Огляд існуючих конструкцій обчісувальних жаток

ЗМІСТ ВСТУП РОЗДІЛ 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ВПЛИВУ ОБЧІСУЮЧОЇ ЖАТКИ НА ЗЕРНО РОЗДІЛ 2 АГРОТЕХНІЧНІ ВИМОГИ ОБМОЛОТУ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР РОЗДІЛ 3 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ ОБЧІСУВАЛЬНИХ ЖАТОК РОЗДІЛ 4 ОБГРУНТУВАННЯ ЗАПРОПОНОВАНОГО ПРИСТРОЮ РОЗДІЛ 5 РОЗРАХУНКИ, ЩО ПІДТВЕРДЖУЮТЬ ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ МАШИНИ

5.1 Технологічний розрахунок

5.2 Конструктивний розрахунок ВИСНОВОК СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП При вирощуванні врожаю зерна, операції по його збиранню складають в загальному балансі енергозатрат біля 30…40%. Аналіз конструкцій сучасних зернозбиральних комбайнів показує, що майже 80% енергії, яка використовується на обмолот, витрачається безпосередньо на зминання, подрібнення та розрив стебел, а значна частина зерна при цьому отримує пошкодження.

Альтернативним напрямком зменшення енергозатрат і підвищення пропускної здатності комбайнів є принцип подачі хлібної маси до молотарки з мінімальним вмістом у ній стебел соломи. Зменшити кількість соломи в хлібній масі можливо завдяки застосування методу обчісування рослин на корені без зрізання стебла. При цьому забезпечується зменшення надходження технологічної маси в комбайн, що дає змогу підвищити його продуктивність, а також знизити питому енергоємність процесу і відповідні витрати палива.

Відомі обчісуючі жатки переважно призначені для обчісування рису та насіневих коробочок льону. Однак, значну частину посівних площ України займають зернові колосові культури, підвищення ефективності збирання яких на корені залишається перспективною і актуальною проблемою. Якість збирання врожаю зернових колосових культур обчісуючими жатками поки що не достатня, тому дана технологія потребує дослідження та вдосконалення.

РОЗДІЛ 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНА Зернова маса має певні фізичні властивості — сипкість, самосор-тування, шпаруватість, здатність до сорбції та десорбції різних па­рів і газів (сорбційна ємність), тепло-, температуроі термоволого­провідність, теплоємність. Знання і врахування фізичних властиво­стей зернових мас набувають особливого значення у зв’язку з меха­нізацією й автоматизацією процесів обробки зерна в потоці, впрова­дженням нових способів сушіння, застосуванням пневматичного транспорту та зберіганням значних партій його у великих сховищах (силосах сучасних елеваторів, металевих бункерах, на складах).

Сипкість — це здатність зерна і зернової маси переміщу­ватися по поверхні, розміщеній під певним кутом до гори­зонту. Правильно використовуючи цю властивість і застосовуючи відповідні пристрої та механізми, можна повністю уникнути затрат ручної праці при переміщенні зернових мас норіями, конвеєрами і пневмотранспортними установками, самопливом, завантажуванні в різні за розмірами і формою транспортні засоби (автомашини, ваго­ни, судна) та сховища (засіки, склади, траншеї, силоси елеваторів).

Сипкість зернової маси характеризується кутом тертя, або кутом природного схилу. Кут тертя — найменший кут між основою і схилом насипу, за якого зернова маса починає ковзати по поверхні. При ковзанні зерна по зерну його називають кутом природного схи­лу, або кутом скочування (табл. 2).

Найбільшу сипкість і найменший кут схилу мають маси насіння кулястої форми (гороху, проса, люпину). Чим більше форма зерен відрізняється від кулястої і чим шорсткуватіша їх поверхня, тим менша сипкість зернової маси. Зерна продовгуваті, тонкі, з квітко­вими плівками (рису-сирцю, окремих сортів вівса, ячменю та ін.) також менш сипкі.

