автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Влияние геометрических параметров аксиально-роторных молотилок зерноуборочных комбайнов на показатели работы

и уп

- 3 СЕН гщ

На правах рукописи

Золотое Александр Анисимович

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АКСИАЛЬНО-РОТОРНЫХ МОЛОТИЛОК ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2000

Работа выполнена на кафедре уборочных машин Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина

Научный руководитель - доктор технических наук

Н.И. Кленин

Официальные оппоненты: - доктор технических наук

A.В. Авдеев

- доктор технических наук

B.М. Халанский

Ведущее предприятие - Центральная машиноиспытательная

станция (ЦМИС, г. Солнечногорск)

Защита состоится /22 мая 2000 года в /3 часов на заседании диссертационного совета Д. 120. 12. 02 Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина (МГАУ) по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 58, МГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 20 апреля 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук . „ А.Г. Левшин

ПО?«?.?!-/- С?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Состояние и актуальность проблемы Создание гарантированных зерновых ресурсов является важнейшей задачей сельскохозяйственного производства России. Достаточные объемы производства зерна, определяющие степень обеспеченности населения продовольствием, животноводства -кормовой базой и промышленность - сырьем, создают условия для продовольственной безопасности страны. Установлено, что эксплуатационные затраты на уборку урожая и его транспортировку на хозяйственный пункт послеуборочной обработки зерна составляют 50...55 % от всех затрат на возделывание зерновых. Это обосновывает необходимость постоянного совершенствования технологий уборочных работ и технических средств для их реализации с целью снижения себестоимости зерна.

Основным средством уборки зерновых, бобовых, крупяных, масличных, кукурузы, риса и др. культур является зерноуборочный комбайн. Несмотря на значительные успехи достигнутые при конструировании, производстве и эксплуатации комбайнов, зерноуборочный комплекс машин еще далек от совершенства как по конструкции рабочих органов, оптимальных значениях параметров его элементов, их компоновки, так и по организации всего цикла уборочных работ, соответствия машин условиям работы.

Несоответствие технологических параметров машин природно-климатическим условиям и технологическим свойствам убираемых культур в различных зонах России, невысокий технический уровень конструктивных решений, а так же недостаточно обоснованные формы и методы организации труда приводят к прямым потерям 6...8 млн. тонн зерна в среднем за год; затраты труда на единицу продукции постоянно увеличиваются и более чем в 4 раза превышают средний уровень, достигнутый в развитых странах Европы и Америки. Кроме того, сокращение общего количества комбайнов в России с 510 тыс. в 1985 г. до 285 тыс. в 1996 г., и их старение, увеличивают сроки уборки до 30 дней, что также ведет к недобору выращенного зерна.

Одно из направлений, повышающих эффективность рабочего процесса комбайнов - разработка и внедрение в их конструкцию аксиально-роторной молотильно- сепарирующей системы (далее а - р. мсс). Такие системы нашли применение, как правило, в комбайнах с номинальной пропускной способностью Япз^Ю кг/с (СК- 10, Дон 2600 ВД и др.) с шириной молотилки В>1,2 м. Целесообразность а- р. молотилок в комбайнах с я,ю< 10 кг/с и обоснование их параметров имеют важное значение для с. х. производства.

Цель и задачи исследований. Обоснование параметров и разработка а. -р. мсс зерно- рисоуборочных комбайнов с шириной молотилки В < 1,2 м с номинальной пропускной способностью до 7 кг/с, повышающих качество и эффективность уборки.

Исходя из поставленной цели, намечены следующие задачи:

-провести анализ патентных и литературных источников по оцеш технологических показателей работы молотилыю - сепарирующих систем различными параметрами;

-исследовать закономерности вымолота, сепарации и повреждения зер] в зависимости от длины траектории движения вороха в мсс, от конструктивнь параметров и от режимов работы мсс;

-разработать математическую модель сепарации целого и дроблено! зерна в а. - р. мсс различной площадью сепарации;

-разработать и реализовать конструктивные схемы а.- р. комбайнов аксиальной и тангенциальной подачей массы при ширине молотилки В < 1,2 м -выполнить сравнительные исследования разработанных и серим выпускаемых комбайнов;

-обосновать энергетическую эффективность применения комбайнов с а. р. мсс.

Объект исследования - полноразмерные моно агрегатные а. - р. мсс различными геометрическими размерами.

Методика исследований. Проведены теоретические и лабораторнь исследования, а так же полевые испытания. Основу теоретически исследований составили математические модели, увязывающ* многофакторные процессы обмолота растительной массы, сепарации зерна лаборатории и поле.

Исследовали а. - р. мсс с диаметрами роторов 0,5, 0,55, 0,6 и 0,75 м пр длине кожуха от 1,9 до 2,8 м. Ротор испытывали при различных схема расположения и параметрах бичей, очесывающих планок (при суммарно длине от 3,9 до 6м). Частота вращения ротора варьировала от 800 до 1450 мин" Кожух устанавливали вращающимся (частота 10...12 мни"1), частичн вращающимся и неподвижным.

Исследования проводили на пшенице сортов: "Донская - безостая" "Исток". Влажность соломы изменяли от 7 до 40 %, коэффициент соломистост составлял 0,57.„0,62. Показатели работы а. - р. мсс рисовой модификаци оценивали на рисе сорта "Спальчик".

Сравнительные испытания комбайнов с разработанными мсс проводил на полях опытного хозяйства ЦМИС (г. Солнечногорск), Убирали пшениц "Мироновская - 808" урожайностью 17...32 ц/га, коэффициент соломистост 0,44...0,62, влажностью соломы от 23 до 64 %, ячмень "Носоновский - S урожайностью 38...43 ц/га, коэффициент соломистости от 0,47 до 0,55 влажностью соломистой массы от 34 до 47 %.

Технологические и энергетические параметры исследуемых мс сравниваемых комбайнов находили по методикам, соответствующим ОС 70.8.1-81, ГОСТ 12036 - 66 и РД Ю.2.2.- 89. Погрешность измеренш определяемых величин, не превышала 5 %.

Экспериментальные данные обрабатывали на ПЭВМ. Научная новизна - вымолот, сепарация и травмирование зерна по длин траектории движения вороха в а. - р. мсс с различными геометрическим: параметрами ротора и кожуха.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- длина траектории движения обмолачиваемой и сепарируемой массы при различных диаметрах ротора;

- закономерности вымолота зерна в а. - р. мсс отличающихся геометрическими размерами;

- изменение коэффициентов интенсивности схода и сепарации зерна по длине траектории движения потока в зависимости от подачи обрабатываемой массы;

-технологические и энергетические показатели работы зерно-рисоуборочных комбайнов с продольным и поперечным расположением ротора относительно продольной оси комбайна.

Новизна разработок подтверждена 12 авторскими свидетельствами: 1500194, 1531903, 1595385, 1604230, 1611254, 1674734, 1702927, 1704687, 1759304,1761037, 1782432, 1В21087.

Практическую ценность составляют закономерности для расчета параметров мсс при заданных показателя работы комбайнов. Разработанные методы расчета и определения конструктивных и технологических параметров могут использоваться конструкторскими организациями при создании аксиально- роторных комбайнов с пропускной способностью до 7 кг/с с шириной молотилки в В < 1,2 м.

Апробация работы Основные результаты исследований диссертационной работы рассмотрены и положительно оценены на НТС ГСКБ г. Таганрога, КБ Красноярского и Тульского комбайновых заводов с 1987 по 1994 годы, а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов МГАУ (МИИСП).

Публикации. Основные положения и результаты исследований изложены в 7 научных отчетах и 13 печатных работах. По материалам разработок получено 12 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, приложений. Работа изложена на 168 страницах печатного текста, содержит 46 таблиц, 56 рисунков. Список литературы содержит 116 наименований, в том числе 14 иностранных.

Содержание работы

Во введении дана характеристика процесса комбайновой уборки зерновых в России. Обоснована актуальность темы и сформулировано основное направление работы.

В первой главе проведен анализ литературных источников и выполнен патентный поиск конструктивных решений молотильно - сепарирующих устройств.

Установлено, что одно из направлений повышения качества и эффективности уборки урожая зерновых и друтих культур- увеличение единичной номинальной пропускной способности зерноуборочных комбайнов. Однако такое направление в комбайностроении, без изыскания новых

принципов обмолота и сепарации зерна, приводит к негативным процесса?. Так, на 1 кг/с прироста номинальной пропускной способности масса машин! увеличивается приблизительно на 1,5 тонны; возрастает уплотнение почвь ухудшается рельеф поверхности полей и повышается эрозия почвь Урожайность на следующий год по следу движителей машины массой 12 тон (Дон 1500) снижается на 3,1 %, а массой 8 тонн (СК- 5М) на 2,2 %. Комбайны шириной молотилки В> 1,5 м достигли предела, определяемого положениям на их транспортирование по железным дорогам, они требуют значительны капиталовложений на доработку машин в хозяйствах, на сооружение боле объёмных ремонтных мастерских и ангаров. Номинальная пропускна способность в большинстве случаев, особенно при прямом комбайнированш не может быть реализована в производительность. Так, комбайны с qBU> 7,6 кг/ при коэффициентах-, соломистости р = 0,6, использования номинально пропускной способности ст = 1 и при рабочей скорости VK = 1,8 м/с могу работать с приведённой подачей q = qIl0 при урожайности не ниже 28 ц/га.

Прогнозируется, что из шести классового комбайнового парка страш основную долю («50 %) составят машины с шириной молотилки В = 1,2 к Снижение удельной материалоемкости с 1,5 до 1,2 т ( кг/с )"' и повышени качественных показателей уборки урожая - одна из важнейших пробле! интенсификации рабочих процессов комбайнов 3 класса.

В последнюю четверть 20 века научной школой кафедры уборочны машин МГАУ разработаны основные положения интенсификации вымолота сепарации зерна а. — р. мсс. На их основе ГСКБ по зерноуборочным комбайна; г. Таганрог, А.О. "Ростсельмаш" создали комбайны СК- 10, СК- 10В, Дон- 260 ВД с моно агрегатной а.- р. мсс с q„0> 10 кг/с при ширине молотилки В = 1,5 ы Испытаниями и использованием таких комбайнов в хозяйствах страш установлено, что их материалоёмкость в 1,2 раза ниже, чем комбайнов «классической» молотилкой. Они при равных приведенных подачах снижаю потери и дробление зерна в 2...3 раза. У них меньше вращающихся валов : подшипников. Указанные преимущества могут быть реализованы и комбайнах третьего класса с В < 1,2, как с продольным так и с поперечны! расположением роторов. В литературных источниках не отражеш исследования по обоснованию диаметра ротора и его длины для комбайнов номинальной пропускной способностью 3... 7 кг/с.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию закономерностей описывающих процессы недомолота 65 (вымолота), схода т|3 (сепарации свободного зерна и его травмирования в зависимости от геометрически: размеров мсс. Большое число научных работ отечественных и зарубежны; ученых Р.Е. Арнольда, В. Баадера, В.П. Горячкина, И.Ф. Василенко, Н.И Кленина, Н.Д. Кутзбаха, Н.М. Летошнева, Э.И. Липковича, М.А. Пустыгина А.И. Русанова и др. посвящена этому вопросу.

Однако все они рассматривают в основном «классические» мсс. Наиболе широкие исследования а,- р. мсс выполнены научными и конструкторским)

оллекгивами возглавляемыми Ю.Н. Ярмашевым, Н.И. Клениным, И.К. Мещеряковым, А.И. Русановым, В,П. Гавриловым.

Анализ работ перечисленных авторов показывает, что определяющее лияние на качественные показатели работы молотильного устройства казывают:

- длина Lt траектории движения массы в молотильном пространстве;

- радиус pt кривизны траектории движения;

- количество, скорость и равномерность потока растительной массы;

- равномерность распределения обрабатываемой массы по сепарирующей поверхности.

Несомненно указанные материалы, полученные для барабанно-дековых 5,- д.) мсу, нельзя полностью перенести на а.-р. мсс. Они значительно азличаются кривизной и длиной траектории, скоростью потока массы, арактером соударения конструктивных элементов и обрабатываемой массой, коростью точек бичей и других активных элементов ротора и т. д.

