автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров битерно-транспортного очесывающего устройства для уборки колосовой части растений зерновых культур

1 * ШОН ¡993

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (БИМ) _________

На правах рукописи

САВЧЕНКОВ Александр Иванович

УДК 631.354.001.4

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШТЕРНО-ТРАНСПОРТЕРНОГО ОЧЕСЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ДНЯ УБОРКИ КОЛОСОВОЙ ЧАСТИ РАСТЕНИЙ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в лаборатории комбайновых зерноуборочных и соломоуборочных комплексов Всероссийского научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства (ВИМ).

Научный руководитель Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук, профессор Жалнин Э.В.

- академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Листопад Г.Е.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Филиппов А.И.

- ГП "Тульский комбайновый завод".

час.

Защита состоится Ж^Щ 1993 г. в

на заседании Специализированного совета Д.020.02.01 по присуждению ученых степеней кандидата и доктора технических наук при Всероссийском научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства по адресу: 109428, Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИМ.

Автореферат разослан ",?/ " 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат технических наук

/V

Л.В.Мамецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

- -------- Актуальность темы. Ключевой проблемой_сельскохозяйственного

производства остается устойчивое наращивание производства зерна. Одним из путей ее решения является соблюдение оптимальных агротехнических сроков уборки - не более чем за 8. ..10 дней, так как только в этот период наблюдаются относительно небольшие естественные потери зерна. Сократить сроки уборки можно повышением производительности уборочных машин.

Традиционные пути повышения производительности уборочных работ сопровождаются увеличением материалоемкости, энергоемкости и ■ стоимости зерноуборочных комбайнов, значения которых достигли предельных. Так материалоемкость современных высокопроизводительных комбайнов класса 10...12 кг/с составляет на единицу пропускной способности более 1,5 т, а мощность двигателя 15...20 кВт. Тем не менее проблема повышения производительности труда на уборке зерновых культур остается актуальной и требует соответственно принципиально новых технологических и технических решений. Одним из таких решений является применение очеса на корню зерновых культур, семенников трав и риса.

Анализ проведенных ранее исследований показывает, что наиболее перспективно применение очеса на уборке высокоурожайных, а также длинностебельных и полеглых хлебов. Однако широкое внедрение в производство такой технологии сдерживается отсутствием универсальных очесывающих устройств с надежно протекающим технологическим процессом при агротехнически допустимых потерях зерна на уборке прямостоящих и полеглых длинностебельных хлебов.

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой "Зерновой комплекс - 2000я, утвержденной министерством науки РФ на 1991...1995 г.г.

Цель работы - изыскание, исследование и обоснование технологической схемы и основных конструктивно-кинематических параметров транспортерного очесывающего устройства для высокопроизводительной уборки очесыванием на корню колосовой части растений прямостоящих и полеглых зерновых культур.

Объекты исследования - хлебостой, растения зерновых культур, зерносоломистый ворох, технологический процесс очеса на корню стеблей растений сельскохозяйственных культур и технические средства

цля его осуществления - лабораторный стенд, макетный образец очесывающего адаптера и зерноуборочный комбайн СК-5 "Нива".

Методика исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов теоретической механики, математики и сопротивления материалов. Экспериментальные исследования проведены в соответствии с ОСТ. 70.8.1-81. Результаты исследований обрабатывали методами математической статистики, оптимизация параметров очесывающего адаптера проведена с применением теории планирования многофакторных экспериментов, а также дисперсионного и регрессионного анализов.

Научную новизну представляют:

- технологический прием последовательного очеса растений на корню на прямолинейном и криволинейном участках очесывающего транспортера в сочетании с всасывающим воздушным потоком;

- математическая модель процесса очеса растений на корню, устанавливающая связь между параметрами стеблестоя и параметрами битерно-транспортерного очесывающего устройства.

Новизна технических решений, на основе которых создана новая конструкция битерно-транспортерного очесывающего устройства, подтверждена двумя положительными решениями ЕНИИГПЭ на выдачу авторских свидетельств на изобретения.

Практическую полезность представляют:

- конструктивно-компоновочная схема битерно-транспортерного очесывающего устройства;

- конструктивно-кинематические параметры битерно-транспортерного очесывающего устройства;

- методика расчета основных параметров битерно-транспортерного очесывающего устройства.

Внедрение.

- Методика расчета передана в конструкторские организации П1 "Тульский комбайновый завод" и ГСКБ г.Таганрог.

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы отделом главного конструктора ГП "Тульский комбайновый завод" при разработке технической документации и изготовлении макетного образца полевой колосоуборочной машины к зерноуборочному комбайну СК-5 "Нива".