Таблиця 1. Кути природного схилу для зерна різних культур На сипкість зернової маси впливає багато факторів: грануломет­рична будова та гранулометрична характеристика (форма, розміри, характер і стан поверхні зерен), вологість, кількість домішок та їх видовий склад, матеріал, форма і стан поверхні, по якій самопливом перемішується зернова маса.

Наявність домішок, особливо легких і дрібних з шорсткуватою поверхнею, також знижує сипкість зернової маси. Аналогічно впли­ває на сипкість підвищення вологості зернової маси, за винятком тієї, що складається з кулястих зерен з гладкою поверхнею. Сип­кість зернової маси знижується при зберіганні внаслідок ущільнен­ня, що є побічним показником стану зерна.

Самосортування — це властивість зернової маси втра­чати свою однорідність під час переміщення і вільного па­діння. Вона зумовлюється сипкістю зернової маси і неоднорідністю твердих часточок, що входять до її складу. Як позитивне явище, са­мосортування використовується в практиці очистки та сортуванні зернових мас. Відбувається при її переміщенні й струшуванні, зава­нтажуванні та розвантажуванні сховищ і силосів елеваторів. На­приклад, під час перевезення зерна в автомашинах або вагонах, пе­ресуванні по стрічкових конвеєрах внаслідок поштовхів і струшу­вань компоненти зернової маси з малою масовою часткою (легкі до­мішки, насіння в квіткових плівках, щуплі зерна тощо) розміщу­ються ближче до поверхні насипу, а з більшою та абсолютною ма­сою — ближче до його нижньої частини.

РОЗДІЛ 2 АГРОТЕХНІЧНІ ВИМОГИ ОБМОЛОТУ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР Зернозбиральні машини забезпечують якісне збирання за умови, що їх робочі органи вибрані й відрегульовані відповідно до властивостей культури, яку збирають, а рослини пристосовані для машинного збирання. На роботу зернозбиральних машин впливає будова рослин, довжина стебла і густота стояння, полягання, міцність, вологість, розміри і маса насіння, масове відношення зерна до стебел, фаза зрілості, забур’яненість посівів.

При скошуванні низькорослих і полеглих рослин необхідно знизити висоту зрізання. Високорослі рослини перевантажують робочі органи збиральної машини. Для зернових колосових довжина рослин повинна бути не більше 100…110 см і не менша 55…60 см. Впровадження у виробництво короткостеблових сортів (60…80 см) дозволяє знизити полягання хлібів і збільшити продуктивність роботи комбайнів.

Полягання хлібів визначають діленням різниці між середньою довжиною випрямлених стебел і висотою їх стояння на довжину стебел. Допустима полеглість для хлібів з довгим стеблом передба-чається до 55%, для короткостеблових — до 20%. Від співвідношення маси зерна, соломи і полови залежать продуктивність комбайна і якість зібраного врожаю. При збиранні високостеблових хлібів знижується продуктивність і зростають втрати від недомолоту і збільшення кількості вільного зерна в соломі, а при збиранні низькостеблових хлібів продуктивність зростає, але збільшується кількість подрібненого зерна. Відношення маси зерна до маси соломи повинно бути не менше 1:1,2 і не більше 1:1,5.

Насіння зернових культур дозріває нерівномірно: спочатку зерно дозріває в середній частині, потім у верхній і нижній частинах колоса. Зерно проса раніше дозріває у верхній частині волоті. Нерівномірне дозрівання зумовлює широке коливання маси, вологості, розмірів насіння, міцності зв’язку зерна з колосом, утруднює обмолот.

Робота, що витрачається на вимолот окремих зерен з колоса, коливається в широких межах — максимальне її значення перевищує мінімальне в 10−20 разів. Коливання цього показника більше на початку збирання і менше наприкінці. При слабкому зв’язку зерна відокремлюються від колоса навіть при слабкому ударі. Тому для механізованого збирання необхідно підбирати сорти з одночасним формуванням і рівномірним дозріванням усіх зернин рослин.