В б,- д. устройствах масса движется по круговой траектории, длина Lt оторой соизмерима с длиной Ьд деки, прямо пропорциональна диаметру de арабана и углу Об обхвата декой барабана, при этом длина L6 барабана не лияет на Lt, т.е. для б,- д. мсу Lt = f (d6, ctg).

В а,- р. мсс обрабатываемая масса движется по траектории близкой к интовой, вдоль оси устройства, т.е. используется и длина Ly мсс.

Определим длину Lt траектории движения массы в а.- р. мсс с различными иаметрами при одинаковых длинах Ly устройств и углах at подъема винтовой инии. Параметрические уравнения винтовой линии в осях OX, OY и OZ будут педующими:

X = г cos ф; Y = г sin ф; z = b ф.

Длина Lt винтовой траектории определяется зависимостью:

Lt = í dt = V г2 + b2 ф. (1)

При одинаковых длинах Ly устройств и углах си подъема винтовой линии, олучаем:

Lt = Ly / sin at. (2)

Из полученного выражения следует, что радиус поверхности по которой вижется поток обрабатываемой массы (диаметр кожуха а,- р. мсс) не влияет а длину Lt траектории движения масс.

Радиус pt кривизны -

p, = r + Btgat. (3)

Параметры движения частицы, такие как скорость Va абсолютного вижения, скорость VH частицы в момент ее касания сепарирующей оверхности и коэффициент f трения частиц о сепарирующую поверхность жже влияют на Lt т.е.:

U = (pt lnV„/V,)f.

(4)

На длину Lt траектории движения частиц оказывают влияние направлен и скорость движения поверхности кожуха, которые изменяют характеристи абсолютного движения частиц вороха в молотильном пространстве.

При попутном вращении кожуха и ротора абсолютную скорость движения частицы -

Va = V Vh2+Uk2+2 Vh Uk cosat, (5)

а при встречном вращении -

V3 = V VH2+UK2-2 Vh Uk cosat, (6)

где UK — окружная скорость внутренней поверхности кожуха. Изменение A<Xt угла подъема винтовой траектории, в момент касан частицей поверхности кожуха, определяется из выражения

Attt = arcsin2 / Va VH V P (P-Va) (P-V„) (P-UJ, (7) гдеР = (Уа+ VB 4 UK) / 2.

Тогда при попутном вращении at = ctt + Aat, а при встречном а, = at - Act,.

В первоначальный момент, когда скорость частицы VH » Uk, угол Д( 0,5... 1,0° - малая величина. Однако со временем VHзначительно уменьшается связи, с чем Aat увеличивается, изменяя длину траекторию движения массы.

Отсюда следует, что независимо от диаметра ротора вращение кожухг одном направлении с ротором (попутное), увеличивая длину Lt пути массы сепарирующей поверхности, снижает потери зерна в соломе и увеличив! энергозатраты. При встречном вращении энергозатраты уменьшаются.

Процесс разделения зерна и соломы происходит по всей длине траектории движения обрабатываемой массы в мсс и состоит последовательных этапов - разрушения (обмолота) колоса и выделен (сепарации) зерна первоначально из слоя соломистого вороха, а затем и че{ деку (решетку).

Поэтому, зерно может находиться в нескольких состояниях: обмолоченном (53) и свободном (т]3) в соломе и прошедшем (S3) за деков пространство. В относительных единицах материального баланса л совокупности всех зерен имеем:

53+ib + S3=l, (8)

где 63 - коэффициент недомолота; t]3 - коэффициент схода свободно зерна; s3 - коэффициент сепарации.

В процессе движения массы в молотильном пространстве соотношеи между долями зерен в том или ином состоянии постоянно меняются, так входе в мсс - 83 — 1, Т|3 и s3 равны 0, а на выходе -

, бз = Р„с, тъ = Pec, s3= 1 - (5 + ц). (9)

Для а,- р. мсс с глухой заходной частью соотношения между состояния зерна представлены в виде уравнений:

53=5,ч.е'№зч1зч; Т1з = 1 - 53; s3 =0, (10)

где t3.4 - время нахождения массы в глухой заходной части.

Интенсивный вымолот и отсутствие сепарации в пределах глухой заходной части повышает до 90....95 % содержание свободного зерна в обрабатываемой массе, что снижает качественные показатели работы всей мсс.

С переходом продуктов обмолота в перфорированную часть кожуха, активный проход зерна за решетное пространство, несмотря на продолжающийся вымолот, снижает содержание свободного зерна Г)3 в молотильном пространстве, тогда зависимости (10) примут вид:

53 = 5,., е"Лз = (1 - 5*0 е"s3 = 1 - (т)3+ 5j), (11) где S.j и Г)3 -доли не вымолоченного и свободного зерна в обрабатываемой чассе; s3 - доля свободного зерна, прошедшего в за дековое пространство; figc и Use - соответственно коэффициенты интенсивности вымолота и сепарации; tc-зремя нахождения массы в сепарирующем кожухе.

Допуская, что движение массы в зоне действия бичей и сепарирующих тланок а. - р. мсс является установившимся и происходит с постоянной жоростыо, то заменяя время to на длину Lt траектории движения, а соэффициенты интенсивности изменения состояний по времени на соэффициенты интенсивности по длине траектории, получаем:

53 = a,e"^LLK; л3 = а2е"^1Ьк; s3 = 1 -(tj, + 83). (12)

Графическая интерпретация процессов последовательного перехода

Рис. 1. Изменение соотношений недомолоченного 53, свободного Г|3 и росепарированного S3 зерна по длине L,, а - р. мсс.

Из рис. 1 следует, что долевые соотношения состояний зерна постоянно [еняется по длине Ц траектории движения массы и асимптотически риближается к своим предельным состояниям, соответствующих полному

отделению зерна от соломы, причем, степень приближения возрастает с увеличением длины Ь,.

При ударном воздействии рабочих элементов ротора происходит повреждение зерна, меньшее дробление <1 зерна а.- р. мсс вызвано, прежде всего, большими зазорами, что снижает скорость потока продуктов обмолота, повышая при этом защищенность зерна.

Современные методики исследований не позволяют оценить величину дробления непосредственно в молотильном пространстве, а замерить можно только величину просепарированного дробленого зерна, которое выделится несколько позднее, чем происходит его повреждение. Принимая, что все поврежденное зерно состоит из двух слагаемых, т. е. - из зерна, дробленого в глухой заходной части, и зерна, травмированного в перфорированной части кожуха, получим:

8,1 = !5а+8а, , (13)

где Багдоля просепарированного зерна дробленого в глухой заходной части;

Баг-доля выделенного зерна дробленого в сепарирующей части кожуха. Допуская, что вероятность просыпания дробленого зерна через решетки кожуха равна вероятности просыпания неповрежденного - получим:

г5а1=<11(1-е*1'-и), (14)

где с^-доля зерна, дробленого в глухой заходной части мсс.

Для молотильно- сепарирующей и сепарирующей частей мсс величина Баг определится по зависимости:

За2=[1-еаа/^(е"^1)] (15)

где агкоэффициент интенсивности роста дробленого сЬ зерна по длине сепарирующей части кожуха.

Из (15) следует, что доля дробленого зерна возрастает с увеличением длины траектории движения массы в мсс. Для уменьшения количества поврежденного зерна необходимо уменьшить время его нахождения в мсс, повысив интенсивность его сепарации, начиная с заходной части.

Влияние радиуса р! кривизны траектории движения массы на травмирование зерна неоднозначно. Так, увеличение кривизны траектории, увеличивает скорость массы, тем самым повышается разреженность потока, а значит, возрастает вероятность соударения зерна с элементами молотильного устройства. Одновременно уменьшается время нахождения массы в мсс, что снижает повреждение зерна.

Кроме технологических показателей работы мсс с изменением геометрических размеров меняются конструктивные и другие параметры сепарирующих поверхностей. Так, при движении массы потоком шириной 0,3...0,5 м по винтовой траектории, под углом 68...72° к образующей цилиндра кожуха, увеличение диаметра кожуха с 0,7 до 0,85 м снижает коэффициент % использования площади поверхности кожуха для сепарации с 0,44...0,74 до 0,30...0,50. , .,

и

Расширение потока массы и уменьшение угла щ подъема винтовой линии >вышают т)р, из этого следует, что вращение кожуха, которое может быть ¡пользовано для повышения г)Г предпочтительнее для а.- р. мсс с большими [аметрами, в то же время длина 1.к кожуха не влияет на

В третьей главе отражена программа экспериментальных исследований, гисана конструкция опытной установки, приведены технические рактеристики а.- р. мсс с различными геометрическими размерами.

В программу исследований входило:

- определение закономерностей изменения технологических показателей недомолота 5„ сепарации дробление (З3 зерна и прохода половы в зависимости от величины приведенной подачи q в а.- р. мсс с различными диаметрами роторов;

- обоснование закономерностей изменения технологических показателей работы по длине и по площади сепарирующего кожуха а.- р. мсс с различными геометрическими параметрами;

- оценка энергетических показателей работы сравниваемых а.- р. мсс.

Исследование проводили на пшенице «Донская безостая» с влажностью

ломы \Ус= 15... 18 %, зерна \¥з= 14... 16 %, при отношении массы зерна к [ссе соломы тз/шс = 1/1,5...2. Оценку влияния радиуса сепарирующей верхности на показатели работы вели при равных скоростных режимах торов и кожухов и одинаковом направлении их вращения.

В четвертой главе изложены результаты лабораторных исследований а,-мсс с различными геометрическими размерами.

Для общих потерь Рс зерна в соломе и их составляющих-потерь Р^ эбодным и Рис недомолоченным зерном установлены экспоненциальные сономерности изменения в зависимости от приведенной подачи:

Рс = А1еВ1(ч-4);Рсс = А2еВ2(<!-4);Рж = АзеВз(ч-4), (16) ; А], кг, Аз и Вь В2, В3 экспериментальные коэффициенты приведены в табл.1.

1. Величина экспериментальных коэффициентов А и В для расчета общих и составляющих потерь зерна в соломе Рц0 - недомолотом и Рее - свободным

Мсс с диаметром ротора Виды потерь в зерна соломе

Рс Рсс Ряс

А] | В,, (кг/с)"1 А2 В?, (кг/С)"' А3 | В3, (кг/с)"1

Значения коэффициентов

0,60 м 0,58 0,179 0,320 0,27 0,178 0,216

с!р= 0,75 м 0,29 0,240 0,104 0,28 0,187 0,210

Из табл. 1 следует, что при, практически, равных величинах зффициентов Аз и В3 для потерь Рнс недомолотом в сравниваемых а.- р. мсс, еется трех кратная разница в величинах коэффициента Аг для потерь Рсс )бодным зерном. Результаты исследований приведены на рис. 2.

в

Рис. 2. Изменение потерь Рсс свободным зерном (а), Рнс не домолочен) (б) н общих Рс (в) в соломе в зависимости от приведенной подачи q для а мсс с диаметрами роторов: 1 - (]р = 0,6 м, 2 - йр - 0,75 м.

Из рис. 2 следует, что потери Р,ю недомолотом в соломе, пракгиче одинаковы, как по абсолютным величинам, так и по интенсивности ро Находясь в пределах 0,2...0,4 % Р1К не зависят от диаметра ротора (кож; сравниваемых а - р. мсс, а определяются в основном длиной их бичей. Пот Рсс свободным зерном в 3...4 раза выше в устройстве с йР = 0,6 м. Дан различия связаны с большей в 1,39 раз длиной сепарирующих планок рот устройства с <1р = 0,75 м.

Так же была установлена зависимость схода т|3 (сепарации 8з) свободного зерна по длине LK сепарирующего кожуха:

т^асе'^1*, . (17)

где Зс доля (0,88...0,94) свободного зерна, поступившего на начало сепарирующего кожуха;

Pl- коэффициент интенсивности схода (сепарации) зерна по длине сепарирующего кожуха.

Для инженерных расчетов принято, что величина Pl- постоянна по длине кожуха, она зависит от приведенной подачи и может быть найдена по зависимости:

¡uL = a-Bq, (18)

где а и b экспериментальные коэффициенты.

