автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование процессов и режимов работы устройства для очеса риса

I О 3. 9 2

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА имени В.П.ГОРЯЧКЧНА

На правах рукописи

ДО-ХЫУ-КУЕТ

УДК 631.362.3

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧЕСА РИСА'

Специальность 05.20.01 - "Механизация сельскохозяйственного

производства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических наук

Москв? 1992

Работа выполнена иа кафедре уборочных машин Московского института инкенеров сельскохозяйственного производства (МШЮП) имени В.П.Горячктш.

Нау'шыЙ руководитель - доктор технических няук,

профессор Ц.И.Кяенин Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

доцент Л.В,Родионов , - кандидат технических наук,

на заседании специализированного Совета К 120.12.0]'. Московского ордена Трудового Красного знамени института инженеров сельскохозяйственного производства ш.В.П.Горячкшш.

О'^зыв на авторе<рерат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направить по адресу: 127550, Москва, ул.Тимирязевекая, д. 58, МИИСП, Ученому секретарю специализированного Совета К 120.ТЭ.01.

С диссертацией ыокно ознакомиться в библиотеке института.

6

профессор Ю.Ф.Лачуга

ЗЬщита состоится ".

992 г. в

часов

Автореферат разослан

о

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, додеь'т

гвртаци»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Одним из важнейших процессов возделывания риса является его уборка. Убсрка риса с одновременной обработкой зерновой и незерновой части растений сопровождается большими затратами энергии, а также потерями зерна и незерновой части урогая. При уборке с "минимальной обработкой" затрата онергии уменьшаются, но потери зерна, особенно при полеглом, перепутанном рисе, значительно превышают допустимые значения. Поэтому снижение потерь и травмирования зерна, а также уменьшение энергозатрат при уборке полеглого, перепутанного риса, приобретает болыцую актуальность. Этим вопросам и Посвящена настоящая работа.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка процесса и устройства дая очеса растений по всей ширине ленты, обеспечивающих повышение качества и эффективности 'уборки риса и других культур.

В диссертацйокной работе поставлены п решались следующие задачи:

- разработать схему рабочего процесса системы о очесом растений по всей ширине ленты;'

- выбрать тип очесывающе-сепарирупдего устройства для разработанной системы;

. - обосновать параметры очесывающих устройств;

- спроектировать и изготовить установку гля исследования очеса по всей ширине ленты;

- разработать методику'исследований макетного образца установки;

- определить технологические и энергетические показатр.г* разработанного очесывающе-ппарирущего устройства;

- разработать методн расчета очесывающе-сепарирующего устройства;

- оценить эффективность предлагаемого способа и устройства.

Научная новизна диссертационной работы, состаачяющей процесс двухстороннего очеса риса и колосовых культур по всей ширине ленты растений, движущихся в маиино; закономерности изменения технологических к энергетических показателей 'работы

в зависимости от параметров и редммов работы очесывающих устройств; методика оценки покаг-ачэлей очеса.

Практическая ценность закачается в разработке: очесывающего устройства, воздействующего на растения по всей ширине ленты; схемы рабочего процесса комбайнов, очесывающих рчстенкя в потоке машины, при комплектовании их с полотеиннш и шне-ковнми .хагнами; методики расчета пропускной способности зерно-рисоуборочных комбайнов о счесывающим устройством.

Апробация. Отдельные положения диссертации долокшш и обсуждены на семинаре по земледельческой механике при кафедов уборочных машин МЖСП (1939) и на объединенном заседании кафедр МШСП и ТСХА (1992 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликована статья в отчетах ШМСП за 1992 г.

Объём и структура работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложенная. Текст диссертации наложен на 165 страницах, содержит 27 таблиц, 42 рисунка, библиографию из 03 наименований и. П8 ртракиц прилояения.

ОСНОВНОЕ СОЛЕРлАШЕ РАБОТЫ

Во введении расрыта актуальность выбранной темы, указаны цели исследования.

В первой главе "Технологический свойства риса, обоснование способа обмолота (очеса)" показаны параметры и особенности технологических свойств риса, сделан анализ и обоснование . способов уборки риса.

На основании анализа определено, что: уборка риса комбайнами требует больших затрат энергии, значительная доля зерна обрушивается и дробится движущимися устройствами жатки, подборщика и молотилки. Уборка комбайнами сопровождается большими потерши зерна и не зерновой части урожая.

Уборка риса с обработкой всей растительной массы ка стационаре не решает проблем снижения энергозатрат и потерь зерна.

Повышенный срез растений увеличивает производительность комбайна, но возрастают потери зерна и соломы. Усложняется подготовка полей к последующей обработке почвы.

