автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и режимов рабочих органов жаток селекционно-семеноводческих уборочных машин

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ пге лп УНИВЕРСИТЕТ

Г1 О ОД

На правах рукописи

ШАРЫПОВ

Николай Михайлович

УДК 631.331

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЖАТОК СЕЛЕКЦИОННО-СЕМЕНОВОДЧЕСКИХ УБОРОЧНЫХ МАШИН

Специальность: 05.20.01 — механизация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

НОВОСИБИРСК 1993

Работа выполнена и отдало • моханизацш Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства СНПО "Колос"

Научный руководитjль:доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Домрачов В.А.

Официальные оппонентыгчлен-корреспондонт РАСХН, ' доктор т9хнич0ских наук, профессор Г.Е. Чопурин;

1сандидат технических наук, доцент В.К. Дрожжин

Водущоо предприятие -.Сибирская Государственная

машина-испытательная станция

Защита диссертации состоится

на заседании специализированного Совета К 120.32.01-при Новосибирском Государственном Аграрном Университете, по адресу: 630039, г.Новосибирск,ул.Добролюбова, 160, НГАУ.

Отзыв на диссертацию в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направить в адрес спецсовота НГАУ.

С диссертацией .можно ознакомиться в_би&шотеко НГАУ. Научшй доклад разослан " / " 19Э_?г.

Учений секретарь Специализированного'совета, кандидат технических паук,доцент. . Р.И.Хусаинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность. Многообразие методов и большой вбьем селекционно - семеноводческих работ может обеспечить только комплексная механизация.Но механизация процессов производства селекционного материала в настоящее время мало изучена и находится в начальной стадии своего развития.

Уборка селекционного материала является наиболее ответственным и трудоемким циклом в селекционно - опытной работе. Весь его объем проходит через рабочие органы уборочных машин, которые сложны по конструкции и различны по технологическому назначению. К ним предъявляются особые требования , определяемые технологией селекционного процесса. Если при уборке не будут соблюдены эти условия или допущена неточность, то многолетний труд селекционера может быть обесценен, что говорит об актуальности темы.

Цель исследований. . На. основе изучения условий уборки селекционного материала, Зизико-механических свойств растений и взаимодействия рабочих органов режущего аппарата и мотовила жаток с хлебостоем, определить параметры и режимы их работы, отвечающие требованиям селекционного процесса.

Объекты исследований. . Процесс уборки селекционного материала, взаимодействие рабочих органов режущего аппарата и мотовила валковых жаток и комбайнов с хлобостоом зерновых культур.

Научная новизна результатов исследований заключается в том, что дано обоснование оценочного показателя влияния уборочной машины на сортосмешивание, определены параметры I убираемого селекционного материала и значения основных исходах требований на селекционные жатки. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования создают-предпосылки для разработки режущего аппарата, исключающего влияние на сортосмешивание. Выявлены теоретические зависимости, определяющие параметры и режимы работы мотовила селекционных жаток,, и создано новое устройство.

"По результатам исследований получено 6 авторских свидетельств на изобретения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Результаты исследований использованы при разработке исходил, требований и технических заданий на уборочные машины, применяемые в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве, а также программ и методик для оценки машин, поступивших па испытания.Разработана математическая модель работы уборочной машины на селекционном участке .применяемая для анализа составляющих, элементов рабочего времени и организации ее использования.

Обоснован новый режущий аппарат исключающий

сортосмешивание, основой которого является одноэлементный нок с самозатачивающимся лезвием, содержащим сохраняющие форму микрозубцы.

Разработана конструкция мотовила, полученные в результате исследований параметры и режимы его работы, применяются на катках валковых фронтальных и селекционных, комбайнах.

Совместно с ГСКБ по жаткам г.Бердянск,разработаны жатки валковые фронтальные ЖФС-1.2 и ЖФС-1.8, которые прошли приемочные испытания и рекомендованы в производство, комбайн зерновой селекционный КЗС-1,2, разработанный совместно с ВИМ, также прошел приемочные испытания и рекомендован к выпуску опытной партии.

Апробация работы. Результаты Научных исследований обсуждены на НТС отд.механизации, НТС Западно-Сибирского селекцентра и ученом совете СибНШСХ ( 1970 - 1992 гг.. ) , на заседаниях НТС МСХ СССР (1973- 1980.гг.),ГСКБ по ¡каткам Г.Бердянск (1985 г.), а также -доложены на . Всесоюзных научно- технических- совещаниях по проблеме' механизации селекционно-семеноводческих работ (ВИМ; . ЛитНШЗ--1977г.; ВДНХ СССР- 1980г, 1985г.)., Селекционные уборочные, машины содержащие оригинальные рабочие органы демонстрировались па" региональных совещаниях - семенарах cut;циалистам НИУ,

селекционных центров, инспектур Госкомиссий rio" сортоисшта!шю сельскохозяйственных культур, опытных станций и сортоучастков.

Селекционные жатки и комбайн включены в систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства'на 1986-1995гг.(шифр PCI.36,PCI36/I,PCI.41)..

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверздона достаточным объемом лабораторно-полевых исследований, положительными' результатами ведомственных и государственных испытаний машин, а также многолетней надежной их работой в производственных условиях Западно - Сиб1фского селокционного центра.

Публикации. Материалы по теме диссертации опубликованы в 38 работах. Получено G авторских свидетельств па изобретения.

Структура и объем работы. Научный доклад состоит из общей характеристики работы , 5 глав , общих выводов,, списка выполненных и опубликованных автором работ по ,.-■ теме . содержит 26 страниц машинописного текста ,Г,Ш . рисунков и 3 таблицы. -

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛВДОВАНИИ.

