автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение пропускной и сепарирующей способности молотильного устройства на основе интенсификации процесса обмолота

НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО 31ШЖНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИЗШРСИКТ

На правах рукописи

ФАДЕЕВ Валентин Семенович I^лл'

УДК.631.3&4.026

ПОВШИШЕ ПРОПУСКНОЙ К СЕИАРИРУЩЗП СП0С0БН0С1И МОЛОТИЛЬНОГО УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ Ш1ТЕНСИФИШР ПРОЦЕССА

столой

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических на"«

Новосибирск - 1991

Работа выполнена на кафедре "Сельскохозяйственные и мелиоративные машины" Тюменского сельскохозяйственного института

Научный консультант - кандидат технических наудс, доцент Леонтьев Ю.С.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Логин А.Д.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сахотпк С.В.

Ведущее предприятие - Красноярское производственное объединение по зерноуборочным комбайнам

Защита диссертации состоится " 2А" Ц1/ к А 1991г на заседании специализированного совета К.120.32.01 Новосибирского сдана Трудового Красного Знамени государственного аграрного университета по адресу: 630039, г.Ноаосибирск-39, Добролюбова, 160, НГАУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке универ-

ситета.

Автореферат разослан "("У" У-СА.^ 1991г

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРАМИ. РАБОТЫ

Актуальность темы. Ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна является ключевой проблемой сельского хозяйства, решение которой дает возможность создать необходимый продовольственный и фуражный фонд страны без больших закупок зерна за рубежом. Для выполнения этой задачи нзобзсодимо постоянно повышать урожайность зерновых культур, а также обеспечить создание и выпуск комплекса ьгшин дль двухфазной уборки, стационарного обмолота и высокопроизводительных комбайнов для уборки зерна. Наряду с этим останется и будет нарастать потребность в легких малогабаритных зерноуборочных комбайнах среднего и малого класса, использование которых экономически выгодно для хозяйств многих зон нашей страны и особенно тех, которые внедряют новке формы орга- из&ции труда и производства.

Снижение затрат труда, средств и потерь зерна при уборке обуславливают повышение производительности комбайнов, которая во многом определяется пропускной и сепарирующей способностью молотильного устройства. Повышение этих показателей молотильного устройства экстенсивным путем, за счет размеров, ведет к увеличению габаритов, массы и стоимости зерноуборочного комбайна.

Поэтому остается актуальной проблема интенсификации процесса обмолота зерновых культур в барабанно-дековом молотильном устройстве, являющегося основным среди всех типов, которые нашли применение в молотилках зерноуборочных комбайнов.

Цель исследования. Повышение пропускной и сепарирующей способности молотильного устройства на основе интенсификации процесса обмолота без снижения его качественных показателей.

Объект исследования. Процессы обмолота и сепарации зерна, осуществляемые барабаннс-дековш молотильным устройством.

Предмет исследования. Закономерности члияния технологических к конструктивно-механических величин молотильного устройства на качество обмолота в его начальной фазе и на выходные качественные и энергетические показатели интенсифицированного процесса обмолота хлебной массы.

Научная новизна. Выедено понятие ударной эффективности воздействия бича на хлебную массу в начальной зоне обмолота и определено ее аналитическое выражение, по которому эф:|ек-

тивность воздействия есть средний ударный импульс и среднее ускорение, полученные колоссж в растительном потоке.

Экспериментально определено, что увеличение окружной скорости биче'' и снижение зазора между бичами и плоской секцией, образующей начальную зону обмолота, обеспечивает высокий вымолот при незначительном дроблении зерна.

Выведено неравенство, позволяющее анализировать влияние различных механико-конструктивных величин на скорость и равномерность входа хлебной массы в начальную молотильную зону.

Получена частная математическая модель интенсифицированного процесса обмолота и установлены закономерности влияния такого процесса на сепарацию зерна мс ютильно-сепарирукхцей системой.

Разработана методика оценки погрешности определения показателей процесса обмолота.

Техническая новизна исследуемого вопроса подтверждена авторским свидетельством на изобретение (а.с.№ 1130243).

Практическая: ценность. Предложенное направление интенсификации процесса обмолота рекомендуется для использования при проектировании молотильных устройств. На основе его разработано барабанно-дековое устройство, применение которого индивидуально или в двухбарабанном молотильно-сепарирупцем устройстве позволяет повысить производительность и надежность процесса обколота.