Величина коэффициентов составляет: для мсс с dp= 0,6 м - а = 3,05 м"! иЬ = 0,097 (м кг/с)"1; для мсс с dp= 0,75 м соответственно- 2,41 и 0,04 (м кг/с)"1.

Из выражения (18) следует, что коэффициент ць для а.- р. мсс с dp= 0,6 м в 1,11...1,18 раз больше, чем для мсс с dP= 0,75 м. С увеличением приведенной подачи q разница в значениях коэффициента pi. уменьшается.

Так как длина Ly устройства связана математическими зависимостями с длиной St траектории движения массы и с площадью Fk сепарирующего кожуха то выразим:

- коэффициент интенсивности цц сепарации по длине траектории движения массы в мсс зависимостью-

M-Lt = M-l Sin at, (19)

а коэффициент интенсивности цр сепарации зерна по площади FK сепарирующего кожуха-

ЦР = HL / Я dK. (20)

Из (20) следует, что увеличение диаметра кожуха снижает рр-Рассчитанные по зависимости (17) значения величины Г)3 (в конце сепарирующего кожуха Т|3 = Ргс) представлены в табл. 2.

2. Потери Рсс свободным зерном в соломе за исследуемыми мсс при одинаковой длине Ьу и площади Рк сепарирующих кожухов_

Геометрические размеры исследуемых мсс Приведенная подача q, кг/с

4 6 8 10

Потери Рос свободным зерном, %

dP = 0,60 м, Ц=2,07 м, Fk=4,55 м' 0,38 0,57 0,82 1,28

dP = 0,75 м, Ц= 2,81 м, FK= 7,52 м2 0,17 0,19 0,24 0,50

dp= 0,75 м, Lk = 2,07 м, FK = 5,55 м2 0,86 1,02 1,16 1,48

dP = 0,75 м, Lk = 1,7 м, FK = 4,55 м2 2,05 2,3 2,52 3,12

Из табл. 2 следует, что потери Рсс свободным зерном (подача 4 кг/с) при одинаковой длине кожуха, меньше в 2,26 раза у мсс с <1р = 0,6 м. При подаче 8 кг/с указанная разница составила всего 29 %. Когда площади сепарирующих кожухов равны (4,55 м2), разница потерь ^ = 4 кг/с) возросла до 5,4 раз, а при q ~ 8 кг/с увеличилась до 69 %.

Отсюда следует, что интенсивность сепарации свободного зерна единицей длины перфорированной поверхности а.- р. мсс с с!р= 0,6 м в 1,4...2,26 раза, а единицей площади в 3,0...5,4 раза выше, чем мсс с с1р=0,75 м.

Поврежденное зерно выделенное Бш в 1ои зоне сепарирующего кожуха состоит из двух слагаемых - из зерна, которое повреждено С^ в глухой заходной части и выделилось Б^ц в I ой зоне кожуха и зерна, которое повреждено ¿2 в пределах сепарирующего кожуха и выделилось Баг в этой же зоне.

Оценка повреждения зерна (11 заходной частью исследуемых мсс проведена в специальной серии опытов в которой в работе участвовала только глухая заходная часть комбинированного кожуха и расположенные в ней заборные лопасти ротора. Данные этой оценки приведены в табл. 3.

3. Дробление (З1 зерна в заходной части в зависимости от приведенной подачи q для а,- р. мсс с диаметрами ротора:

.а. ёр = 0,6 м

Приведенная подача q, кг/с 4,0 5,2 5,6 6,0 6,3 7,6 8,1 8,4

Дробление зерна (1, % 1,28 1,06 1,1 0,95 0,82 0,83 0,69 0,76

б. ёР = 0,75 м

Приведенная подача Ч, кг/с 3,6 4,8 5,0 5,6 6,4 7,8 8,2

Дробление зерна Л, % 1,55 1,23 1,0 0,87 0,95 0,76 0,62

Сравнение сепарации Ба всего дробленого зерна и данных табл. 3 показывает, что закономерности травмирования зерна определяются, в основном, на 60... 80 % работой заходной части а.-р. мсс.

Интенсивность роста сЬ в сепарирующих частях мсс определяли коэффициентом а а интенсивности дробления зерна по выражению:

оьд = Л8<£ / т3; Н, (21)

где АБсц -приращение в ьой зоне выделенного зерна, поврежденного в сепарирующих частях кожуха;

т3] -доля свободного зерна в 1-ой зоне; 1, - длина ¿-ой зоны.

Расчетами установлено, что величина см незначительно изменяется ло длине кожуха, для инженерных расчетов она может быть принята постоянной. Увеличение приведенной подачи снижает аз Незначительный диапазон изменения диаметров устройств не дает заметных различий в величине сц.

Во втором разделе четвертой главы приведены результаты сравнительных 1спытаний молотилок одного типоразмерного класса с равными диаметрами ютора и барабана. А,- р. молотилка с с]р = 0,55 м представлена в макетном >бразце зерноуборочного комбайна "Кедр - РВ", а "классическая" в серийном сомбайне "Енисей - 1200-1". Исследования проведены на ЭИК ГСКБ г. Таганрога в 1989... 1990 г. на озимой пшенице "Донская безостая".

Установлено, что на хлебной массе влажностью 7... 12 % пропускная яособность при потерях 1,0 и 1,5 % (с учетом потерь распылом) составила 4,9 I 5,9 кг/с для а. - р. мсс и соответственно 2,16 и 3,7 кг/с для "классической" юлотилкой.

Рис. 3. Изменение составляющих потерь в соломе Рсс - свободным и Рш -^домолоченным зерном, в зависимости от приведенной подачи q: пшеница Донская безостая";\Ус = 7... 12 %; 1 - Рте и 2 - Рнс - а,- р. мсс с с!р = 0,55 м, 3 -с и 4 - Р„с - "классическая " мсс с <10 - 0,55 м.

При работе на влажной массе = 35...40 % "Кедр - РВ" имел юпускную способность равную 4,45 и 5,15 кг/с, а "Енисей - 1200 - 1" -3,75 и 2 кг/с т.е. а. - р. мсс превосходит "классическую" молотилку того же класса ) пропускной способности в 1,6... 2,2 на сухой массе ив 1,18... 1,22 раза на гажной массе. Наибольшее преимущества а.- р. мсс перед "классической" ис. 3) получено за счет снижения потерь Рсс свободного зерна в соломе.

Наименьшие потери и дробление зерна получены за а.- р. мсс при 3-х емных одно-метровых бичах, расположенных по образующей цилиндра ггора и чередующихся с ними отрезков бичей длиной 0,3 м с общей длиной ¡чей ротора, равной 3,9 м.

Замена гладких пробивных решеток на решетки с наваренными пруткам* высотой 8 мм при работе на влажной массе существенно улучшили показателе работы молотилки. При подачах массы около 4 кг/с потери свободным зерном i соломе снизились в 2 раза, а потери недомолотом в 4 раза. Потери за очисткой практически, не изменились, а дробление зерна уменьшилось с 2,8 до 1,8 % Поэтому для повышения универсальности а.- р. молотилки необходимо комплектовать набором сменных решеток, различающихся как размерам» сепарирующих отверстий, так и их конструкцией.

Исследования рисовой модификации а.- р. мсс комбайна "Кедр - РВ" i лаборатории механизации уборки зерновых культур Северо - Кавказского филиала ВИМа г. Армавир, Краснодарского края в 1991 г. проведены н: сноповой массе риса "Спальчик". В результате исследований установлен; рациональная схема расположения очесывающих гребенок, состоящая из З-з одно-метровых гребенок, содержащая 36 очесывающих зуба, и 3-х чередующихся с ними, отрезков бичей длиной 0,3 м. При этой схеме потери i соломе (q = 4,1 кг/с) составили 0,18 %, а суммарные достигли 0,29 % Дробление вместе с обрушиванием зерна составило 12,6 %, причем, дроблен» риса не превышало 2,8 %.

В пятой главе приведены результаты полевых испытаний самоходных и прицепных зерноуборочных комбайнов с а.- р. молотилками.

Испытания комбайнов «Нива-Ротор» с аксиально-роторной и СК- 5М i "классической" молотилкой проведены на полях опытного хозяйства ЦМИС (г Солнечногорск, Московская обл.) в 1987 г. при прямом комбайнировани] озимой пшеницы «Мироновская -808» урожайностью 36...65 ц/га. Влажност зерна варьировала от 23 до 27 %, а соломы от 36 до 46 %, коэффициен соломистости находился на уровне 0,46...0,61. Рабочие органы опытно] молотилки имели следующие режимы работы: ротор вращался с частотой 115' мин"1 (окружная скорость бичей Vg= 36,1 м/с). Зазоры бич ротора сепарирующая решетка составляли на входе 48 мм, а на выходе 20 мм. Кожу вращался во встречном, по отношению к ротору, направлении с частотой пк: 11,5 мин"1. Частоту вращения лопастного колеса вентилятора поддерживали н уровне 670 мин"1. Молотилку комбайна СК - 5М испытывали при следующи регулировках рабочих органов: частота вращения барабана По- 1100 мин" (окружная скорость бичей составляла V6=34,6 м/с), частота вращени лопастного колеса вентилятора 650 мин"1. Зазор между бичами барабана планками деки на входе равнялся 19 мм, а на выходе 3 мм.

Исследованиями установлено (рис. 4), что общие потери Р зерна з молотилкой опытного комбайна в 1,5...2,2 раза меньше, чем за молотилко аналога. Причем, с увеличением приведенной подачи эта разница возрастав Так, при q= 3 кг/с потери зерна за "классической" равны 1,1 %, у а.- р. - 0,7 °/ то при q= 5 кг/с соответственно имеем 2,2 %, и 0,9 %. Интенсивное! нарастания потерь зерна за "классической" молотилкой в 3 раза выше, чем у а Р-

Рис. 4. Зависимость потерь Р зерна (с учетом потерь зерна распылом) за молотилками комбайнов от приведенной подачи q: 1 - аксиально-роторная молотилка, 2 - "классическая" (комбайн СК- 5М).

Пропускная способность д0 молотилок, при потерях 1,0 % (рис. 4) для экспериментального комбайна получена равной 5,8 кг/с, а для аналога СК. - 5М Чо = 2,6 кг/с, т.е. превышение составляет 123 %.

Основной составляющей потерь зерна за "классической" молотилкой являются потери Рсс свободным зерном в соломе. Они составляют около 47...65 % от общих потерь зерна за молотилкой. У экспериментальной молотилки отношение потерь свободным зерном в соломе к общим потерям составляет 18...47 %, что характеризует более высокую сбалансированность показателей качества всеми составляющими ее рабочими органами.

Зависимости потерь Рнс не домолоченным и Рсс свободным зерном в соломе от подачи q выражены уравнениями:

Р„с = а1еВ|(^3); Рсе=а2ев'<*-3), ' . (23)

где а], а2 и В|, в2: экспериментальные коэффициенты приведены в табл. 4.

4. Значения экспериментальных коэффициентов

Типы молотилок Потери зерна в соломе

Недомолотом Р„с Свободным зерном Рсс.

а, 1 в,, (кг/с)71 а2 | в2, (кг/с)'1

Значения экспериментальных коэффициентов

А. - р. молотилка •0,25 0,25 0,18 0,35

"Классическая" 0,18 0,68 0,53 0,47

Дробление зерна у обеих молотилок одинаково. С увеличением подачи оно уменьшается с 0,6 до 0,2 %.

Несмотря на различия в интенсивности воздействия на хлебную массу и площадей сепарации, подача ц^ не зерновой части на очистку у опытной молотилки не превышала 0,49 кг/с, а у аналога - 0,43 кг/с, что и предопределило равенство потерь зерна за очистками на уровне 0,4 %.

Наряду с описанными исследованиями а. - р. молотилку испытывали при различных скоростях бичей ротора в выше указанных условиях. Частоту вращения ротора изменяли от 780 до 1150 мин1 (25... 36 м/с).

Установлено (табл. 5), что полнота выделения зерна в мсс комбайна увеличилась с 98,8 до 99,8 %, а коэффициент интенсивности сепарации зерна при этом возрос от 2,23 до 3,01 м"1.