Механизация технологических процессов в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве, на научную осногу была поставлена в начале шестидесятых годов текущего столетия. У истоков ее были Н.НГ Ульрих , Н.И. Филинков , E.H. Конюгаков ,Д.Б. Дунаевский ,И.Ф. Адцошин ,Н.С. Сухомяс, ¡0.Д. Ахламов , Ю.Ф. Некипелов ,А.А. Губанов ,В.А. Домрачев, Н.В.- Краснощеков, В.Ф. Куц и др. Из зарубежных ученых заметный вклад п развитие- механизации в селекции внесли : Hans Ulrich Hege, Egtl Oyiord, W.Betzwar И др.

В конце шестидесятых годов наш был включен небольшой раздел по механизации в селекции в зональную систему машин[I]..В дальнейшем селекционные машины были включены в общую Систему машин отдельным разделом.

В сельскохозяйственном производстве уборка урожая является наиболее трудоемким и напряженным видом работ. Ей

i всегда придавали большое значение. Многие труда ' В.П. Горячкина, И.Ф. Василенко, Г.Д. Терскоьа, В.1'. ; Антипина, М.А. Нустыгина, E.G. Босого и др. посвящены вопросам т ехпологш и механизации уборочных работ. В 1 Сибирском регионе большой вклад в развитие технологии ¡ уборочных работ и создание технических средств для ее ; осуществления внесли II.H. Федосеев, Г.Е. Чепурин, А.Д. I Логин, В.И. Воробьев, A.B. Кузнецов, В.В. Попов и др.

Наряду с общими требованиями на сельскохозяйственные ■ машины, к селекционным уборочным машинам предъявляются и особые требования , обусловленные технологией ведения селекционно- семеноводческой работы.

IЛ.Недопущение сортосмошивания.

Смешивание селекционных номеров- недопустимо. • Однако в таких сложных агрегатах, как уборочные, оно является труд.ювшгалнимым. В связи с атим возникает необходимость' оценки селекционных машин по показателю сортосмешивания [2]. Исследования показали, что количество зерна,осташееся в комбайне зависит от особенностей конструкции и качества его изготовления и не зависит от количества хлебной массы, прошедшей через рабочие органы. Зная способность машин смешивать сорта , . можно найти величину засорения селекционного номера:

' 3=a,lSJMoo¡e, (I.I.)

где п - число оставшихся в машине зерен; ■ " m - масса 1000 зерен;

р - масса зерно убранного селекционного номера. .

Определим засорение селекционного номера в зависимости от количества засорителя, приняв значение, для реальных условий технологического процесса. Селекционный. материал возделысается с помощью механических средств в питомниках: селекционном, контрольном и конкурсного сортоиспытания. В отих питомниках"«! проходит не менее 5. ротаций. При итом убираться, могут выборочно все повторения номера (Зп.) и

смешанно (Зп.с.), без учета повторений (табл.1.1.)

Таблица 1.1.

Засороше селекционного материала в зависимости от количества оставшихся в комбайне зорен.

Варианты уборки Количество оставшихся зерен ( шт.)

5 10 20 30 40 50

Зп.,% Зп.с.

0.020 0.041 0.082 0.123 0.164 0.205 0.029 0.059 0.118 0.177 0.236 0.295

Необходимо отмотать , что в элитных семенах допускается сортовоо засоронио Но более 0.2Ж. В связи с атнм, дашше таблицы показывают какое огромноо влияние на засорение имеет даже несколько оставшихся в машине зерен. Поэтому основным . направлением в разработко селокционно-семеповодческих машин является создание самоочищающихся рабочих органов. I

1.2. Исключение потерь: и механичоских повреждений селекционного материала.

До сих пор объективная оценка семян селекционного материала отсутствует.Масса их в каадом селекционном номере мала и потери измеряются граммами и штуками. Если оценивать эти 'потери как; продовольствешюе зерно, то это тот минимум который не имеет сколько нибудь существенного значения, хотя в действительности это не так. Мнпредлагаем оценивать их как утраченную выгоду на этапе внедрения сорта. Процесс развития (размножения) сорта выразим следующей зависимостью [31,32]:

1111 нг ^ ад-

(1.2.)

где {^-количество семян 1-й культуры(сорта), полученных " в л~й ротации,шт; В ^- -коэффициент всхошсти (жизнеспособности) семян;

К | - коэффициент размножения.

На более поздних этапах размножения сорта количество

"семян выразим в тоннах по формуле :

1-9 1 М^=10 т N.. (1.3.)

где ш- масса 1000 зерен ,г.

Дашше рассчота на этапе внедрения сорта принятом

600000 га. при условии Б^-0.9, к*=зо, т=40г., урожайности

базового сорта 1.8 т и нового 2.0 т сведены в табл. 1.2; •

Таблица 1.2

Возможная выгода от сохранения семян сорта на различных этапах селекции

Показатели

Р о т а ц'и и

I

1.08

3

29.16

787

4

21000

0.07 2.0

4184 155

1255 46

50

5.7

1.7

1300

0.2

0.07

Рассчетная масса жизнеспособных семян ,Г.

Рассчетная площадь посева, м2. Выгода при сохранении одного семени,т.

Выгода при увеличении жизнеспособности семян на 1%,т.

Данные таблицы показывают, что работа направлешзэя на исключение потерь и механических повреждений селекционного материала имеет важное значение.

В виду того, что механизация в селекции находится в начальной стадии своего развития и литературных данных явно недостаточно для выводов и формулирования направления исследований, ориентируясь на. изложенные требования к рабочим органам селекционных машин поставлены- следующие задачи исагедоватй:

-изучить условия уборки селсжцпошюш материала для обоснования основных исходных требований на параметры и режимы рабочих органов жатвенной части селекционных уборочных машин;

. -установить влияние 'параметров режущих аппаратов на. технологический процесс, уборки .селекционного материала и обосновать -режущий аппарат, отвечающий требованиям селекшш и семеноводства;

исследовать совместную работу режущего аппарата и 'мотовила катки и определить рациональный кинематический режим его работы на уборке селекционного материала; ^-оценить технико- экономическую эффективность результатов исследования.

