автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Параметры выравнивателя вороха на решетах очистки зерноуборочного комбайна

Введение

Глава 1 Выбор направления исследования

1.1 Разделение мелкого зернового вороха в воздушно-решетной очистке при работе на склонах

1.2 Обеспечение равномерной загрузки решет очистки ворохом

1.3 Физико-механические свойства вороха

1.4 Обзор аналитических работ Цель и задачи исследований

Глава 2 Обоснование функциональной схемы и параметров выравнивателя

2.1 Развитие модели С.А. Алферова

2.2 Движение зернового вороха по наклонному жалюзийному решету

2.3 Начальные условия и интервалы движения вороха

2.4 Движение по решету, отрыв и полет вороха Выводы по главе

Глава 3 Программа и методика проведения экспериментов

3.1 Определение приведенного коэффициента трения вороха по жалюзийному решету

3.2 Исследование траекторий движения вороха

3.3 Распределение вороха по ширине на сходе с транспортной доски

3.4 Распределение вороха по ширине на сходе с верхнего решета

3.5 Определение показателей качества работы системы очистки

3.6 Методика обработки опытных данных Выводы по главе

Глава 4 Результаты экспериментальных исследований

4.1 Приведенный коэффициент трения вороха по жалюзийному решету при прямом и обратном направлении движения вороха

4.2 Движение вороха по жалюзийному решету

4.3 Влияние поперечного крена и влажности вороха на показатели работы очистки

4.3.1 Распределение вороха, поступающего на верхнее решето

4.3.2 Распределение вороха на сходе с верхнего решета

4.3.3 Влияние влажности вороха на показатели качества работы очистки

4.4 Математическая модель системы очистки

4.5 Оптимизация параметров системы очистки

4.6 Сравнительные лабораторные испытания

4.7 Расчет экономической эффективности экспериментальной очистки 98 Выводы по главе 4 106 Общие выводы 107 Список использованных источников 110 Приложения

Одной из главных задач в сельском хозяйстве является устойчивое наращивание производства зерна, сокращение потерь зерна при уборке, # транспортировке и хранении, применение при уборке урожая высокопроизводительной техники с минимальными потерями.

В настоящее время комбайновый способ является основным способом уборки зерновых.

Одной из систем, ограничивающих пропускную способность комбайна, является очистка. Создание эффективных сепарирующих устройств является важнейшим фактором увеличения производительности зернокомбайна и снижения потерь урожая. Уборка зерновых повышенной влажности, на склонах сопровождается ростом потерь зерна.

Разработка новых сепарирующих рабочих органов, интенсифицирующих сепарацию зерна при повышенной подаче вороха, неравномерности подачи и содержания в ворохе соломистой фракции имеет существенное значение в развитии уборочной техники.

Производительность зерноуборочного комбайна при работе на склонах более 2° снижается из-за неравномерной загрузки системы очистки. Так, при уклоне 5° комбайн теряет до 3,5 % зерна, причем на систему очистки приходится около 60 % всех потерь [37]. Для снижения уровня потерь зерна при работе на склонах снижают производительность комбайна. Если на равнине производительность комбайна принять равной 100 %, то на склоне 5° она уменьшается до 83 %, а на склоне 9° - до 63 % [37].

В России в 2003г под зерновыми культурами, расположенными на склонах 5° и более, было занято около 3 млн. га, в Алтайском крае около 120 тыс. га. Количество наибольших пахотных площадей на склонах по районам Алтайского края приведено в таблице 1 [82]. Из общих пахотных площадей около 70 % занимают зерновые. При работе зерноуборочного комбайна на склонах теряется 3,5 - 5,0 % зерна. При годовой загрузке комбайна в 300 га количество комбайнов, которые работают с потерями зерна, превышающими агротехнические требования, составляет: по России - 10000 штук, по Алтайскому краю - более 400 штук. Общие потери зерна составляют: в России 160 - 340 тыс. т., в Алтайском крае - 6,8 - 9,5 тыс. т. Таблица 1 - Пахотные угодия Алтайского края на склонах с уклоном 5° и более