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседании Научно-технического совета ГП "Тульский ком-4

байковый завод" (г.Тула, 1991 г.), а также на секции Ученого совета ВЙМ (г.Москва, 1992 г.).

Публикация. По результатам исследований опубликовано шесть-пе----------

чатных работ, в числе которых два положительных решения ВНИИГПЭ на выдачу авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста, включает введение, шесть глав, основные выводы и предложения, список использованной литературы (130 наименований, из них 12 на иностранном языке) и приложения. Материалы диссертации иллюстрированы 25-ю таблицами и 47-ю рисунками.

СОдаШИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены полученные основные научные и практические результаты, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса, цель и задачи исследований" приведен обзор и анализ современного состояния комбайновой уборки зерновых в России и, в частности, Нечерноземной зоне. Установлено, что применяемые в настоящее время зерноуборочные комбайны не обеспечивают качественной и высокопроизводительной уборки в сложных погодных условиях и на цлинностебельных полеглых хлебах. Показано, что перспективным технологическим приемом на уборке зерновых культур является очесывание на корню колосовой части растений. Проанализированы теоретические и экспериментальные исследования процесса очесывания растений сельскохозяйственных культур и основные тенденции в совершенствовании очесывающих машин.

Изучению процесса очеса растений сельскохозяйственных культур посвящены работы М.И.Шлыкова, М.А.Пустыгина, П.А.Шабанова, В.М.Повилял, Б.И.Гончарова, В.И.Лосева, В.П.Чеботарева, П.И.Чуксина, Н.На-вамуры, Х.Хорио (Япония) K£imierü, М.&.МеаНе^.Ъмсктш^нглня) и др.

Их трудами создана теория рабочих процессов очесывающего барабана и транспортера. Анализ опубликованных работ по проблеме очеса растений на корню показал, что авторы, в основном, рассматривали фазу непосредственного очесывания. В основу теории положен принцип, что очесывающий орган первоначально взаимодействует со стеблем, находящимся в естественном состоянии, как с упругой системой. Фаза подачи растений на очесывающий рабочий орган не исследовалась. Однако именно во время воздействия питающего устройства (питателя) на хлебостой происходит первоначальное качественное изменение состояния

стеблей цо попадания их в зону очеса и появляются потери свободным зерном.

На основе анализа состояния вопроса были поставлены следующие задачи исследований:

- провести сравнительные экспериментальные исследования различных адаптеров и обосновать тип очесывающего устройства по технологическим и конструктивным особенностям применительно к уборке длинносте-бельных' и полеглых культур;

- провести теоретическое исследование технологического процесса подачи растений в зону очеса;

- обосновать основные конструктивно-кинематические параметры очесывающего устройства новой конструкции, сочетающей элементы барабанного и транспортерного адаптеров;

- разработать методику расчета параметров очесывающего устройства;

- определить технико-эксплуатационную эффективность использования нового типа устройства на уборке зерновых культур.

Во второй главе "Экспериментально-теоретическое обоснование типа очесывающего устройства, обеспечивающего минимальные потери зерна" даны описание исследуемых адаптеров транспортерного типа конструкции ЦНИИМЭСХ-БИМ, оцнобарабанного фирмы "Шелборн Рейнольде" (Англия), двухбарабанного конструкции МИМСХ-ГСКБ (г.Таганрог) и материалы их сравнительных испытаний. Изложены результаты факторного анализа технологического процесса работы транспортерного очесывающего устройства.

Программа сравнительных испытаний включала определение агротехнических показателей очесывающих адаптеров и исследование протекания технологического процесса, осуществляемого каждым из вышеназванных адаптеров. Одновременно определяли агротехнические показатели работы зерноуборочного комбайна СК-5 "Нива" в агрегате с одно-барабанным и транспортерным адаптерами.

Анализом результатов установлено, что на обмолоте прямостоящего хлеба лучшие показатели обеспечивает двухбарабанный адаптер, общие потери зерна за которым в агрегате с МТУ-150 на рабочих скоростях 0,34...3,3 м/с составили 0,14...0,59£, за адаптером ЦНИИМЭСХ-ВИМ на скорости 1,0...1,7 м/с - 2,81...8,99? и 0*47...1.74"? за адаптером фирмы "Шелборн Рейнольде" при движении агрегата на скорости 0,9...1,9 м/с. Травмирование зерна рабочими органами адаптеров незначительное и составило 0,06...0,16?, а в ворохе от адаптера фир-

мы "Шелборн Рейнольде" поврежденного зерна не обнаружено. Использование адаптеров повышает производительность комбайна в 2,0...2,5 — раза в сравнении с комбайном, оборудованном серийной жаткой, за счет уменьшения поступления соломистой части урожая в молотильно-сепарирущее устройство.