Глава 2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ МАШИН НА УБОРКЕ СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА.

Технология уборочных работ па селекционных делянках значительно отличается от уборки урожая с производственных полой. Для ее обоснования, разработки и применения средств механизации необходимы исходные данные. В качестве основных принята: вегетационный период,урожай зерна, масса снопа без корней с квадратного метра делянки,высота стебля и их число на I м!.Эти показатели определены по средним данным гфи четырехкратной повторности делянок предварительного и конкурсного сортоиспытания, за 5 лот в Западно-Сибирском селекционном центре. Совокупности, составленные га годам, обработаны методом математической статистики, сгруппированы и сведены в таблицыЛ4,Ю,П,14] Данные показывают, что растянутость вегетационного пориода селекционных номеров в отдельные годы достигает 30 дней; урожайность зерна -7.5 т/га? надземная часть урожая -1.5 кг/м!. Высота хлебостоя колеблется в пределе: 0.32.... 1.63 м;а густота 146...728 стеблей на м« различных делянок.

Неодновременное созревание селекционных номеров, размещение повторений делянок в питомнике и предуборочная выбраковка селекционного материала, предопределяют

выборочную уборку. В данном случае вероятность смешивания сортов увеличивается и усложняется путь движения машины.

За осношсй показатель рабочего процесса селекционной уборочной машины принимаем производительность и , выразив составляющие времени работы машины через элементы пути и скорости , получаем следующую зависимость! 18, 20] N. ъ В

цп--р—-р--------(2.1)

ц.^н.-.п^т» и.+т,^,

где (V,, - производительность,мг /е.;

м, - количество ярусов в питомнике ;

ь - длина делянки,м;

в - ширина захвата,м;

■д - скорость машин, м/с..;

3» - путь машины на межъярусной дорожке, м;

Б< - путь машины на поворотной полосе,м;

14 - время выгрузки семян,с;

время очистки рабочих органов,с; Принимаем реальные значения параметров для работы селекционного комбайна N,=3; Ъ=10м; В=1м;5^4м;Ех=14м; Т»=10с; Тот=40с. и расчетные данные сведем в табл.2.1.

Таблица 2.1. Влияние поступательной скорости селекционного комбайна на производительность.

Показатели Значение показателей

Скорость машины,м/с. 0.3 0.5 I 0.7 7 0.9 1.1

Производительность, м2/с. 0.093 0.118 0.134 0.145 0.152

Увеличение скорости,раз I 1.7 2.3 3.0 3.7

Повышение производитель-

ности, раз. I 1.27 1.44 1.57 1.64

Данные табл.2.1. показывают. что увеличение

поступательной скорости комбайна не является основным резервом повышения производительности, так как наибольшие затраты времени приходятся на очистку рабочих органов.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-гМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТЕБЛЕЙ . РАСТЕШИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР.

Для исследования работы '■режущего аппарата-и мотовила жатки важно 'знать" 'не только весовую -й размерную характеристику растений,но. и их.' физико - .Механические свойства. Подвод' расте1Шй планкой, мотовила к режущему аппарату и их срооание ' сопросогдастсй. отгибом стеблей. Основным ' физическим 'показателем . определяющим шведоние ' растений при отгибе является жосгкость стебля .1и, которая.-

Представляет собой произведение модуля упругости Е"ни" момент инерции поперечного сечения J. Наиболее точные данные о . жесткости стебля позволяет получить метод вибрации (Тимошенко С.П.,1934; Бурмистрова М.Ф.,1937, 1956). Задача сводится к определению периода колебаний упругого стержня с грузом на конце. Принимая за упругий стержень с грузом на конце стебель с колосом, его жесткость определим из выражения :

23 , кг/см, (3.1.)

Зй Т2

где <э - приведенная масса балки, кг; 1 - длина стебля, см; . g - ускорение свободного падения, см/сг; т - период колебаний стебля, с.

Это практически осуществлется следующим образом: комлевую часть стебля без деформации- поперечного сечения закрепляют горизонтально. Нажимая на стебель, приводят ого в' движение и определяют полный период колебаний. Для закрепления растений без деформации было разработано устройство , использующееся многократно и позволяющее не только прово -дать исследования с единичными растениями, но и набирать из них искусственное- поле. Устройство защищено авторским свидетельством на изобретение [9}. Определение периода колебаний стебля проводили с помощью секундомера и фотоэлемента, с записью на осциллограмму, рис. 3.1.

;---- Для анализа в обоих случаях принималось 10 полных

I периодов устойчивых колебаний. Расшифровывая осциллогамму, ; сроднее значение периода т колебаний стебля в сокупдах : определяли по формуле : ы ^

. (3.2)

I п

! где И,- число отметок времони на отрезке осциллограммы С„; ; t - масштаб отметчика времени;

; п - число полных периодов колебаний.

'] Данные показывают , что с применением фотоэлемента точность опыта в 2.В раза шше . после доишшями

установлено, что жесткость стеблей зерновых культур находится в широких пределах; основным параметром определяющим ее величину, является диаметр стебля.Для его ; измерения была изготовлена установка, позволяющая производить замеры с точностью до 0.01 мм.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖУЩИХ АППАРАТОВ СЕЛЕКЦИОННЫХ УБОРОЧНЫХ МАШИН.