5. Показатели работы а,- р. молотилки при различной окружной

скорости бичей ротора

Скорость бичей УР, м/с Приведенная подача Ч,кг/с Потери зерна, % Подача половы qп, кг/с Дробление с!,%

в соломе в полове общие Р

Рнс р г сс Рон р А ос

24,5 4,0 0,8 1,16 0,11 0,10 2,24 0,28 0,67

27,6 3,3 0,48 0,64 0,09 0,03 1,36 0,26 1,13

29,8 3,4 0,49 0,89 0,14 0,18 1,79 0,29 0,94

36,1 з,з 0,34 0,24 0,12 0,12 0,85 0,35 0,96

Как следует из табл. 5, основную долю потерь зерна за опытной молотилкой составляют потери Р зерна в соломе. С повышением окружной скорости ротора от 24,5 до 36,1 м/с, потери свободным зерном в соломе Рсс снизились в 4,8, а потери Рис недомолотом в 2,4 раза. Большее число ударов по вороху в рабочем пространстве мсс, увеличивает перебивание соломы и ее просыпание на очистку комбайна. Так, в указанном диапазоне изменения подача qn половы на очистку возрастает с 0,23 до 0,35 кг/с. При таком повышении показателя (]„, потери зерна за очисткой, практически, не изменяются и составляют 0,2...0,3 %. Увеличивается и травмирование б зерна с 0,67 до 0,96 %. Поэтому, при уборке колосовых культур, для условий работы близких к указанным, предпочтительна линейная Уб скорость бичей ротора, равная - 34...36 м/с.

Полевыми испытаниями (ЦМИС г. Солнечногорск, 1991 г. пшеница "Мироновская-808", 14...50 %,т3/тс= 1 1 1,25...2,45) "классических" и а. -р. молотилок шириной 0,9 м (комбайны семейства КЗС) установлено, что наибольшей эффективностью выделения зерна из соломы обладает а. - р. мсс с полностью вращающимся кожухом. Однако при этом большая сепарация половы, несколько увеличило потери зерна за очисткой и снизило пропускную способность по сравнению с подобной а.- р. мсс (частично вращающейся

жух). Пропускная способность q0 молотилок при 1,0 % потерь получена: гассической" мсс qol '= 2,7 кг/с, с частично вращающимся кожухом qo2 = 3,8 'с и с полностью вращающимся кожухом с^л = 3,1 кг/с. Величина до3 больше м qol на 46 %, а q0з превосходит на 19 %.

Для всех исследуемых молотилок функция потерь свободного зерна Р« = Г I выражена экспонентой

Рсс = а е ц (ч " ' (24)

где а - экспериментальный коэффициент, а = 0,21, коэффициент р тенсивности роста потерь зерна в соломе, (кг/с)"1.

Для сравниваемых молотильно - сепарирующих систем: - "классической" (КЗС - 3) коэффициент щ составляет 0,65 (кг/с)"1; -а. - р. мсс с частично вращающимся кожухом = 0,47 (кг/с)"1; -а. -р. мсс с полностью вращающимся кожухом р3 = 0,37 (кг/с)'1. Результаты испытаний молотилки с полностью вращающимся кожухом и различных оборотах ротора (1050 и 1250 мин'1) приведены на рис. 5.

к у

2.0 15 Ю 0,5

10 ».V ■■•

Рис. 5. Зависимость суммарных потерь Рс зерна в соломе от приведенной цачи (а. - р. мсс с полностью вращающимся кожухом): Д - пр = 1050 мин'1; 2 - • - пр = 1250 мин"1.

Изменение частоты вращения ротора с 1050 до 1250 мин"1 снизило в ...3,0 раза потери зерна в соломе недомолотом и в 2,4...2,8 потери >бодным зерном. Суммарные потери Рс в соломе тем меньше,- чем выше лота вращения ротора. При потерях Рс= 1,0 %, приведенная подача ггавила 2,9 кг/с (пр = 1050 мин"1), а при пр = 1250 мин"1 = 4,4 кг/с.

Дробление зерна с указанным увеличением частоты вращения ротора (растает от 0,9... 1,5 до 1,1... 1,8 %.

В 1993 году (ЦМИС, г. Солнечногорск) сравнивали в полевых ювиях а. — р. и "классическую" молотилку при испытаниях прицепных дбайнов. '

Агротехническая оценка проведена на пшенице «Мироновская-808» и лене "Носоновский" влажностью зерна до 33 %, соломы 65 %.

&

л < А Л

. \ \

• А • ' г л д

Потери зерна пшеницы за а.- р. молотилкой с тангенциальной подачей массы (с(р = 0,57 м, 1р = 1,87 м, ПК- ЗМ) во всех опытах, подчиняются общей закономерности Р = / (<])• При повышении приведенной подачи с 1,2 до 3,7 кг/с, потери зерна увеличились с 0,80 до 2,2 %. Увеличение подачи на 1 кг/с, повышает потери на 0,6 %. Пропускная способность (потери 1,5 %) равна 2,7 кг/с. Дробление зерна с ростом подачи уменьшилось с 0,8 до 0,3 %. Среднее содержание сорной примеси в бункерном зерне, по всем опытам, составило 5,6 %, с колебаниями от 1,5 до 7,5 %.

На ячмене потери росли с 0,96 до 1,47 %, при изменении подачи с 1,9 до 3,0 кг/с. Пропускная способность превысила 3 кг/с. Дробление зерна колебалось в пределах 0,3...0,5 %. Содержание сорной примеси в бункерном зерне составило 1,2...3,0%.

В диапазоне подач от 1,2 до 3,7 кг/с, потери зерна (пшеница) за "классической" молотилкой комбайна КЗП - 2 (<1б= 0,6 м, 1б= 0,8 м) изменялись от 1,1 до 6,8 % с отклонениями до 8 %. Интенсивность роста потерь зерна на каждый килограмм увеличения подачи составила в среднем 2 % (кг/с)"1. Пропускная способность при 1,5 % потерь получена равной 1,7 кг/с. Дробление зерна варьировало от 0,5 до 1,7 %, а содержание сорной примеси изменялось от 1,5 до 3,4%.

В шестой главе приведен сравнительный анализ совокупных энергетических затрат на уборку 1 т. зерна разработанным комбайном с а.- р. мсс и комбайна СК- 5М. Энергозатраты рассчитывали по параметрам полученным при полевых испытаниях на полях опытного хозяйства ЦМИС на уборке пшеницы "Мироновсская-808".

Прямые затраты энергии на рабочий процесс и перекатывание комбайнов получены: 103,4 МДж/т для СК- 5М и 80,9 МДж/т для "Нивы Ротор".

Энергоемкость обслуживающего персонала (комбайнера) при уборке определены величинами: для СК- 5М -1,5 МДж/т, и "Нива-Ротор"-0,37 МДж/т.

Энергетические затраты на производство комбайнов, его техническое обслуживание и амортизацию составили; 523 и 233 МДж/т соответственно для СК-5М и "Нива Ротор"

При равенстве транспортных энергозатрат для сравниваемых комбайнов получено, что совокупные затраты составили 746 МДж/т - СК- 5М и 423 МДж/т - "Нива - Ротор", т. е. комбайном с "классической" молотилкой требуется на 323 МДж/т больше энергии, чем разработанным с а.- р. мсс.

Основную долю в общих затратах энергии на уборку и доставку 1 т. зерна составляют энергозатраты на производство комбайнов (71 % комбайн СК- 5М и 55 % - "Нива-Ротор").

Коэффициент снижения энергозатрат при использовании комбайна "Нива -Ротор" на уборке и доставке на ток зерна Кэ = 57 %, а уровень интенсификации разработанного 43 %.

Общие выводы

1. Основную долю комбайнового парка страны составят машины с шириной молотилки 1,2 м. Одним из направлений повышения качества и эффективности уборки зерна комбайнами с указанной шириной молотилки является увеличение в 1,6 раз их номинальной пропускной способности.

2. Моноагрегатные аксиально - роторные (а.- р.) молотильно -сепарирующие системы (мсс) одно из направлений решений поставлешюй задачи. Они предпочтительны не только в комбайнах с шириной молотилки В = 1,5 м, но и при В ? 1,2 м.

3. Определяющий критерий, влияющий на технологические показатели работы а. - р. мсс - длина траектории движения обрабатываемой массы в молотильно — сепарирующей системе.

4. В а. - р. мсс растительная масса движется по винтовым траекториям, длила которых определяется длиной мсс и углом их подъема. Попутное с ротором вращение кожуха увеличивает, а встречное уменьшает путь массы в молотильном пространстве.

5. Вероятность прохода частиц мелкого вороха сквозь отверстия равных размеров выше в а. - р. мсс с меньшим диаметром кожуха.

6. Коэффициент 11 интенсивности сепарации величина постоянная по длине а. - р. мсс. Коэффициент 11 возрастает на 0,16 м"1 на каждые 10 см уменьшения диаметра кожуха.

7. При равных длинах устройств, доля потерь зерна в соломе за молотилкой с диаметром ротора 0,60 м, а 1,5...2,0 раза меньше, чем при диаметре ротора 0,75 м.

8. Дробление зерна при роторах равных 0,6 и 0,75 м, практически, одинаково. С ростом приведенной подачи дробление уменьшается с интенсивностью 0,13 % (кг/с)"1.

9. Удельные технологические мощности при я = 7...8 кг/с равны для сравниваемых а. - р. мсс, а снижение подачи до 5 кг/с дает разницу в значениях [\|т до 0,7 кВт (кг/с)'1 в пользу мсс с меньшим диаметром ротора

10. Увеличение скорости бичей ротора с 25 до 36 м/с снижает потери свободным зерном в 4,8 раза, а потери недомолотом в 2,4. Рекомендуемые скорости бичей на уборке колосовых культур равны 34.. .36 м/с.

10. Роторы с диаметрами 0,55, 0,57 и 0,60 м реализованы в комбайнах 'Енисей - Ротор", "Нива - Ротор", "Кедр- Ротор" и ПН - 100 "Простор" и др., разработанных с участием автора

11. Аксиально - роторные комбайны с шириной молотилки 1,2 м имеют в 1,7...2,0 раз меньшую металлоемкость, чем комбайны с "классической" молотилкой.

12. При одинаковых классах комбайнов пропускная способность у а. - р. молотилок в 1,2... 2,2 раза выше, чему "классических" барабано - дековых.

13. Энергоемкость уборки и транспортировки 1 т. зерна для комбайна "Нива - Ротор" в испытуемых условиях составляет 423 МДж/т, а для CK - 5М -746 МДж/т. Коэффициент снижения энергозатрат 57 %, а уровень интенсификации 43 %.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кленин Н.И., Солдатенков В.В., Золотов A.A., Микая Т.Б.. Роторный зерноуборочный комбайн пропускной способностью 6...7 кг/с (9... 10 т/ч) // Сборник научных трудов МИИСП: Вузовская наука производству. — М., 1988 -С.43...45.

2. Солдатенков В.В., Микая Т.Б., Золотов A.A.. Аксиально-роторный зерноуборочный комбайн " Нива - Ротор" // Экспресс - информация, ЦНИИТЭИ тракторсельмаш.- М.: выпуск 4, 1988 - 5с.

3. A.C. 1500194 СССР, МКИ A0,1F 7/ 06, 12/20. Аксиально - роторное молотильно-сепарирующее устройство / МИИСП: авт. изобрет. Н.И. Кленин, A.A. Золотов, В.В. Солдатенков, Т.Е. Микая.- Опубликовано в Б.И., 1989 - № 30.

4. A.C. 1531903 СССР, МКИ А 0.1D 41/02, A01F 7/06. Молотилка. / МИИСП: авт. изобрет. Н.И. Кленин, A.A. Золотов, В.В. Солдатенков, Т.Б Микая. - Опубликовано в Б.И., 1989 - № 48.

5. .A.C. 1595385 СССР, МКИ A01F 7/06. Аксиально-роторное молотильно-сепарирующее устройство. I МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, Г.В. Пономарев, В.В. Солдатенков. - Опубликовано в Б.И., 1990 - № 36.

6. A.C. 1604230 СССР, МКИ A01F 7/06, 12/18, A01/D 41/42. Аксиально-роторное молотильно - сепарирующее устройство. / МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, В.В. Солдатенков, A.B. Беляев, В.В Лобанов, И.В. Гвоздев, Е.В. Полетайкин. - Опубликовано в Б.И., 1990 -№41.