Так, переоборудованное молотильное устройство комбайна СК-5М при угле обхвата деки 115° повышает производительность комбайна в среднем на 15%.

Реализация результатов работы. Зерноуборочный комбайн СК-5М с модернизированным молотильным устройством внедрен в учхозе Тюменского СХИ. Результаты провэденных исследований приняты для конструктивной проработки СКВ Красноярского производственного объединения по зерноуборочным комбайнам и используется в учебном процессе факультета механизации Тюменского СХИ.

Апробация. Основное пояснения работы докладывались на научно-технической конференции ЬШ'ЗСХ (1983г), рассматривались в СКВ Красноярского производственного объединения по е ерно у строчным комбайнам (1989г), отделе механизации НПО

"Северное Зауралье" (1989г), на заседаниях кафедры "Сельскохозяйственные и мелиоративные машины" ТСХИ.

Публикация. По результатам исследований опубликовано 10 работ.

Объем, работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Она содержит 160 страниц машинописного текста и включает 21 рисунок, 1В таблиц, 105 наименований литературных источниког и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

Во введении обосновывается актуальность темы, ставится цель и с следов алия, кратко излагается основное иодоркаше и научная новизна работы.

В первой главе, рассмотрены пути повышения пропускной и сепарирующей способности барабанно-декового молотильного устройства, на основе которых достигнуто увеличение пропускной способности молотилок зерноуборочных комбайнов.

При изыскании направления интенсификации процесса обмолота использованы экспериментальные и теоретические исследования В.П.Горячкина, М.А.Пуетыгина, Н.И.Кленина, Э.И.Липковича, З.И.Воцкого, И.Е.Макарова, Ю.Ф.Лачуга, А.И.Гзтьманова, И.В. Горбачева, Г.А.Иузина, А.И.Русанова, А.Н.Крахалева, К.В.Пет-роградова, Р.Арнольда, В.Баадера, Д.Троллопа и других ученых.

Выявлено, что факторами, определяющими процесс обмолота, явг ются число воздействий и сила ударного воздействия бича на хлебную массу. Основными конструктивно-механическими величинами, от которых зависят эти факторы, являются: длина дуги деки, шаг бичей, окружная скорость бичей, средняя скорость хлебной массы, угол входа растительного потока и молотильные зазоры.

Зависимость вымолота зерна от длины ду .л деки имеет экспоненциальный характер, и, следовательно, ее увеличение ведет к резкому снижению степени интенсификации процесса. Ууеньаеше шага бичей ниже 0,20м приводит к снижению качества обмолота, т.к. значительно снижается ударное воздействие бичей. Уменьшение скорости потока обмолачиваемой хлебной массы связана с однопуеменним увеличением толи,кны потока, что

неизбежно повышает скорость движения верхнего слоя стеблей, контактируемых с бичами, поэтому ухудшается качество вымолота зерна.'

Реал- чой основой увеличения числа воздействий бичей на хлебную массу являемся повышение их скорости, но при этом, нарастает повреждение зерна, которое в значительной мере зависит ота направления подачи стеблей к барабану (угла входа): при угле входа 0° дробление составляет 0,88^, а при 60° - 0,34%. Увеличение окружной скорости бичей значительно эффективнее влияет на вымолот зерна в начальной зоне обмолота, чем в конечной. Уменьшение зазора в начальной части деки также значительно повшает вымолот и без заметного -шеличвния повреждения зерна, которое нарастает интенсивно, в основном, тогда, когда налив зазоры действуют на большей длина дуги деки. Анализ результатов исследований доказывает, что повышение вымолота зерна в начальной фазе обмолота значительно снижает конечный недомолот и существенно увеличивает сепарацию зерна декой молотильного устройства.

Исходя из вышеизложенного, вццвинута следующая гипотеза: интенсификация процесса обмолота возможна на основе повышения вымолота зерна в начальной зоне обмолота, которое может быть достигнуто за счет некоторого увеличения окружной скорости бичей при одновременном изменении угла входа хлебной массы и за счет увеличения ее деформации на начальном участке деки цутем плавкого снижения зазора мезду бичами и планками.