Очес растений на корню уменьшает затраты энергии и повреждение зерна только при уборке прямостоящего риса с равномерным ^распределением метелок (колосьев) по высоте. При уборке полеглого, перепутанного риса потери резко повышаются.

В результате анализа способов уборки риса забрано налра. -ление исследования: прочес всей ширины ленты растений, зажатых в транспортере, двухбарабанной- очесывающей установкой: одно очесывающее устройство выделяет зерно с одной половины ленты . стеблевой массы, а другое - со второй половины. При таком воздействии устраняются потери зерна, ивочесанного с метелок или колосьев, расположенных в разных зонах ленты.

Во второй главе "Обоснование типа ц параметров очесываю-гдх устройств" предложена с;а 1а классификации очеснплицих устройств, анализ конструкторских и теоретических разработок по очесу. Определены пара-гетры очесывающих устройств: зона захвата стеблей, диаметр барабанов, интервал частоты врашения

барабанов, число прочесов и длина иарабг.;:а,

В диссертации определено, что расстояние ^ мезду сред-Ш1ГЛ1 лин/ями зажимных транспортеров зависит от конструктивных параметров деки, зажимных транспортеров и ширины "зоны перекрытия очеса" н определяется по формуле:

2 См+&1-$=. / со& ъ) + А£ ,

где - расстояние между средними линиями йажимных

транспортеров;

- длина "мертвой зоны";

*

А - ширина "зо:^1перекрытия очеса";

§ - ширина зажимного транспортера;

/ - расстояние от транспортера до начала доки;

- зазор кеаду зубьями барабана и декой у входа;

£ - угол между очесываемыми стеблям:; н радиусом, проходящим через точку начала очеса.

Диаметр очесывавдого барабана находим из двух условий:

условие незаматываьия барас-ша стеблями

Еср/г 4 ли/я

и условно сепарации зерна в пределах зоны

(Я+А+В) л;/-е > /е/г /я '

где I) - диаметр барабана по основанию зубьев;

¿ср.- средняя длина "растений; А - высота зубьев; В - зазор между зубьями и декой;' сс - угол обхвата барабана декой.

«Интервал частоты вращения барабанов выражали в зависимости от условий выделения зерна из метелок ¡ак колосьев и недопустимости разрушения Iэрна от ударов, т.е.

квсг * 71 * Л ¿)с/,

где Р-. - соедини диаметр очесывающих барабанов.

Число прочесов зависит от конструктивных и кинематических параметров очесывающих устройств, оно выражено формулой

Vя = и. г. ,

.где уь - частота вращения барабанов;

2 - число рядов о/бьеь ка барабане;

и - д;;кк\. барабана;

и .р. - скорость подачи стеблей транспортером;

- средняя толщина сжатой метелки риса;

- шаг зубьев в ряде.

В третьей главе "Исследования молотилькс-сепгрируюи.их устройств" излонены-программа и методика экспериментальных исследований, описаны экспериментальная очесывающая установка и измерительное оборудование, приведены технологические показатели при двухстороннем очесе риса и ше'ницы.

Для исследования процесса двухстороннего оч^са спроектирована и разработана экспериментальная очесывающая установка с двумя барабанами (рис. I.).

... Рис.1. Схема рабочего процес-

са' экспериментальной установки: ..1-подающий транспортер; 2 и 4- первый и второй зажимный транспортер; 3 и 5 -первый и второй очесывающий барабан;

¿/-^-' N_6-накопитель; 7 и 8 - сходы,

соответственно, из второго и первого очесывающих устройств.

ч 11111 р-1-1 1 1 1

л->4-1 \ 4Ш-

'Программой экспериментальных исследований предусматривали определение:

- -зависимости технологических показателей (недотеса, нз-вытряса, повреждения зерна, схода соломы с зерном), работа

о

11Г11ТИЛ1,' МйЛПЫ'

устройства от цукъ«д«кК0»1 подач;: реет;

- энергетических затрат на привод барабана к чх зависимости от свойств объекта обработки;

- влияния на технологические и энергетические показатели работы очесывающих устройств в зависимости от состояния растительной массы {вида культуры, влгш/сг.тк соломы и зерна, расположения ке.елок (колосьев) в ленте и /.р.).

Из полученных данных следует, что суммарные потери зерна в солемз, определяемые суммой ¡{идочеса и схода свободного зерна в соломе, повышаются с увеличением приведенной подачи с^ по экслоненциг'чькой з-гвхо'ллостк: .

Рс = <*. .еЛ'^, г.,о $ у 4 5,5 /<2/су (I).