Стійкість зерна проти механічних пошкоджень визначається його міцністю, а також способом обмолоту. Ударні способи обмолоту призводять до значного пошкодження зернин. Мікропошкодження інколи сягають 50%, що знижує товарну якість зерна і схожість насіння. Покриття робочих органів еластичним матеріалом (гумою) знижує пошкодження зерна. Тому при обмолоті бажано використовувати молотильне обладнання з еластичними ударними елементами.

Кондиційною вологістю зернових культур є відносна вологість 14…15%. Перевищення цієї норми призводить до появи вільної води, самозігрівання і псування зерна. В період збирання вологість зерна, як правило, перевищує кондиційну. А в деяких випадках вона коливається від 11 до 50%. При збиранні хлібів з високою вологістю зростають втрати від недомолоту, частина зерна відходить з соломою; при збиранні пересохлої ниви зернових культур зростають подрібнення зерна, соломи, втрати зерна з половою.

Засміченість посівів бур’янами також негативно впливає на роботу збиральної техніки, збільшує втрати зерна. Боротьба із засміченістю посівів — важливий резерв підвищення урожайності й ефективності використання зернозбиральних машин.

РОЗДІЛ 3 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ ОБЧІСУВАЛЬНИХ ЖАТОК Зростання кількості винаходів у галузі збирання зернових культур методом очісування на корені свідчить про актуальність і перспективність даного способу збирання.

Метод очісування є більш продуктивним, в порівнянні з традиційними методами збирання, знижується витрата палива і питомі експлуатаційні витрати. Проведені патентні дослідження дозволили простежити тенденцію розвитку нового способу збирання. У ВНДІ в 1972 році були проведені лабораторні дослідження процесу очісування рису на корені за допомогою пристрою (рис. 1.2), запропонованого Воробйовим В.І. і Конюшковим Е.Н.

Рис. 3.1. Схема обчісуючого пристрою В.І. Воробйова і Е. Н. Конюшкова (ВНДІ рису): 1 — верхній очісуючий барабан; 2 — нижній очісуючий барабан-стеблепідйомник; 3 — шнек; 4 — похилий транспортер; 5 — кожух; 6 — камера очісуючого пристрою.

Відомості про втрати зерна і конструктивних параметрах в роботах не наводяться. Як показують проведені дослідження очісуючого пристроїв дана конструкція, що складається з двох очісуючих барабанів верхнього 1 і нижнього 2, шнека 3, транспортера 4 кожуха 5 і камери 6 безумовно дасть збільшений відсоток втрат. В результаті роботи барабана 1 в зоні 6 утворюється область низького тиску, в свою чергу зменшення відстані між барабаном 1 і кожухом 5 дозволить збільшити повітряний потік, що викидає частину обмолоченої маси вперед по ходу агрегату.

У 1974 році в САНІІМЕСХ Саліховим Н.К. проводилися польові дослідження процесу обмолоту рису на корені двобарабанним очісуючим пристроєм (рис. 1.3).

Рис. 3.2. Конструкція очісуючого пристрої Н.К. Саліхова

(САНІІМЕСХ): 1, 2 — обчісуючі барабани; 3 — мотовило; 4 — ємність для збору зерна.

Результати показали, що при кутової швидкості очісуючого барабанів 9,6 м / с недомолот склав 4,6 … 4,9%, в купі вільного зерна перебувало 70 … 85%, обірваних мітелок 8 … 12%, інша частина — соломисті домішки. Аналіз наведених результатів приводить до висновку про недосконалість конструкцій в першу чергу та її робочих органів.