На уборке длинностебельного полеглого хлебостоя обе конструкции барабанных очесывающих устройств допускали большие потери зерна (до 3(Ю, кроме того наблюдалось нарушение технологического процесса их работы (заматывание и- забивание рабочих органов). Транспортерный очесывающий адаптер обеспечил стабильное протекание технологического процесса при потерях зерна достигающих 12^.

На основании этого были продолжены экспериментальные исследования транспортерного очесывающего адаптера (рис.1) с целью снижения потерь зерна до уровня, установленного агротехническими требованиями.

Рис.1. Схема очесывающего адаптера конструкции ЦНИИМЭСХ-ВИМ.

1-эксцентриковый механизм; 2-палец; 3-питатель; 4-транс-портер; 5-зуб очесывающий; 6-подвижная направляющая секция; 7-отбойный битер; 8-на-правляющая секция; 9-сетка; 10-камера сбора продуктов очеса; П-шнек; 12-наклонная камера.

Для определения влияния основных конструктивно-кинематических параметров адаптера на потери зерна применяли метод дробного факторного эксперимента (ДФЭ). Использовали дробную реплику типа 2 ~ .

После обработки результатов проведенных экспериментов получены следующие уравнения регрессии, адекватно описывающие зависимость общих потерь зерна У0Д, потерь свободным зерном Усз Л и потерь зерна в оборванном колосе Ук от изменения основных параметров транспортерного очесывающего адаптера:

У0 = 7,31+0,51X240,72X3+0,45X4+0,72X5+0,22X2X3-0,582X3X5 (I) Л^ =10,2906.

Усв = 4,91+0,259Х2+0,814Х3+0,759Х5-0,183Х2Хз-0,334Х3Х5 (2) $.1 0,217

Ук = 1,735+0,255X2-0,155X3+0,468X4+0,178X5+0,265X2X3 (3)

0,194

Анализ уравнений (1...3) показал, что наиболее существенное влияние на потери зерна оказывают окружная скорость питателя Х2, поступательная скорость машины Х3, высота установки очесывающего транспортера над почвой Х^ и линейная скорость очесывающих зубьев Х5. С увеличением окружной скорости питателя Х2 потери зерна У0, Усв>, Ук. увеличиваются. Контрольный опыт, проведенный при установке Х2 на нижнем уровне (2,2 м/с), а остальных на верхних уровнях, выявил нарушение технологического процесса. Наблюдался почти полный неочес - 90?. В данном случае питатель не обеспечивает подачу стеблей на прямолинейный рабочий участок транспортера и 80...85? их очесывается на нижней криволинейной части транспортера, охватывающей переднюю половину цилиндрической поверхности нижнего вала, длина которой определяется величиной его диаметра. За время скольжения стебля по ней едва происходит один прочес колосовой части, а для полного очеса согласно данным В.П.Чеботарева необходимо не менее пяти прочесов.

Определен характер влияния исследуемых факторов на высоту оставленной на поле соломы после очеса ):

У£ = 75,625-1,625ХГ2,375X2+6,875X3+5,125X4-6,375X5 (4)

3,3

Как показал анализ уравнения регрессии (4) У£ уменьшается с увеличением линейной скорости очесывающих зубьев Х§, окружной скорости питателя Х2, высоты установки питателя относительно нижнего вала очесывающего транспортера Хр

В проведенном эксперименте снизить потери зерна и соломистость очесанного вороха транспортерным очесывающим адаптером в данном конструктивном исполнении не удалось. Потери зерна составили 5,02... 9,23е*, соломистость вороха достигала 50^. Повышенная соломистость вороха обусловлена тем, что на криволинейном участке транспортера, огибающего часть поверхности нижнего вала малого диаметра, происходит резкий перегиб растения с угловой скоростью 114...157 рад/с. В результате происходит излом растения на высоте взаимодействия стебля и очесывающих зубьев.

Анализ проведенных экспериментальных исследований выявил большую приспособленность к уборке цлинностебельных и полеглых культур транспортерного очесывающего адаптера, - а потери за ним, главным образом, определяются конструктивно-кинематическими параметрами питателя и очесывающего транспортера. Поэтому провели теоретический анализ фазы подачи хлебной массы на транспортерный очесывающий орган, с целью определения конструкции и параметров питателя, обеспечивающих минимальные потери зерна.