Для разработки принятой гипотезы и ее практической реализации поставлены следующие задачи исследования:

1) установить влияние скорости бичей, молотильного зазора и других механика-конструктивных величин ва основные факторы обмолота в начальной зоне, & тайка на скорость и равномерность входа хлебной массы в начальную зону обмолота;

2) определить зависимость показателей процесса обмолота хлебной массы в начальной зоне от скорости бичей, молотильного зазора и- подачи хлебной массы;

3) установить вл. яние подачи хлебной массы и частоты вращения барабана на показатели работы интенсифицированного .молотильного устройства и всей колотильно-сепарирующей систе- . мы; ..•.■••■.',

. 4) провести половые испытания зерноуборочного комбайна; оборудованного окспериментльнш молотильным устройством и определить его технико-экономическую эффективность.

Во второй главе изложено теоретическое исследование влияния механико-конструктивны* величин молотильного устройства на основные факторы обмолота в начальной зоне, а также на скорость и равномерность входа хлебной массы.

Число воздействий 6ичрй на ко..ос в начальной зоне обмолота можно определить по выражению:

2 - Ж. I' , г ш

н Vк и

где окружная скорость бичей;

средняя скорость колоса в начальной зоне;

1.8- иаг "ичей;

Ек- длина колоса;

6.1- длина начальной зоны обмолота.

Зависимость (I) и ранее проведенный анализ влияния различных величин на показатели процесса обмолота показывают, что увеличение числа воздействий можно достичь некоторым повышением окружной скорости бичей. Ко ее повышение сиязано с увеличением эффективности ударного воздействия бича, которая влияет не только на вьмолот, но и повреждение зерна. Для •рчшения вопроса о возможности повышения скорости бичей определена зависимость эффективности воздействия бича от гсех -механико-конструктивных величин молотильной пары.

Эффективность воздействия бича определена при рассмотрении его взаимодействия с верхним.колосом (рис.1). Ударный импульс и ускорение, сообщенное бичем колосу в конце удара, являются основными величинами, под действ, ом которых происходит выделение зерен. Нормальная составляющая ударного импульса, действующая на упругую поверхность бича:

й>

где К - коэффициент восстановлення при ударе

колоса о поверхность 5нча;

приведенная масса бича (ыассг барабана, приведенная к песту удара);

/77л- приведенная масса колоса;

нормальная составляющая" скорости бича;

У"- нормальная составляющая скорости колоса.

Учитыаач, что приведенная масса колоса несоразмерно мала в сравнении с массой барабана, можно выражение (2) записать в виде:

Б" - с/^/ту^гй-"*

Касательная составляющая ударного имдульса составляет:

Составляющие 5" и вызывают соответствующие реактивные импульсы ударной поверхности и . При этом гДе 4 - динамический (мгновенный) коэффициент трения.

Скорость колоса в конце удара"определяется на основе теоремы об изменении количества двикешя при ударе. Считая,

что импульсы и являются внешшши, можно записать:

т*-(иХг = V«"),

ШкШк-и!) Ш).

Решив уравнения относительно скорости колоса в конце удара, получим:

(¿^/¡(мни^УЛ+и?.

Второе уравнение справедливо при оС ^ . При Л^Ч'д вместо необходимо принимать , т.к. в этом

случае импульс силы трения не достигает своего максимального значения и будет равен возбудившему его касательному импульсу.

Ускорение колоса в конце удара:

00*

„ _ ир-иг _ а+кну«*-^)

ООк = ——— э —гт-:—'

й-ь м

где - время удара

Учитывая, что выделение зерен из колйса осуществляется в основном от действия нормальных составляющих ударного импульса и ускорения, а У9П - Ц} СОЗоС. и Уц $1П получим:

Ог)к " •

ль

Величина ударного импульса во многом зависит от приведенной массы колоса, которая определяется не только его общей массой, но и жесткостью. Этим объясняется г^рудноеть выделения оставшихся зерен при домолоте, когда колос потерял сзою массу и жесткость. Кроме того, импульс и ускорение зависят от угла сЬ , который изменяется в зависимости от угла входа хлебной

массы V . При более' плавном входе ее в молотяльноё устройство (нижнее положений бича): ■ '

Следовательно, ри угле импульс и ускорение полоса будут уяе значительно иеныае.

