Луганський національний аграрний університет

МАШКОВ Олександр Михайлович

УДК 631.354.2

ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ

бітера-відбивача Обчісувального

пристрою ДЛЯ ОБМОЛОТУ

ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР НА КОРЕНІ

05.05.11 – Машини і засоби механізації

сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Луганськ – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Кримському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник – доктор технічних наук, професор,

Шабанов Петро Антонович

Кримський державний аграрний університет,

професор кафедри "Сільськогосподарські машини"

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Котов Борис Іванович ННЦ "Інстітут механізаціі та елек-

трифікації сільского господарства" УААН, завідувач

лабораторією післязбиральної обробки зерна

кандидат технічних наук, доцент кафедри експлуатації МТП

Колесніков Володимир Олексійович "Луганський

Національний аграрний університет" Міністерства

аграрної політики України

Провідна установа – Український державний центр з випробування та прогнозування сільськогосподарської техніки

Захист відбудеться “20” лютого 2003 року о 1000 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 29.841.01 за адресою 91008, м. Луганськ – 8, ЛНАУ.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці "Луганського національного аграрного університету"

Автореферат розісланий “17” січня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Коваль В.Я.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Найактуальнішими проблемами при збиранні врожаю є підвищення продуктивності комбайнового парку, зменшення втрат зерна, забезпечення високої якості збиральних робіт. У господарствах на 95% комбайни морально і фізично застаріли, а втрати зерна досягають 15...20 %.

Першочерговою задачею є оновлення парку машин високо продуктивними комбайнами як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва, щорічна потреба в яких складає біля 5000 машин. Одним із напрямків вирішення існуючої проблеми є підвищення пропускної здатності комбайнів. Це може бути досягнуто завдяки оснащенню їх жниварками обчісувального типу. Однак, процесс обчісування колосків з мінімальними втратами зерна недостатньо досліджено, а конструкція робочих органів потребує додаткових обстежень і обґрунтувань.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалася відповідно до тематичного плану НДР Кримського ДАУ: 6.9.1 – Розробка рисозбирального комбайна обчісувального типу; 6.9.1.1 – Розробка і дослідження режимів та параметрів робочих органів очісувального пристрою, який є частиною договору №2.50/226 “Створення збирального агрегату з жаткою обчісувального типу до комбайну СК-5 “Нива” від 01.01.1995 р. – між УкрЦВТ і Мінсільгосппродом України.

Тема досліджень входить у план НДР Кримського ДАУ по проблемі “Науково-обгрунтована система ведення сільського господарства в Криму в період виходу з кризи і переходу до ринку”.

Мета і задачі дослідження. Збільшення продуктивності серійних зернозбиральних комбайнів, зниження втрат і поліпшення якісних показників збирання врожаю шляхом використання жниварки обчісувального типу.

Для досягнення поставленої мети було сформульовано такі задачі досліджень:–

розробити і обгрунтувати раціональну конструктивну схему обчісувального пристрою;–

дослідити роботу обчісувального пристрою з бітером-відбивачем і обґрунтувати його параметри;–

вивчити динаміку руху зерна по направляючим після обчісування рослин; –

дослідити вплив конструктивних параметрів бітера-відбивача і типу його робочих органів на якісні показники роботи обчісувального пристрою;–

з метою визначення економічного ефекту від впровадження розробки, провести порівняльні дослідження комбайна з експериментальною обчісувальною і серійною жниварками.

Об'єкт дослідження. Технологичний процес обмолоту зернових культур на корені. Закономірності взаємодії робочих органів, бітера-відбивача і обчісувального барабана жниварки обчісувального типу.

Методи досліджень. Теоретичні дослідження проведені з використанням методів теоретичної механіки, математичного аналізу і моделювання. Дослідження проводилися на спеціально виготовленій лабораторній установці з використанням тензометрування і фотозйомки. При визначенні якісних показників роботи обчісувальних пристроїв застосовувалося математичне планування експериментів. Агротехнічна оцінка експериментального обчісувального пристрою у польових умовах проводилася відповідно до ОСТ. 70.81.81. Машини зернозбиральні. Програма і методи випробувань, і за допомогою приватних методик.

Наукова новизна роботи полягає в тому, що в ній вперше приведене експериментально-теоретичне обґрунтування конструктивних і робочих параметрів бітера-відбивача двухбарабанного обчісувального пристрою, яке значно підвищує ефективність процесу обмолоту зернових культур. На основі системного аналізу конструкцій запропонована нова класифікація існуючих обчісувальних пристроїв. Встановлені залежності втрат зерна осипом та його вмісту в обчісаному вороху від швидкості руху агрегату, конструктивних і кінематичних параметрів обчісувального пристрою.