Наименование района Площадь, га % от общей площади

Алтайский 28010 52,2

Ельцовский 13150 35,4

Красногорский 16890 33,0

Краснощековский 13190 8,8

Кытмановский 4854 3,5

Советский 5048 5,6

Солонешенский 16821 54,0

Солтонский 8746 19,1

Тогульский 4818 9,4

Троицкий 6156 5,9

Усть-Калманский 7727 5,8

Чарышский 12952 32,4

Итого 138362 23

Российские комбайностроительные заводы пока не могут предложить простое и эффективное приспособление для работы на пологих склонах, а крутосклонные модели нерационально использовать на склонах менее 12° [78].

Цель работы - повышение эффективности системы очистки зерноуборочного комбайна для работы на пологих склонах.

Под эффективностью системы очистки понимается снижение уровня потерь путем выравнивания вороха на решетах очистки.

Общие выводы

1. Поставленная цель исследования - повышение эффективности работы зерноуборочного комбайна на пологих склонах до 12° за счет снижения уровня потерь за очисткой мелкого вороха достигается развитием модели профессора С. А. Алферова аналитического описания поведения вороха при продольных и поперечных колебаниях, обоснования параметров и конструкции выравнивателя вороха, проведения экспериментальных исследований и стендовых испытаний, сравнением теоретических положений с экспериментальными данными.

2. Дано аналитическое описание поведения вороха на решетах очистки при работе комбайна на склонах при наложении продольных и поперечных колебаний решета.

Составлена расчетная схема сил, действующих на элемент вороха. Определены интервалы движения вороха: интервал скольжения в направлении противоположном технологическому движению вороха отсутствует;

- интервал скольжения в направлении технологического движения возможен в диапазоне изменения угла поворота кривошипа от 0,33-0,36 до 2,78-2,8 рад;

- интервал полета вороха над решетом от 0,93-0,98 до 2,16-2,21 рад. Если ворох падает на решето раньше угла 2,78 рад, то он скользит до поворота кривошипа на этот угол. Если ворох падает на решето позднее, то он находится в состоянии покоя до начала следующего интервала скольжения (0,35+2л:) рад.

3. На траекторию движения вороха в большей степени влияет амплитуда поперечных колебаний и поперечный наклон решета, и в меньшей степени - скорость воздушного потока и продольный наклон решета.

Выявлена прямая корреляционная связь между углом поперечного наклона и амплитуды поперечных колебаний решета с отклонением абсолютной траектории движения вороха от продольной оси решета.

Из аналитического описания поведения вороха на решетах в условиях работы на склонах выявлена возможность выравнивания вороха путем наложения продольных и поперечных колебаний решета.

4. Разработана программа и методика проведения экспериментов на созданных установках. Выявлены закономерности поведения вороха на решете с поперечным наклоном и условия достижения равномерного распределения вороха на нем.

Получена достаточная сходимость экспериментальных и теоретических отклонений абсолютных траекторий вороха от продольной оси решета.

Сепарация зерна на решетах с дополнительными поперечными колебаниями описана квадратичными уравнениями регрессии.

5. С помощью модели сепарации обоснованы параметры выравнивателя вороха на решетах комбайна, работающего на склонах.

Определены регулировочные параметры предложенной очистки: частота вращения вентилятора 640 мин"1; зазоры между жалюзи верхнего решета 12 мм, нижнего - 9 мм; амплитуда поперечных колебаний при крене 8° - 24 мм, при крене 4° -13 мм.

Установлено, что пропускная способность предложенной очистки при уровне потерь зерна 0,5 % и крене 8° выше эталонной в 2,27 раза, содержание примеси на одинаковом уровне 1 %.

Определено влияние влажности вороха на качественные показатели работы предложенной очистки.