. ' В решении вопроса о ликвидации .сортосмешивания и повышении производительности селекционных машин, главным является создание самоочищающихся рабочих органов. В связи с этим возникает необходимость изучить влишше режущих устройств на сортосмешивание, определить места засорения, установить причины и дать предложения по их устранению.

4.1. Влияние режущего аппарата на сортосмешивание.

Установлено, что селекционный комбайн 11^0-125 наиболее . полно отвечает требованиям селекционного процесса. Для анализа элементов технологического времени былиприняты хронометракные данные работы этого комбайна (161. Режущий , аппарат очищали каждый раз после уборки 3-х' делянок (повторений). Данные показывают, что время чистой работы комбайна составляет всего лищь 17.4%, тогда как на ручную очистку рожущего аппарат приходится 18.2%.

Для выяснения причин засорения режущего аппарата и

влияния на сортосмешивание были проведены исследования!5].

10

Пород . заходом комбайна на очередную делянку, режущий" аппарат очищали вручную по сбором оставшегося зерна- и фиксацией мост засорения. В 19 из 26 случаев наблюдалось засорение режущего аппарата. Количество оставшегося зерна достигало 130 штук. Основными местами засорения оказались пари : нож -паз пальца, нож-прижимная лапка ножа, спинка ножа-пальцевдй брус.

Основна я п р ичина засорения ножа данного типа-многоэлементнооть его конструкции. -Этот режущий аппарат производит подпорный срез растений, чем и обусловлена его многоэлементность, состоящая из набора режущих, противоре^ущих, направляющих и крепежных элементов. Около них создается множество мест засорения. Для устранения этих недостатков нами выбрано два направления :

- усовершенствование существующего режущего аппарата с целью устранения мест засорения;

- проведение исследований направленных на разработку предпосылок создания принципиально нового режущего аппарата, отвечающего требованиям селекционно- семеноводческих работ.

Н соответствии с. первым направлением было предложено устанавливать на режущем аппарате щиток. Это позволило ликвидировать.место засорения спинка ножа - пальцевый брус и частично прикрыть - полость меаду ножом и прижимной лапкой. -

С введением в жатку двухножевого,режущего аппарата было, ликвидировано и оставшееся место засорения: нож-паз пальца.

. 4.2. Исследование работы режущих аппаратов.

Работа рскущого. аппарата сегментно -- пальцев ого типа но исключает сортосмешивашя. Кроме этого данный аппарат имеет ряд существенных, конструктивных и технологических недостатков: многоэлементность(на метр захвата-более 100 элементов ); большое количество трущихся поверхностей;

на низких скоростях агрегата , значительная часть стерни н комлевой части растений перерезается дважды и потери урокчя увеличиваются.

Польшей вклад в развитие теории и создание режущих

11

аппаратов внесли В.П.Горячкин, В.А.Желиговский ,Л.П. Крамаренко, E.G. Босой, В.Н. Фомин и др. учение. Исследуя работу жатвенных агрегатов на повышенных скоростях , С.Н. Перстнев и И.Ф. Окороков (1965) установили, что с увеличением скорости движения агрегата повторное перерезание стеблей и потери значительно уменьшаются.' Ими дано соотношение поступательной скорости агрегата и параметров определяющих работу режущего аппарата:

W) '

•9> ч qf, (ЗР+.1 , . (4.1).

где 0 - скорость агрегата , м/с;

h - высота сегмента режущего шшарата, м; р - отношение массы'зерна к массе, соломы; t0 uar расогаиовки пальцев, м; ■в - средняя скорость ножа , м/с; i,- коэффициент сопротивления.

Числсшюе значение скорости, при которой исключается повторное перерезание стеблей, па ходится в пределах 2.2...2.5 м/с, рабочая скорость селекционных уборочных маиин не превышает 0.8 м/с i следовательно, используя данный аппарат, избежать повторного перорозашя стеблей но представляется возмомшм. Из формулы 4Л. видно, что высокую скорость определяют: режим работы режущего аппарата D, конструктивные параметры h и t„, условия работы или хлебостой (3 и f,.' Хлебостой на селекционно-опытных делянках,как было показано, весьма разный. Средняя скорость ножа должна иметь . определенное значение , обусловленное с одной стороны срезом растений,.а с другой, динамической напряженностью ножа и затратят мощности. Конструктивные параметры стандартны и уменьшая их ' значения, ' увеличим ' количество деталей режущего аппарата ..что нецелесообразно. Приведенный анализ' показывает,что указанные недостатки присущи принципиальной схеме режущего аппарата сегментно- пальцевого . типа. Следовательно,для устранения'отмеченных недостатков необходимо разработать пашпшпиалию гюв:ю рЬжужое устройстьо. Идеальным для сеяокциошшх. машин ньилсд- бы аппарат

с одноэлементным режущим органом. Такое устройство предопределяет бесподпорннй срез растений.Нужно отметить, что исследователи неоднократно обращались к бесподпорному срезу растений, инее же он остается мало изученным.

Основываясь на данной гипотезе, нами предложен и защищен авторским свидетельством на изобретение режущий аппарат для селекционных уоорочннх машин ( 12 ]. Принципиальная схема устройства выполнена в виде двойного шарнирного паролеллограмма, одна из поперечных по ходу движения машины сторон которого имеет режущую кромку. По

работоспособность видим, что в него входят 6 подвижных звеньев и 7 пар V класса, оказывающих влияние на характер движения ведомого звена ЕР. Используя положение теории механизмов и машин , определим степень подвижности кинематической цепи механизма УМЗ 6-5-7=1. Ото значит , что механизм работоспособен и имеет опредолешгасть движения - На звене ЬТ лабораторной установки закреплялись режущие элементы принятых параметров.