У 1985 році запатентовано пристрій для обмолоту зернових культур на корені. Автор А. А. Яковлєв пропонує зниження втрат зерна за рахунок виконання обмолоту в рухомих стрічках 1 і 2 (рис. 1.4) між пружними виступами 3 і отворів 4, відводиться в міру віддалення від робочої поверхні і розташованих навпроти горизонтальних перемичок між отворами протилежної стрічки, а також за рахунок розташування робочих гілок стрічок на кожусі, що має подовжню проріз для проходження стрічок і стебел, сполучених з джерелом розрідження. При роботі пристрою будь-яке зерно кожного з класів обов’язково знаходиться навпроти одного з отворів першої або другої стрічки. Обидві стрічки утворюють робочу щілину 5. При відділенні зерна від колоса воно в наступну мить потрапляє в цей отвір, тобто в порожнину кожуха 6, звідки виноситься потоком повітря в бункер.

Рис. 3.3. Пристрій обмолоту в рухомих стрічках А. А. Яковлева:

1,2 — обмолочуючі стрічки; 3 — виступ; 4 — отвори; 5 — робоча щілина; 6 — порожнина кожуха.

При роботі очісуючого пристрою з обмолотом в рухомих стрічках виникає проблема відповідності швидкості комбайна і лінійної швидкості руху стрічок. У разі порушення відсоток втрат, як осипом, так і недомолоту різко зростають.

У науково-виробничому об'єднанні «Луч» колективом авторів В.І. Рубльов, Н. Л. Конишев і А.Д. Кормщік розроблена машина для очісування рослин (рис. 1.5).

Рис. 3.4. Машина об'єднання «Луч» для очісування рослин на корені:

1. — кожух; 2 — лопатка колесо діаметрального вентилятора; 3 — лопатка; 4 — диск; 5 — колінчаста вісь; 6 — напрямні; 7,8 — регульовані заслінки; 9 — зуби обчісуючого барабана.

Машина має кожух 1, всередині якого встановлено лопатка колесо 2 діаметрального вентилятора, що приводиться в обертання механізмом передачі. Лопатка колесо складається з лопаток 3 і дисків 4. Усередині лопаткового колеса на підшипниках змонтована колінчаста вісь 5 очісуючого барабана. На одному кінці колінчатою осі є механізм регулювання положення осі. Обчісуючого барабан складається з окремих рамок. З боків є

направляючі 6. Машина для очісування працює таким чином. Перед роботою встановлюють регульовані заслінки 7, 8 включають привід. Обертаючись, лопатка колесо діаметрального вентилятора обертає рамки очісуючого барабана. Зуби барабана 9 входять в стеблестій і очісє останній. Зменшенню втрат зерна сприяє те, що зона очесиванія поєднана з всмоктуючим вікном вентилятора. Виходячи із запропонованої схеми очісуючого пристрої неважко встановити, що суміщення робочих органів діаметрального вентилятора, очісуючого барабана і ексцентрикового механізму ведуть до ускладнення конструкції, складності при експлуатації і збільшення ваги машини. Дана машина відноситься до однобарабанні, очісуючого пристроям.

У Мелітопольському інституті механізації сільського господарства МІМСХ інженери М.М. Аблогін і М. М. Данченко розробили і запатентували пристрій для очеса зернових культур на корені (рис. 1.6). Пристрій складається з очісуючого барабанів 1 і 2, циліндричного решітного барабана 3, встановленого над зерновим шнеком 4, збірки 5 прохідний фракції, розташованого усередині барабана, похилої камери 6, чистика 7, що транспортує шнека 8, збірки 9. Пристрій працює наступним чином. При поступальному русі очісуючого пристрою вперед, стебла рослин очісуючого барабанами 1, 2 і очісаних куп подається повітряним потоком, створюється барабанами, на зовнішню поверхню циліндричного решітного барабана. Вільне зерно проходить крізь решітну поверхню циліндричного барабана і потрапляє в збірник 5 прохідні фракції, звідки зерновим шнеком 4 подається в бункер цілого зерна. Соломисті частинки і необмолочене зерно, що осіли на решітну поверхню барабана 3 при його обертанні надходять до збірки 9 і шнеком 8 подаються в похилу камеру 6 і далі на доопрацювання в молотильно-сепаруючому пристрій комбайна. Соломисті частинки, що застрягли в отворах решітної поверхні циліндричного решітного барабана, знімаються обертовою щіткою очищувача 7.