7. A.C. 1611254 СССР, МКИ A01D , 41/12. Аксиальное молотильно -сепарирующее устройство. / МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, Г.В. Пономарев, Н.И. Кленин, С.Е. Дарькин. — Опубликовано в Б.И., 1990 - № 45.

8. A.C. 1674734 СССР, МКИ A01F 7/06, 12/00. Аксиальное молотильно -сепарирующее устройство. / МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, Н.И. Кленин, С.Е. Дарькин, С.К. Боладьян, Т.Б. Микая, В.Г. Авхадеев.- Опубликовано в Б.И., 1991-№33.

9. A.C. 1702927 СССР, МКИ A01F 12/18, 7/06. Аксиальное молотильно -сепарирующее устройство. / МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, Н.И. Кленин, С.Е. Дарькин. - Опубликовано в Б.И., 1992 - № 1.

10. A.C. 1704687 СССР, МКИ A01F 42/44. Очистка аксиального зерноуборочного комбайна. / МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, Н.И. Кленин, Н.В. Януков. - Опубликовано в Б.И., 1992 - № 2.

1. A.C. 1759304 СССР, МКИ A01F 12/44. Жалюзийное решето. / МИИСП: вт. изобрет. A.A. Золотов, Н.И. Кленин, Н.В. Януков. - Опубликовано в Б.И., 992-№33.

2. A.C. 1761037 СССР, МКИ А 0,1F 12/18. Зерноуборочный комбайн. / 1ИИСП: авт. изобрет. Н.И. Кленин, A.A. Золотов, В.В. Солдатенков, Т.Б 1икая. - Опубликовано в Б.И., 1992 - № 34.

3. A.C. 1782432 СССР, МКИ А 0,1F 7/06, 12/18. . Аксиальное молотильно -¡парирующее устройство. / МИИСП: авт. изобрет. A.A. Золотов, В.В. олдатенков, Е.А. Золотова, С.Е. Дарькин. - Опубликовано в Б.И., 1992 - № 47.

4. A.C. 1821087 СССР, МКИ A01F 12/44. Жалюзийное решето. / МИИСП: ат. изобрет. A.A. Золотов, Н.И. Кленин, Н.В. Януков, В. Силивестров. -'публиковано в Б.И., 1993 - № 22

5. Разработать и внедрить молотильно - сепарирующие устройства, ;хнологии и средства очистки зерна и объема плодов. Отчет о НИР М: МИИСП, ВНТИЦенгр 1983, № ГР 81093989; инв. № 02840015877. ,

5. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства комплексной еханизации производства с. х. продукции в растениеводство. Отчет о НИР М: МИИСП, ВНТИЦенгр 1986, № ГР 1860053204; инв. № 02870010117. 7. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства комплексной еханизации производства с. х. продукции в растениеводство. Отчет о НИР М: МИИСП, ВНТИЦенгр 1987, № ГР 01860053204; инв. № 02880001563. 3. Солдатенков В.В., Золотов A.A. Поля ждут "Ниву - Ротор"; Журнал. Агропромышленный комплекс России " № 5. М: 1988 с. 50...53. ?. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства комплексной еханизации производства с. х. продукции в растениеводство. Отчет о НИР М: МИИСП, ВНТИЦентр 1988, № ГР 1860053204; инв. № 02890034504. ). Обоснование параметров молотилки аксиально - роторных :рноуборочных комбайнов. Отчет о НИР М: МИИИСП, ВНТИЦентр 1990, № Р01860053205.

I. Солдатенков В.В. Золотов А.А Влияние величины приведенной подачи на жазатели работы молотилок комбайнов "Кедр - Ротор" и "Енисей - 1200 - 1 " Сб. науч. тр. МИИСП. Сельскохозяйственные машины и орудия для ггенсивных технологий. - М.: 1990 - с. 53...56.

i. Создание и внедрение в производство молотильно — сепарирующих ¡тройств и очисток зерноуборочных комбайнов. Отчет о НИР М: МИИИСП, НТИЦентр 1991, № ГР 01860053204; Инв. № 02920007590. !. Януков Н.В., Золотов A.A. Исследование влияния формы жалюзи на [»фективность сепарации. // Сб. науч. тр. МИИСП. Технические средства для ггенсивных технологий с.х. производства. -М.: 1991 - с. 53... 56. к Золотов A.A. Влияние диаметра сепарирующего кожуха аксиально->торного молотильно - сепарирующего устройства на сепарацию зерна. // Сб. 1уч. тр. МИИСП. Технические средства для интенсивных технологий- М: >91-с. 83... 86.

25. Солдатенков В.В., Золотов A.A. "Кедр - Ротор" аксиально-роторны зерно - рисоуборочный комбайн. Журнал "Хозяин " № 6. М: 1991 с. 20... 22.

26. Разработка и обоснование параметров высокопроизводительрог сепаратора мелкого вороха. Отчет о НИР М: МИИСП, ВНТИЦентр 1993, № Г 01860053204.

27. Кленин Н.И., Золотов A.A., Ломакин С.Г. Аксиально-роторна молотильно - сепарирующая система с продольной подачей массы. Информационный обзор М.: 1993.

28. Золотов A.A. Влияние диаметра ротора аксиально - роторног молотильно - сепарирующего устройства на травмирование зерна. // Сб. нау* тр. МГАУ. Вопросы сельскохозяйственного производства. - М.: 1998- < 99... 104.

29. Золотов A.A. Влияние диаметра сепарирующего кожуха на предельны размеры сепарирующих отверстий аксиально-роторного молотильно сепарирующего устройства ( а.- р мсу). // Сб. науч. тр. МГАУ. Вопрос] сельскохозяйственного производства. —М.: 1998-С.104... 107.

30. Манушин A.A. Золотов A.A. Оценка эффективности функционировани технологического процесса очистки зерноуборочного комбайна.// Сб. научн. ti МГАУ. Вопросы сельскохозяйственного производства. -М.: 1998- с.107... 111.

31. Золотов A.A. Энергетические показатели работы аксиально-роторног молотильно- сепарирующего устройства. И Сб. науч. тр. МГАУ. Развита механизации растениеводства и животноводства -М.: 1999 —с. 62...65.

32. Prof. Klenin N. I., Dr. Soldatenkov V. V. and big. Zolotov A.A. Experiment; investigation of the "Niva - Rotor" combine with rotary grain separador AGRICULTURAL ENGINEERING TODAY. Indian Society of Agricultor; Engineers. Vol. 43 (No. 5,6) Sept.-Dec., 1989p. 12... 14.

Условные обозначения Введение

Глава 1. Обоснование типа молотильно - сепарирующей системы для зерноуборочных комбайнов с шириной молотилки В < 1,2 м

1.1. Типаж комбайнов

1.2. Обоснование типа молотильно - сепарирющей системы

1.3. Анализ разработок, обосновывающих параметры аксиально роторных мсс

Глава 2. Закономерности изменения показателе й работы аксиально -роторных молотильно - сепарирующих систем в зависимости от геометрических размеров

2.1. Анализ и обобщение литературных исследований

2.2. Влияние геометрических размеров а. - р. мсс на длину Lt траектории движения массы

2.3. Влияние параметров движения частиц вороха на длину Lt траектории ее движения

2.4. Вымолот, сход и сепарация зерна

2.5. Моделирование дробления зерна молотильно - сепарирующими устройствами аксиально - роторного типа

2.6. Влияние геометрических размеров мсс на энергозатраты

2.7. Влияние диаметра кожуха а. - р. мсс на степень использования его рабочей поверхности для сепарации

2.8. Влияние радиуса pt кривизны траектории движения массы на предельные размеры 1оП отверстий сепарирующего кожуха а.- р. мсс

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа лабораторных исследований

3.2. Конструкция экспериментальных установок и параметры рабочих органов мсс

3.3. Технологические свойства растительной массы

3.4. Подготовка установок к работе и методика проведения опытов

3.5. Методика определения технологических показателей работы сравниваемых а. - р. мсс

Глава 4, Анализ и обобщение материалов экспериментальных исследований 4.1. Исследование аксиально - роторных молотильно - сепарирующих систем с различными геометрическими размерами

4.1.1. Сепарация зерна

4.1.2. Влияние диаметра dp ротора на потери зерна в соломе при различных приведенных q подачах

4.1.3. Исследование сепарации половы а. - р. мсс с различными геометрическими размерами

4.1.4. Влияние геометрических размеров мсс на дробление d зерна

4.1.5. Энергетические показатели работы а. - р. мсс

4.2. Сравнительные показатели работы аксиально - роторной и "классической" молотилок

4.2.1. Объект исследований

4.2.2. Программа и методика лабораторных исследований

4.2.3. Результаты исследований

4.2.4. Показатели работы сравниваемых молотилок на влажной массе

4.2.5. Влияние длины и схемы расположения бичей на показатели работы а. - р. молотилки

4.2.6. Технологические показатели работы а,- р. молотилки на обмолоте риса

4.2.7. Результаты лабораторных испытаний

4.2.8. Показатели работы рисовой модификации комбайна

Кедр - РВ при различной приведенной подаче

Глава 5. Исследование зерноуборочных комбайнов в полевых условиях.

5.1. Комбайн с а. - р. молотилкой шириной 1,2 м.

5.1.2. Результаты испытаний

5.1.3. Влияние скорости бичей ротора на показатели работы молотилки комбайна

5.2. Комбайны семейства КЗС с шириной молотилки 0,9 м

5.2.1. Объект исследований

5.3. Прицепные комбайны с-аксиально - роторной молотилкой

5.3.1, Обоснование применения а,- р. мсс в прицепных комбайнах

5.3.2, Конструктивные и технологические параметры прицепных комбайнов

5.3.3, Пропускная способность и энергетика прицепных комбайнов

Глава 6. Энергозатраты при уборке зерна комбайнами с аксиально - роторной и "классической" молотилкой

Выводы •

Важнейшей задачей отечественного сельского хозяйства является производство зерна. Это объясняется тем, что около половины всех своих потребностей человек получает через зерновые продукты и их полуфабрикаты.

Среди этапов этого производства доминирующее (50.55 %) положение по затратам материально-технических и энергетических ресурсов занимает [ 37, 43 ] уборка урожая. Во всех странах мира основным средством уборки зерновых культур является зерноуборочный комбайн. В России комбайнами убирают около 99 % колосовых культур, а также бобовые, крупяные, масличные, семенники трав, кукурузу на зерно, рис и другие культуры.

Следует отметить, что, несмотря на значительные успехи, достигнутые при конструировании, производстве и эксплуатации комбайнов, зерноуборочный комплекс машин ещё далек от совершенства, как по конструкции рабочих органов и оптимальных значениях параметров его элементов, их компоновки, так и по организации всего цикла уборочных работ, соответствия машин внешним условиям работы.

Несоответствие технологических параметров машин природно-климатическим условиям и технологическим свойствам убираемых культур в различных зонах России, невысокий технический уровень конструктивных решений, а также недостаточно обоснованные формы и методы организации труда приводят [ 36, 99 ] к прямым потерям 12.15 млн. тонн зерна в среднем за год по стране, затраты труда на единицу продукции постоянно увеличиваются и более чем в 4 раза превышают средний уровень, достигнутый в развитых странах Европы и Америки. Кроме того, по оснащенности зерноуборочными комбайнами Россия существенно уступает [ 55 ] многим странам, при 5,4 комбайнах на 1000 га площадей под зерновыми в 1995 г. имели: США - 16,0; Германия - 32,0; Великобритания - 11,6; Франция - 14,0. Общее количество комбайнов в России сократилось [ 99 ] с 510 тыс. в 1985 г. до 285 в 1996 г. Так же, следует отметить старение комбайнов и валковых жаток -они отработали в среднем по 5.6 лет, т.е. с амортизировались на 65.72 %. В результате, уборка растягивается до 30 дней, что приводит к значительному недобору выращенного урожая и снижению качества зерна.

