочей кромки сегмента была определена в 0,065 м. В связи с этим, для лабораторных исследований применялись сегменты с длиной рабочей кромки 0,050; 0,065 и 0,080 м.

Поскольку длина АПГ принята равной длине надставки транспортной доски серийного комбайна, то на пальцах размещались по 5 сегментов длиной 0,050 и 0,065 м и по 4 сегмента длиной 0,080 м.

Описанные выше требования к поведению вороха на рабочей поверхности активной пальцевой гребёнки соблюдались практически при всех частотах вращения приводного вала и размерах сегментов при расстоянии между пальцами от 0,04 до 0,06 м при среднем значении 0,05 м.

При выбранном шаге пальцев АПГ, равном 0,050 м, и трёх вариантах размеров сегментов на тех же частотных режимах определяли потери семян люцерны.

Опыты по установлению потерь семян проводили на ворохе, поступающем на транспортную доску серийного комбайна, работающего на подборе валков массой 1,98 кг/м, влажностью 14 % при биологической урожайности 2,42 ц/га.

Подача вороха в лабораторных исследованиях принималась такой же, как и при реальной работе комбайна с серийным приспособлением 54-108А, т. е. 0,9 кг/ с.

Результаты опытов представлены на рис.25. Из графиков видно, что с увеличением частоты вращения вала привода очистки потери вымолоченных семян при всех размерах сегментов увеличиваются, но самый низкий уровень потерь имеет АПГ с длиной сегментов 0,065 м.

При длине сегментов 0,080 м потери семян выше. Это связано с тем, что при этой длине происходит забрасывание вороха против хода технологического процесса, ухудшается транспортирующая способность устройства, ворох перемещается отдельными порциями. Судя по графику, чем меньше частота вращения вала привода очистки, тем ниже потери семян. Однахо при снижении частоты вращения вала менее 265 мин наблюдается ухудшение транспортирующей способности грохота. Ворох по нему перемещается с остановками и некоторым движением в-сторону, противоположную основному потоку, и активная

пальцевая гребёнка и жалюзийное решето загружаются порциями, в результате чего снижается пропускная способность всей очистки. Поэтому наилучшей частотой вращения вала привода очистки следует считать 265 мин"1.

люцерны от частоты вращения вала привода очистки при длине рабочей кромки сегментов: 1 -!с = 0,065 м; 2 • !с = 0,050 м; 3 - /с = 0.080 м ; АПГ, -о- 54-108А

На этом же графике представлена кривая зависимости потерь семян серийным приспособлением 54-108А.

Анализ данных графика показывает, что на оптимальном частотном режиме при использовании активной пальцевой гребёнки потери семян люцерны снижаются в 2 раза.

Семена люцерны при подборе и обмолоте валков теряются не только свободным зерном, но и необмолоченными бобами (ПСб) (рис.26).

Применение активной пальцевой гребёнки снижает потери семян люцерны в необмолоченных бобах по сравнению с серийным приспо-

соблением 54-108А с 10,12 до 5,06%, т.е. в 2 раза,при частоте вра щения приводного вала очистки 265 мин"1.

Рис. 26. Зависимость потерь семян люцерны от частоты вращения вала привода очистки: 1 - необмолоченными бобами; 2 - сход вороха с очистки; АПГ, -о-54-108А

Потери вымолоченных семян и бобов объясняются большим сходом вороха с очистки (рис.26, кривые 2). На рекомендуемом частотном режиме очистки сход вороха при использовании активной пальцевой гребёнки составляет 24,3 %, а с использованием серийного приспособления 54-108А он достигает 27,2 %.

Большое содержание семян и необмолоченных бобов в ворохе, сходящем с очистки, подтверждает рациональность наших разработок и рекомендаций по применению домолачивающего устройства с законченным циклом [21, 27].

Лабораторные исследования активного ворошителя [42, 52, 57] проводились на установке, также изготовленной с использованием узлов

сепаратора зернового вороха комбайна СК-5 "Нива".Лабораторная установка позволяла изучать работу сепаратора зернового вороха как с установленным активным ворошителем, так и с надставкой транспортной доски от серийного приспособления 54-108А.