Рис. 3.5. Пристрій для очісування зернових культур на корені М.М. Аблогіна і М. М. Данченко (МІМСХ): 1 — бітер-відбивач; 2 — обчісуючого барабан; 3,4 — сепаруючі органи; 5 — кожух сепаруючого пристрою; 6 — транспортер; 7 — очищувач; 8 — шнек; 9 — збірник.

Цей пристрій являє собою конструкцію, за допомогою якої зроблена спроба поділу обчісаних оберемків на фракції безпосередньо в камері обчісуючого пристрою. Вирішення даного питання таким чином, ускладнює конструкцію і експлуатацію такого пристосування. Збільшується вага машини що небажано. За якісними показниками двохбарабанні пристрої перевершують інші, в першу чергу щодо зниження втрат осипом.

У Всесоюзному науково-дослідному інституті рису колективом авторів А. Г. Шулякова, В.Н. Погорєловим та ін. Розроблено та запатентовано пристрій для обмолоту зернових культур на корені (рис. 1.7). Пристрій містить передній і задній очісуючого барабани 1 і 2 з молотильними органами 3 і 4. Барабани мають кожухи 5 і 6. Передній барабан виконаний у вигляді діаметрального вентилятора, а нижня частина його кожуха 5 виконана гофрованої. При обертанні барабана 1 повітряний потік діє на верхівки стебел і притискає їх до молотильним органам 4 заднього барабана 2, що сприяє зниженню втрат зерна.

Аналізуючи конструкцію пристрою і технологічний процес роботи, а саме застосування бітера-відбивача у вигляді діаметрального вентилятора, передбачає виникнення втрат зерна осипом. В результаті створення потужного повітряного потоку діаметральним вентилятором і очісуючого барабаном утворюються небажані завихрення, проте конструкція пропонує великі перспективи в пневмотранспортировці обчісаних оберемків.

Рис. 3.6. Пристрій ВНДІ рису для обмолоту зернових культур на корені А. Г. Шулякова, В.Н. Погорєлова: 1, 2 — очісуючі барабани; 3, 4 — молотильні органи; 5, 6 — кожухи.

Відома конструкція пристрою для збирання зернових культур на корені, яка розроблена в МІМСХе інженерами М.М. Аблогін, М. М. Данченко, П. А. Шабановим та ін (рис. 1.8). Очісуючий пристрій представлено двохбарабанної модифікацї, що дозволяє знизити втрати зерна осипом за рахунок застосування бітера-відбивача 1 з гребінками 3. Обмолот рослин виконує очісуючий барабан 2 гребінками 4. обчісана купа направляється в камеру 5 очісуючого пристрою зверху обмежену кожухом 9 і сіткою 12, призначеної для виведення пилу і потоку повітря. Потім обчесана купа направляється по верхньому кожуху до шнека 11, яким транспортується в похилу камеру 13. очісані стебла зрізаються ріжучим пристроєм 14 і укладаються у валок.

Рис. 3.7. Пристрій для збирання зернових культур на корені, конструкції (МІМСХ): 1 — бітер-відбивач; 2 — обчісуючий барабан; 3 — гребінки бітера відбивача; 4 — гребінки обчісуючого барабана; 5 — камера обчісуючого пристрої; 6 — кожух бітера-відбивача; 7 — подільники; 8, 10 — регульовані заслінки; 9 — верхній кожух; 11 — шнек; 12 — сітка; 13 — похила камера; 14 — ріжучий апарат.