Для регистрации составляющих усилия резания в различных плоскостях, учитывая, что оно райю реакции стебля при срезе, была разработана и изготовлена лабораторная установка рис.4.2 . Схема установки тонзодатчгасоп была принята такой, которая обеспечивает независимость результата измерений от смещения точек приложения' измеряемых сил и смещения опор тепчочлемонта.

13

Рис.4.2. Установка1 для регистрации реакции стебля при срезе. . .1 -тензодатчики для ре • гистрации реакции в продольном направлении;

2-тензодатчики для регистрации реакции в поперечном направлении ;

3-тензобалка для регистрации реакции в вертикальном направлении;

4-устройство для закрепления стеблей.

Определяющее значение при бесподпорном срезе растений наряду со скоростью ножа,имеет острота лезвия. В.А.Жели-говский (1940) указывал,что законы резания определяются не действием фасок, а непосредственным воздействием линии резания на материал. Исследованиями И.Г.Ефимовой (1973) установлено, что во время работы около 80% полного усилия резания приходится на лезвие, а на грани ножа - только ?Ш.

Относительно лезвия Л.П. Крамаренко (1941) пришел к выводу, что оно никогда не бывает абсолютно острым, .а всегда несколько закруглено. Исходя из этого и упрощая теоретические исследования, принимаем поперечное сечение лезвия в форме полукруга рис.4.3.

С

17

Допустиму что толщина ножа равна остроте лезвия, т.е. угол заточки а^-О. В этом случае ширина прореза равна остроте лезвия: а=ВС=а,. С увеличением угла заточки ширина прореза увеличивается на величину приращения ВВ,и выразится

зависимостью:

* = ¥ <с 1

'сова

+1).

(4.2.)

При а = 90 ширина прорезд а = <ч т.е. острота лезвия превращается ( трансформируется ) в плоскость.

Рассмотрено изменение ширины прореза материала лезвием в зависимости от угла заточки, отклонения плоскости ножа от направления.резания и отклонения стеблей [8].

Изменение усилия срезания стеблей растений от отклонения плоскости ножа показано на рис.4.4.

Я,кг

У Г,г 1,0 О,»-0,6-С.1;

V

'-30 -20 -Ю С +10 +20 *30 ■

Рис.4.4. Усилия срезания стеблей растений - К<;--г- йу;-------Их;-"-"- й.Заточка нижняя Од= 20 .

Для выявления рациональной формы лезвия были проведены исследования по определению усилий срезания стеблей растений гладким и волнообрзным лезвиями и ручной косой рис.4.5.

. 15 ___'___

12.

3

V Ч.ъ /1/4

Рис.4.5.График равнодействующих усилий срезания растений I-ручной косой;2-волнообразшм лезвием;3-гладким лезвием.

Острота лезвия определялась методом оттиска на свинцовую пластину с дальнейшим фотографированием профиля следа при , фиксированном увеличении в 780 раз. Профиль .фотоследа с , отшлифованного лезвия с односторонней за т очкой «3-20 I показан на рис.4.б. Из-фотоследа острота гладкого лезвия

оказалась равной 19 мк, а ручной косы 54 мк,рис.4.7. | Ив рис. 4.5. видно, что ори срезании растений ручной . косой затрачиваются значительно меньшие усилия, хотя по остроте она устуцает гладкому лезвию.

Рис.4.6. Профиль фотоследа отшлифованного лезвия. Это обьяняется наличием на лезвии коси микронеровностей , облегчающих скользящее срезание растений.Подтверждение этому объяснению находим . в предположении Ецсказашюм В.II.

Горячкиннм:" Высказывается предположение,что при скользящем движении нр;чк' г ре.чпния облегчается перепиливанием при помощи мелких ; уочнг/м; па лезвии, что, конечно, справедливо при очень остр'л: роже, такие мелкие зубчики, по всей вероятности, ,/1л:ъ бистро срабатываются". Ручной косой осуществляется бесиодпорный срез растений. Но для этого необходимо лезвие коси поддерживать в остром состоянии.

Рис.4.7..Профиль фотоследа отклепанной ручной косы.

Это необходимо и для ножей режущих аппаратов жаток. Поэтому предложен самозатачивающийся в процессе работы нож, режущая часть которого выполнена из набора стершей, состоящих из.более износостойкого материала, чем нож,, а поперечный размер стержней равен остроте лезвия.. Рис.4.8.

с

I / ч,.:,.ч ч n ч ч ч у\

'14 УЛ \ чч S S Ч ЧЧ' УлЧчЧЧЧЧччч vi S ч S Ч S Ч Ч ЧЛ 1

Ч Ч Ч Ч Ч Ч \ , \ ч ч '

Рис.4.8. Нож режущего аппарата.

а,- .стертом; в— расстояние между стержнями

Нои режущего аппарата защищен авторским свидетельством на изобретение (24,26) . Лезвие ножа имея параметры; поперечное сечение стержней, или острота лезвия а,=30мк, а расстояние между ними в=3а,, обеспечит надежное срезание растений.

"4.3. Совместная работа режущего аппарата и мотовила селекционной жатки.

Известно, что с увеличением поступательной скорости агрегата роль мотовила в осуществлении технологического. процесса уборки уменьшается. Рабочие скорости селекционных уборочных машин очень низкие. IIa таких скоростях вопросы совместной . работы мотовила и режущего аппарата • не рассматривались.

Наиболее полное представление о совместном действии . мотовила с ножом дает рассмотрение их совместной работы по', фазам» Ö, - расстояние, на котором режущий аппарат срезает уплотненный планкой мотовила пучек стеблей; 62 расстояние, на котором режущий аппарат работает вхолостую;'. Öj - расстояние, на котором стебли- срезаются без-воздействия, мотовила . Установлено, что на выходе из делянки потери наиболее значительны тогда, '• когда последние ряда растений срезаются в фазе ö3. Это объясняется тем, что подпор впереди стоящих растений отсутствует и стебли срезаются, без воздействия мотовила и падают на режущий аппарат,, что увеличивает возможность, повторного, перерезания растений и потерь селекционного материала. Из сказанного формулируется задача: определить режим работы мотовила Л, при условии Öj=0.