где - параметр, Равный величине при = 2,0 кг/с

^^ - коэффициент, определяющий приращение потерь, отнесенное к = 1,0 кг/с.

В полулогарифмических координатах (рис. 2.) ди у зависимость (I) имеет ьвд прямой линии.

Рис .2. Зависимость потерь

РсЛ i го

и

W 0.6

DA

0,3

>

1 к

-

V

1

1 i

Р^ зерна риер в соломе от приводенно?. подачи ^ (частота вращения барабанов и - 650 мил~х, влажность W =32...35$)■ I-одностороннее распределение метелок в ленте; 2-двухстороннее распределение; З-равномерное распределен;:---,

2,1 Ь,0 4,0 3,0

Величины параметра й.^ и коэффициента ja^ прй различных эйэрах распределен .я метелок по ширине ленти приведены в таблице I.

Из рисунка 2 и таблицы I следует; нашлли.шие потери зерна соответствуют одностороннее расп:даде."(!>:'.по метелок tío сиркно

ленты, а наибольшее - равномерному распределению.

Таблица I.

Параметры су. и коэффициенты , определпадко

потери Рс зерна риса в солоне

Распределение метелок по ширине ленты ■ Частота врацен 1Я барабанов и, мин-*

420 650

' , % /кг ; с/кг

Одностороннее при влажности 32.. .35$ Ш = 21... 0,13 •0,007 0,51 0,52 , . о,п 0,049 0,33 0,40

Двухстороннее № = 32.. .35$ \У= 21.. .24$ 0,13 о; и 0,55 0,56 0,13 -. 0,063 0,56 0,46

Равномерное М = 32...35$ VI/= 21-,. ,24$ 0,27 ■ 0,24 0,52 ■ 0,52 ' 0,15 0,200 0,59 0,46 '

Повревдение зерна (риса) и .'определяемое дроблением и обрушиванием, уменьшается с увеличением приведенной подачи | и о уменьшением влажности зерна (рис. 3.)..

Наибольшее значение дробления и обрушивания соответствует массе влажностью \л/ = 32..при равномерном распределении метелок в ленте, а наименьшее - при у/ = 21...24% и

односторонней эпюра распределения.

0,2

V N <

1/ а

2,0

1,0

4,0

5,0

Рис.3. Иаменение коэффициента обрушивания <£ зерна риса в зависмюсти от приведенной подачи ц. (частота вращения барабанов п =650 ин"^, равномерное распределение метелок по ширине ленты):

1-влаяность у/ = 32...35$; 2 - V/ = 21.. .24/2.

При влажности у/ - 32...доля обрушенного зерна .превышает доли дробленного зерна.' Поэтому коэфф.гцпент с1 болыле при V/ = 32...35^, чем его величина чри \у ='21...24$.

Равномерное распределение метелок по ширине л-,нты повышает коэффициент ^ в ср;шнении с другими эпюрами, так как при этом возрастает длина пути, в пределах которого зерно контактирует с зубьями.

н%

1,5 7,0

Рис.4. График функции <2 е(а)при одностороннем (I), двухстороннем (2) и равномерном (3) распределении метелок по ширине ленты (влажность массы V*/ - 32...35&, частота вращения барабанов п =

__ = 650 мин-1). '

и 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

Подача соломистой части вороха (рис. 4.) понижа-

ется а увеличением влажности массы и с уменьшением частоты вращения барабанов. Она тоже изменяется в зависимости от распределения метелок по щг.рине ленты. Величина м-зньшо при одностороннем распределении мотелок в ленте и больше при равномерном распределен::.!. При двухстороннем распределен.!!: полу-

3 VI £

У,

✓ «о V

у Х-"" г

чены промежуточные значения подачи сппомистого вороха.

Пренебрегая потерями зерна от распыла, общие потери зерна в соломе и в полове выразим формулой:

Р^ = [Р0\(и-Ю].е * 7 'т+3.5.10. е

По зависимости Ре%г получено (потери Ро% - 1,5$,

Рис.5.) изменение приведенной подачи ^ в завгоимости от окружной скорости Ы .

а га 5,0

4,0 3,0

и

9

1/

п 18 18 ¿0 24 26 28 30 и,<%

Рис.5. Кривые зависимости приведенной подачи ^ от округнои. скорости Ы зубьев очэоглзаьщих барабанов (потери зерна риса в соломе и полове - 1,5$, вла:кнос'-ь и/ - 32...35$, коэффициент изменения потерь зерна в полове ? = 1,8(кг/о)-1):

1-одностороннве распределение метелок по ширине ленты;

2-даухстороннее распределение; ^-равномерное распределение.