У Всесоюзному науково-дослідному інституті механізації сільського господарства ВІМ Е. В. Жалнин, А. С. Мнацаканов та А.І. Савченков розробили пристрій для подачі стеблової маси сільськогосподарських культур на очісування при обмолоті на корені (рис. 1.9). Пристрій працює наступним чином. При русі агрегату по полю стеблопідйомниками 3 піднімають полеглі рослини. Барабан 4, обертаючись у бік протилежний напрямку обертання очісуючого транспортера, нахиляє підняті стебла колоссям назад, притискаючи їх до стеблопідйомника. При взаємодії з стеблопідйомниками і барабаном 4 забираються пальцями 6 досягається нахил стебла колосом назад по ходу агрегату і увігнутістю стебла до очісуючого транспортеру 1. Далі сформований стебловий потік подається колоссям назад на прямолінійний ділянку очісуючого транспортера, де відбувається процес обмолоту і очесу-обриву верхівкової колосової частини рослин по прямій лінії вздовж напрямку руху очісуючого транспортера, звідки вимолочене зерно і очісана купа потрапляють до збірки продуктів очісування.

Рис. 1.9. Пристрій для подачі стеблової маси на очесування при обмолоті на корені: 1 — очісуючий транспортер; 2 — гребінки; 3 — стеблепідйомники; 4 — барабан; 5 — вісь пальців; 6 — пальці; 7 — регульована заслінка; 8 — кожух.

Верхня частина стеблепідйомників 3 розташована вище нижнього валу обчісуючого транспортера 1, тому сформований стебловий потік може потрапляти безпосередньо на прямолінійний ділянку обчісуючого транспортера.

Використання описаного пристрою для подачі стеблової маси на обчісування при обмолоті на корені дозволить знизити втрати при збиранні ярусних, полеглих і поникли рослин на 2 … 2,5%.

РОЗДІЛ 4 ОБГРУНТУВАННЯ ЗАПРОПОНОВАНОГО ПРИСТРОЮ За основу конструкції обчісуючого пристрою була обрана двоколісна причіпна установка, яка дозволяла встановлювати різні робочі органи, змінювати режими їх роботи і складати з них найбільш перспективні відомі технологічні схеми машин для обмолоту рослин на корені розглянуті в огляді. Дана установка була розроблена і виготовлена спільно з НДІ «Єфіролія» (рис. 4.2, 4.3).

Причіпна польова установка (рис. 4.4) складалася з обчісуючого, сепаруючого і домолочующого пристроїв, а також механізмів приводу і додаткового обладнання. Всі ці елементи кріпилися до рами.

Обчісуючий пристрій складався з бітера відбивача 1, обчісуючого барабана 2 з гребінками 3 і допоміжного барабана 5 з прогумованими лопатями 6.

Сепаруючий пристрій являв собою зварену конструкцію двох елементів: сепаруючого решета з поздовжніми гребенями і транспортної дошки. Домолочуючий пристрій складається з шнека 7 і деки 8.

Привід установки здійснювався від ВВП трактора через карданну 13 і ланцюгову передачі. Для зміни крутного моменту за величиною і напрямком використовувалися редуктори.

Додаткове обладнання включало звужуючий шнек 4 і пробовідбірник 9 і 10. Для зчіпки з трактором було передбачено причіпний пристрій 14, який має два положення, робоче і транспортне.

Рис. 4.1. Експериментальна установка (вид праворуч).

Рис. 4.2. Експериментальна установка в роботі. Відповідно до плану досліджень в установці були передбачені регулювання швидкості обертання очісуючого і допоміжного барабанів, бітера відбивача і звужено шнека, а також зміни положення по висоті очісуючого барабана і бітера відбивача. Технологічний процес показаний на малюнку 4.3. При русі агрегата барабан 2 своїми гребінками 3 виконував очісування рослин з окружною швидкістю 10 … 15 м / с, (п = 470−710 хв-1).