ö,, * Ö,, 6j, определим ,по известным отношениям, решая-крторне получим формулу; ; ',

arosinj; + = (4+z). • • ,s (5.1).

Из этого трансцендентного уравнрщя ' для принятого ', значения z=6 найдем: Л.=2.4.'- При- таком .значении кинематического-режима 'расстояние öj," при'котором стебли срезаются без воздействия мотовила ,'отсутствует. Рис.4.9.

Рис.4.9. Графический анализ совместной работа мотовила с режущим аппаратом.

6,- расстояние ,на котором срезается уилотнешшй планкой мотовила пучек стеблей: 8,- расстояние холостой работы режущего'аппарата; б3- расстояние срезания стеблей без воздействия мотовила.

Графический анализ показывает, что при Х=2.4 на высоте 0.15 м полностью срсзаются все стебли полоски, наклоненные лопастью мотовила и выскальзывание стеблей из под лонос. и до срезания не происходит ( 6,7,15,29,30,35 ].

Выводы теоретических ■ исследований совместной работы мотовила с ножом были-проверены в реальных условиях уборки [15]. ■ Предварительно были подготовлены'. делянки. Исследования проводились на каждом кинематическом режиме в пятикратной новторности. Дашшо по видам потерь помещены на рис.4.10, из которого видно, что при значении \=1.1..2.6 потери выбитым, зерном из колоса незначительны и остаются почти постоянными, при А,=2.6 они резко возрастают.Причина втом,что. некоторыо. растения до срезания выскальзывали из-под лопасти и ' зерно' осыпалось более ■ интенсивно. При более высоких кинематических. режимах работы мотовила такие потери несколько снижались. Это объясняется тем, что часть выбитого зерна попадала на платформу жатки.

19 ____

1-от осыпания при воздействии допасти мотовила на растения,2-на выходе комбайна из делянки,3-срезашшм колосом на делянке,4-общие потери.

Потери зерна сризаншм колосом с увеличением рикима работы мотовила до А.=2.4 снижаются и далее остаются приблизительно на одном уровне.Это можно объяснить тем, что при низких значениях А, часть растений срезается без воздействия мотовила, попадает на режущий аппарат , где они, перерезаясь повторно, падают на землю.

Потери зерна срезанными растениями на выходе из делянки с увеличением к резко, снижаются и достигают минимума в .пределах А,=2.4.. .3.0. Дальше они несколько повышаются , но ; не за счет сползания срезанных растений с режущего аппарата, а за счет увеличения перебрасывания их через , мотовило. Причиной атому являются особенности конструкции мотовила и включение в активную его часть эксцентрикового ' механизма,

| Полученный кинематический режим работы мотовила ; Х=2.3...2.6 позволяет снизить потери селекционного-■ материала по сравнению с рекомендованным для низких скоростей агрегата .6...2.0 в 1.35...2.О раза. Было предложено и защищено авторским свидетельсвом на

20

изобретение мотовило [28], в котором обеспечивается вертикальный вход граблины в хлебостой, в рабочей зоне граблина поворачивается на заданный угол и ', пронизывая пальцами отделяемую полоску хлебной массы , удерживает срезаемые стебли в поперечном направлении. После укладки срезанных стеблей на платформу жатки граблина с помощью пружины занимает исходное вертикальное положение, сбрасывая при этом нависшие на ней растения.

Установку мотовила по высото предложено осуществлять в зависимости от Д.,контролируя в процессе работы расстояние от оси вращения мотовила до верхушек стеблестоя [29].

Глава 5'. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ.

Результаты исследований использованы в машинах, представленных в публикациях [4 ¡>21., 23, 25, 33* 34, 37,38], создана и • защищена авторским свидетельством катка солекцио1шая[ 22] .Разработаны программы и методики приемочных (государственных) испытаний селекционных жаток [27] и комбайнов [36], в которые'кроме общих требований на сельскохозяйственные машины, включены требования технологии ■' уборки селекционного материала, метода определения показателей и оценки селекционных уборочных машин. ;

Селекционные уборочные машины разрабатываются впервые, поэтому при определении экономической эффективности в базовую ' технологию ■ уборки включались операции ручного труда.

. Применение селекционных уборочных машин, в которых использованы результаты исследований позволили получить следующие показатели годового экономического эффекта ( в

ценах на 1990 г.):

- жатка селекционная ЖФС-1.2 - 1800 руб; ,

- жатка селекционная ЖФС-1.8'- 2000 руб,- '

- комбайн селекционный КЗС-1.2 - 4171 руб.

Производительность труда, на уборке селекционного материала повысилась с 6 раз.

"• Нами предложено общее решение по определению экономической эффективности применения селекционных машин в зависимости' от ускорения внедрения новых сортов в производство[31,32].. ■

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

I. Анализ отечественного, . зарубежного опыта и наши исследования свидетельствуют , что механизация уборочных работ в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве зерновых культур находится в начальной стадии своего развития.

Изучение условий уборки показывает, что селекционный материал характеризуется следующими данными: растянутость воготациошюго периода солекциошшх номеров достигает 30 дней; урожайность зерна -7.5 т/га; надземная часть урожая-1.5кг/м!; высота хлебостоя на различных делянках колеблется в пределах 0.32..Л.63м; густота растений- 146...728 шт/м2.