Одно из направлений, повышающих эффективность рабочего процесса комбайнов - разработка и внедрение в конструкцию аксиально-роторной молотильно - сепарирующей системы (а. - р. мсс). Такие системы нашли применение, как правило, в комбайнах с номинальной пропускной способностью я,ю> 10 кг/с (СК - 10, Дон - 2600ВД и др.) с шириной молотилки В > 1,2 м. Целесообразность аксиально-роторных молотилок в комбайнах с дно < 10 кг/с и обоснование их параметров имеют важное значение для сельскохозяйственного производства и его машиностроительной отрасли.

Постановка такой задачи в настоящее время имеет особую остроту в связи с расширением типажа [ 4, 19, 37, 43 ] зерноуборочных комбайнов. Так, в 8 последние годы разработаны и выпускаются комбайны ПН - 100, КЗС - 3 с пропускной способностью молотилки - 3 кг/с. Расширение аренды и фермерства злободневно ставит вопрос о целесообразности комбайна с номинальной пропускной способностью в пределах 1.3 кг/с. В плане таких направлений актуально дать решение о возможности создания а. - р. молотилок и эффективного их использования для целого семейства комбайнов класса от 1 до 7 кг/с. Наряду с этим а. - р. мсс может быть решением проблемы снижения материалоёмкости и габаритов комбайнов основного (ширина молотилки В — 1,2 м) класса.

Кроме того, естественный процесс расслоения производителей с. х. продукции по уровню товарности и финансовой самостоятельности диктует необходимость создания техники разной степени сложности: от дорогой оснащенной современным электронным оборудованием, обеспечивающей комфортные условия труда до простой и дешевой (прицепной), но с гарантированной надежностью.

Снижение в 1996 г., как валовых сборов до 79 %, так и урожайности зерновых до 87 % [ 99 ] к среднему за 1991. 1995 г.г. уровню этих показателей, ставит вопрос о создании малых и средних зерноуборочных, эффективно работающих с полной загрузкой, комбайнов. Снижение количества [ 55 ] покупаемых комбайнов в России с 55,4 в 1991 г. до 2,5 тыс. шт. в 1996 г. вынуждает отечественных комбайностроителей искать новые конкурентно способные виды своей продукции для ее реализации сельскому товаропроизводителю.

Настоящая работа посвящена обоснованию, разработке и исследованию а. - р. мсс для зерноуборочных комбайнов с шириной В молотилки до 1,2 м.

1. ОБОСНОВАНИЕ ТИПА МОЛОТИЛЬНО - СЕПАРИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ С ШИРИНОЙ

МОЛОТИЛКИ В < 1,2 м

1.1. Типаж комбайнов

Анализ отечественного и зарубежного опыта комбайностроения показывает, что тенденция его развития неразрывно связана с увеличением номинальной пропускной способности молотилки. С этим направлением связывают решение одной из главных задач развития сельскохозяйственного производства - повышение производительности труда, что приводит к сокращению сроков уборки и потребного числа комбайнов с одновременным ростом валового сбора зерна за счет снижения потерь урожая.

Однако с ростом единичной номинальной пропускной способности, без изменения технологических процессов (обмолота, сепарации, очистки), нарастают негативные процессы. Так, увеличивается (до 15 т.) масса комбайнов, из-за чего почва уплотняется выше допустимых значений. В результате чего существенно ухудшаются основные физические и технологические свойства пахотного и подпахотного слоя, уменьшается урожайность возделываемых культур. Установлена [ 49 ] следующая зависимость изменения урожайности ДА по следу движителя, характеризующая уплотняющее воздействие (упв) на почву: где С - коэффициент пропорциональности, зависящий от культуры, свойств почвы и погодно-климатических условий С = 0,207 м/Н; [И] -допустимое значение упв, равное 7,5 НУм; И{ - текущее значение упв на почву от ¿-го движителя.

Величину И; определяют по выражению: где фд - коэффициент, зависящий от размеров и формы опорной поверхности движителя, для колесного движителя фд= 1,25; Ьд - ширина движителя; qmax - максимальное давление в зоне контакта движителя с почвой; 5Д - коэффициент интенсивности накопления необратимой деформации почвы при повторных нагружениях; М - число проходов движителей по одному следу, для зерноуборочных комбайнов М = 2 прохода.

Из выражений (1.1) и (1.2) имеем, что снижение урожайности АА по следу движителя на следующий год для СК - 5 М «Нива» составит - 2,2 %, а для ДОН - 1500 - 3,1 %. При этом переуплотнение почвы повышает удельное сопротивление при обработке, ухудшает рельеф поверхности полей и приводит

ДА =100-С (И,-[И]),

1.1)

И^фд ЬдЯтах(1 + 5д М),

1.2) к эрозии почвы. Кроме того, увеличение габаритов комбайнов ограничено требованиями к их транспортированию по железным дорогам. Комбайны с шириной молотилки В > 1,5м требуют значительных капиталовложений на досборку непосредственно в хозяйствах, а так же на сооружение более объемных ремонтных мастерских и хранилищ.

Высокая номинальная пропускная способность qH0, в большинстве случаев не может быть реализована в производительность из-за природно-климатических условий. Установлено [ 1 ], что около 57 % урожая в России убирается при влажности зерна свыше 21 %. Технологические свойства убираемых культур, снижение доли времени чистой работы и повышения затрат на подготовительно-заключительные операции, повороты, техническое обслуживание и др. снижают пропускную способность. С увеличением массы снижается техническая надёжность машин. Установлено [40, 78, 88 ], что в ряде зон России применение комбайнов, имеющих повышенную пропускную способность, не приводит к существенному (пропорциональному с пропускной способностью) увеличению производительности, хотя масса комбайна значительно увеличивается. В таких условиях эффективнее и экономически целесообразнее применение малогабаритных и легких комбайнов.

Для повышения качественных, технико-эксплуатационных и экономических показателей уборки требуется комплексное решение, которое сводится к следующему:

- расширение типажа (классов) комбайнов по номинальной пропускной способности, их модификаций и универсальности;

- увеличение пропускной способности комбайнов без существенного изменения их материалоемкости;

- уменьшение энергозатрат на единицу получаемой продукции;

- повышение надежности рабочих органов узлов и механизмов;

- снижение эргономических показателей, материалов и трудовых затрат на использование и ремонтно-восстановительные работы;

- внедрение прогрессивных достижений науки, передового опыта при разработке, производстве и использовании комбайнов.

Предложен [ 4, 19, 36, 99] шести-классовый типаж зерноуборочных комбайнов, различающихся по величине qH0: - 1 класс - q!I0 = 1,0. 1,5 кг/с ( 2,5 % от общего количества комбайнов ); 2 класс - 2,0.3,0 ( 7,5 % ); 3 класс - 5.6 ( 45.46 % ); 4 класс - 7.8 ( 16. 17 % ); 5 класс - 8.9 ( 20.22 % ); 6 класс -11. .12(5%).

Расширение типажа повышает эффективность и качество уборки за счет наибольшего соответствия комбайнов природно-климатическим условиям и технологическим свойствам хлебов. Предложенный типаж, несомненно, условен. Однако повышению номинальной пропускной способности нет альтернативы, если рост qH0 достигается без увеличения материалоемкости с одновременным выполнением основных качественных, технико-экономических, эргономических и экологических и других требований.

В массовом порядке, на протяжении многих лет комбайновая промышленность России выпускала практически два класса комбайнов: СК -5М «Нива», Енисей - 1200 (3 класс) и ДОН - 1500 (4 класс), Разработаны комбайны СК - 10 Ротор и ДОН - 2600ВД (6 класса), АООТ «Тульский комбайновый завод» (ТуКЗ) приступил к производству прицепного комбайна ПН - 100 (ПК - ЗМ), разработанного с участием автора, с номинальной пропускной способностью qнo= 3,0 кг/с. Наибольшую долю Российского и мирового комбайнового парка составляют комбайны третьего класса, выпускаемые ведущими фирмами России, США, Канады, Германии, Италии, Финляндии и других стран. Масса самоходных коцбайнов 3 класса, при уборке незерновой части урожая|(нчу) в<вал©к, Находится в диапазоне 8.9 т.

Кд&гб&йны А.Ъ классов%меют как п&авде», йпрэийу молотйлки В > 1,5 м, их масса тк -й 12,0.16$ т. Применений таких комбайнов осложнят их транспортирование железнодорожным транспортом, затрудняет их перемещение по проселочным и полевым дорогам, просекам, увеличивает вероятность повреждения мелиоративных сооружений, мостов и т.д.

Данной работой предусматривается обоснование и ргвраёотка ш?мбайнов 2 и 3 классов с шириной молотилки В < 1,2 м с целью обеспечйть снижение массы (материалоемкости), габаритов и повышения качества и эффективности уборки урожая за счет применения в них аксиально - роторной молотилки.

Предполагается [4, 19, 37, 99], что до 2005 г. основную долю (до 50 %) комбайнового парка России составят комбайны третьего класса. Как отмечалось, разделение комбайнов по классам, тем более их доли в парке весьма услсурно, оно зависит от многих групп факторов: природно-климатических, техйико-экономических, социальных и др. Изменившиеся условия функционирования сельского хозяйства страны (многоукладность форм собственности, «свобода выбора» машины потребителями, изменения экспортных сделок и др.) усугубляю?т условнещъ. „' 5

Проведем анализ с целью определения возможной доли гЬтощади полей, с которых зерновые убираются прямым комбайнированием отечественными зерноуборочными комбайнами с различной номинальной пропускной способностью. ^

Номинальная пропускная способность молотилки может быть реализована в производительность при выполнении соотношения между величинами, выраженными следующей зависимостью:

Чно = 1,67 Вж А р / су (1 - |3), (1.3.) где с - коэффициент использования номинальной пропускной способности; Вж -ширина захвата жатки; Ук -скорость движения комбайна; А -урожайность зерна; р - коэффициент соломистости, для паспортных условий уборки, ро = 0,6.

Максимальная скорость движения комбайна Ук ограничивается работой хедера или подборщика, а так же нормальными условиями работы комбайнера.

Установлено [ 36 ], что оптимальный диапазон рабочих скоростей комбайнов -3,6 км/ч (1,0 м/с).6,5 ( 1,8 ). Известно также, что повышение скорости Ук на 1 км/ч увеличивает мощность, потребную на перекатывание комбайна массой шк = 8.9 т, на 3,7.4,4 кВт.

В указанном диапазоне рабочих скоростей Ук движения комбайна при прямом комбайнировании, урожайность А (при д = дно и а = 0,7; 1,0) приведена в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Урожайность зерновых культур А ( при ч = qнo, и ро= 0,6 )

Марка комбайна ("Зно/Вж) Ширина молотилки В, м Коэффициент а

0,7 1,0

Скорость комбайна Ук, м/с

1,0 1,8 1,0 1,8

Урожайность А, ц/га

СК - 10 (12/7) 1,5 48 27 68 38

Дон-1500 (7,6/7) 1,5 35 29 51 28

Енисей-1200 (6,3/6) 1,2 29 16 42 23

СК - 5М «Нива» (5/5) 1,2 28 16 40 22

ПН - 100 «Простор»(3/3) 1,2 28 16 40 22

Из табл. 1.1 следует, что для выполнения соотношения ( 1.3 ), при а = 0,7 и верхнем пределе оптимальных скоростей Ук = 1,8 м/с, даже для самого малого комбайна ПН - 100, выпускаемого отечественной промышленностью, урожайность А должна быть не менее 16 ц/га. А комбайны ГУ и У классов с В > 1,5 м будут значительно недогружены по пропускной способности, особенно на полях с урожайностью близкой к средней по России. Например, на полях с урожайностью 15 ц/га молотилки комбайнов 1У и У классов загружены лишь на 39.40 %, что приводит к неэффективному использованию материальных затрат.

Недогрузку комбайнов по объему работ (площади полей с которых комбайны убирают зерновые культуры) определяем графически (рис. 1.1), наложением данных табл. 1.1 на кривую 1 распределения полей по урожайности зерновых в России. Из рис. 1.1 (кривая 2) следует, что на 40 % площадей зерновых комбайны 3 класса (В< 1,2 м) будут не загружены даже при а = 0,7. В то же время при увеличении а до 1,0 и уменьшении скорости до Ук = 1м/с позволяет использовать эти комбайны на 95 % площадей под зерновыми.