Выделение зерен из нижележащих колосьев происходит при деформации (уплотнении) потока растений, когда создается большая еозыоенссть непосредственного контакта колосьев с поверхностью бича. При значительном ограничения уплотнения нижние колосья на входе взаимодействуют с поверхностью бича у:ке только через упруго-вязкие элементы хлебной кассы ч получают меньшие ударные импульсы и ускорения.. Следовательно, эффективность воздействия бича на хлебную массу в значительной мере зависит от ее деформации, которая характеризуется обычно относительной величиной:

где М - толщина растительного потока на входе;

h - минимальный ограничивающий зазор.

Толщина потока хлебной кассы (в рабочих пределах подачи) мало влияет на относительную деформацию (при h ■» 5мм 6 = 0,83...0,91), а влияние изменения зазора значительное (при Н=50мм изменение h от 5 мм до 15 мм вызывает уменьшение £ от 0,90 до 0,70). Кроме того, априорно известно, что увеличение зазора резко уменьшает вымолот зерна. Следовательно, характер изменения относительной деформации от толщины потока и зазора, а также ее значения дают основание принять ее за показатель, учитывающий воздействие бича на все колосья в потоке хлебной массы» Тогда ударную эффективность воздействия бича на хлебную массу в начальной зоне обмолота можно выразить:

(3)

Э6 = Z$z IbK)(Usсоьа tV*s№)

(4)

Так как £ - безразмерная величина, ?9 физический смысл эффективности воздействия бича - средни^ ударный импульс и среднее ускорение, полученные колосьями в штоке хлебной массы. Зависимости (3) и (4) лоль^стью подтверждают положения принятой рабочей гипотезы.

Изменение угла входа хлебной массы (с целью увеличения угла оС ) и зазора И окажут влияние на скорость потока хлебной массы, что может привести к уменьш нию числа воздействий бичей (I). О скорости потока растений можно судить по скольжению бичей относительно стеблей в начальной зоне (рис.2)

Условие скольжения имеет ввд:

где р» - ^вжущая сила, сила трения, возникающая между

оичем и стеблями;

~ сила трения, возникающая между стеблями и планками деки;

Л - сила сопротивления перемещении стеблей в приемной части молотилки.

Сила Я= Р> а Р - сила, которую необходимо приложить к стеблям для преодоления силы Я • При определении силы Р поток стеблей рассматривается как гибкий элемент, охватывающий днище приемной камеры, в конце которого приложена сила Рл , сила сопротивления, позшкакщая между стеблями и планками транспортера, лопастями битера. Сила Р зависит от' (~п и угла перегиба стеблей р , который можно выразить:

В начале участка перегиба РяРп , а затем увеличивается и приращение ее равно элементарной силе трения:

Определив ¿ДО« из уравнения равновесна и проведя преобразования, получим: йЦп*Р-йр> . , .

Тогда дифференциальное уравнение будет иметь вид: ,

частное решение которого определяет силу Р:

После этого условие скольжения (5) мочено записать:

Рис.2 Схема сил, действующих на растительный поток.

/ - коэффициент трения стеблей по поверхности днища приемной камеры;

/1 - коэффициент трения бича по стеблям;

- коэффициент трения стеблей яо дехе;

А/ - сила нормального давления. Сила нормального давления зависит от удельного давления и площади контакта бича с хлебной -массой ( Ф ), Удельное давление определяется по формуле:

где

Яо=Ае

ДиС - коэффициенты.

Тогда неравенство (6) примет вид:

cm Ряе»

(fr/i)A4>

Если это неравенство выполняется, то Упм^Угр т.е. скорость на входе находится на уровне "корости подачи ее транспортирующими органами. Это условие не является характерным для молотильных устройств.

Второе условие :

ест е1^*^' • > го Игр. (7)

(/.-¿m

При средней подаче хлебной массы, большом зазоре и большом угле перегиба (серийные молотильные устройства) левая и правая часть неравенства разнятся немного, поэтому и приращение скорости не очень значительно (0,5... .1,0 м/с).

При fi Ф 0, когда угол входа ¥ приближается к 90°, неравенство (7) принимает вид:

Л -

В этом случае при небольшом зазоре существует уже возможность разрыва потока хлебной массы и неравномерной подачи. Поэтому необходимо увеличивать силу сопротивления ( Гп ) за счет уменьшения зазора между гребенчатыми лопастями битера., планками транспортера и днищами, по которым скользят стебли. Эти'положения учтены при проектировании молотильных устройств, осуществляющих интенсифицированные процессы обмолота.