Как слезет из кривых, функция ^ сначала возрастает с увеличением Ы , достигнув максимума, начинает падать.

Максимум функции при одностороннем распределении метелок в ленте соответствует скорости Ы - 19...20 к/с. При двухстороннем и равномерном распределении смещается в сторону больших значений скоростей Ы = 22...24 м/с.

Исследованы технологические показатели очеса хглопнцы с односторонним распределением влажностью 15...Т6$ и 28...31$.

Они подчиняюгсл те:.; жэ закономерностям, что и при очесе риса.

3 четвертой главе ''Энергоемкость двухстороннего очеса" приведены мощность холостого хода очесызаудас бъраЗанов; соотношение мощностей, потребных на-привод каждого бзрабака, влклнл .

окружной скорости ;:а снсргсзатраты, иямвяаниа технологической

мощности от подачи, а также сравнительные показатели энерго-

о

затрат на очес и эбмолот.

Мощность, потребная на холостой ход .очесывающих барабанов, изменяется по кубической параболе: Ц^ aцr■t¿^w'* , где для одного барабана а = 2 11м, 8 = 1,0-10~3 Нм-с^.

Мощность, г этребная на привод барабана, очесывающего рис со стороны метелок, в 1,2...2,3 раза меньше, чем барабана, воздействующего на растения со стороны комлевой части. Большие значения указанной разницы соответствуют меньшей влажности. При-двухстороннем и равномерном распределении метелок по ширине .ленты, мощность на привод первого которого барабана выравни- ■ вается. _ *

Технологическая мощность, необходимая для очеса риса .(и пшеш»ца) изменяется прямопропорционально в.'зависимости от окружной скорости зубьев барабана. Коэффициент пропорциональности для риса увеличивается на 1,1% с повышением влажности на один проценг.

Энергозатраты на очес увеличиваютсл от приведенной подачи по линейной зависимости /У^ = съ. + о у. . . (рис. 6.),. а технологическая мощность по параболе: Ы7 = ад + &. . Коэффициенты а, и о возрастают при увеличении влажности (табл. 2.).

Из сравнения результатов при очесе и обмолоте риса следует, 450 при одинаковых потерях Ра = 1,0$ мощность яри очэсе составила 1,8 кВт (кг/с)"1, что в 3 раза меньше, чзм при обмолоте барабанно-дековши устройствами. Ьще больше

(до 4,8 раз) указанная рь^ница между очесывающими и аксиально* •

роторны«« системами. '

и кВт

ЧЩ 3,0

го

3 "Л /

. —

20

4,0

5,0 Ъ

!>ис.6. Изменение удельной технологической мощности АУГ^ в зависимости от приведенной подачи риса (частота вращения барабаноч 71 = 650 мин""*, влажность V/- 32...352): I-одностороннее распределение метелок в ленте; 2-двух-стороннее распределение; 3-равнокерное распроделенио.

Таблица 2.

Коэффициенты зависимости от

Культура, распределение Часто' "а вращения барабанов 71, ми)

420/470* 650

метелок (колосьев) по ши- Влагаю сть Значения коэрфпциентоБ

рине ленты а' Г оГ 6'

кВт кВт кВт кВт

кг/с (кг/с) кг/с .'кг/с)

Рис 21...24 0,03 0,31 0,15 0,44

Одностороннее о 2«•.35 0,0? 0,32 0,15 0,51 .

Двухстороннее -21. ...24 32...35 0,00 о,ст 0,36 0,42 0,03 0,03 0,49 0.62

Равномерное 21...24 •••36 ' О.С5 0,02 0,43 0,45 0,11 0,05 0,58 0,71

15...16 0,17 0,23 0,18 0,32

Одностороннее 28...31 0,01 0,34 0,05 0,45

* - Числитель для риса. зк.-лопз' паль для шзншгч.

Г1

В пят о!: главе "Параметры к эффективность уборки с двухсторонним очесом" определена экономическая эффективность применения зерно- и рисоуборочного комбайнов.

и

Определена схема рабочего процесса комбайна с двухсторонним очесом растений и тр&нспортерно-полотенной жаткой, а также с шнековой жткой.

При расчете металлоемкости и экономической эффективности за эталон принимали зерноуборочный комбайн КЗС-З (СССР) и рисоуборочный комбайн С-и>р- фирмы С/аа-5 (ФРГ).

.Расчеты показали, что энергоемкость уборки одной тонны зерна комбайнами с очесывающим;: устройствами на 31...32$ меньше в сравнении с базовыми комбайнами. Замена барабанно-дековой молотилки очесывающей снижает до 19$ среднегодовые затраты.