В третьей главе "Теоретическое исследование процесса очеса на корню стеблей сельскохозяйственных культур" представлены результаты аналитического анализа процесса подачи стеблей растений на очес двумя вариантами питающих устройств: первый выполнен в виде открытого вращающегося цилиндра с эксцентриковым механизмом и убирающи-ся пружинными пальцами, активно воздействующих на стеблестой; второй - в вице битера-вентилятора, защищенного неподвижным кожухом. Определены основные конструктивно-кинематические параметры битерно-транспортерного очесывающего устройства.

Питающее устройство предназначено для выравнивания по высоте ярусного стеблестоя и подачи его к очесывающему органу. При этом оно должно обеспечить выполнение трех основных требований: не оказывать механического воздействия на стебель растения приводящего к его излому или разрыву; не выбивать зерно из колоса и обеспечить очес в закрытой камере.

При исследовании работы питателя первого варианта (рис.2) исходили из того, что, при вращении цилиндра, пружинный палец, двигаясь на некотором участке &Х = Ха - Х0 навстречу движения машины, воздействует на стебель и подает его на очесывающий орган.

открытого, вращающегося цилиндра с убирающимися пальцами.

Рис.2. Схема работы питателя, выполненного в виде

тям:

Координаты X. и Х_ определяли согласно полученным зависимос-

2

Ха- l?Mia + Г COS & , (5)

Т

2

Xe- tfwig + reos f

(б)

где поступательная скорость машины, м/с;

6 - угловое ускорение пальца в данный момент времени, рад/с*\

Степень воздействия пружинного пальца на стебель А зависит от

соотношения окружной скорости пальца и и поступательной скорости

машины Ум : \ Ч

Л = (7)

Исследование кинематического режима известного питателя показало, что для обеспечения подачи стеблей на очес это отношение должно быть не менее 3,6. Однако согласно'результатам факторного эксперимента, такой кинематический режим приводит к значительным потерям зерна.

Питатель одновременно воздействует на стебель в двух противоположных направлениях (точкаФ): цилиндрической поверхностью -вперед по ходу движения агрегата; пружинными пальцами - против движения агрегата. На протягиваемый стебель действует сила сопротивления массы спутанных стеблей Рс . В результате на верхушечно-колосо-вую часть растения относительно точки контакта стебля е пальцем 60) будет действовать суммарный изгибающий момент 2Мизг создаваемый тангенциальной силой инерцир Рц от массы колоса т Мр(Ри)= и силой сопротивления протаскиванию масс спутанных стеблей Мр(Рс)= Ре-с, . Захлестывание растения за палец произойдет, если суммарный изгибающий момент будет больше критического изги-

бающего момента Мир , обусловленного изгибной жесткостью стебля,

т.е. *Мшп= Мф(Ры) + Мр(Рс) > М«Р. (8)

Исследования показали, что для зерновых культур хМюг значительно превышает Мкр • Так Для пшеницы £МиЗ[ = 108 Н-М, Мкр.-0Д..2,5Нм.

Питатель, выполненный в виде битера-вентилятора закрытого сверху-спереди цилиндрическим кожухом, в процессе работы выравнивает ярусный стеблестой по высоте, наклоняя его вперед по ходу движения агрегата (рис.3). Стебли скользят по цилиндрическому кожуху под действием возникающих в них сил упругости, а также всасывающего воздушного потока и попадают в зону очеса. В фазе подачи не происходит

Рис.3. Схема взаимодействия цилиндрического кожуха питателя , выполненного в виде битера-вентилятора, со стеблем.

резкого изменения состояния хлебостоя, а очес производится вдоль стебля от его комлевой части к колосу. В результате воздействия питателя на растение силой Р возникает изгибающий момент Мн, величина которого зависит от положения точки контакта кожуха 0( со стеблем относительно его комлевой части.

На основе известной формулы интеграла Мора, учитывающей энергию деформации, связанную с изгибаниями моментами, получена зависимость для выбора оптимальной высоты расположения кожуха битера-вентилятора относительно поверхности поля $ в зависимости от длины убираемой культуры & ,м: ^ У/ 0,^5...0,60£. (9).

Таким образом, исследования показали, что конструкция и сам принцип работы питателя, выполненного в виде открытого вращающегося цилиндра с убирающимися пальцами, не могут обеспечить выполнения требований, предъявляемых к работе питающих устройстз направляющих массу стеблей на очес. Наиболее приемлемым является питающее устройство, выполненное в виде битера-вентилятора, защищенного сверху-спереди кожухом. Поэтому за основу принята конструктивная схема очесывающего устройства, рабочим очесывающим органом которого является транспортер в сочетании с питающим битер-вентилятором.