В третьей главе приведены задачи, программа и методика экспериментального исследования.

Основные задачи: определить влияние скорости бичей,- молотильного зазора и подачи на качественные показатели процесса обмолота в начальной зоне; установить влияние подачи и частоты вращения барабана на показатели работы интенсифицированных молотильных устройств и всей молотильно-сепарирующей системы.

Для решения поставленных задач разработана программа, предусыатрияаодая проведение трех эксперимрчтов, которые осу-

ществлялись по плану первого порядка (полный факторный эксперимент), плану второго порядка (трехуровневый план Бокса) и одно-фахторному плану.

Опыты всех экспериментов выполнены на лабораторно-проиэвод-ствен..ой установке (рис.3), которая включает цепочно-ленточный подающий транспортер I шириной 1,2м, наклонный транспортер 2, переоборудованную молотилку сроийного комбайна и емкости для сбора отсепарироваяного зерна 7. Для проведения экспериментов к бильному барабану 3 устанавливалась одна плоская секция 4 или добавлялись к ней разные, по длине дуги криволинейные секции Ь, а также соломотряс б.

Дополнительно были изготовлены: установка для домолота, установка для очистки домолоченного зерна и тзнэоблок к ишиву барабана, позволяющий улучшить запись осциллограмм крутящего момента. При определении дробления и микроповреэдения зерна, недомолота и потребной мощности руководствовались требованиями методики испытаний и едаргетической оценки зерноуборочных машин, изложенных в соответствующих стандартах, а также использована методика определения механических повреждений зерна при научньгх исследованиях.

Разработана методика оценки гюгречщости определения пока-

Рис.З Схема экспериментальной установки

сатслей процесса обмолота, которая позволила правильно выбрать средства измерений непосредственно измеряемых величин и при определенных их численных значениях вычислить погрешности определения показателей.

Обработка результатов опытов всех экспериментов проведена с использованием методов математической статистики и ЭВМ.

При полевых и хозяйственных испытаниях определение качества работы молотилок осуществлялось палевыми мотсами, рекомендованными для использования при рядовой эксплуатации комбайнов, и по методике эксплуатационно-технологический оценкл ОСТа 70.8.I-8I.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования, полевых опытов и дан их анализ.

В результате реализации полнофакторного эксперимента установлена взаимосвязь между величинами, повыщащими ударную эффективность.и число воздействий бичей на хлебную масу в начальной зоне обмолота, образованной плоской секцией 4 (рис.3), и качественными показателями'процесса в.виде уравнений регрессии:

(I, = -0,5340+0,0203 ir¿,

tft*-'t,2643*0,052Ve-0,0206h+4 '7/¿q~ 0,006 M, A 3 77,88- Г,50*1-3,81 h+0,StЦП,

где 5 - недомолот зерна в соломе,%;

di- дробление зерна) отсепарированного секцией

tíz- дробление зерна, вышедшее.с соломой,

X - сепарация зерна секцией,%;

Vi- окружная скорость бичей барабана, м/с;

h - зазор мевду крайней планкой секции и бичам-- мм;

1 - приведенная подача хлебной массы, кг/с.'

Уровни варьирования факторов (величин): lis- 30 и 30 м/с; h - б и 10 мы; 1 - 4 и ó кг/с. Эксперимент проведен на сухой

пшенице сорта Стрела. При принятых уровнях варьирования величин и технологическом состоянии хлебной массы вымолот зерна' был высок и колебался в пределах 96...98,75%. Результаты эксперимента показали, что повышенная скорость бичей при большом уг .е входа хлебной массы не приводит к значительному дроблению зерна: так при % =38 м/с и Я - 5кг/с оно составляет:

0,2&ъ и С^ =0,25$ (рис.4а). А снижение недомолота, для этого уровня вымолота, существенно и составляет 1,1%. При этих же значениях факторов уменьшение зазора с 10 мм до 6 мм снижает недомолот на 1,6% при повышении дробления вещего на 0,08%. Влияние скорости бичей и молотильного зазора на показатели обмолота зависит от того, на каком уровне находится подача хлебной массы (рис.4в): при зазоре б мм увеличение подачи до 6 кг/с ведет к возрастанию недомолота, а при запоре 10 мм

6 л

0,40

0,35 0,30 0,25 0,2 0 0,4 0,10

•¿■/о—.