6. Предполагаемый годовой экономический эффект от использования одного комбайна с выравнивателем вороха на полях при поперечном крене до 12° составляет не менее 51777 руб, а срок окупаемости один сезон.

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П.Адлер, Е.В.Маркова, Ю.Б.Грановский- М.: Наука, 1976.-280с.

2. Алферов С. А. Воздушно-решетные очистки зерноуборочных комбайнов.- М.: Агропромиздат, 1987.- 160 с.

3. Алферов С. А.Динамика зерноуборочного комбайна. М.: Машиностроение, 1973.-256 с.

4. А. с. 2076572 РФ, МКИ5 A01F12/44. Осевой вентилятор / Ф.И.Салеев, С.Ф.Сороченко, А.М.Фролов, Э.А.Колпаков Опубл. 10.04.97, Бюл. №10.

5. А. с. 4711747 РФ, МКИ5 A01F12/44. Зерноуборочная машина / С.Ф.Сороченко, В.Ф.Семенов, С.В.Терехин и др. Опубл. 30.12.91, Бюл. №48.

6. А. с. 2073411 РФ, МКИ5 A01F12/44. Решетный стан очистки зерноуборочного комбайна / С.Ф.Сороченко, А.М.Фролов, В.Ф.Семенов, А.Г.Колесников Опубл. 20.02.97, Бюл. №5.

7. А. с. 4625006 РФ, МКИ5 А 01 F 12/44. Очистка зернового вороха зерноуборочного комбайна / В.П.Луговой, Ю.В.Луговой Опубл. 15.05.91, Бюл. № 18.

8. А.с. 1804747 СССР, МКИ5 А 01 F 12/44. Сепаратор зернового вороха / В.В.Гавриленко, В.П.Луговой // Рост.-н.-Д. ин-т с.-х. машиностроения. -№ 4874749/15; Заявл. 13.09.90; Опубл. 30.03.93;Бюл. №12.

9. А.с. 1825601 СССР, МКИ5 А 01 F 12/44. Очистка зерноуборочного комбайна / Д.И.Уркинбаев, Э.В.Жалнин, А.С.Мнацаканов // ВНИИ механиз. с. х.-№ 4944774/15; Заявл. 13.06.91;0публ. 07.07.93, Бюл. № 25.

10. А.с. 1340644, СССР, МКИ5 А 01 F 12/44. Очистка зерноуборочного комбайна. Н.В.Чунарев, А.Н.Чунарев; Алт. НИИ земледелия и селекции с.-х. культур.Заявл. 02.12.85, №3986085/30-15, опубл. в Б.И., 1987, №36.

11. А.с. 1366108, СССР, МКИ5 А 01 F 12/44. Очистка зерноуборочного комбайна. Г.В.Пономарев, П.М.Арбузов, О.В.Автономов. Заявл. 26.03.86, №4042747/30-15, опубл. в Б.И., 1988, №2.

12. Барашев С. М. Перераспределение частиц зернового вороха в наклонном воздушном потоке // Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. Зеленоград. 1970, №13.- С. 20-22.

13. Бердышев В. Е. Влияние неравномерности подачи вороха на качество работы очистки зерноуборочного комбайна. Сборник научных трудов МИИСП. М. 1980, Т17.- С. 234-242.

14. Быков B.C. Снижение энергоемкости плоскорешетных сепараторов // Тракторы и сельхозмашины.- 1997.-№5.- С. 22-24.

15. Быков B.C. Скорость виброперемещения слоя в режимах с подбрасыванием // Техника в сельском хозяйстве.- 2003.-№3,- С. 9-11.

16. Гурьев Е.А. Исследование возможностей интенсификации технологического процесса очистки зерноуборочного комбайна. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Омск, 1974.-25с.

17. Дрюк В.А. Возможности увеличения намолота зерна в Алтайском крае / В.А.Дрюк, С.Ф.Сороченко// Мой Алтай: село и город / Журнал агропромышленного комплекса Алт. края. 2004, №5.- С. 17.