Практичне значення одержаних результатів. Запропонована конструкція експериментального обчісувального пристрою підвищила продуктивність серійного зернозбирального комбайну в 1,5-2,0 рази, знизила загальні втрати зерна за комбайном до 0,6-1,0% на пшениці і до 1,4-2,0% на рисі, а також зменшила подрібнення бункерного зерна до 0,8-1,0%.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень були використані КБ і Дослідним заводом НВО НДІПТмаш при розробці технічної документації і виготовленні досвідчених зразків жниварки обчісувального типу для зернозбирального комбайну, а також прийняті головним конструкторським бюро ВАТ “Херсонські комбайни для застосування при розробці аналогічних пристроів”. Пристрої одержали позитивну оцінку на попередніх випробуваннях проведених КДАУ разом із НВО НДІПТмаш, а також на приймальних випробуваннях в Укр. ЦВТ.

Особистий внесок здобувача полягає в:

? огляді існуючих технологій збирання зернових культур і конструкцій для здійснення обмолоту цих культур на корені [6,7,8];

? теоретичному обґрунтуванні кінематичних, динамічних і геометричних параметрів двохбарабанного обчісувального пристрою [2];

? експериментальних дослідженнях з обґрунтуванням геометричних параметрів бітера-відбивача і його энергооцінці [3,9];

? польових пошукових дослідженнях причипного комбайну з різноманітними схемами обчісувального пристрою [1];

? агрооцінці обчісувального пристрою і порівняльних дослідженнях на збиранні рису і пшениці [4,5];

Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідались на науково-технічній конференції “Енергозберігаючі технології та технічні засоби для виробництва сільськогосподарської продукції” у ІМЕСГ УААН (смт. Глеваха, 1993 р.), на наукових конференціях професорсько-викладацького складу Кримського державного аграрного університету “Проблеми ресурсозбереження та охорони навколишнього середовища у польоводстві Крима”, “ Питання стабілізації та підвищення ефективності АПК Крима” (м. Сімферополь 1992...2002 рр.), НДІПТмаш (м. Краматорськ, 1993...1994 рр.), Укр. ЦВТ 1995 р., Міжнародній конференції ТДАТА(м. Мелітополь, 2001р.), Луганському національному аграрному університеті (м. Луганськ, 2002р.), Міжнародній науково-практичної конференції “Сучасні проблеми землеробської механіки” присвяченій пам'яті академіка П.М. Василенка (м. Миколаїв, 2002р.)

Публікації. Основні матеріали і положення дисертації опубліковані в 9 роботах загальним обсягом 2,7 умовних друкованих аркушів, 6 наукових праць опубліковано в фахових виданнях, затверджених “Переліком ...” ВАК.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків.

Обсяг роботи – 158 сторінки машинописного тексту, ілюстрованих

8 таблицями, 62 рисунками. Список використаних джерел – 132 (з них 5 іноземною мовою). Є додатки на 18 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дана характеристика роботи де розкрита наукова проблема та її значущість, обґрунтовано актуальність теми, сформульована мета і задачі досліджень, відзначена новизна одержаних результатів та їх практичне значення, рівень апробації і публікації результатів досліджень.

У першому розділі “Аналіз конструкцій та особливостей умов роботи обчиісувальних пристроїв зернових комбайнів” приведений аналіз засобів збирання зернових культур, що характеризуються різноманітними умовами їхнього застосування і засобами механізації. Кінцевою метою при цьому є зниження втрат при збиранні, збереження високої якості зерна та скорочення термінів польових робіт.

Всі машинні технології збирання зернових розділяються на комбайнові та некомбайнові. З розвитком матеріально-технічної бази сільського господарства в використуємих технологіях широке поширення одержує комбайнове збирання. У основних регіонах по вирощуванню зерна на Україні оптимальним варіантом є сполучення прямого комбайнування і роздільного збирання.

В останній час в вітчизнянній практиці і за рубежем все більше поширення знаходить технологія збирання зернових культур методом обмолоту на корені.

Як показали пошукові дослідження, така технологія може здійснюватися декількома засобами: із використанням серійного комбайну; із використанням енергетичних засобів типу КПС-5Г, МПУ-150 (із доробкою обчісаного вороху в стаціонарі); із використанням причіпного комбайну (в агрегаті з трактором); створенням принципово нового зернового комбайну.

Збирання пшениці, рису, насіння трав та інших культур обчісуванням (на відміну від традиційної технології, коли зрізається і обробляєтся вся хлібна маса) полягає в обчісуванні тільки колосків або суцвіть без зрізання стебел. При цьому збираються найбільш цінні складові врожаю – зерно і полова. Це дає можливість збільшити продуктивність комбайну, відповідно знизити витрати палива і зменшити втрати та ушкодження зерна. Питаннями збирання с обмолотом на корені присвячено багато наукових праць авторами яких є Шабанов П.А., Погорілий Л.В., Данченко М.М., Голубєв І.К., Гончаров Б.І., Повіляй В.М., та ін.