/ | ч \ V

/ 1 «З&ЛГ \ к.

Ж/ / \ / ■

%

/ ¿У* У —■—

1%. К%

т

30

5,5 3,0 2,5

2,0 50 ■1,5

1,0 25 0.5

л «'/

\ \

» N

а)

&)

4,0 5,0

Рис.4 Влияние окружной скорости бичей и молотильного зазош. (а), подачи хлебной массы в зависимости от зазора и скорости бичей (в), зазора и подачи (с) на показа.али процесса обмолота в начальной зоне: (- ) - недомолот; (--- ) - дробление зерна, вышедшего с соломой; (• * ) -дробление зерна, отсепарированного секцией.

недомолот снижается с 4,0$ до 3,4$.

Результат« эксперимента подтвердили теоретическую зависимость (4), указывающую на значительное повышение эффективности воздействия бича при уменьшении зазора и некоторое - при увеличении толщины слоя хлебной массы (подачи).

Увеличение недомолота при зазоре б мм связано с повышением скорости потока хлебной массы (7) и ' оответственчо с снижением • числа воздействий (I).

Сепарация зерна секций (рис.4с) в зависимости от зазора и подачи изменяется от 26 до 37$.

На основе результатов этого эксперимента разработана схема интенсифицированного процесса обмолота: основной повышенный вымолот зерна осуществляется в начальной зоне, основная сепарация зерна - в средней фазе, а домолот - в конечной зоне. Эта схема реализуется молотильным устройством (а.с.113^243), дека которого состоит из двух секций:, плоской решетчатой, установленной касательно к барабану,. и криволинейной, расположенной уступом, к первой (рис.3). Эксперимент по определению влияния частоты вращения барабана и подачи хлебной массы на качественные показатели работы такого молотильного устройства с углом обхвата криволинейной секции деки 75° (предназначено для первой фазы обмолота.в двухбарабанном аппарате) позволил получить следующие зависимости:

6*3,35- 0,0026 П$-0,39 Я + 0,05г ?2, й * 0,01 * 0,00023Пг-О,0(65 Я., п* 37,15* О, агп& А -ЮЗ-ЗЛЯ.,

где С1 - дробление зерна; Л - микроповреждение зерна.

Уровни варьирования факторов: 1000, 1100, 1200 мин""*;

^ - 4,6,8 кг/с. Зазоры застабилизированы на уровнях: на выходе плоской секции - 6 мм, на выходе криволинейной секции - 5 кн.

Анализ зависимостей показывает, что характер изменения недомолота, дробления и повременил зерна в зависимости от П1 и. Я соответствует общим закономерностям, присущим бильннм молотильным аппаратам. Особенностью является то, что увелиия-

ние 1\5 с 1000 до 1200 мин~* очень мало повышает дробление и шкро-поврезденке зерна, а недомолот снижается значительно, на 0,52%. Сепарация зерна зависит только от подачи хлебной массы.

Лосе постановки к барабану серийной деки с углом обхвата 127° проведен опыт обмолота той же пшеницы в режиме, рекомендованном для первой фазы обмолота: /1<Г= 1000 зазоры -22/7 ми. Сравнительный анализ иокадак, что при примерно одинаковой сепарации и механическом повреждении исследуемое молотильное устройство обеспечило снижение недомолота в 1,6 раза.

Б результате эксперимента по определению влияния подачи хлебной массы на показатели работы колотильпо-сепарируедей системы (Ь£С), включающей молотильное устройство с углом обхвата криволинейной секции 90° и клавишный соломотряс длиной 3,6 м, установлено, что при Пе~ 1300 млн""* кривая недомолота смещается к оси абсцисс и при подачах 6,0...7,0 кг/с недомолот не превосходит значения, допускаемого агротехническими требованиями (рис.б). При уменьшении педачи хлебной массы дробление зерна нарастает интенсивно и при 5,0 кг/с достигает 0,70$, Хотя изменение погребной мощности от подачи имеет параболический характер, но этот участок параболы находится далеко от верганы и поэтому кривизна ее незначительна. Удельная мощность увеличивается от 3»3 кВт до 4,0 кВт. Сепарация зерна плоской секцией (рис. 6) изменяется пропорционально подаче, а криволинейной - . не зависит от нее, т.к. в обмелачивеемой хлебной массе, поступающей на начало секции, почти, все зерно уде находится в свободном состоянии и масса интенсивно растягивается на плоской секции. Зависимость потерь зерна КСС от подачи имеет вид:

„26,3

п<*ч*е * •

Например, при ^ = 5 кг/с коэффициент сепарации зерна соломотрясом 1,4"лГ и коэффициент схода зерна из молотиль-

ного устройства - 7,5/а, а у комбайна СК-5А (по данным

Клеиина Н.И.) они составляют 0,9.. ,1,0-]л и 13...15% соответственно. Это связано с уменьшением измельчения соломы и увеличением сепарации зерна в молотильном устройстве.