Для проведения исследований (47, 54, 55) были изготовлены комплекты с четным и нечетным количеством пластин разной длины. Испытывали различные конструкции механизма привода активного ворошителя. Наиболее работоспособным оказался кулисный механизм с двумя поступательными парами. Эта конструкция позволяла изменять угол постановки кулисы к направлению движения сепаратора путём перестановки крепёжных пластин по регулировочным отверстиям. При этом изменяется амплитуда перемещения нижней рамки, а следовательно, и угол поворота пластин. Для этого в пластинах чётных рядов были выполнены дополнительные отверстия, обеспечивающие их исходное положение при изменении положения кулисы.

В предварительных опытах были найдены минимальные и максимальные размеры длин пластин (0,4...0,6 м). Конструкция активного ворошителя, установленного на экспериментальной установке, позволяла достаточно оперативно заменять ряды пластин.

Для определения параметров движения вороха по поверхности активного ворошителя использовалась скоростная киносъемка.

Сравнительные исследования серийного и экспериментального сепараторов проводились в одинаковых условиях. Для этого применялась та же экспериментальная установка, на сепараторе которой монтировалась серийная пальцевая гребёнка с надставкой от приспособления 54-108А или активный ворошитель.

Качество работы сепаратора оценивалось в обоих случаях по потерям семян, а также по показателю полноты их выделения Пв, который характеризует интенсивность просеваемости по длине решета.

Графические зависимости, отражающие полноту выделения семян по длине решета, представлены на рис.27. Анализ графиков показывает, что просеваемость в первой зоне (0...15 см) у обоих сепараторов отличается незначительно, т.к. пластины ворошителя практически не вступили в работу.

При дальнейшем движении вороха просеваемость растет на экспериментальном сепараторе интенсивнее и уже на 1/3 длины решета выделяется на 20 % семян больше.

В последующем эта разница сохраняется и в конце решета составляет для разных подач вороха 15-20 %. С увеличением подачи до 2,2 кг/с просеваемость уменьшается незначительно (0,1-0,12 %). С увеличением подачи до 2,7 кг/с просеваемость уменьшается на 0,20-0,25 %, причем у обоих сепараторов. Это объясняется тем, что толщина слоя вороха превышает критическую, пластины ворошителя воздействуют лишь на нижнюю часть слоя, но и в этом случае просеваемость на экспериментальном сепараторе лучше, чем на серийном.

Рис. 27. Влияние длины решета на потери семян при различных подачах массы: 1-ч= 1.8 кг/с; 2-4 = 2,2; 3 - q = 2,8 кг/с; —в— экспериментальная установка; -о- 54-108А

На рис.28 представлены графики зависимостей уровня потерь семян за сепаратором от частоты вращения колебательного вала привода очистки для различных подач массы вороха.

Как видно из графиков, потери семян у обоих сепараторов с увеличением подачи увеличиваются. Однако экспериментальный сепаратор имеет потери в среднем в 3-4 раза меньше.

Рост потерь с увеличением частоты вращения вала привода очистки объясняется увеличением относительной скорости движения вороха по сепаратору, что ведёт к уменьшению времени нахождения вороха на нём и снижает эффективность работы активного ворошителя, т.к. пластины воздействуют на ворох меньший промежуток времени.

Изменение потерь с увеличением частоты вращения приводного вала до 265 мин'1 происходит менее интенсивно, всего на 1,0-1,5 %, значительный рост потерь наблюдается при частоте более 265 мин'1. Так, в интервале частот 265...275 мин'1 потери возрастают на 4-6 %, в интервале 275...285 мин'1 - на 5-6 %, т.е. максимальной приемлемой частотой вращения колебательного вала привода очистки является 265 мин'1. Кроме того, при частоте менее 265 мин'1 на активном ворошителе происходят те же явления, что и на активной пальцевой гребёнке - частичное сгруживание вороха как перед ворошителем, так и на его поверхности.

%%

0,6

0,2 0

о 0,15 0,30 0$5 0,60 ¿.р,М

Рис. 28, Зависимость потерь семян от частоты вращения вала привода очистки при различных подачах массы: 1 - ч = 1,8 кг/с", 2 - ч = 2,2; 3 -Ч = 2,8 кг/с; -о- 54-108А, —экспериментальная установка

Для проверки достоверности результатов, полученных в лабораторных условиях, были проведены лабораторно-полеаые исследования экспериментального сепаратора зернового вороха с активным ворошителем в составе технологической схемы комбайна.