Рис. 4.3. Технологічна схема польовий установки: 1 — бітера відбивача; 2 — обчісуючого барабан; 3 — гребінки; 4- шнек; 5 — допоміжний барабан; 6 — лопаті; 7 — шнек; 8 — дека; 9, 10 — збірники; 11 — транспортна дошка; 12 — опорна колесо; 13 — кардан; 14 — причіпний пристрій.

Основний потік обчісаного оберемка надходив на сепаруючий пристрій 11, а частина купи потрапляла на поверхні бітера відбивача 1 і допоміжного барабана 5 і також ними прямувала на сепаратор. Для більш ефективного використання площі сепаратора в конструкції був передбачений звужуючий шнек 4, який направляв обчісаний оберемок на початок сепаратора. Сепаратор, здійснюючи коливальні рухи, переміщував очісаний оберемок по решету, виділяючи при цьому вільний зерно, яке прокидалося через решето на похилу транспортну дошку сепаратора. Відсепароване зерно надходило в пробовідбірник 10. Після сепаратора залишився зерновий ворох у складі якого були в основному необмолочені колосся і соломисті домішки надходили в домолочуючий пристрій шнекового типу. Шнек 7 переміщував необмолочене колосся по деці 8 і в результаті їх взаємодії відбувався домолот оберемка. Виділене вільне зерно прокидалося через деку і збиралося в пробовідбірник 9.

Дослідження причіпної установки проводилося у два етапи. Перший етап досліджень передбачав визначення перспективної технологічної схеми обчісуючого пристрою. Другий етап — агротехнічна оцінка обраної технологічної схеми обчісуючого пристрою.

Для першого етапу дослідження були обрані чотири технологічні схеми які відрізняються між собою наявністю і розташуванням робочих органів. Друга технологічна схема (рис. 4.4.б) відрізнялася від першої (рис. 4.4.а, рис. 4.5), описаної вище, наявністю направляючого кожуха 5. У третій технологічною схемою (рис. 4.5.в, рис. 4.6) повністю усунутий з конструкції звужуючий шнек 4. Четверта технологічна схема істотно відрізняється від попередніх. У цій функції допоміжного барабана 3 і бітера-відбивача 1 замінюють встановлені попереду очісуючого барабана діаметральний вентилятор 7. При дослідженні першої технологічної схеми встановлено, що очісана купа відкидається від звужено шнека 4 вперед установки і губиться на поверхні поля.

Для усунення цього недоліку була запропонована і випробувана друга технологічна схема з використанням кожуха 5, встановленого над звужуючим шнеком (рис. 4.4.б). Установка кожуха спричинила за собою утворення повітряного потоку між кожухом 5 і допоміжним барабаном 3, що також сприяло збільшенню втрат. Застосування поздовжніх лопатей на звужуючому шнеку і зміни положення по висоті шнека і кожуха до бажаного результату не привело. Від технологічних схем № 1 і № 2 були змушені відмовитися. При випробуванні третьої схеми технологічний процес протікав стійко і з хорошими якісними показниками. Великі надії покладалися на четверту схему, але через неможливість регулювати направляючого повітряного потіку до очісуючого пристрою, виникав великий розкид очісаних оберемків, а відповідно збільшувалися втрати зерна осипом.

У результаті проведення першого етапу досліджень була обрана технологічна схема № 3, що забезпечує надійність техпроцесу і найкращі якісні показники.

Проведення агротехнічної оцінки обраної технологічної схеми здійснювалося на збиранні пшениці сорту «Обрій» з наступними характеристиками агрофона: густота рослин — 131 шт / м2; довжина рослин — 0,45 м; полеглість — 10%; засміченість — 2%; врожайність — 2,05 т / га; маса 1000 насінин — 40 г; відношення маси зерна до маси соломи — 1: 1,1; вологість зерна — 14%; вологість соломи — 14%.

Рис. 4.4. Технологічні схеми обчісуючого пристрою: 1 — бітер-відбивач; 2 — обчісуючий барабан; 3 — допоміжний барабан; 4 — шнек; 5 — кожух; 6 — транспортна дошка; 7 — діаметральний вентилятор.