Согласно выбранной схемы очеса провели аналитический расчет параметров очесывающего транспортера. Необходимая* было выполнение требований: ЮО^-й очес как низкорослого так и длинностебельного полеглого хлебостоев, а соломистость очесанного вороха не должна превышать 30...35^. Исходя из анализа проведенных исследований,

обеспечить выполнение данных требований можно только при совместном использовании двух типов рабочих очесывающих зон транспортера: верхней прямолинейной зоны, которая обеспечит очес цлинностебельных растений и предотвратит их заматывание на рабочий орган, нижняя кри волинейная часть обеспечит очес низкостебельных растений и снизит соломистость очесанного вороха.

В связи с этим расчет диаметра нижнего вала очесывающего транспортера произвели исходя из условия, что полный очес должен произойти за время скольжения колосовой части низкорослого растения в 1-м нижнем квадранте нижнего вала. Определена зависимость для нахождения его диаметра?) , м:

, «»>

где поступательная скорость машины, м/с; шаг расстановки гребенок на транспортере, м; с - количество прочесов, шт; окружная скорость конца гребенки в момент его прохождения по цилиндрической поверхности нижнего вала, м/с; и>к- угол поворота нижнего вала соответствующий началу очеса, град.

Анализ зависимостей диаметра нижнего вала очесывающего транспортера 5Ь от окружной скорости конца очесывающего зуба (гребенки)^, количества прочесов I , скорости машины построенных по формуле 10 показал (рис.4.) , что величина диаметра находится в прямой зависи-

<м

№ V о

2

X \5_

г I

I

2 4 8 <0 1.ШС

1 2 Ш

Рис. 4. Зависимости диаметра нижнего вала Ф оу окружной скорости конца очесывающего зуба, в момент его прохождения по цилиндрической поверхности нижнего вала , количества прочесов I и поступательной скорости машины 1?М : ; 2 -1>#) ; з -<р=то •

12

мости от количества прочесов I , поступательной скорости малины % и в обратной от окружной скорости очесывающих зубьев .

Общая длина рабочей ветви транспортера состоящей из прямолинейного и криволинейного участков должна быть не меньше длины части

растения, попадающей на очес. Согласно выбранной схемы (рис.5) длина рабочей части транспортера определяется расстоянием между окончанием нижней кромки выходного окна битера-вентилятора и нижней образующей цилиндрической поверхности нижнего вала очесывающего транспортера ^ди .

Рис.5. Схема к обоснованию параметров битерно-транс-портерного очесывающего устройства.

777"

Ноординаты конца нижней кронки выходного окна битера-вентилятора (точка Ащ), при которых очесанная частица после схода ее с поверхности очесывающего зуба в точке В (наиболее неблагоприятной с точки зрения транспортирования от нее частиц в сборник) попадает в зону действдя битера-вентилятора, определяли по формулам:

28

9

'I

(Ш

(12)

¿д

где - угол к горизонту, под которым брошено зерно, град; Кц- коэффициент сопротивления воздушной среды; Кср,— коэффициент учитывающий механические сопротивления обрабатываемого материала.

2*у|

(13)

-ДВ"\1ЛА

Лиаметр цилиндра битера-вентилятора определяли из условия ненаматывания на него вороха, при этом использовали данные исследований Г.А.Тараненко.

Окружную скорость лопастей битера-вентилятора , обеспечивающую разгрузку вороха попадающего между кожухом и цилиндром, опреде

ляли исходя из его производительности ^, кг/с:

иЛ - -ПТТГ^- }

объем, в котором перемещается порция груза одной лопастью, м3; У - объемный вес груза, кг/мэ; К - коэффициент заполнения; п -число лопастей, шт.

Вытесняемому воздуху битер-вентилятор сообщает скорость 1%,м/с:

Расстояние между осями верхнего и нижнего валов определяли с учетом рассчитанных общей длины транспортера и диаметров нижнего и верхнего валов. Параметры верхнего вала известного транспортерного очесывающего устройства обеспечивают разгрузку вороха в верхней части транспортера, поэтому не рассчитывались.

Расстояние между траекториями движения очесывающих зубьев и лопастей битера-вентилятора выбрано на основании экспериментальных исследований IV & КЙпигго . Расстояние между осями битера-вентилятора и нижнего вала очесывающего транспортера определяли согласно выбранной схемы. Определены мощность,необходимая на привод адаптера и его производительность, которые составили соответственно 20 кВт и

При аналитическом расчете невозможно учесть всех факторов, влияющих на процесс очеса в реально протекающих условиях. Поэтому основные теоретические вывода требовали экспериментальной проверки.