Исследования в полевых условиях осуществлялись на уборке семенных посевов синегибрйдной люцерны Зайкевича второго года вегетации, возделываемой по разработанному нами способу 158]. Используемые два зерноуборочных комбайна СК-5М "Нива" были загерметизированы и оборудованы приспособлением 54-108А для уборки семенников трав. На опытном комбайне устанавливался активный ворошитель.

Опыты проводились на пяти подачах, которые изменялись варьированием скорости движения комбайна.

По результатам определения потерь за сепаратором от фактической подачи массы в молотилку комбайна построены графические зависимости (рис.29).

Анализ графиков позволяет сделать вывод о том, что рост потерь семян с увеличением подачи наблюдается как у производственного, так и у опытного комбайна. У опытного комбайна при подачах, не превышающих 1,7...1,9 кг/с, уровень потерь меньше на 9-10 %. Дальнейшее увеличение подачи вызывает более интенсивный рост потерь за сепаратором опытного комбайна, что объясняется снижением воз-

67

действия пластин ворошителя вследствие увеличения толщины слоя вороха. Это подтверждает результаты лабораторных опытов. При подаче в молотилку более 2,2 кг/с эффективность экспериментальной очистки снижается, и при подаче 2,8 кг/с она составляет лишь 4-5 % по сравнению с серийным приспособлением.

П,% 20 15

Ю 5 О

Рис. 29. Влияние подачи массы на величину потерь семян люцерны и чистоту бункерного вороха: -о- 54-108А;

экспериментальная установка

О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 у,кг/с

Таким образом, рекомендуемая подача массы в молотилку комбайна, в соответствии с допустимым уровнем потерь, равным 5 %, не должна превышать 2 кг/с.

На этом же рисунке представлены и графические зависимости чистоты А бункерного вороха от подачи массы в молотилку. Из них следует, что при подачах менее 2 кг/с чистота бункерного вороха опытного комбайна выше на 10-12 %. Это объясняется увеличением интенсивности выделения семян на экспериментальном сепараторе, что подтверждает результаты лабораторных исследований по определению полноты выделения семян.

Снижение чистоты бункерного вороха связано с тем, что увеличение подачи вороха на сепаратор уменьшает скорость его движения, а следовательно, увеличивает количество незерновых примесей, поступающих на нижнее решето и далее в зерновой шнек.

ворохе, поступающем на очистку комбайна, в среднем содержится 89,3 % продуктов переработки листостебельной массы, 9,5 % необмолоченных бобов и только 1,2 % свободных семян. Такой состав вороха и предопределяет качественный и количественный составы потерь за комбайном в целом.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Совокупность выполненных теоретических и экспериментальных исследований и проверка их результатов в производственных условиях позволяют сделать следующие научные выводы и привести практические рекомендации:

1. Вымолот и травмирование зерна в двухбарабанных МСУ существенно зависят от кинематики вороха в зоне между молотильными устройствами. Траектории движения соломистых частиц в промежуточной зоне описаны уравнениями (22), (26), (29). Коэффициент связанности частиц f = 25...30, коэффициент сопротивления движению Р = 10...15 с"1.

2. Сила ударного взаимодействия зерновки с кожухом и лопастями битера промежуточной зоны снижается при уменьшении угла наклона траектории при выходе продуктов обмолота из молотильного пространства с 75 до 45°. Битер с гребенчатыми лопастями уменьшает суммарные потери семенного зерна до 40 %, а травмирование - до 38 %.

3. Двухфазный обмопот зерновых, выполняемый многоконусными вальцами (первая фаза) и бильным молотильно-сепарирующим устройством (вторая фаза), обеспечивает снижение потерь и дробление зерна на 33-35 %.

4. Вымолот зерна колосовых культур в вальцовой зоне достигает 97 % при использовании многоконусных вальцов молотильного аппарата диаметром 0,15 м, с шагом конусных элементов 0,07 м при давлении на обмолачиваемую массу около 3,0 МПа.

5. Вальцовое молотильно-сепарирующее устройство, обеспечивающее безударный обмолот и сепарацию зерна риса, снижает по сравнению с серийными МСУ потери зерна на 33 %, обрушивание - на 50 %, дробление - на 37 %.

6. Наилучшие технологические показатели имеет вальцовое устройство, включающее в себя 5-6 пар вальцов диаметром 0,16 м с шагом 0,25 м, работающих с нарастающим (с 1,6 до 17 м/с) скоростным режимом. Верхние вальцы смещены на 0,05...0,06 м отно-

сительно нижних в сторону, противоположную потоку растительной массы.