Аналіз конструкцій обчісувальних пристроїв з розділенням їх на основні групи по типу робочих органів показав, що вони бувають барабанні, транспортерні, комбіновані, стрипперні, вальцеві та стрічкові. З усіх конструкцій, що застосовувалися для збирання пшениці, рису, кращі показники роботи мають барабанні. Останні можуть бути одно-, дво- і багатобарабанні. В зв`язку з таким різноманіттям конструктивних рішень виникає необхідність у проведенні додаткових досліджень процессу обчісування складними комбінованими робочими органами.

У результаті попередніх пошукових робіт і аналізу конструкцій перспективною вважається схема обчісувального пристрою із обчісувальним барабаном та бітером-відбивачем конструкції МІМСГ.

Однак до сьогодні параметри обчісувального пристрою для зернових культур недостатньо обґрунтовані і це обумовило необхідність проведення подальших теоретичних та експериментальних досліджень, представлених в данній роботі.

В другому розділі “Теоретичні передумови обґрунтування параметрів обчісувального пристрою” на основі графоаналітичного аналізу визначені необхідні умови для якісного обчісування короткостебельних і високорослих рослин. При дослідженні взаемодії робочих органів обчісувального барабану та бітера-відбивача з рослинами (рис. 1), прийняті наступні припущення:

1. Продукти обмолоту здобувають швидкість яка дорівнює окружній швидкості обчісувальних гребінок.

2. Вісь бітера-відбивача О2 переміщується щодо осі обчісувального барабану О1 по траєкторії кола радіуса О1О2.

3. Кут початку обчісування суцвіть, при якому продукти обмолоту будуть спрямованні на активну зону бітера-відбивача, дорівнює / 4.

З аналізу роботи пристрою та геометричних побудов (рис. 1) визначені параметри взаєморосташування бітера-відбивача та обчісувального барабану.

Встановлено, що відстань між барабанами дорівнює

де r1– радіус обчісувального барабану по кінцях гребінок;

r2 – радіус бітера-відбивача по кінцях гребінок.

Кут нахилу лінії, що з'єднує центри барабанів О1О2 визначається залежністю

Кут нахилу дотичної що з'єднує поверхні барабанів розраховується за формулою:

(3)

Важливим для ефективної роботи обчісувального пристрою є положення кожуха бітера-відбивача, яке характеризується кутом відхилення від вертикальної осі (точка С, рис.1). Згідно представлених побудов кут дорівнює

Відповідно кут , що характеризує положення точки D кінця кожуху бітера-відбивача, буде становити

е l – довжина зуба обчісувальної гребінки.

При визначені впливу діаметра барабану бітера-відбивача і його розшатування по висоті на умови находження довгостебельних рослин у зону обчісування кут нахилу барабана змінювався від 5o до 25o занурення робочих органів у стеблестой змінювалося від 350 до 550 мм з інтервалом 50 мм. Висота рослин приймалась рівної 0,8 м, як середнє значення по вимірах стеблестою. За оптимальні умови надходження суцвіть в зону обчісування приймалося положення рослини, коли суцвіття попаде в зону обчісування раніше, ніж вигнуте стебло торкнеться робочих органів обчісувального барабану (рис. 2, зображено пунктиром).

У результаті проведених досліджень встановлено, що зміна діаметру бітера-відбивача та кута нахилу не впливає на умови надходження високорослих рослин у зону обчісування , а найбільший вплив має величина занурення робочих органів у стеблестой, який повинен складати 350...450 мм.

При роботі обчісувального пристрою мають місто дві зони впливу елементів механізму на переміщення зерна. Це пасивна, пов'язана зі стаціонарним розміщенням кожуха і активна при взаімодії з бітером-відбивачем. Дослідженнями зміни співвідношення зон Lпас/Lакт від діаметра бітера-відбивача d, встановлена нелінійна їх залежність (рис. 3). До данної залежності підібране емпіричне рівняння, дослідження функції на екстремум, дозволило встановити оптимальне значення діаметра бітера-відбивача, d= 0,38 м.

Важливим етапом, технологічного процесу обчісування є транспортування відокремленного вороху в збірник зерна. При цьому колова швидкість гребінок барабанів повинна бути такою, щоб забезпечити обчісанному вороху кінетичну енергію достатню для гарантованного проходження поверхні верхнього кожуху

і досягання збірника. У випадку порушення даної умови збільшаться втрати на осипання.

Рис. 3. Залежность відношення пасивної та активної зон від діаметру біттера-відбивача: y – відношення довжини пасивної частини кожуху до довжини активній зоні бітера-відбивача, Lпас /Lакт; d – діаметр бітера відбивача, м.

Для визначення швидкості достатньої для подолання шляху ОА (рис. 4) на верхньому кожусі обчісувального пристрою складені диференційні рівняння руху зерна ( точки М) в природній формі представлення (6). При цьому перше із рівнянь визначає закон руху частинки, а друге реакцію ії зв'язку з внутрішньою поверхнею кожуха.