В четвертой главе "Экспериментальное -обоснование основных параметров и кинематических режимов битерно-транспортерного очесывающего устройства" дано описание лабораторной и лабораторно-полевой установок, условий проведения опытов, изложены программы, методики и результаты экспериментальных исследований нового варианта очесывающего адаптера.

Программа лабораторных исследований включала определение наиболее существенных факторов, влияющих на технологический процесс очеса, построение математической модели адекватно описывающей технологический процесс очеса растений на корню, определение оптимальных конструктивно-кинематических параметров битерно-транспортерного очесывающего устройства, исследование рассеивания зерна по сторонам

(15)

17,97 т/ч.

рабочими органами, исследование влияния высоты расположения кожуха битера-вентилятора относительно поверхности поля на состояние стеблестоя. ---------------------------------------------- -------------------- -------------------------

При поиске оптимальных условий применены методы планирования экстремальных ыногофакторных экспериментов-. Процесс очесывания оптимизировали по общим потерям зерна У0,%. Определяли потери зерна неочесом потери зерна выбросом вперед Ув=Ув+Ув» где - потери выбросом свободным зерном, У* - потери выбросом зерна в колосе; Уд-потери зерна нисходящей ветвью транспортера (перебросом),%• В сумме все потери составили: У0= Ун + Ув + Уп. Исследовали также качественный состав вороха, собранного в сборник продуктов очеса.

априорной информации было выделено 6 факторов: Х| - диаметр нижнего вала очесывающего транспортера, ~ линейная скорость очесывающего транспортера, Х3 - поступательная скорость питающей тележки, Х^ - зазор между траекториями концов зубьев очесывающего транспортера и лопастей битера-вентилятора, Хц - расстояние по высоте между отсекающей кромкой передней направляющей секции и нижней образующей цилиндрической поверхности нижнего вала очесывающего транспортера, Х6 - угловая скорость битера-вентилятора.

С целью выявления наиболее значимых факторов использована дробная реплика Анализ полученной адекватной модели выявил, что наибольшее влияние на потери зерна оказывают факторы

Поиск зоны оптимума осуществляли методом крутого восхождения по поверхности отклика.

Достигнутую область оптимума описали полиномиальной моделью второй степени, адекватно описывающей результаты опытов (16). Для проведения исследований применяли почти Д-оптимальное планирование на кубе размерности К-5 типа На^.

У0=6,625-1,746ХГ 1,317Х2+1,662Х3+1,442Х&-1,355Хб+

+1,902Х|+0,877Х|+2, Ю7х|-1,948Х|+1, ШХ-^+О.ЗйХ-^- (16)

-1,059Х1Х6-0,628Х2Х5+0,ббиу^-г ,714Х&Х6чО ,383Х3Хб

СР=3,5; 4кр=*°.ЗГ7; ^«р =±0,860; =10,336.

Решение данного уравнения позволило определить оптимальные параметры устройства по критерию У0-*пмп : диаметр нижнего вала очесывающего транспортера 0,39 м, линейная скорость очесывающего транспортера 9,81 м/с, поступательная скорость агрегата 1,7 м/с, расстоя-

ние по высоте между отсекающей кромкой передней направляющей секции и нижней образующей цилиндрической поверхности нижнего вала 0,30 м, угловая скорость битера-вентилятора 43,75 рад/с.

Для изучения влияния рассматриваемых факторов в выбранных диапазонах варьирования на изменение потерь зерна неочесом Ун и потерь зерна выбросом Ув были рассчитаны соответствующие адекватные математические модели второго порядка:

Ун=0,281-2,7X^1,084X2+1,497Х3+3,02Х^+1,26х|+0,549Х1Х2-

-1,406Х1Х3+0,414X2X3-0,435X3X5-0,725Х5Х6 (17)

^0,496; ^=10,317; ^=¿0,804; =¿0,336.

Ув=5,538+2,118X^0,47X2+1,025X5-1,241Х6-1,631)|+

+1,542Х|+1,029)|+1,831Х|+0,521X^+0,776Х1Х5-

-1,14Х1Хб-0,49^X3+0,38X3X^1,812ХдХб (18)

С=Ю,5; 4ц, =10,317; £¿«>=¿0,804; ^=10,336.

Анализ моделей (17, 18) показал, что на потери зерна неочесом наибольшее влияние оказывают диаметр нижнего вала очесывающего транспортера Х^, поступательная скорость передвижения агрегата Х3 и линейная скорость очесывающего транспортера С увеличением XJ и Х2 и снижением Х3 нртери неочесом снижаются. На потери зерна выбросом наибольшее влияние оказывают величина диаметра нижнего ^вала XJ и угловая скорость битера-вентилятора Х^, Потери зерна выбросом снижаются с уменьшением Х| и увеличением Х^.