3.Производительность уборочных селекционно-семеноводческих машин находится но В- прямой зависимости от скорости движения. Так, увеличение скорости в 1.7 раза повышает производительность в 1,27 раза, а при увеличении скорости в З.'раза производительность повышается е 1.57 раса. Следовательно, увеличение рабочих скоростей движения селекционных машин не является основным резервом повышения их производительности, так как наибольшие затраты времени приходятся на очистку рабочих органов.

4. Одной из основных причин сортошеишвания является применениофрежущего аппарата многоэлементной конструкции, который обусловливает до 20я! затрат рабочего времени на очистку от зерен прежде убранного сорта .

5. Одноэлементный рабочий орган режущего аппарата наиболее полно отвечает требованиям селекционного процесса. Исследование бесподаорного среза показало, что при остроте лезвия равной 30 мк и скорости его перемещения в пределах 3.18...3.41 м/с. происходит надежный срез растений.

'6. Выявлены зависимости взаимодействия основных параметров

мотовила и ножа жатки от режимов во работы.Экспериментальные. исследования совместной работы мотовила с ножом позволили установить . что наименьшие общие потери селекционного материала достигаются при значениях А. в пределах 2.3...2.7.

7. -Результаты проведенных исследований использованы в разработке исходных требований и технических заданий на проектирование и изготовление селекционных жаток и селекционного комбайна, а также методик по их испытанию.

Жатки ЖФС-1.2 и ЖФС-1.8 по результатам приемочных (государственных) испытаний рекомендованы в производство,а комбайн к выпуску опытной партии.

8. Селекционно - семеноводческие машины, созданные по результатам данной работы, . включены в производственный селекционный процесс и успешно используются в ЗападноСибирском селекционном центре. •

9. Применение предложенных машин в селекционно-семоноводческом процоссе позволяет повысить производительность труда в б раз , что положительно влияет на ускорение выведения и освоения новых сортов • сельскохозяйственных культур в производстве.

СПИСОК ВЫПОЛНЕННЫХ И ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Шарыпов Н.М., Домрачев В.А. / Машины для селекционных ■ работ в НИИ и опытных станциях сельского хозяйства// Система машин для комплексной механизации растениеводства лесостепных и степных зон Западной Сибири и Зауралья / ЦНИИМЭИ.- М., 1969.- с.42. :

2. Домрачев В.А.,Шарыпов Н.М./Селекционный комбайн"Хеге-125" // Сел.хоз-во за рубежом.- 1969.- Г1 8.- с 50-52. ;

3. Домрачев В.А*, Шарыпов Н.М. Результаты испытания селекционных комбайнов.// Сб.Науч.работ/ СибНШСХ.- 1970,-

N45- с.198-200.

4. Разработка технологии и средств . механизации 'производственных процессов- сёлегаши, сортоиспытания и

первичного семеноводства сельскохозяйственных культур для

23 .............................

различных "зон страны: Отчет лаборатории механизации селекционно-семеноводческих процессов СибНИИСХ по томе 05I482K.- 1970,- 46 с.(Коллектив авторов).

5. Домрачев В.А., Шарыпов Н.М.Влияние режущих аппаратов селекционных уборочных машин на сортосмешиваниа.// Науч.тр./СибНИИСХ.- 1971.- Т.2(17).-с.113-П6.

6. Домрачев В.А., Щарыпов Н.М.Обоснование комплекса машин для селекционно- - опытных работ.//Науч.тр./СибНИИСХ.-I971.-Т.2(17).-с.108-112.

j 7. Домрачев В.А., Шарыпов Н.М., Сафролов Д.И. Совместная I работа мотовала и режущего аппарата селекционных жаток. // Науч.тр./СибНИИСХ.- 1973.- Т.5(20).-с.156-159. 8. Шарыпов Н. М, К теории резания лезвием // Бюлл. Науч. техн. тф./ Со ВАСХНЩ. СибНИИСХ.- 1973.- Совершенствование машин для Сибирского земледелия.- с. 19-24. I 9. A.c.. 4 2 0284 СССР, МКИ» AOlg 5/04. Устройство для ! закрепления стеблей сельскохозяйственных растений. / Н. М. ■ Шарыпов, В.А.Домрачев; СибНИИСХ (СССР).- №1706763/30-15.. ; 10. Обоснование и разработка технологии механизированных полевых работ в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве зерновых культур на II-III этапах селекционной работы: Отчет о НИР за 1971 - 1975 гг. по завершенным разделам. RffWl. №Б 53241-4. (Коллектив авторов). И. Шарыпов 11.Ы..Домрачев В.А., Сусляков B.C. К разработке селекционных уборочных машин.// Науч. тр. / СибНИИСХ .1975.- Т.25.- с. 218 - 222.

12. A.c. 5I0I9I СССР, ШШ1 А Ol d 55/00. Режущий аппарат к ; -сельскохозяйственным уборочным машинам. / Н.М.Шарыпов, В.А. Домрачев; ОКБ СибНИИСХ (СССР).- №>1911467/30-15. 131 Шарыпов Н.М..Домрачев В.А. Методика определения упругих свойств стеблей зерновых культур. // Науч.техн. бюл. / Со ВАС»Ш. СибНИИСХ.- 1977.- ВЫП.18.-С,. 3-7.

14. Шарыпов Н.М.Агротехнические требования к селекционному ! комбайну.// Науч.техн.бюл./ Со ВАСХНИЛ.Сибниисх.-

1977.-Вып. 14.- С. 16 -19.

15. Шарыпо в Н.М. Исследование рабочих органов жатки

селекционного комбайна. // Вопросы механизации селокционно-

семеноводческих работ / БИМ.-1977.-о.43-44.