Рис. 4. Динаміка руху зерна по направляючій верхнього кожуху.

де , f – коефіцієнт тертя зерна о напрямну поверхню ОА.

Рівняння (6) включають невідомі велечини V, N, ц, с і для однозначного вирішення поставленої задачі руху потребують введеня додаткових рівнянь.Це рівняння форми верхнього кожуха в перерезі с=с(ц) відповідно до нього першої похідної- зміни танзенец, кута нахилу дотичної.

Використовуючи метод підстановок, після відповідних математичних перетворень отримата залежність для визначення початкової швидкості частинки необхідної для її руху без відриву від внутришньої поверхні кожуха

Аналіз впливу основних конструктивних параметрів на дінаміку руху зернини виконаний чисельним методом на ПЕОМ. Встановлено що при зміні радіусу кожуху обчісувального пристрою від 1м до 7м швидкість руху змінюється від 6,3м/с до 16,5м/с. Мінімальне значення початкової швидкості з урахуванням конструктивних особливостей пристрою складає V0 = 6,3 м/c.

Відповідно до проведених досліджень динаміки руху і визначеної початкової швидкості зернин які відокремлюются від стебел, потужність процесу обчісування буде складати

де Q – зусилля, необхідне для обчісування одного суцвіття, Н;

l – довжина зуба обчісувальної гребінки, м;

Вр – ширина захвату обчісувального пристрою, м;

Н – густота стеблостою, шт/м2.

Для підтвердження залежностей і параметрів робочого органу отриманих теоретичним шляхом були проведені лабораторні і польові дослідження.

В третьому розділі “Лабораторні дослідження обчісувального пристрою” поставлені мета і програма експериментальних робіт, приведені методика і результати досліджень окремих робочих елементів пристрою.

Для проведення робіт розроблена і виготовлена лабораторна установка схема якої представлена на рис. 5.

Лабораторна установка складається з обчісувального пристрою 1, транспортера-живильника 2, приводу обчісувального пристрою 3, приводу транспортера-живильника 4, пульта керування лабораторним устаткуванням 5.

Рис. 5. Схема лабораторної установки.

Обчісувальний пристрій 1 складався з обчісувального барабана 6 із гребінками 7, бітера-відбивача 8 із гребінками (лопатами) 9, кожуху 10, збірника обчісаного вороху 11.

Транспортер-живильник 2, складався з несучої рами і ланцюгово-планчатого транспортера з касетами 12 для закріплення рослин. До опор транспортера під обчісувальним пристроєм закріплений лоток 13 для збору втрат зерна осипом.

Для проведення досліджень були виготовлені змінні модулі бітера-відбивача діаметрами 700 мм, 450 мм, 380 мм, 310 мм.

Дослідження проводилися на обмолоті пшениці сорту “Обрій” з такими показниками: довжина рослин 55 см, вологість зерна 13%, вологість соломи 14%, відношення маси зерна до маси соломи 1,0:1,4, абсолютна вага 1000 зернин – 40 г.

Для проведення експерименту були визначені фактори, що впливають на технологічний процес роботи обчісувального пристрою: тип робочого органу х1; діаметр бітера-відбивача х2. Вихідним параметром оцінки якісної роботи обчісувального пристрою, прийняті втрати зерна осипом у.

В результаті проведення експерименту встановлено, що фактор типу робочих органів х1 і парна взаємодія факторів х1х2 не значимі, а при обробці результатів на ПЕОМ отримане рівняння регресії в розкодованому виді:

Таким чином діаметр бітера-відбивача є основним фактором, що впливає на втрати зерна осипом і для визначення його оптимального значення проведено додатковий експеримент. Окрім цього, для уточнення значимості бітера-відбивача в технологічному процесі обчісування, проведені порівняльні дослідження двобарабанного і однобарабанного обчісувального пристрою, а також із базовою модифікацією при діаметрі бітера-відбивача dб.о. = 700 мм.

За результатами порівняльних досліджень була отримана залежність втрат зерна осипом від діаметра бітера-відбивача (рис. 6).

Рис. 6. Залежність втрат зерна осипом від діаметра бітера-відбивача.

Аналізуючи отриману залежність було встановлено, що використання бітера-відбивача дозволяє знизити втрати зерна осипом від 3,3% до 1,6%. Зменшення діаметра бітера-відбивача від базового 700 мм до експериментального 380 мм, також знижує втрати зерна від 3,1 до 1,6%.

Для проведення досліджень витрат потужності на очісування використовувалася лабораторна установка і стандартне устаткування по тензовимірюванню: підсилювач, осцилограф, тензодатчики. Обробка отриманих результатів вказує на підвищення потужності при зменшенні діаметра барабана, так при dб.о. = 700 мм. потужність складала 0,11 кВт/м, а при dб.о. = 380мм. збільшилась на 68,75% і складала 0,16 кВт/м.

У четвертому розділі “Польові дослідження зернозбирального комбайну з експериментальним обчісувальним пристроєм”. Приведено мету, програму, методику і результати досліджень.