Расщепление моделей (16...18) на двухфакторные зависимости показало, что оптимальные значения исследуемых факторов находятся в следующих пределах: диаметр нижнего вала очесывающего транспортера 0,36...0,40 м; линейная скорость очесывающего транспортера 8,0... 11,0 м/с; поступательная скорость движения агрегата 1,43...2,22 м/с; расстояние по высоте между отсекающей кромкой передней направляющей секции и нижней образующей цилиндрической поверхности нижнего вала очесывающего транспортера 0,25...О,30 м; угловая скорость битера-вентилятора 35...46 рад/с.

Исследование фракционного состава вороха выявило,что свободное зерно в нем составляет 65.. .72Ж, соломистость - 28...39^.

Проведено исследование процесса рассеивания частиц вороха по

сторонам при работе очесывающего транспортера. Анализ результатов показал (рис.6), что характер рассеивания в значительной степени определяется линейной скоростью очесывающего транспортера и окружной скоростью битера-вентилятора.------------ ----------- ------------

Рис.6. .Диаграммы рассеивания потока частиц вороха при работе битерно-транспор-терного очесывающего устройства: в-линейная скорость очесывающего транспортера равна 5,42м/с

- / - 10,00м/с; окружная скорость битера-вентилятора !У= сон?±= Ю,Ом/с.

По исследованию влияния высоты расположения кожуха битера-вентилятора относительно поверхности поля на изменение состояния стеблестоя был проведен эксперимент в естественных полевых условиях на специально изготовленной установке. Анализ результатов опытов показал (рис.7), что количество сломанных стеблей резко возрастает уже при установке питателя по высоте равной 0,3 длины растения и достигает 19£, при увеличении высоты установки питателя $ до 0,5 длины растения количество сломанных стеблей снижается до 0,3^.

I Рис.7, Зависимость количества изломов стеблей И от высоты расположения цилиндрической поверхности кольца (кожуха)

Высота установки цилиндрического кольца относительно поверхности поля дана в долях средней длины стебля £ в наблюдаемом интервале.

15

10

Ш оде ШТ*

Таким образом, результаты опытов подтвеждают основные теоретические выводы.

В пятой главе "Методика расчета основных параметров битерно-транспортерного очесывающего устройства" обобщены результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-кинематических параметров битерно-транспортерного очесывающего устройства, дан контрольный пример расчета.

В шестой главе "Технико-эксплуатационная эффективность применения битерно-транспортерного очесывающего адаптера на уборке тонкостебельных зерновых культур" дано описание макетного образца битерно-транспортерного очесывающего адаптера к зерноуборочному комбайну CK-5 "Нива", приведены результаты его испытаний.

Производительность зерноуборочного комбайна CK-5 "Нива" в агрегате с битерно-транспортерным очееывающим адаптером по сравнению с использованием серийной жатки возросла за счет снижения поступления соломистой части хлебостоя в молотильный аппарат на уборке прямостоящего хлебостоя в типичных условиях в 1,5 раза, на уборке полеглого хлебостоя в экстремальных условиях - до 2,5 раза, расход горючесмазочных материалов снизился соответственно на 10 и lit, затраты труда на 35,6...60,!?. Предполагаемое увеличение сбора зерна за счет сокращения сроков уборки составляет 0,8...2,1 ц/га. Предполагаемый экономический эффект от применения битерно-транспортерного очесывающего адаптера на уборке озимой пшеницы составляет (в ценах на сентябрь 1992г.) при использовании его в типичных условиях 1330 руб/га, в экстремальных - 3410 руб/га на одну машину в год.

ОСНОВНЫЕ вывода И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

1. Уборка колосовой части длинностебельных зерновых культур очесом их на корню вдоль стебля с помощью очесывающих адаптеров -одно из перспективных направлений повышения производительности уборочных агрегатов и сокращения потерь зерна садюосыпанием.

2. Технологический прием последовательного очеса растений на корню на прямолинейном и криволинейном участках очесывающего транспортера в сочетании с всасывающим воздушным потоком, осуществляемый битерно-транспортерным очесывающим адаптером (заявка 4910647, решение о выдаче A.c. 28.01.92 г., заявка 4874009, решение о выдаче A.c. 16.01.92 г.) обеспечивает надежное протекание технологического процесса уборки прямостоящих и,длинностебельных полеглых культур.