Рассчитано [ 78 ], что замена комбайнов 3-его класса на 4 в Нечерноземье в количестве определенном суммарной производительностью и при продолжительности уборки 10 дней не дает экономический эффекта при урожайности менее 30 ц/га.

Рис. 1.1. Схема к определению загрузки молотилок комбайнов:

1 - распределение полей по урожайности;

2 - суммарная площадь полей.

Из этого следует, что при рациональном использовании комбайнов 3-го класса с В < 1,2 м будут наиболее предпочтительными и самыми массовыми на ближайшую перспективу.

Целесообразно обосновать тип молотилки и разработать для него молотильно-сепарирующую систему повышающую качество и эффективность уборки.зерновых культур.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Основную долю комбайнового парка страны составят машины с шириной молотилки 1,2 м. Одним из направлений повышения качества и эффективности уборки зерна комбайнами с указанной шириной молотилки является увеличение в 1,6 раз их номинальной пропускной способности.

2. Моноагрегатные аксиально - роторные (а. - р.) молотильно -сепарирующие системы (мсс) одно из направлений решений поставленной задачи. Они предпочтительны не только в комбайнах с шириной молотилки В = 1,5 м, но и при В < 1,2 м.

3. Определяющий критерий, влияющий на технологические показатели работы а. - р. мсс - длина траектории движения обрабатываемой массы в молотильно - сепарирующей системе. Увеличение длины траектории повышает коэффициенты вымолота, сепарации и дробления зерна, а увеличение радиуса траектории движения уменьшает их.

4. В а. - р. мсс растительная масса движется по винтовым траекториям, длина которых определяется длиной мсс и углом их подьема. Попутное с ротором вращение кожуха увеличивает, а встречное уменьшает путь массы в молотильном пространстве.

5. Вероятность прохода частиц мелкого вороха сквозь отверстия равных размеров выше в а: - р. мсс с меньшим диаметром кожуха.

6. Коэффициент интенсивности сепарации величина постоянная по длине а. - р. мсс. Коэффициент ^ возрастает на 0,16 м"1 на каждые 10 см уменьшения диаметра кожуха.

7. При равных длинах устройств, доля потерь зерна в соломе за молотилкой с диаметром ротора 0,60 м, а 1,5.2,0 раза меньше, чем при диаметре ротора 0,75 м.

8. Дробление зерна при роторах равных 0,6 и 0,75 м, практически, одинаково. С ростом приведенной подачи дробление уменьшается с интенсивностью 0,13 % (кг/с)"1.

9. Удельные технологические мощности 1ЧТ при ц = 7. 8 кг/с равны для сравниваемых а. - р. мсс, а снижение подачи до 5 кг/с дает разницу в значениях Мг до 0,7 кВт (кг/с)"1 в пользу мсс с меньшим диаметром ротора.

10. Увеличение скорости бичей ротора с 25 до 36 м/с снижает потери свободным зерном в 4,8 раза, а потери недомолотом в 2,4. Рекомендуемые скорости бичей на уборке колосовых культур равны 34. 36 м/с.

11. Роторная молотилка "Кедр - РВ" с разработанной а. - р. хмсс превосходит одинаковую с ней по габаритам "классическую" молотилку комбайна "Енисей - 1200 - 1" по пропускной способности при потерях зерна 1 и 1,5 % в 1,6 раза на сухой массе (\УС = 7. 12 %) и 1,1.1,7 раза на влажной массе (\УС = 35. .40 %) массе.

12. А. - р. мсс имеет наибольшие преимущества перед "классической" по потерям Рсс свободного зерна.

145

13. Роторы с диаметрами 0,55, 0,57 и 0,60 м реализованы в комбайнах "Енисей - Ротор", "Нива - Ротор", "Кедр- Ротор" и ПН - 100 "Простор" и др., разработанных с участием автора.

14. Аксиально - роторные комбайны с шириной молотилки 1,2 м имеют в 1,7.2,0 раз меньшую металлоемкость, чем комбайны с "классической" молотилкой.

15. При одинаковых классах комбайнов пропускная способность у а. - р. молотилок в 1,2. 2,2 раза выше, чем у "классических" барабано - дековых.

16. Энергоемкость уборки и транспортировки 1 т. зерна для комбайна "Нива - Ротор" в испытуемых условиях составляет 423 МДж/т, а для СК - 5М -746 МДж/т. Коэффициент снижения энергозатрат 57 %, а уровень интенсификации 43

1ЧЬ

1. Авдеев A.B. Промышленные зерносушилки. // Энциклопедия с. х. машины и оборудование т.4/5-16 - М.: Машиностроение, 1998. - с. 275.288.

2. Антипин В. Г. Научные основы разработки системы и конструкции зерноуборочных машин для Северо Западной зоны СССР. - Дис. д-ра техн. наук. -Л.:- Пушкин, 1962. - 480 с.

3. Базаров Е.А., Широков Ю.А. Агрозооэнергетика- М: Агропромиздат, 1987.

4. Бледных В. В., Косилов Н. И., Урайкин В. М. Современные зерноуборочные комбайны: состояние, тенденции и концепции развития./ Учебное пособие -Челябинск, 1998. 13 с.

5. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. М.: Наука, 1986. - 544 с.

6. Василенко И. Ф. Теория соломотряса // Сборник трудов по земледельческой механике. -М.: Сельхозиздат, 1961. -т. 6. с. 69.92.

7. Высоцкий Л. А. Динамометрирование сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1968.-291 с.

8. Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментальных исследований и обработка опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199с.

9. Гетьманов А. И. Влияние числа бичей и длины деки на качественные и энергетические показатели работы молотильного аппарата // Сб. научн. тр. МИИСП: Сельскохозяйственные машины. -М.: 1974. с. 145. 151.

10. Ю.Горячкин В. П. Теория барабана. Соб. соч. в трех томах М.: Колос, 1965. -т.З. -с. 135. 172.

11. П.Горбачев И. В. Исследование обмолота и сепарации молотильными устройствами с активным битером. Дис. канд. техн. наук. - М.: МИИСП, 1976,- 178 с.

12. Голубев В. Д. Влияние длины ротора на качественные и энергетические показатели работы совмещенной молотильно-сепарирующей системы // Сб. научн. тр. МИИСП: Совершенствование почвообрабатывающих машин. -М.: 1987.-c.82.87.

13. Голубев В. Д. Обоснование параметров аксиально роторного соломоотделителя совмещенной молотильно - сепарирующей системы. Автореф. дис.канд. техн. наук - М.: МИИСП, 1988. - 25 с.

14. М.Дзодцоев Г. И. Исследование процесса перемещения элементов хлебной массы в молотильном пространстве. Дис. канд. техн. наук. - М.: МИИСП, 1969-162 с,

15. Егоров В. Г. Исследование процесса обмолота хлебной массы молотильными устройствами с барабанами, имеющими У- образное расположение бичей. -Дис. канд. техн. наук. М.: МИИСП, 1971,- 181 с.

16. Егоров В. Г. Разработка технологий и системы машин для производства зерна в центральном районе Нечерноземной зоны России. Автореф. дис.д-ра сельскохозяйственных наук. М.: МГАУ, 1997,- 65 с.

17. П.Жалнин Э. В., Датиев О. Б. Аксиально-роторные комбайны. Вып. 7. Сер. 2. М.: ЦНИИТЭИТракторосельмаш, 1984.-47 с.

18. Жалнин Э. В. Обоснование общего вида зависимости потерь зерна за молотилкой комбайна от подачи хлебной массы. Научные труды ВАСХНИЛ механизация уборки зерновых культур. М.: Колос, 1977,-с. 39.49.

19. Жалнин Э. В. Методологические и технологические решения проблемы комплексной механизации уборки зерновых культур в условиях интенсивного зернопроизводства. Автореф. дисс. док-ра техн. наук М.: -ВИМ.- 1987.- 55 с.

20. Зол ото в А. А. Энергетические показатели работы аксиально роторного молотильно - сепарирующего устройства. // Сб. научн. тр. МГАУ: - М.: 1999. с. 62.65.

21. Ирков И. И. Обоснование снижения энергозатрат аксиально-роторным соломоотделителем. Дис.канд. техн. наук. М.: МИИСП, 1988 - 150с.

22. Исследование и создание зерноуборочного комбайна, обеспечивающего секундное повышение пропускной способности. Научный отчет / Тульский комбайновый завод. № ГР. Р006889,- Тула, 1978 - 30 с.

23. Исследование молотильно сепарирующих устройств и повышение технического уровня зерноуборочных комбайнов. Научный отчет ВИСХОМ - М.: ВНТИЦентр, 1975. Инв. № 3780271, с. 1.64.

24. Исследование и разработка молотильно-сепарирующих устройств с аксиальной подачей массы. Научный отчет по теме 5-81/ МИИСП,- М.: ВНТИЦентр, 1982. Инв. № 0080795. - 176 с.

25. Исследование молотильно сепарирующего тракта роторного комбайна СК-10 В осевого типа: Научный отчет по теме 9-82 / МИИСП,- М.: ВНТИЦентр, 1983.-Инв. № 0048991. - 128 с.

26. Изыскание способов повышения эффективности работы а,- р. мсу на уборке зерновых культур повышенной влажности и риса: Научный отчет по теме 383 /МИИСП, -№ГР 81093989. -М.:- 1984.- 116 с.

27. Кленин Н. И. Исследование вымолота и сепарации зерна. Дис. д-ра техн. наук. - М.: МИИСП, 1976. - 424 с.

28. Кленин Н. И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. -М.: Колос 1980.- 672 с.

29. Кленин Н. И., Ломакин С.Г., Шевцов A.B. и др. Молотильно-сепарирующее устройство аксиально-роторного типа // Вузовская наука производству. -М.: МИИСП, 1988. с. 28.31.

30. Кленин Н. И. Перспективы развития зерноуборочных комбайнов // Сб. научн. тр. МИИСП: Совершенствование почвообрабатывающих машин. -М, 1987. с. 55.61.

31. Кленин Н. И. Состояние и перспективы развития зерноуборочных комбайнов. // Сб. научн. тр. МИИСП: Сельскохозяйственные машины и орудия для интенсивных технологий. — М., 1990. с. 46. 52.

32. Кленин Н. И., Егоров В. Г. Расчет энергетических затрат на уборке кормов и зерна. // Методические рекомендации по выполнению курсовой работы МГАУ: -М.: 1999. 44 с.

33. Кондауров Д. И. Пути решения проблемы загрузки зерноуборочных комбайнов.// Сб. научн. тр. Повышение производительности и качества работы зерноуборочных и зерноочистительных машин. Челябинск, 1985 с. 8. 13.

34. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных и работников и инженеров. М.: Наука 1977,- 831с.

35. Кутка Г. Н. Испытания сельскохозяйственных машин. Машиностроение М.: 1964,-283 с.

36. Концепция развития механизации уборки зерновых культур на период до 2005 года РАСХН М., 1994, - 69 с.

37. Лачуга Ю. Ф. Исследование процесса обмолота хлебной массы на входе в молотильное пространство. Дис. канд. техн. наук. - М.: МИИСП, 1972 -169с.

38. Летошнев М. Н. Сельскохозяйственные машины. -М.: Л.: Сельхозгиз, 1955.

39. Липкович Э. И. Аналитические основы исследования процесса обмолота и сепарации зерна молотильными аппаратами зерноуборочного комбайна.// Сб. тр. Земледельческая механика. ВАСХНИЛ- М.: Машиностроение, 1971, с. 225.236.

40. Ломакин С. Г. Исследование влияния параметров молотильного устройства на качественные показатели процесса обмолота. Дис. канд. техн. наук. — М.: МИИСП, 1972.

41. Ломакин С. Г., Шевцов А. В., Ирков И. И. Исследование аксиально -роторного устройства с изменяемой геометрией рабочих элементов ротора и кожуха. // Сб. научн. тр. МИИСП. Совершенствование почвообрабатывающих машин. М.: 1987,- с. 65.69.

42. Ляско М. И. Уплотняющее воздействие с.-х. тракторов и машин на почву и методы его оценки. // Тракторы и сельскохозяйственные машины,-1982 № 10 - с. 7. 11.