Експериментальний обчісувальний пристрій агрегатувався з серійним зернозбиральним комбайном СК-5 “Нива”. Збиральний комплекс складався безпосередньо з обчісувального пристрою 1 (рис. 7), похилої камери 2, різального апарату роторного типу 3 і молотарки 4 комбайну СК-5 “Нива”.

Дослідження проводилися на збиранні пшениці сорт “Безостая-1” із врожайністю 20-30 ц/га, середньою довжиною рослин 0,62 м; густотою стеблестою до 380 шт/м2; засміченістю культури по масі над висотою зрізу 0,10 м –

5 %; вологістю зерна 10-12 %; вологістю соломи 11-13 %; відношенням маси зерна до маси соломи 1:1,4; полеглістю – 12 %; масою 1000 зернин – 40 г.

Для проведення досліджень експериментальний комбайн був налагоджений на такий режим роботи: глибина обчісування – 0,40...0,50 м; частота обертання обчісувального барабану 450 хв-1; частота обертання бітера-відбивача d = 700 мм – 450 хв-1, d = 400 мм – 785 хв-1; кут нахилу a = 15о; частота обертання молотарного барабану комбайну 1100 хв-1; зазор між декою і барабаном на вході 20 мм на виході 6 мм; розмір відкриття жалюзі сита очищення верхнього 100%, нижнього 30-50 %; частота обертання вентилятора 670 хв-1; швидкість комбайну змінювалась від 0,8м/с до 2,8м/с.

Рис. 7. Технологічна схема комбайну СК-5 “Нива” з жниваркою обчісувального типу.

Експериментальними дослідженнями встановлені основні залежності якісних показників роботи збирального комплексу від швидкості його руху (подачі хлібної маси) при діаметрах бітера-відбивача 700 і 400 мм (рис. 8). Постійними, приблизно рівними залишаються, незалежно від швидкості руху і від розмірів бітера-відбивача, втрати неочісом і втрати за молотаркою. Втрати необчісом, незначні і, як правило, вони пов`язані з низькорослими та недозрілими рослинами. Із грфіков видно, що при зміні швидкості від 0,8 м/с до 2,8 м/с втрати необчісом змінюються від 0,01 % до 0,05 %. Рівень втрат за молотаркою комбайну знаходиться в межах 0,25-0,32 % і від швидкості комбайну не залежить, тому що при цьому фактична подача складає всього 0,8-4,5 кг/с, що нижче пропускної здатності молотарки комбайну СК-5 “Нива”. Зниження загальних втрат зерна до 0,59% пояснюється зниженням втрат осипом за обчісувальним пристроєм до 0,29% яке досягається при dб.о.  мм і швидкості руху комбайну 2,8 м/с.

Таким чином, у результаті польових досліджень встановлено, що зменшення діаметра бітера-відбивача має позитивний вплив на зниження втрат зерна осипом. Так при підвищенні швидкості руху комбайну від 0,5 до 3,0 м/с втрати зерна осипом після обчісувального пристрою із бітером-відбивачем d мм змінювались від 0,98 до 0,46%, а із бітером-відбивачем d мм змінювались від 0,69 до 0,29%, що підтверджує результати теоретичних та лабораторних досліджень.

Лабораторний аналіз складу обчісаного вороху, показав, що він практично не залежить від діаметра бітера-відбивача, але змінюється від швидкості руху комбайну (фактичної подачі).

Для установлення вказаних залежностей були проведені відповідні досліди якими встановлено, що із збільшенням подачі від 1,0 до 4,5 кг/с, кількість вільного зерна в вороху значно підвищується від 59,7% до 83% (рис.9). При цьому вміст зерна в колосі знижується від 21,2% до 8,9%. В той же час, збільшення швидкості експериментального комбайну веде до зменшення вмісту незерновой частини вороху від 19,5% до 8%.

Рис. 9. Залежність якісних показників роботи обчісувального пристрою від подачі. З – вміст вільного зерна; К – вміст зерна в колосі; С – вміст соломи в очісаному вороху.

Збільшення вмісту вільного зерна і зменшення незернової частини пояснюється тим, що зі збільшенням швидкості руху кількість прочосів кожної рослини зменшується, тобто здійснюється менший вплив на стебла вже обмолочених рослин.

Одним із важливих показників роботи обчісувального пристрою як молотарного апарату, є відсоток вмісту вільного зерна в зерновій частині обчісаного вороху m, що залежить від вмісту в обчісаному вороху вільного зерна (обмолоченого), зерна в колосах (мітелках для рису) з обов'язковим обліком втрат осипом.

У результаті проведених досліджень встановлена залежність зміни m від подачі вороху Q тоб то швидкості руху комбайну (рис. 10).

Рис. 10. Залежність зміни вмісту вільного зерна в зерновій частині обчісаного вороху від фактичної подачі.