Рис. 4.5. Розташування робочих органів з КС № 3

Рис. 4.6. Розташування робочих органів з КС № 3.

Перед проведенням досвіду виконувалися наступні роботи:

1. Здавалося режим (табл. 1.1) робочих органів (барабанів) установки, шляхом зміни передавального числа приводу. Контроль проводився тахометром при роботі установки.

2. Для збору зернової купи отриманої після обмолоту був передбачений брезент, який стелився на решеті очищення.

3. Встановлювалася глибина обчісування. Проводився контроль висоти бітеравідбивача і обчісуючого барабана.

Режими роботи експериментальної установки, dоч.б. = 380 мм, dб.о. = 700 мм

1. Робоча швидкість агрегату, м / с 1,0 … 3,0

2. Обороти очісуючого барабана, хв-1 470 … 710

3. Обороти бітера-відбивача, хв-1 0 … 650

4. Обороти допоміжного барабана, хв-1 340 … 840

5. Висота очісуючого барабана, м 0,05 … 0,20

6. Висота бітера-відбивача, м 0,15 … 0,45

При дослідженні установки з оптимальним набором і розташуванням робочих органів отримані наступні якісні показники, склад обчісаного оберемка мав 20−30% вільного зерна, 20−30% Не обмолоченого колоса, 40−50% соломистих домішок. Дроблення і травмування зерна не спостерігалося. Загальні втрати за установкою перебували в межах 1,0 … 12%, які були в основному втратами осипом.

Пошукові дослідження показали, що з усіх розроблених технологічних схем найкращі результати мала схема № 3. Отримані якісні показники обраної схеми, за результатами польових досліджень свідчать про те, що потрібно ще доробка і вдосконалення робочих органів обчісуючого пристрою особливо бітера-відбивача з метою зниження втрат зерна осипом.

РОЗДІЛ 5 РОЗРАХУНКИ, ЩО ПІДТВЕРДЖУЮТЬ ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ МАШИНИ

5.1 Технологічний розрахунок

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.

Кут нахилу лінії, що з'єднує центри барабанів О1О2 визначається залежністю Кут нахилу дотичної що з'єднує поверхні барабанів розраховується за формулою 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 де 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 стеблестій 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.

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.

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 похідноїзміни 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

5.2 Конструктивний розрахунок Аналіз впливу основних конструктивних параметрів на дінаміку руху зернини виконаний чисельним методом на ПЕОМ. Встановлено що при зміні радіусу кожуху обчісувального пристрою від 1 м до 7 м 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.

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 х1×2 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).

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. = 380 мм. збільшилась на 68,75% і складала 0,16 кВт/м.

ВИСНОВОК В результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень встановлено, що найбільш перспективним напрямком підвищення продуктивності, зниження енергоємності та покращання якості збирання зернових культур є очісування їх на корені.

Аналіз збирання врожаю методом очісування показав, що головною недостатньо вирішеною проблемою є неприпустимі втрати зерна, знизити які рекомендується шляхом використання двобарабанних пристроїв, що складаються з очісусуючого барабана та бітера-відбивача.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ обчісувальний жатка зерно

1. Василенко П. М. Елементи методики математичної обробки результатів експериментальних досліджень. — М., 1958. — 59 с.

Гончаров Б. В. Дослідження робочого процесу обчісуючого пристрою для обмолоту рису на корені з метою зменшення втрат зерна: Автореф. дис… канд. техн. наук. — Мелітополь: типография, 1982. — 182 с.

2. Машков А. М., Астафуров А. С. Розробка причіпної машини для збирання зернових культур способом обмолоту рослин на корені // Питання стабілізації і підвищення ефективності АПК Криму в дослідженнях молодих вчених. — Сімферополь: Гортипография, 1997. — 52−54 с.

3. https://uk.wikipedia.org

4. https://www.google.com.ua

і