7. Бичи молотильного барабана (подбарабанья с противоударным элементом и решетчатой вставкой), применяемые при обмолоте проса, выполненные из эластичного материала, более чем в 2 раза долговечнее известных.

8. Интенсификация сепарации мелкого вороха при уборке мелкосеменных культур достигается применением: активной пальцевой гребенки при длине рабочей кромки сегментов 0,065 м и угле поворота 34°, активного ворошителя при длине пластин 0,05 м и угле поворота 45°, при частоте вращения приводного вала обоих устройств 265 мин'1.

9. Снижение потерь семян модернизированной очисткой составляло: свободными семенами 49 %, недомолоченными бобами - 21 %, суммарное - 27 %.

10. Активные встряхиватели вороха и герметизация очистки снизили суммарные потери семян люцерны на 30 % по сравнению с серийным приспособлением к зерноуборочным комбайнам.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рыбалко А.Г., Баранов A.A. Уборка хлебов на орошаемых землях И Степные просторы. 1972. Na 7. С. 34-35.

2. Рыбалко А.Г., Борисов М.И., Кунц Р.В. Рекомендации по внедрению операционной технологии уборки зерновых колосовых культур в Поволжье. Саратов: НИИСХ Юго-Востока, 1973. 39 с.

3. Рыбалко А.Г. Состояние возделывания и уборки зерновых колосовых культур на орошаемых землях Саратовской области// Механизация работ в полеводстве:Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1973. Т. 8. С.270-273.

4. Рыбалко А.Г., Баранов A.A., Стенюшин Г.С. За своевременное и высококачественное проведение уборки колосовых культур на орошаемых землях Поволжья: Рекомендации / Облсельхозуправление; Сарат. ин-т мех. сел. хоз-ва. Саратов, 1974. 32 с.

5. Рыбалко А.Г., Баранов A.A. Уборка хлебов на орошаемых землях Поволжья // Степные просторы. 1974. № 5. С. 36-37.

6. Рыбалко А.Г.'Результаты сравнительных испытаний комбайнов на подборе и обмолоте хлебных валков на орошаемых замлях Поволжья II Использование машинно-тракторных агрегатов при

возделывании и уборке зерновых культур: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1974. Вып. 9. С. 83-87.

7. Рыбалко А.Г., Баранов A.A. Влияние скоростных режимов работы комбайнов на качество подбора и обмолота хлебных валков на орошаемых землях Поволжья II Использование машинно-тракторных агрегатов при возделывании и уборке зерновых культур: Сб. науч. работ / Сарзт. с.-х. ин-т, Саратов, 1974. Вып. 29. С. 87-92 .

8. Рыбалко А.Г. Уборка зерновых колосовых культур на орошаемых землях Поволжья высокопроизводительными зерноуборочными комбайнами И Использование машинно-тракторных агрегатов при возделывании и уборке зерновых культур: Сб. науч. работ / Сарзт. с.-х. ин-т. Саратов, 1975. С. 75-91.

9. Рыбалко А.Г., Баранов A.A. Памятка по регулировке комбзйнов: Рекомендации / Сарат. ин-т мех. сел. хоз-ва. Саратов, 1976. 13 с.

10. Рыбалко А.Г., Комаров Б.А. Оценка качества работ в зерновом хозяйстве. М,: Россельхозиздат, 1977. 64 с.

11. Рыбалко А.Г. Исследование работы комбайнов на обмолоте зерновых колосовых культур в условиях орошаемого земледелия Поволжья: Автореф. дис,... канд. техн. наук. Саратов, 1978. 26 с.

12. Рыбалко А.Г., Бокарев В.Г., Веденеева М.Л. Рекомендации по эффективному использованию орошаемых земель в Саратовской области / Облсельхозуправление, НИИСХ Юго-Востока, ВолжНИИГиМ; Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1979. 63 с.

13. Рыбалко А.Г. Эффективно использовать комбайны на орошаемых землях II Степные просторы. 1979. № 6. С. 52-53.

14. Рыбалко А.Г., Борисов М.И. Техника на жатве. Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1982. 97 с.