Аналіз отриманих результатів показує, що при збільшенні швидкості руху комбайну від 0,8 м/с до 2,83 м/с, а відповідно зростанні подачі з 1,0 до 4,5 кг/с, відсоток вмісту вільного зерна в зерновій частині вороху підвищується від 73% до 89,4% при загальних втратах за комбайном до 1,5%.

У розділі також приводяться результати досліджень на збиранні рису сорту “Спальчик” із врожайністю 41,3 ц/га, середньою довжиною рослин

68 см; густотою стеблестою рису – 229 шт/м2; засміченістю культури по масі над висотою зрізу 10 см – 33,7 %, вологістю зерна 22...28 %, вологістю соломи 60...80%, відношенням маси зерна до маси соломи 1:1,65, полеглістю 10... 25 % і масою 1000 зернин – 33 г.

Режимами роботи експериментального агрегату були: глибина обчісування – 40...50 см; частота обертання обчісувального барабану 452 хв-1, бітера-відбивача – 875 хв-1.; кут нахилу площини осей барабанів обчісувального пристрою до обрію 16 0.; швидкість шкребків першого транспортера похилої камери 2 м/с, другого –3 м/с; частота обертання бильного барабана – 1100 хв-1; зазори між декою і молотильним барабаном на вході 20 мм і на виході 6 мм; розмір відкриття жалюзі сита очищення – максимальна; частота обертання вентилятора – 650 хв-1; подовжувач був у самому верхньому положенні, а його жалюзі цілком відкриті, швидкість комбайну змінювалася від 0,7 до 2,7 м/с.

Проведені дослідження на очосі рису показали, що втрати за обчісувальним пристроєм всіх дослідах знаходився в межах 0,49...1,82%, у тому числі осипом 0,47...1,80% і необчосом 0,02...0,06%. Втрати за молотаркою не перевищували 1,18%.

Таким чином, перевіркою експериментального обчісувального пристрою на збиранні рису всановлено, що якісні показники роботи комбайну були на рівні агротехнічних вимог. При цьому обмолот рису здійснювався за один прохід, на відміну від існуючої технології збирання, де необхідно кілька проходів.

Експлутаціонні випробування комбайну з експериментальним обчісувалним пристроєм на збиранні озимої пшениці проходили на полях дослідного господарства УкрЦВТ. Для порівняння був узятий комбайн СК-5 “Нива” із серійною жниваркою.

Встановлено, що при швидкості руху 7,3...8,4 км/год. продуктивність комбайну з жниваркою обчісувального типу складає 9,9...12,4 т/год (вражайність 33,2ц/га), загальні втрати зерна знаходилися на рівні 1,57...1,61%, у тому числі за обчісувальним пристроєм 1,39...1,41%, за молотаркою 0,18...0,20%, роздрібнення зерна не перевищувало 1%. Порівняльно у серійного комбайну при швидкості руху 3,6...3,9 км/год. продуктивність складала 5,8...6,1 т/год., загальні втрати зерна 2,71...2,89%, у тому числі за жниваркою 0,68...0,90% і роздрібнення 3,48... 3,54%.

В п'ятому розділі “Економічна ефективність і практична реалізація результатів досліджень” приведені вихідні дані для розрахунку економічної ефективності. Ефективність використання технології з застосуванням обчісувального пристрою агрегатованого з комбайном СК-5 “Нива” розрахована в порівнянні з традиційною комбайновою технологією. У результаті досліджень встановлено, що застосування обчісувального пристрою дозволило збільшити продуктивність, відповідно знизити витрати палива, підвищити якість зерна в бункері і додатково одержати біля 119 грн/га прибутку.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. В результаті виконаних теоретичних та експериментальних досліджень встановлено, що найбільш перспективним напрямком підвищення продуктивності, зменшення енергоємності та покращення якості збирання зернових культур є обчісування їх на корені.

2. Аналіз збирання врожаю методом обчісування показав, що головною недостатньо вирішеною проблемою є недопустимі втрати зерна, зменшити які запропоновано шляхом застосування двобарабанних пристроїв, які складаються з обчісувального барабана та бітера-відбивача.

3. На основі графоаналітичного аналізу визначені необхідні умови для якісного обчісування короткостебельних і високорослих рослин, що дозволило встановити параметри взаєморозташування бітера-відбивача та обчісувального барабана.

4. Розроблено модель руху зерна після обчісування, яка дозволила описати динамічні процеси і визначити раціональні кінематичні характеристики запропонованого обчісувального пристрою.

5. Запропоновано методику розрахунку обчісувального пристрою для обмолоту зернових культур на корені яка дозволяє визначити його раціональні геометричні параметри та оцінювати динамічні характеристики руху зерна. Ця методика використана при проектуванні відповідних жниварок і агрегатуванні їх в комбайнові комплекси .