43. Мысливцев В. Н. Обоснование параметров и показателей работы аксиально- роторного молотильно сепарирующего устройства. - Дис. канд. техн. наук. - М.: МИИСП, 1985. - 251 с.

44. Мелег Ян Исследование обмолота и сепарации ячменя двухбарабанным молотильным устройством с расширенной зоной сепарации. Дис. кад. техн. наук - М.: МИИСП, 1978. - 161 с.

45. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: РАСХН, ВИМ, ЦНИИМЭСХ, ВИЭСХ 1995-94с.

46. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Минсельхозпрод, М.: 1998,- 219 с.

47. Никифоров А. Н., Токарев В. А. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве- М.: ВИМ, 1995.

48. Основные показатели агропромышленного комплекса Российской Федерации в 1996 г. Госкомитет РФ по статистике М.: 1997,- 73 с.

49. Обоснование параметров и исследование аксиально — роторной молотильно- сепарирующей системы комбайна пропускной способностью до 15 кг/с. Научный отчет/ МИИСП № Гр 01860053204 - М., 1986.

50. Отчет о сравнительных лабораторных исследованиях комбайнов «Кедр -РВ» и « Енисея 1200-1». ГСКБ по комплексам машин для двухфазной уборки зерновых, риса, семенников трав и других культур и стационарного обмолота. Таганрог. 1989,- 27 с.

51. Песков Ю. А., Мещеряков И. И., Погорелов Л. Е., Коваль С. Н. Перспективы развития и оптимизация базовых параметров зерноуборочных комбайнов. / Тракторы и с. х. машины, 1987, № 3 с. 23.27.

52. Протокол № 13-117-85 предварительных испытаний рисоуборочного комбайна СК-10 Р «Ротор» с вращающейся декой / КубНИИТиМ. -Новокубанск, 1985. -52с.1.СУ V-»

53. Протокол № 29-110-111-85 государственных приемочных испытаний опытного образца самоходного зерноуборочного комбайна СК-10 «Ротор» / ВНИИМОЖ, 1985. 181 с.

54. Протокол № 31-80-85 государственных приемочных испытаний образцов зерноуборочных комбайнов СК-10 «Ротор» / ЦМИС. Солнечногорск, 1985.105 с.

55. Протокол № 13-57-86 государственных приемочных испытаний образцов самоходных зерноуборочных комбайнов СК-10 «Ротор» / КубНИИТиМ. -Новокубанск, 1986. 184 с.

56. Протокол № 31-103-86 государственных приемочных испытаний комбайна рисоуборочного СК-10 РВ «Ротор» с вращающейся декой / КубНИИТиМ. -Новокубанск, 1987. 77 с.

57. Протокол № 31-55-86 государственных приемочных испытаний образцов самоходного зерноуборочного комбайна СК-10 НЧЗ «Ротор» / ЦМИС. -Солнечногорск, 1986. 97 с.

58. Протокол № 31-75-86 государственных приемочных испытаний опытного образца зерноуборочного комбайна СК-10 В «Ротор» / ЦМИС, -Солнечногорск, 1986. 82 с.

59. Протокол № 31-19в-87 (9091970) Исследовательских испытаний зерноуборочного комбайна «Нива-Ротор» с вращающимся кожухом ротора / ЦМИС Солнечногороск, 1987. - 35 с.

60. Протокол № 31-89-90 (4116110) приемочных испытаний самоходного зерноуборочного комбайна КЗС-З / ЦМИС. Солнечногорск, 1990.

61. Протокол -№ 31-14в 15в - 91 ( 909090206, 909090306 ) испытаний опытных образцов зерноуборочных комбайнов КЗСР - 3 - 1 и КЗСР - 3 - 2. ЦМИС, Солнечногорск, 1991.-е. 30.

62. Протокол № 13-116-92 ( 910200016 ) Государственных предварительных испытаний прицепного зерноуборочного комбайна ПК ЗР / ЦМИС. -Солнечногорск, 1992.

63. Протокол ведомственных испытаний прицепного зерноуборочного комбайна КПР-2000 / МИИСП. М.: 1993. -с. 28.

64. Протокол №13-58-86-93 (913000076, 913000036, 913000046, 913000086) предварительных испытаний зерноуборочных комбайнов КЗПН-З, ПК-ЗМ, КПР-2000, КЗП-2 / ЦМИС Солнечногорск, 1993.

65. Протокол №13-5-95 ( 129000022 ) Государственных приемочных испытаний зерноуборочного комбайна ПН 100 / ЦМИС - Солнечногорск, - 1995.

66. Провести агротехническую оценку и выдать предложения по технологическим и конструктивным параметрам роторного рисоуборочного комбайна «Кедр Ротор». //Научный отчет СКФ ВИМа. г. Армавир, 1991.-е. 34.

67. Пустыгин М. А. Теория и технологический расчет молотильных устройств. ОГИЗ СЕЛЬХОЗГИЗ М.: - 1948.-93 с.

68. Пустыгин М. А. Закономерности сепарации зерна в молотильно -сепарирующих устройствах // Труды ВИСХОМ Исследование процессов и рабочих органов машин для уборки зерновых культур и послеуборочной обработки зерна. М.: 1977. с. 3.23.

69. Пугачев А. ¡Н. Производительность и качество работы Дон-1500 в зависимости от урожайности.// Сб. научн. тр. ЧИМЭСХ: Совершенствование технологий и технологических средств для уборки урожая и послеуборочной обработки зерна. Челябинск, 1987.- с. 14. 18.

70. Пугачев А. Н. Повреждение зерна машинами. М.: «Колос», 1976,- 318 с.

71. Разработать и внедрить молотильно-сепарирующие устройства, технологии и средства очистки зерна и съема плодов: Научный отчет / МИИСП. № ГР 81093989. - М.: ВНТИЦентр, 1984. -Инв. № 0285009745 - 93 с.

72. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства механизации в растениеводстве: Научный отчет / МИИСП. № ГР 01860053204. - М.: ВНТИЦентр, 1986. - Инв. № 02870010117. - 161 с.

73. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства комплексной механизации производства с.-х. продукции в растениеводстве. Научн. отчет МИИСП. № ГР. 01860053204 -.: 1987. - 110 с.

74. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства комплексной механизации производства с.-х. продукции в растениеводстве: Научный отчет / МИИСП. № ГР 01860055204. - М.: ВНТИЦентр, 1988. - Инв. № 02890034504 - с. 13 . 23

75. Разработать и внедрить высокопроизводительные средства комплексной механизации производства с.-х. продукции в растениеводстве: Научный отчет / МИИСП. № ГР 01860053204. - М.: ВНТИИЦентр, 1988. - Инв. № 02880031618- 160 с.

76. Русанов А. И. Повышение пропускной способности зерноуборочных комбайнов // Сб. научн. тр. Повышение производительности и качества работы зерноуборочных и зерноочистительных машин. Челябинск, 1985 -с. 5.8.

77. Русанов А. И., Журавлева Г. Н. Состояние и тенденции развития зерноуборочных комбайнов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1986. -№ 11.-е. 12 . 15.

78. Русанов А. И. Зависимость работы молотильно-сепарирующего устройства от диаметра барабана и длины подбарабанья. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства 1971. № 8 с. 16. 18.

79. Русанов А. И., Кленин Н.И., Пустыгин М.А. Машины для уборки и переработки зерна. М.: Машиностроение, Энциклопедия, том IV-16, 1998.

80. Серый Г. Ф. Научные основы повышения пропускной способности зерноуборочных комбайнов. Автореф. дисс.д ра техн. наук ВСХИЗО — М.: 1978.-49 с.

81. Солдатенков В. В. Обоснование параметров и режимов работы аксиально-роторного соломоотделителя. Дисс. канд. техн. наук. - М.: МИИСП, 1986.-241 с.

82. Смирнов Ю. Г. Прогнозирование развития соломосепараторов зерноуборочных комбайнов Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Балашиха, 1988- 19 с.

83. Сводный отчет о результатах испытаний зерноуборочных комбайнов CK-10 «Ротор» и СК-6А «Колос» в КубНИИТиМ, ВНИИМОЖ, на СевероКавказской и Центральной МИС / Новосибирск, 1984

84. Сводный отчет №31- 64 св-82 о результатах испытаний зерноуборочных комбайнов в различных зона страны. / ЦМИС. Солнечногорск, 1982 160 с.

85. Создание и внедрение в производство молотильно-сепарирующих устройств и очисток зерноуборочных комбайнов: Научный отчет / МИИСП. № ГР 01860053204. - М.: ВНТИИЦентр, 1992 г. - Инв. № 02920007590 - 77 с.

86. Создание и внедрение в производство молотильно-сепарирующих устройств и очисток зерноуборочных комбайнов: Научный отчет по теме 22-91 / МГАУ.-М.: 1995.- 59 с.

87. Стратегия реформ в продовольственном и аграрном секторах экономики бывшего СССР. Программа мероприятий на переходных период. Международный банк реконструкции и развития / Всемирный банк. Вашингтон 1993.- 276 с.

88. Статистические материалы и результаты исследований развития агропромышленного комплекса России. РАСХН М.: 1997.

89. Шрейдер Ю. М. Дробление зерна в аксиально роторных молотильно - сепарирующих устройствах. // Сб. научн. тр. МИИСП: Сельскохозяйственные машины и орудия для интенсивных технологий. - М.: 1990. с. 102. 108.

90. Шевцов А. В. Обоснование параметров молотильно-сепарирующего устройства аксиально-роторного комбайна. Дис. канд. техн. наук. - М.: МИИСП, 1988 - 192 с.

91. Януков Н. В. Технологические параметры воздушно-решетной очистки с вогнутым профилем жалюзи решета. Автореф. дис. канд. техн. наук. - М: МГАУ, 1993. - 15 с.

92. Ангел Смрикаров, Хайнц-Дитрих Кутцбах, Петер Вакер. Автоматизирана система за научни изследвания на аксиални вършачно-сепариращи апарати. Селскостопанска техника, № 6 София, 1987,- с. 82.92.

93. Arnold R. Е.: Combine threshing efficiency. Farm. Mechaniz., 16, 181, 1964.-p. 25. 28.

94. Axialdrescher was steckt dahinter // Agrartechnik international. - 1981. -№ 5. - P. 12.

95. Baader W., Sonnenberg H., Peters H.: Die Entmischung eines KorngutFasergut-Haufwerks auf einer vertikal schwingenden, horizontalen Unterlage. Gründl. Landtech., 5, 1969. -p. 149. 157.

96. Busse W. Separationssysteme Erntekosten. VDI/MEG ROLLOQUIUM LANDTEHNIK № 6 - April 1988. - p. 15. 30.53

97. Casperg L.: Einfluss von Spaltweite, Spalt-und Korbform auf den Dreschvorgang. Gründl. Landtech., 16, 1966. -p. 220. .228.

98. Case international 1480 axial flow combine // Grin Book. Auth. Trac., Agr. and Forest. Eguip. and Supplies. 1986. - 31. - № 55. - p. 372.

99. Caspers L.: Die Abscheidungsfunktion als Schlagleisten-Druschwerkes. Landbauforschung Völkenrode, 19, 1973.-p. 221.229.

100. Heuer G. Von der Sichel dis zum Cilinder und Axial Mähderscher // DLZ -Landtechnik. 1982.-№ 6. - p. 852 . 857.

101. Kutzbach H.D., Grobber H. Einrichtungen zur Komabscheidung im Mähdrescher// Gzundlagen der Landtechnik. 1981. - № 6. -p. 223 . 229.

102. Kutzbach H.D., Wacker P. Die Bestimmung der Gutbewegung in Axialdreschwerken // Grundlagen der Landtechnik. 1980. - № 4. - p. 101 . 104.

103. Wacker P. Die Korn und Strohabscheidung in Axialdresch werken // Dokumentation internationaler Kangress Für Landwirtschaftstechnik. - Budapest, 1984. -T.3-P- 228 . 335.

104. Waker P. Gutgeschwindigkeitsmesseinrichtung fur ein Axialdreschwerk // Dokumentation internationaler Kongress fur Landwirtschaftstechnik. -Budapest 1984.-t.3.-p.567.57