Полевые испытания зерноуборочного комбайна С!С-оМ с переоборудованным молотильным устройством, осуществляющим иктенси-

фицированный процесс обколота, проведены на уборке рта, паени-цы, овса и гороха, Установлены режимы обмолота этих культур.

50

40 35 30 20 го !$ /0 5 о

V ч

\

• у N

\

—— -

1 *

5,0

№

70

Г,О 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 ОЛ 0,3 0,2 0,1

0,0 в,0 ЦЛ

Рис.5 Влияние подачи хлебной массы на показатели

работы молотильного устройства; (-- ) - недомолот; (—--) - дробление; (—-••——) - микро-

поврездение; (—*—) - потребная мощность.

Например, при обмолоте рки влажностью 18...20% при подаче 5,8 кг/с в рекомендуемом режиме недомолот в соломе составил 0,55$, дробление зерна 0,65% и потери свободным зерном в соломе 0,70^.

Сравнительным испытанием модернизированного' и серийного комбайна СК-5М, проведенным на обмолоте валков пшеницы сорта Скача влажностью 32...35% установлено, что потери зерна молотилкой первого комбайна при средней подаче 4,5 кг/с составили 1,3$, а второго - 1,5%, при подаче 5,2 кг/с разница уже

составила 0,5$. При этой влажности зерна отмечено некоторое повышение ' -имя его модернизированным молотильным устройством.

Л.%

юо

90 80 70 60 50 М 30 20 10 О

1г

—

А

/

-Г- -Лк

/

-Лп.

___ Л.С

Ьс%

ио

5,0

6,0

7,0

0,9

о,в

0,7 0,6 0.5 ОЛ 0,5 0,2 О А

0.0 8,0 (¡«и

Рис.б. Зависимость зональной сепарации и потерь зерна ЫСС от подачи хлебной массы: \а,Лк,\д,Лс - г--парация зерна плоской секцией, криволинейной секцией, всей декой, соломотрясом; /|с- потери зерна.

В пятой главе приведены расчеты экономической эффективности использования молотильного устройства, осущестьлящего интенсифицированный процесс обмолота. Годовой экономический эффект от внедрения этого устройства составляет 1£В руб. на один зерноуборочный комбайн при годовой выработке 120 га.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОД! И ГВДМЕВДАЩИ

1. Увеличение пропускной способности однобарабанных молотилок отечественных и зарубежных комбайнов осуществляется, главным образом, на основе повышения пропускной и сепарирующей способности молотильных устройств, которое достигается экстенсивным путем, за счет увеличения их ; гзмеров.

2. Установлено, что интенсификация процесса обмолота достигается повышением вымолота зерна в начальной зоне обмолола, которое осуществляется за счет увеличения числа и эффективности ударного воздействия бича. Полученные для них аналитические выражения показывают, что эти основные факторы обмолота можно значительно повысить увеличением деформации хлебной массы путем плавного снижения зазора мевду бичами и планками секции (подбоя) и некоторым повышением окружной скорости бичей при одновременном увеличении угла входа хлебной массы.

3. Экспериментальным исследованием установлено, что при касательном расположении начальной секции деки увеличение окружной скорости бичей и снижение молотильного зазора ведет к существенному повышению вымолота зерна при его невысоком дроблении. Так, при Я -б кг/с, Уб= 30 м/с, И = 10 мм недомолот составил 4,0% и дробление зерна 0,04%; при Щ" =■= 38 м/с,

И = б мм недомолот снизился до I,2?% при увеличении дробления до 0,25%.