3. Питающее устройство, выполненое в виде битера-вентилятора,

обеспечивает стабильную подачу стеблей растений без их излома на транспортерный очесывающий орган при установке его по высоте относительно поверхности поля на величину 0,45...0,60 длины убираемых растений.

4. Оптимальные параметры и кинематические режимы работы битер-но-транспортерного очесывающего устройства имеют следующие значения: диаметр нижнего вала очесывающего транспортера Ф = 0,39...0,42 м; диаметр цилиндра битера-вентилятора ¿ч = 0,35 м; диаметр по концам лопастей ^л = 0,55 м, число лопастей п ® 4 шт, угловая скорость битера-вентилятора = 35...46 рад/с; длина транспортера 2,0 м; расстояние по высоте между отсекающей кромкой передней направляющей секции и нижней образующей цилиндрической поверхности нижнего вала очесывающего транспортера % = 0,25...0,30 м; расстояние между осями битера-вентилятора и нижнего вала очесывающего транспортера

4-й, =0,68 м; линейная скорость очесывающего транспортера Чр = 8,0...II м/с; скорость всасывающего воздушного потока над зоной очеса достигает 8,0 м/с.

5. Ворох, полученный от битерно-транспортерного очесывающего устройства, содержит 48...50^ свободного еорна, созомкстая часть составляет 20...35^.

6. Битерно-транспортврный очесывающий адаптер, работающий в технологической схеме прямого коибайпкровамия, снгаает подачу соломы в мояотильно-сепарирующее устройство комбайна в 1,5...2,5 раза, что приводит к увеличению пропускной способности иолотилки по зерну в 1,5...2,5 раза и соответственно повышению производительности зерноуборочного агрегата в целом в 1,5...2,5 раза.

7. Чистота бункерного зерна составляет 97,9...99.7?, а его повреждение комбайном - 1,5.что делает необходимым дополнительное изучение режимов работы молотильно-сепарирующего устройства комбайна в агрегате с очесывающим адаптером.

8. При использовании металлических очесывающих гребенок технологический процесс очеса протекает более стабильно и с наименьшими потерями зерна (0,9...2,03?) по сравнению с очесом полиуретановыми гребенками (2,05.. .3,39^).

9. Применение битерно-транспортерного очесывающего адаптера в агрегате с комбайном позволяет снизить расход горюче-смазочных материалов на 10,7..,17,2? по сравнению с аналогом, включающим комбайн и серийный хедер захватом 4,1 м.

10.За счет повышения производительности уборочных агрегатов и,

следовательно, сокращения периода уборочных работ, возможно увеличить сбор зерна в 1,2...1,5 раза.

II. Для использования битерно-транспортерного очесывающего адаптера в агрегате с комбайном целесообразно провести модернизацию конструкции молотильного аппарата, очистки и клавишного соломотряса комбайна. Учитывая, что в молотильный аппарат поступает материала значительно меньше, возможна постановка вместо существующих бильных ими роторных аппаратов компактного домолачивающего устройства. Площадь очистки необходимо увеличить, так как значительное увеличение удельного поступления зерна ставит необходимость поиска повышения ее производительности. Для решения этой задачи возможно использование двухпоточной очистки.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Жалнин Э.В., Табашников А.Т., Анисимов В.А., Савченко в А.И., Мнацаканов A.C. Сравнительная оценка очесывающих адаптеров различных конструкций,- НТВ ВИМ, 1992, вып.83, с.21...24.

2. Савченков А.И. Потери зерна рабочими органами транспортерного очесывающего устройства. - НТВ ВИМ, 1992, вып.84, с.14...15.

3. Савченков А.И. Исследование транспортерного очесывающего адаптера на уборке озимой ржи. - М., Нолас, Механизация и электрификация сельского хозяйства. (В печати).

4. Савченков А.И. К обоснованию параметров очесывающего адаптера. - М., Колоо» Техника в сельском хозяйстве. (В печати).

5. Заявка 4874009, решение ШИИГПЭ о выдаче авторского свидетельства на изобретение 16.01.92г. йгособ подачи стебельной массы сельскохозяйственных культур на очесывающий транспортер. (Соавторы Халнин Э.В., Мнацаканов A.C.).

6. Заявка 4910647, решение БНИИГПЭ о выдаче авторского свидетельства на изобретение 28.01.92г. Устройство для обмолота сельскохозяйственных культур на корню. (Соавторы Жалнин Э.В., Мнацаканов A.C., Лосев В.И., Русанов А.И.).

Лоцписано к печати 24.05.93г. Форм. бум. 60x90 1/16 Объем 1,25 уч.изц.п.л. Тираж 100. Заказ »5Г Типография ЦОПКБ ВИМ