15. A.c. 982595 СССР, кл. А 01 F 12/18. Молотильно-сепарирующее устройство / А.Г. Рыбалко, А.М. Дымов; N2 3285127/30-15; Заявл. 29.04.81; Опубл. 1982. Бюл. № 47.

16. Рыбалко А,Г., Цебоев Э.А. Обоснование границ рабочей зоны эластичного бича молотильного барабана II Вопросы эксплуатации машинно-тракторного парка: Сб. науч. работ I Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1982. С. 70-74.

17. Рыбалко А.Г., Цебоев Э.А. Определение окружного усилия, приложенного к бичу молотильного барабана II Вопросы эксплуатации машинно-траурного парка: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1982. С. 74-79.

18. Разработка и исследование технологии и приспособления для уборки семенников трав на примере люцерны: Отчет о НИР I

А.Г. Рыбалко, И И. Байгузин, З.Х. Злобин. - № ГР 01815004422; Инв. № 0037159. Саратов, 1982. 74 с.

19. A.c. 1012835 СССР, кл. А 01 F 12/20. Бич молотильного барабана / А.Г. Рыбалко, Э.А. Цебое'в; № 3352002/30-15; Заявл. 03.11.81; Опубл. 1983. Бюл. № 15.

20. Рекомендации по переоборудованию и герметизации зерноуборочных комбайнов на уборке семенных посевов люцерны в Саратовской области / А.Г. Рыбалко., И.И. Байгузин, З.Х. Злобин, А.П. Царев / Облсельхозуправление, обл. правл. НТО сел. хоз-ва. Саратов, 1983. 24 с.

21. Рыбалко А.Г, Байгузин И.И., Злобин З.Х. Полевые исследования зерноуборочного комбайна на уборке семян люцерны // Вопросы эксплуатации машино-тракторного парка: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1983. С. 91-97.

22. Рыбалко А.Г., Байгузин И.И., Злобин З.Х. Герметизация зерноуборочного комбайна для уборки семян люцерны // Вопросы машинно-тракторного парка: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов , 1983. С. 97-105.

23. Разработка и исследование технологии и приспособлений для уборки семенников трав на примере люцерны: Отчет о НИР I А.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин, З.Х. Злобин. - № ГР 01815004422; Инв. № 0050280. Саратов, 1983. 83 с.

24. Рыбалко А.Г., Байгузин И.И., Царев А.П., Злобин З.Х. Комбайн на уборке семян люцерны //Степные просторы. 1984. №7. С. 39-41.

25. Рыбалко А.Г., Цебоев Э.А. Усовершенствованное молотильно-сепарирующее устройство // Степные просторы. 1984. № 8. С. 39-40.

26. Рыбалко А.Г., Цебоев Э.А. Теоретический расчет скоростей и траекторий полета на выходе молотильного зазора II Механизация работ в полеводстве: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1984. С. 16-20.

27 Рыбалко А.Г., Байгузин И.И., Злобин З.Х. Методика определения потерь семян люцерны при работе комбайна без измельчителя и с измельчителем ПУН-5 II Механизация работ в полеводстве: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1984. С. 20-27.

28. A.c. 1124893 СССР, А 01 F 12/24.Дека молотильного устройства / А Г. Рыбалко, Э.А. Цебоев; № 3630-5-1/30-15; Заявл. 26.05.83; Опубл. 1984. Бюл. № 43.

29. Рыбалко А.Г., Цебоев Э.А. Молотильный барабан с эластичными бичами II Механизация и автоматизация процессов уборки и обработки зерновых культур: Сб. науч. тр./ Сиб. отд-ние ВАСХНИЛ. Новосибирск, 1984. С. 36-40.

30. Разработка и исследование технологий и приспособлений для уборки семенников трав на примере люцерны: Отчет о НИР / А.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин, З.Х. Злобин. - № ГР 01815004422; Инв. № 0050280. Саратов, 1984. 101 с.

31. Рыбалко А.Г., Байгузин И.И., Злобин З.Х. Герметизация подвижных стыковочных соединений зернового комбайна при уборке мелкосеменных культур: Информлисток № 281-85 Саратовского ЦНТИ. Саратов: ЦНТИ, 1985. 4 с.

32. А с. 1172482 СССР, кл. А 01 F 12/44. Устройство для уплотнения сепаратора с панелью корпуса молотилки зернового комбайна / А.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин, З.Х. Злобин; № 3707576/30-15; Заявл. 27.02.84; Опубл. 1985 .Бюл. № 30.