Среднегодовой экономический.эффект от модернизации комбайна КЗС-З и Сиуь Т^ел^0 возрастает-до 1,7 раза.

общие вывода

1. Сорта риса, возделываемые во Вьетнаме,. отлич.ктся средним (34$) и высоким (76$) наклоном стеблей..Средняя площадь чеков составляет 0,1...0,3 га; значительные площади, отведен-

•ше под рис, имеют слабые и очень слабые почвы.-В летне-осенний период рис уЗирают при высокой (до 80$) влажности.

2. Убор1а риса как барабанно-дековым, так и аксиально-роторным комбайнами сопровождается большими потерями зерна и высоким расходом энергии. Значительная доля (3...15$) зерна обрушивается и дробится. Стебли растений измельчаются и ста-лэвятс.с непригодными для дальнейшего производства товаров народ-' нгго котгобления.

3. Очес риса на коркг, а также в потоке машины с одно-

ст о ройки и счссог-л не получили распространения во Вьетнаме из-за

потерь зерна, вызываемых большим наклоном, лониклостью и перепутанностью стеблей.

4. Одно кз направлений качественной и эффективной уборки риса - очес растений з потоке маимьы по всей ширине ленты.

5. Устройство, разработанное для двухстороннего очеса растений яо всей иирпне ленты, включает два зубовых барабана

с деками и зажимные транспортеры, подающие (скорость - I м/с)

-'

растительную массу к барабанам. Диаметр барабанов по вершинам зубьев равен 580 мм, а длина - 620 мм. Диапазон частоты вращения барабанов 230...1145 мин-1.

6. Разработанное устройство обеспечивает (без соломоотде-лителя) пропускную способность, (при потер/а зерна в соломе. 1,0$) для риса до 5,8 кг/с (влажность и/ = 32...35%), а для пшеницы - до 5,9 кг/с ( УУ = 15...16%). Большие значения пропускной способности получены при одностороннем расиолокенил мзтелок (колосьев) но ширине ленты, подаваемых на очес, а меньшие - при равномерном распре,целегогн.

7. Двухсторонний очес растений в потоке машины на порядок уменьшает дробление и обруиив£:ю:е зерна в сравнении с^апабан-но-докозц>ш мэлотллыю-сепарируадими системами.

8. При двухстороннем очес<:» р;:са (влажность 32.. 35$) с односторонним расположением метелок в лента доля "неизме.слонг ных" стоблей составляет 47.. .51%. При равномерном распределении указанное величина уменьшиетоя до 37?. На решета счистки поступает около 50$ не зерновой части растений.

9. Удельная технологическая мощность, потребная на двух-, стороннлй очзо риса я пшеннцы, составляет 2,3...3,6 кВт(кг/с)~* ( С^ = 5...6 кг/с, П = 650 мин"1). Меньшие значения удельной технологической мощности соответствуют одностороннему распределению метелок (колосьев), большие - равномерному распре-

делении ¿пс по ширине лекты, подаваемой на очес.

10. Двухсторонний очес растений возможен как при обработке урожая на стационаре, так я при убор_че самоходными 'или при-■дешаи комбайнам!:, включающим: цельно-шнексзыэ или полотеи-Ш'З "■;>:, цепные транспортеры, очесывающие барабаны с деками

и домолачивающша устройствам, а также решета и вентиляторы для очистки мелкого вороха, расположенные под барабанами.

11. Рисоуборочные комбайны, выполненные на базе комбайна Сюр. Т^&ъ (ФРГ), и зерноуборочная модификация комбайна КЗС-З

(СССР) обеспечязазт пропускную способность молотилки (потери

1,5%,'при коэффициенте изменения потерь зерна в полове

^ - 1,6(кг/с)-1).соответственно,5,3 и 5,9 кг/с, что в .

1,45...1,97 раза больше,'чем эталонные комбайны.

/

72. Применение очесывающих устройств в рисоуборочных ком-

г> — 9

байнах Сюр Тй^л-ъ снижает их материаллоемкость на 38$, а в зерноуборочных комбайнах- КЗС-З до 50$. Расчетный годхвой экономический эффект от применения рисоуборочного комбайна с очесывающим устройством составит 103550 руб, а зерноуборочного -695? руб. ■'."'•;

Основные положения диссертации опуолккованы в следующих работах: , .

1. До-Хыу-Кует. Анализ показателей возделывания и меха-нлзпчовашой уборки риса. М.: Сб.научн.тр. МИИСП,- 1909..

2. Создание и внодренио в,производство молотилъно-сепа-глруадих устройств зерпуборочнах комбайнов. - Научный отчет по теме"22-91, М.: МИИСП, 1991.