18. Жалнин Э.В. Определение интервалов возможных режимов движения материала по решету зерноуборочного комбайна при наличии поперечного крена / Э.В.Жалнин, А.А.Соловейчик, Д.И.Уркинбаев- М.: НТБ ВИМ, 1997, №88.-С.12-15.

19. Жалнин Э. В. Перспективные принципы совершенствования зерноуборочных комбайнов // Тракторы и сельхозмашины.- 1986.-№9,- С.24-29.

20. Жданов Г.П. Стабилизация технологического процесса молотильно-сепарирующего устройства зернокомбайна при неравномерной урожайности и влажности стебельной массы. Новосибирск, 1986.-24с.

21. Зерноуборочные комбайны Jetzt auch dynamischer Hangansgleich bei Claas-Mahdresche. Prant. Lanatechn 1984,37,N12 486.

22. Зерноуборочные комбайны John Deere. A JOHN DEERE ceg Europaban gyartott uj "Z" sorozatu gepeinek egyike: a JOHN DEERE Z 2058 arato-cseplo gep/Soros I. // Mezogard. techn. . -1993. -34,№4.-С.28.-29.-Венг.

23. Зерноуборочные комбайны фирмы John Deer. Z-Serie von John Deer: eine neue Mahdreschergeneration // Prakt. Landtechn. -1993. -46, №4. -C. 30-31.-Нем.

24. Зерноуборочные комбайны. Im Blickpunkt: Mahdrescher. Wacker Peter, Kutzbach Heinz Dieter. "Landtechnik", 1988, 43, №1, C. 27-30 (нем.; рез. англ.).

25. Зерноуборочный комбайн Ford New Holland TF46. Ford New Holland TF46. "Agr. Mach. J.", 1987, 41, №10, C. 39 (англ.).

26. Песков Ю.А. Зерноуборочные комбайны "Дон" / Ю.А. Песков, И.К.Мещеряков, Ю.Н.Ярмашев и др. -М.: Агропромиздат , 1986.- 333 с.

27. Зерноуборочные комбайны. / Г.Ф.Серый, Н.И.Косилов, Ю.Н.Ярмашев, А.И.Русанов- М.: Агропромиздат, 1986.- 248 с.

28. Зерноуборочный комбайн. Mahdrescher: Заявка 3906186 ФРГ, МКИ5 А 01 F 12/44, А 01 D41 / 12 / Honl Josef, Teufel Beate; Klockner-Humboldt-Deutz AG.- № 3906186.8; Заявл. 28.02.89; Опубл. 30.08.90.

29. Канеев И. И., Интенсификация процесса разделения зернового вороха на очистке комбайна с переменным режимом работы верхнего решета. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ростов-на-Дону, 1987.- 25с.

30. Комбайны высокого качества для Великобритании. Uprated models for UK. "Agr. Mach. J.", 1986, 40, №6, С 34-35. (англ.).

31. Косогорный зерноуборочный комбайн Laverda 3350 AL Laverda 3350 AL Hillside Combine. «Green Book Auth.Trac., Agr. and Forest. Equip, and Supplies», 1985—1986, 31, № 55, С 374—375. (англ.).

32. Летошнев M.H. Сельскохозяйственные машины. М.-Л., 1955.-325с.

33. Максимчук В.К., Исследование влияния неравномерности загрузки молотилки комбайна, по ширине, на качественные показатели работы зернового комбайна. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Омск, 1972.-26с.

34. Мельников С.В. и др. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос. Ленингр. отд-ние,1980. - 168 с.

35. Мигреладзе Н.М. Исследование процесса разделения зернового вороха с высоким содержанием незерновой части урожая. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Краснодар, 1976.- 28 с.

36. Микая Т.Б. Ветрорешетная очистка аксиально-роторного зерноуборочного комбайна // Тракторы и сельхозмашины.- 1990.- №11.- С. 17-19.