33. Ас. 1189385 СССР, кл. А 01 F 12/20. Бич молотильного барабана / А.Г. Рыбалко, Э.А. Цебоев, М.Ш. Гутуев; № 3750242/30-15; Заявл. 01.06.84; Опубл.1985. Бюл. № 41.

34. Рыбалко А.Г., Дымов A.M. Молотипьно-сепарирующее устройство: Информлисток № 510-85 Саратовского ЦНТИ. Саратов: ЦНТИ, 1985. 3 с.

35. Рыбалко А.Г., Дымов A.M. Молотильно-сепарирующее устройство: Информлисток № 512-85 Саратовского ЦНТИ. Саратов: ЦНТИ, 1985. 3 с.

36. А.с. 1192707 СССР, кл. А 01 F 12/44. Пальцевая гребенка сепаратора зернового комбайна / А.Г Рыбалко., И.И. Байгузин, З.Х. Злобин. № 3732105/30-15; Заявл. 25.04.84; Опубл. 1985. Бюл. № 43.

37. Рыбалко А.Г., Коганов А.Б., Гутуев М.Ш.' Домолачивающее устройство // Степные просторы. 1986. № 5. С. 40-41.

38. А.с. 1230533 СССР, кл. А 01 F 12М6. Молотильно-сепарирующее устройство / А.Г. Рыбалко, A.M. Дымов. N2 3804853/30-15; Заявл. 24.10.84; Опубл. 1986.Бюл. № 18.

39. Рыбалко А.Г. О движении продуктов обмолота в промежуточной зоне двухбарабанных молотильных устройств // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1986. № 9. С. 39-43.

40. Рыбалко А.Г., Байгузин И.И. Снижение потерь зерна при уборке II Совершенствование эксплуатации машинно-тракторных агрегатоа.Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т .Саратов, 1986. С. 60-68.

41. Рыбалко А.Г., Байгузин И.И., Злобин З.Х., Пономарев В.М. Лабораторно-полевые исследования активной пальцевой решетки сепаратора вороха зернового комбайна II Совершенствование рабочих органов уборочных машин для растениеводства: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1986. С. 4-12.

42. Рыбалко А.Г., Байгузин И.И., Пономарев В.М. Некоторые вопросы уборки семенников люцерны // Совершенствование рабочих органов уборочных машин для растениеводства: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1986. С. 12-18.

43. Разработка и исследование технологий и приспособлений для уборки семенников трав на примере люцерны: Отчет о НИР / А.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин, 3. X. Злобин. - Na ГР 1815004422; Инв. № 02860052082. Саратов, 1986. 50 с.

44. Разработка и исследование технологий и приспособлений для уборки семенников трав на примере люцерны: Отчет о НИР /

A.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин, 3-Х. Злобин. - Na ГР 01815004422. Инв. N3 02870028659. Саратов, 1987. 56 с.

45. A.c. 1358833 СССР, кл. А 01 F 12/16. Молотильно-сепа-рирующее устройство / А.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин, З.Х. Злобин,

B.М. Пономарев; № 3986492/30-15; Заявл. 09.12.85; Опубл. 1987. Бюл. № 46.

46. Рыбалко А.Г., Лужина Ж.А., Жданов В.Н., Саяпин В.А. Настройка и регулировка машин для уборки зерновых культур. М.: АгроНИИТЭИО, 1987. 32 с.

47. Разработка и внедрение активного ворошителя и определение режимов работы сепаратора вороха: Отчет о НИР / А.Г. Рыбалко, И.И. Байгузин,З.Х. Злобин, В.М. Пономарев. - № ГР 01815004422; Инв. № 0287002865. Саратов, 1987. 63 с.

48. Рыбалко А.Г., Волосевич Н.П., Федоров В.А., Чарушников В.А. Основы теории и расчета рабочих процессов сельскохозяйственных машин: Учеб. пособ. для студ. факульт. механ. сел. хоз-ва / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1987. 103 с.

49. Рыбалко А.Г. Особенности уборки высокоурожайных зерновых культур (настройка и регулировка машин): Учеб. пособ. для повыш. квалификации специалистов. М.: Агропромиздат, 1988. 121 с.

50. Методические указания о порядке разработки, согласования и утверждения исходных требований на сельскохозяйственную технику / А.Г. Рыбалко , В.М. Кряжков, В.И. Анискин и др. М.: Госагропром СССР, ВАСХНИЛ, 1988. 160 с.