6. Встановлено, що найменші втрати зерна осипом до 1,6% досягаються при діаметрі бітера-відбивача 380 мм, і його кутовій швидкості 86,9 с-1.Втрати поступово зростають при збільшені або зменшенні величини діаметру.

7. . Встановлено, що зменшення втрат зерна осипом при переміщенні в збірник досягається за умови контактного (безвідривного) руху по напрямній поверхні кожуха з початковою швидкістю (лінійною швидкістю гребінок обчісувального барабана) Vo > 6.3 м/с.

8. Показано, що застосування бітера-відбивача в складі двобарабанної системи обчісування порівняно з однобарабанною приводить до зменшення втрат зерна з 3,3 до 1,6%.

9. Польовими випробуваннями комбайну з обчісувальним пристроєм при збиранні пшениці встановлені переваги бітера-відбивача з діаметром 400 мм.: загальні втрати зерна за комбайном склали 0,61-1,00%; втрати зерна осипом за обчісувальним пристроєм – 0,29-0,66%; втрати без обчісування – 0,02-0,05%; роздрібнення бункерного зерна – 0,8...1,2%. При цьому обчісаний ворох має такий склад : вільне зерно – 60…83%;зерно в колосі - 9...20%; солома полова – 8...19%; вільного зерна в зерновій частині обчісаного вороху – 74...89%; подрібнення зерна у вороху було відсутнє.

10. Агротехнічна оцінка експериментального обчісувального пристрою при збиранні рису виявила його відповідність агротехнічним вимогам при загальних втратах 1,45...2,7% і роздрібненні зерна 1,0...4,0%.

11. Порівняльними дослідженнями встановлено переваги експериментального комбайна в порівнянні з серійним: підвищення продуктивності при обчісуванні в 1,5…2 рази; зменшенню подрібнення бункерного зерна; зниження витрат палива на 20-30%. Річний економічний ефект від впровадження комбайна з новим обчісувальним пристроєм складає 21390 грн. на одну машину.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Машков А.М., Астафуров А.С. Разработка прицепной машины для уборки зерновых культур способом обмолота растений на корню // Вопросы стабилизации и повышения эффективности АПК Крыма в исследованиях молодых ученых. – Симферополь: Гортипография, 1997. – 52-54 с.

2. Машков О.М., Машков О.М. Теоретичне обґрунтування параметрів бітера-відбивача очісуючого пристрою // Вісник аграрної науки Причорномор'я. – Миколаїв. – 1999. – Вип. 2 (7). – С. 156-161.

3. Машков А.М. Экспериментальное обоснование параметров битера-отражателя очесывающего устройства // Тр. КГАУ. – Симферополь. – 1999. Вып 59, ч. II. – С. 68-73.

4. Шабанов П.А., Шабанов М.П., Машков О.М., Дубинин В.В. Жатка-обчісувач на рисовому полі // Техніка АПК. – 1995. – №2. – С. 11.

5. Шабанов П.А., Шабанов Н.П., Машков А.М., Дубинин В.В. Обмолот на корню – перспективный способ уборки зерновых культур // Проблемы ресурсосбережения и охраны окружающей среды в полеводстве Крыма. – Симферополь: КСХИ. – 1996. – С. 147-153.

6. Шабанов П.А., Шабанов Н.П. Машков А.М., Дубинин В.В. Повышение производительности серийных зерноуборочных комбайнов. – Симферополь, 1994. – 4 с. (Информ. листок/ КрымЦНТИ: № 18-94).

7. Мищук С.А., Машков А.М. Обзор и анализ работы конструкций для уборки урожая методом очеса на корню // Праці Таврійської державной агротехнічної академії. – Мелітополь: ТДАА. – 2000. – Вип. 1. – Т.15. – С.131-137.

8. Машков А.М. Очесывающие устройства и серийные зерноуборочные комбайны // Труды Крымского ГАУ. – Симферополь. – 2000. – Вип. 65. – С.222-227.

9. Шабанов П.А., Шабанов Н.П. Машков А.М., Емельянов Г.О. Совершенствование рабочих органов очесывающего устройства для обмолота зерновых культур на корню // Праці Таврійської державной агротехнічної академії. – Мелітополь: ТДАА. – 2001. – Вип. 1. – Т.22. – С.52-56.

АНОТАЦІЯ

Машков О.М. Обґрунтування параметрів бітера-відбивача обчісувального пристрою для обмолоту зернових культур на корені. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 – Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Кримський державний аграрний університет, Сімферополь, 2002.

Підвищення виробництва зернових культур має для України велике народногосподарське значення, що пояснює необхідність удосконалювання і впровадження нових збиральних технологій, а також створення нових високопродуктивних вітчизняних машин.

Аналіз існуючих технологій збирання зернових культур дозволив виділити перспективність і доцільність застосування технології обмолоту рослин на корені. У свою чергу аналіз пристроїв для здійснення даної технології встановив найбільше прийнятну конструкцію, що має високі показники, як по якості збирання, так і по складі обчісанного вороху.