37. Надирашвили Р.С. Некоторые вопросы исследования механизмов, применяемых в комбайнах, работающих на склонах. Автореферат к. т. н.,Тбилиси, 1967.-19с.

38. Налимов В.В. Статистические методы экстремальных экспериментов / В.В.Налимов, Н.А.Чернова М.: Наука, 1965. - 340с.

39. Нелюбов А.И. Пневмосепарирующие системы сельскохозяйственных машин / А.И.Нелюбов, Е.Ф.Ветров М.: Машиностроение, 1977. - 190с.

40. Пат. 2002401 РФ, МКИ5 АО 1F12/44. Молотилка / С.Ф.Сороченко,

41. B.Ф.Семенов Опубл. 15.11.93, Бюл. №41-42.

42. Пат. 2038739 РФ, МКИ5 A01F12/44. Сепаратор зернового вороха /

43. C.Ф.Сороченко, В.Ф.Семенов Опубл. 19.07.95, Бюл. №19.

44. Пат. 2058710 РФ, МКИ5 АО 1F12/44. Решетный стан очистки зерноуборочного комбайна / С.Ф.Сороченко, В.Ф.Семенов, В.А.Эбель, С.В.Терехин Опубл. 27.04.96, Бюл. №12.

45. Пат. 2095965 РФ, МКИ6 АО 1F12/44. Решетный стан очистки зерноуборочного комбайна / С.Ф.Сороченко, А.М.Фролов Опубл. 20.11.97, Бюл. №32.

46. Пат. 2101909 РФ, МКИ6 АО 1F12/44. Сепаратор зернового вороха / С.Ф.Сороченко Опубл. 20.01.98, Бюл. №2.

47. Пат. 2134503 РФ, МКИ6 АО 1F12/44. Решетный стан очистки зерноуборочного комбайна / С.Ф.Сороченко, И.В.Киреев, А.Ю.Кулаков -Опубл. 20.08.99, Бюл. №23.

48. Пат. 2137349 РФ, МКИ6 A01F12/44. Очистка зерноуборочного комбайна / С.Ф.Сороченко, А.Н.Антропов Опубл. 20.09.99, Бюл. №26.

49. Пат. 5205786 США ,МКИ5 А 01 F 12/34. Решёта зерноуборочного комбайна. Level bed harvester /Murphy Ronald G. .-№ 687169; Заявл. 18.04.91; Опубл. 27.04.93 ;НКИ 460/9

50. Пат. 2177683 РФ, МКИ7 АО 1F12/44. Решетный стан очистки зерноуборочного комбайна / С.Ф.Сороченко, В.А.Дрюк Опубл. 10.01.02, Бюл. №1.

51. Пат. 2113104 Россия, МПК6 А 01 F 12/44. Решето / В.А.Горлов № 94011040/13; Заявл. 30.3.94; Опубл. 20.6.98, Бюл. № 17.

52. Поперечная статическая устойчивость зерноуборочных комбайнов с классической технологической схемой. Staticka stabilita standardnich sklizecich miaticek. Maler J. «Zemed. techn.», 1988, 34, №6, C. 323—334.

53. Распределитель зернового вороха зерноуборочного комбайна. Vorrichtung zur gleichma(3igen Gutverteilung bei Mahdreschern -.Заявка 4016878 ФРГ, МКИ5 A 01 D 41/00 / Glaubitz Franz, Strickmann Dieter; Claas oHG.-№4016878.6; Заявл. 25.05.90; Опубл.28.11.91

54. Резниченко В.И. Интенсификация процесса предварительной обработки невеяного вороха. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Воронеж 1992.-32с.

55. Салеев Ф. И. Ветрорешетная очистка зерноуборочного комбайна с улучшенной качественной характеристикой центробежного вентилятора. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск 1983.- 32с.