51. Рыбалко А.Г., Брежнев А.Л., Злобин З.Х. Теоретическое обоснование конструктивных параметров активной пальцевой гребенки к сепаратору вороха комбайна II Новые органы машин для растениеводства: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов ,1988.

C. 77-90 .

52. Рыбалко А.Г., Пономарев В.М. Активный ворошитель сепаратора зерноуборочного комбайна: Информлисток Na 396-89 Саратовского ЦНТИ. Саратов: ЦНТЦ 1989. 4 с.

53. Разработка и внедрение технологий и средств механизации для уборки люцерны на семена: Отчет о НИР/ А.Г. Рыбалко, В.М. Пономарев. - № ГР 01815004422; Инв. № 02890027876. Саратов, 1989. 50 с.

54. Рыбалко А.Г., Пономарев В.М. Оптимизация конструктивных параметров активного ворошителя вороха очистки зерноуборочного комбайна II Совершенствование рабочих органов уборочных машин в растениеводстве: Сб. науч. работ I Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1989. С. 4-16.

55. Рыбалко А.Г., Злобин З.Х., Пономарев В.М. Лабораторные исследования активной пальцевой гребенки сепаратора вороха комбайна II Совершенствование рабочих органов уборочных машин в растениеводстве: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1989. С. 16-28.

56. Рыбалко А.Г., Ширвэноэ Р.Б. Результаты лабораторных исследований конусного вальцового молотильного аппарата. М., 1990. Деп. в ЦНИИТЭИавтосельхозмаш 28.05.90, № 1297.

57. A.c. 1572453 СССР, кл. А 01 F 12/44. Соломосепаратор зерноуборочного комбайна / А.Г. Рыбалко, В.М. Пономарев, З.Х. Злобин, В.А. Немков; Na 4485304/30-15; Заявл. 30.01.89; Опубл.1990. Бюл. № 23.

58. A.c. 1727600 СССР, кл. А 01 В 79/02. Способ ухода за семенниками люцерны / А.Г. Рыбалко, В.А. Шадских., А.И. Петров, A.A. Аникин и др.; № 4780633/15; Заявл. 10.01.90; Опубл. 1992. Бюл. № 15.

59. Рыбалко А.Г., Волосевич Н.П., Емелин Б.Н. и др. Сельскохозяйственные машины: Учебник для техникумов. М.: Колос, 1992. 448 с.

60. Рыбалко А.Г., Ширваиов Р.Б. Совершенствование процесса обмолота зерновых культур II Совершенствование способов и средств уборки в растениеводстве: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т. Саратов, 1993. С. 5-15.

61. Рыбалко А.Г. Совершенствование принципов и технических средств адаптации технологического процесса зерноуборочного комбайна к нетрадиционным условиям работы: Монография. Саратов: Сарат. гос. с.-х. акад., 1996. 172 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы....................................................................................................................................1

Содержание работы........................................................................................................................................................................5

1. Состояние проблемы и основные направления ее решения............................5

2. Теоретические основы адаптации технологического процесса зерноуборочного комбайна для уборки зерна на семена............................................................................11

2.1. Анализ причин и способы снижения травмирования зерна в промежуточной зоне двухбарабанных молотильных аппаратов....................................................11

2.2. Обоснование технологических схем вальцовых МСУ..............................................24

2.3. Интенсификация процесса сепарации вороха на очистке комбайна при уборке семян люцерны..........................................................................................................................................31

3. Экспериментальные исследования..............................................................................................................38

3.1. Результаты исследований молотильно-сепарирующего устройства с модернизированной межбарабанной камерой................................................................38

3.2. Результаты исследований многоконусного вальцового аппарата

для первой фазы обмолота и их анализ................................................................41

3.3. Исследование технологического процесса молотильно-сепарирующего устройства для риса..............................................................................................................................................................48

3.4. Исследование МСУ с эластичными рабочими органами..................................55

3.5. Лабораторные и лабораторно-полевые исследования модернизированного комбайна для уборки семенников люцерны......................................................................61

4. Производственная проверка и экономическая эффективность модернизированных зерноуборочных комбайнов................................................................................................69

Общие выводы.:......................................................................................................................................................................................73

Список основных работ по теме диссертации....................................................................................74