Также определено; что уменьшение зазора эффективнее влияет на вымолот и при меньшем повреждении зерна, а увеличение подачи хлебной массы при малых зазорах ведет к большему снижении процента дробления зерна при высоких окружных скоростях бичей. Кроме того, увеличение подачи при большем молотильном зазоре приводит к некоторому уменьшению недомолота зерна (при Ь = 10 км недомолот снизился с 4,0% до 3,4% при увеличении подачи с 4,0 кг/с до 6,0 кг/с).

4. Разработан интенсифицированный технологический процесс обмолота и молотильные устройства, осуществляющие его.

Получены математические модели этого процесса обмолота, анализ которых показывает, что при угле обхвата криволинейной секции деки 75° и частота вращения барабана 1200 мин"* повреждение зерна незначительно при достаточно высоком вымолоае, а

при угле обхвата секции 90° и повышенной частоте вращения бара-бела недомолот снижается существенно, но и нарастает повреждение зерна. Поэтому первые молотильные устройства рекомендуются для использования в дзухбарабаншх молотилках для осуществления первой фазы обмолота, а вторые - в однобарабанных.

Установлено, что сепарация зерна плоской секцией изменяется пропорционально подаче хлебной пассы, а сепарация криволинейной секцией ст нее не зависит. Коэффициент сепарации зерна соломотрясом, вычисленный по полученной зависимости потерь зерна МСС от подачи хлебной массы, составляет 1,40^-.

5. Полевые испытания комбайна СК-5М модернизированным молотильным устройством позволили установить режимы обмолота пшеницы, ржи, овса и гороха.

Сравнительная агротехническая оценка этого комбайна с серийным показала, что производительность его вьгле в среднем на 1Ъ% при некотором повышении плющения влажного зерна.

6. Годовой экономический эффект от внедрения разработанного молотильного устройства, вычисленный по критерию приведенных затрат в сфере эксплуатации, составляет Iüö руб. на один комбайн при годовой нагрузке 120 га,

7. Разработанное направление интенсификации процесса обмолота хлебной массы рекомендуется для использования проектио-конструкторскими организациями и предприятиями сельского хозяйства при совершенствовании молотильных устройств с целью повышения их пропускной и сепарирующей способности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фадеев B.C., Леонтьев Ю.С. Исследование однобарабан-hoi'o бильно-зубового молотильного аппарата // Механизация сельскохозяйственного производства в Северном Зауралье: Сб. научных трудов / ВАСХШШ, Сиб.отд-ние.-Новосибирск, 1984.-C.I22...I25.

2. A.c. II30243 СССР КИИ A0I 12/18 Молотильное устройство. /В.С.Фадеев, Ю.С.Леонтьев.-Опубл.23.12.84. Б.И.М7.

3. Фадеев E.G. Экспериментальное исследование обмолота хлебной массы на плоской решетчатой деке./Тюменский СХИ,-Тюмень, 1987.-be.-Деп .ВНИКТОКагрспром, N26 13C-S7.

4. Фадеев B.C. Влияние интенсификации обмолота в начальной зоне МСУ на потери зерна / Тюменский СХИ.-Тюмень, 1987.-5с.-Деп.ВНИИТЗИ агропром, № 27 ВС-67.

5. Фадеев B.C., Леонтьев 13.С., Бай Р.Ф. Переоборудование молотильного устройства комбайна СК-5М "Нива": Информ.листок /Тюменский 1ЩИ.-Тюмень, 1988, ЖЗО-Зс.

6. Фадеев B.C. Устройство для первой фазы обмолота зерновых культур.//Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1968, Ji7.-C.50'.

7. Фадеев B.C., Гуляев Н.И. "Кива" с' переоборудованным молотильным устройством // Уральские Нивы, 1988, J?7 - С.49.

8. Фадеев B.C. Скорость хлебной массы на входе в молотильное устройство / Тюменский СХИ.-Тюмень, 1989.-6с.-Деп. ВНИИТЗИ агропром, № 412 ВС-89.

9. Фадеев B.C. Совершенствование барабанно-декового молотильного устройства / Тюменский СХИ.-Тюмень, 1989.-7с. - Деп. .ВНИИТЗИ агропром, № 413 ВС-89. . ' .

10. Фадеев B.C. Интенсификация процесса обмолота хлебной массы в барабанно-дековом устройстве // Сиб.вестник с/х науки, 1990, №3 - C.9I...94.

Зак. 261, тир. 100, отп. ООП Облстаг г. Тюмень