56. Семенов В.Ф. Результаты стендовых испытаний очистки для работы комбайна на склонах / В.Ф.Семенов, С.Ф.Сороченко, А.М.Фролов,

57. B.А.Эбель // Тезисы докл. науч.-техн. конф. / Проблемы автоматизации и технологии в машиностроении.- Рубцовск, 1994.- С.235-237.

58. Семенов В.Ф. Очистка зерноуборочного комбайна/ В.Ф.Семенов,

59. C.Ф.Сороченко // Тезисы докл. межд. науч.-техн. конф./ Вузовская наука на международном рынке научно-технической продукции.- Барнаул, 1995,-С.55.

60. Семенов В.Ф. Очистка зернокомбайна для работы на пологих склонах / В.Ф.Семенов, С.Ф.Сороченко, А.М.Фролов // Труды Алтайского государственного технического университета им.И.И.Ползунова. Выпуск 6:

61. Техника и технология зерна и плодов / Алт.гос.техн.ун-т им.И.И.Ползунова.-Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1996.- С. 168-174.

62. Соловьев А. Т. Исследование режимов использования комбайнов в предгорной зоне Алтая. Автореферат к. т. н., Омск, 1967.-19с.

63. Сороченко С.Ф. Результаты лабораторно-полевых испытаний комбайна СК-5М "Нива" с экспериментальной очисткой / С.Ф.Сороченко,

64. B.Ф.Семенов, С.В.Терехин // Сибирский вестник с/х науки.- 1992.- N3.1. C.129-131.

65. Сороченко С.Ф. Исследование системы очистки зернокомбайна с самоустанавливающимся решетом и решетно-винтовым сепаратором для работы на склонах / С.Ф.Сороченко, А.М.Давыдов, Е.Е.Костоглодов //

66. Сб.статей / Академия транспорта РФ, АлтГТУ им. И.И.Ползунова, Барнаул,2000.-С.96-101.

67. Сороченко С. Ф. Математическая модель сепарации зерна в модернизированной системе очистки комбайна, работающего на склонах / С.Ф.Сороченко, В.А.Дрюк // Сб, научн. тр./- Вып. 4.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2002. С. 317-318.

68. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин // А.В. Красниченко.- М.: Госиздат, I960.- 1 т,- 655 с.

69. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей / В.З.Бродский, Л.И.Бродский, Т.И.Голикова и др.-М.: металлургия, 1982.-752 с.

70. Уборка зерновых на склонах комбайнами с продольным выравниванием рабочих органов / Йозеф Маерж // Междунар. Агропром. -1990 № 6.-С.119-123.

71. Уборочные машины на выставке «Agritechnika 91». Sklizece па vystave Agritechnika 91 / Rotschow J. P. // Mech. Zemed. .-1992 .- 42, №2 .-C. 51-53.-Чеш.

72. Устройство зерноуборочного комбайна для выравнивания по ширине зернового вороха на решете при работе на склонах; Пат.2041594 Россия, МКИ6 А01Д41/12/ Е.М.Ященко, Ю.А.Песков / Заяв.20.10.92; опубл 20.08.95.

73. Шахмаев М. В. Экономическая эффективность применения сельскохозяйственной техники. М.: Россельхозиздат, 1983.-207с.

74. Яшутин Н.В. / Предпосылки и направления совершенствования систем земледелия на Алтае в современных условиях / Н.В.Яшутин, В.И.Бивалькевич // Четвертая региональная научно-практическая конференция. Барнаул 2001.-С. 232-235.

75. Untersuchungen zum Einfluss der Hangneigung aur Flachenleistung und Massestrom der Mahdrescher /Herrmann Karl, Jahne Michael //Wiss/ Z/ M/-Luther-Univ., Halle-Wittenberg. Math.-Naturwiss. R. .-1992/-41 ,№6 .-С/125-131 /-Нем.

76. Методы экономической оценки. ГОСТ 23728-1988.-Введ. 1989-01-01.-М.: Изд-во стандартов, 1988. -IV, 20 с.