Це визначило мету досліджень, що складається в збільшенні продуктив ності серійних зернозбиральних комбайнів, зниження втрат, поліпшення

якісних показників збирання шляхом використання жниварки обчісувального типу і обґрунтування основних параметрів. Встановлено, що при роботі обчісувального пристрою створюються сприятливі умови для обмолоту, що дозволяють зменшити травмування зерна, забезпечити більш повний збір врожаю, розвантажити молотарку комбайну. У результаті теоретичних та експериментальних досліджень обґрунтована конструктивна схема, раціональні параметри і режими роботи пристрою з обчісувальним барабаном і бітером-відбивачем, що дозволило підвищити продуктивність серійного комбайну в 1,5…2,0 рази, при припустимих загальних втратах 0,8-1,6% на збиранні пшениці і забезпечити

За результатами досліджень розроблене і виготовлене обчісувальний пристрій до комбайну СК-5 “Нива”, виробнича перевірка якого підтвердила перспективність застосування методу обчісування зернових культур на корені.

Впровадження технології збирання зернових культур методом обмолоту на корені з використанням обчісувального пристрою дозволить одержати економічний ефект до 119 грн/га.

Ключові слова: зернові культури, зерно, збирання, обчіс, обчісаний ворох, обчісувальний пристрій, обчісувальний барабан, бітер-відбивач, втрати зерна осипом.

Аннотация

Машков А.М. Обоснование параметров битера-отражателя очесывающего устройства для обмолота зерновых культур на корню. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 – Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. Крымский государственный аграрный университет, Симферополь 2002.

Повышение производства зерновых культур имеет для Украины большое народнохозяйственное значение, что объясняет необходимость совершенствования и внедрение новых уборочных технологий, а также создание новых высокопроизводительных отечественных машин.

Анализ существующих технологий уборки зерновых культур позволил выделить перспективность и целесообразность применения технологии обмолота растений на корню.

В свою очередь анализ устройств для осуществления данной технологии установил наиболее приемлемую конструкцию, имеющую высокие показатели, как по качеству уборки, так и по составу полученного вороха.

Это определило цель исследований, которая состоит в увеличении производительности серийных зерноуборочных комбайнов, снижение потерь, улучшение качественных показателей уборки путем использования жатки очесывающего типа и обоснования основных параметров. Установлено, что при работе очесывающего устройства, создаются благоприятные условия для обмолота, позволяющие сократить травмирование зерна, обеспечить более полный сбор урожая, разгрузить молотилку комбайна. В результате теоретических и экспериментальных исследований обоснована конструктивная схема, рациональные параметры и режимы работы устройства с очесывающим барабаном и битером-отражателем, что позволило повысить производительность серийного комбайна в 1,5…2,0 раза, при допустимых общих потерях 0,8-1,6% на уборке пшеницы и обеспечить уборку риса за 1 проход.

По результатам исследований разработано и изготовлено очесывающее устройство к комбайну СК-5 "Нива", производственная проверка которого подтвердила перспективность применения метода очесывания зерновых культур на корню. Внедрение технологии уборки зерновых культур методом обмолота на корню с использованием очесывающего устройства позволит получить экономический эффект до 119 грн/га.

Ключевые слова: зерновые культуры, зерно, уборка, очес, очесанный ворох, очесывающее устройство, очесывающий барабан, битер-отражатель, потери зерна осыпью.

summary

Mashkov. A.M. A substantiation of parameters beater-reflektor of combing device for thrashing of standing grain cultures. The manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.05.11 – Machines and means mechanization of agricultural manufacture. The Crimean state agrarian university, Simferopol 2002.

The dissertation is devoted to questions of a substantiation of parameters of combing device for thrashing of standing grain cultures. On the basis of analysis of modern technologies of harvest, analysis of designs for realization of thrashing of standing plants, theoretical and experimental researches is determined constructive circuit of combing device, rational parameters and modes of operations of combing device are determined, which allows to increase productivity of serial grain combine in 1,5…2,0 times, decrease of general losses of a grain during harvesting of wheat to 0,8…1,6%, at splitting a bunker grain 0,8…1,2% on harvesting of rice general losses are 1,45…2,70%, at splitting a grain in bunker 1,0 … 4,0%, thrashing of rice is carried out for 1 pass.

Experimental combing device to combine harvester CK-5 "Niva" with stripping cylinder and beater-reflector is developed and manufactured by the results of researches.

Manufacturing test of it has confirmed the availability of the chosen direction of researches.

Keywords: grain cultures, grain, harvest, tow, thrashed heap, combing device, stripping cylinder, beater-reflector, loss of a grain by shatter.

Підписано до друку 21.12. 2002 р.

Формат 60х84 1/16. Об'єм 1 др. а. Тираж 100 прим.

Надруковано у видавничому центрі КДАУ

м. Сімферополь, с. Аграрне, КДАУ

тел. (0652) 26-35-98