?4

16.Шарыпов Н.М./ Потери зерна жаткой селекционного комбайна //Kay ч. техн. б юл. /Со ВАСХНИЛ СибНШСХ. -1977. -Вып. 14-с. 20-22.

17. Домрачев В.А.. Куц В.Ф., Шарыпов Н.М. Машины для механизации селекционно- семеноводческих работ. // Селекция и семеноводство,-1978.-№ 5.-с.69-72.

18. Шарыпов Н.М.Организация и способы уборки урожая на селекционных делянках, (тезисы доклада на ВДНХ)// Сельхоз-приборо с трое ние.-1980.-N 3(28).-с.35-36.

19. Самоходный селекционный комбайн.Домрачев В.А.,Шарыпов Н.М. и др.'Сб.аннат.раб.ЛШУ.Со ВАСХНИЛ.-1980.-с.Ю-И.

23. Домрачев В.А.,Шарыпов Н.М.Организация и способы уборки урожая на селекционных делянках. // Науч. техн. бюл. / Со ВАСХНИЛ." СибНШСХ.-1981.-Вып. 12.-с.25-30.

21. Агрегатирование' селекционно- семеноводческих машин с самоходным шасси T-I6M. /В.А.Домрачев, Н.М.Шарыпов,

A.Е.Циммерман,В.АПТлотников // Науч.-техн.бюл./ Со ВАСХНИЛ. СибНШСХ. -1983.-Вып,5-с.3-8.

22. А.с Л033052 СССР, МКИ А Ol d 57/26; А Ol d 35/00. Жатка валковая:селекционная / А.Е. Циммерман , Н.М. Шарыпов ,

B.А.Домрачев,А.А.Назыта, Л.Т.Михэйленко; ОКБ при СибНШСХ (СССГ).- N" 3366217/30-15.

23. . Машины для селекционных работ./В.А.Домрачев, Е.Б. Светличный,Н.М.Шарыпов , А.Е. Циммерман // Земля Сиб. , -дальневост.-1983.- N 7.-е. 38-40,

24. A.c. I005712 СССР, МКИ AOId 55/04. Нож режущего аппарата. /- Н.М.Шарыпов; ОКБ' ¿три СибНШСХ ■ (СССР) №243147/30-15./

25. Шарыпов Н.М., Циммерман -А.Е. Жатка селекционная ЖФС-1.2// Науч.-техн.бюл./ СоВАСХНИЛ. СибНШСХ.- 1984.-! Вып.- 5.-с.5-7. :

26. A.c. .1080783 ' СССР, МКИ A0I. d 55/04. Нож режущего аппарата./ Н.М.Шарыпов, Ю.И.Шутов*, ОКБ СибНШСХ. (СССР).-' 11*35119237/30-15. '

27. Шарыпов H.H.', Светличный Е.Б. Программа и матоды испытаний.Жатки зерноуборочные ■ селекционные. -1984. -63

C.(рукопись). . .

28. .A.c. I138070 ' СССР, МКИ AOId 57/02. Мотовило./

i Н.М.Шарыпов, А.Е.Циммерман, А.А.Соловьев; ОКБ СНГЮ"Колос". ! (ССОР). №3641001/30-15.

29. Шарыпов Н.М.Установка мотовила по высоте.//Науч.-техн. ! бюлд./СоВАСХНИЛ.СибНИИСХ.-I985.-Вып.9-C.42-46. , 30. Создать машины для механизации полевых операций в , селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве 1 сельскохозяйственна культур, позволяющие повысить i производительность труда в 1.5 раза: Отчет о НИР(заключит.) ! /СоВАСХНИЛ.СибНИИСХ ; Руководитель В.А.Домрачев. - 0Ц0 32. | 01.05.01.; № ГР 01.82.0091782; Инв.№0286.0091577.- Омск, ' 1985.-76с.исполн. В.А.домрачеЕ. н.м.шаршюь,д.Е.Циммерман, В.А.Плотников, В.А.Миронов.

31. Шарыпов Н.М., Домрачев В.А.. / Некоторые особености методики определения экономической эффективности селокщш-| ных машин. /1 Сельхозприборостроение.-1985.-1(38).-с.64-65. ■ 32. Домрачев В.А., Шарыпов Н.М. Особености оценки экономи-, ческой эффективности селекционных машин. // Науч.-техн.бюл. i / Со ВАСХНИЛ. СибНИИСХ.- 1986.-Вып.6.-с.11-13. : 33. Циммерман А.Е. Шарыпов Н.М..фронтальная селекционная жатка ЖФС-1,2: Информ.листок №234-86/ ОмЦНТИ.-Омск, - 4с.

34. Циммерман А.Е..Шарыпов Н.М.Фронтальная селекционная . жатка ЖФС-1,8:Информ.листок '№235-86/0мЦНТИ. -Омск,1986 - 4с.

35. Щарыпов Н.М.Влишшэ установки мотовила по высоте на коэффициент его полезности // науч.- техн. бюл.*/Со ВАСХНИЛ. СибНИИСХ.- 1986.-Вып.6-с.14-19.

36. Шарыпов Н.М., Светличный Е.Б. Программа и методика приемочных (государственных) испытаний селекционных комбайнов.-1989.-33 С.(Рукопись).

37. Создать машины для 'механизации полевых операций в

. селекции, сортоиспытании и . первичном семеноводстве . сельскохозяйственных культур ( сеялку селекционную, комбайн селекционный): Отчет о НИР за' 1990 г. ВНИПШ л*029.10031090. .

38.Домрачев В.А..Шарыпов Н.М. Механизация селекционно -семеноводческих работ. // Программа работ ЗападноСибирского селекционного центра до 2010 года: Принципы и методы создания новых . сортов зерновых, зорпобобовых, кормовых культур и картофеля.- 0мск,-19У0.-с. 218-225.-