Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Кукуруза является одной из наиболее распространенных культур земного шара. По величине посевных площадей она уступает только пшенице и'рису. Одной из важнейших операций в процессе ее использования является обмолот початков.
Проблема обмолота кукурузы - получение качественного зерна при минимальных энергозатратах. Зерно с механическими повреждениями хуже хранится. Ежегодный убыток зерноперерабатывающих предприятий США за счет механических повреждений зерна составляет 1.5 миллиарда долларов.
Травмы зерна семенного назначения, полученные при обмолоте, ведут к снижению урожайности кукурузы в пределах от 2 до 6 ц/га. В условиях дефицита электроэнергии и роста ее стоимости важнейшей задачей становится и экономия энергозатрат на обмолоте початков.
Процесс обмолота кукурузы изучали многие исследователи как в нашей стране, так и за рубежом. При этом основное внимание уделялось обмолоту кукурузы семенного и продовольственно-фуражного назначения. выполняемому соответстзенно на стационарных кукурузных молотилках с штифтовыми или винтолопастнкми роторами или зерноуборочными комбайнами. Последние разрабатызались применительно к обмолоту зерновых культур. Они недостаточно адаптированы к обмолоту початков кукурузы. вследствие чего допускают повышенное механичесное повреждение зерна.
Обмолот початков в селекционном процессе и первичном семеноводстве кукурузы изучен недостаточно. Создание малогабаритных комбайнов для уборки делянок кукурузы требует миниатюризации машин, в том числе их молотильных аппаратов. В связи с этим возникают проблемы с качеством обмолота.
Все известные работы посвящены изучению отдельных технологических и конструктивных схем молотильных аппаратов, обоснованию их конкретных параметров и режимов.' Качественные показатели обмолота при этом изучались в узком диапазоне фактически имевшихся регулировок. Параметры молотильных аппаратов и режимы юс работы определялись без учета агробислогйчески допустимых механических воздействий на початки и зерно при их обмолоте. Такой подход создавал иллюзия снижения повреждаемости зерна при обмололоте исключительно за счет конструктивного усовершенствования отдельных узлов и рабочих органов.
Актуальность теш исследований обусловлена необходимостью обобщения, осмысливания и разработки научных основ выбора параметров молотильных аппаратов и режимов обмолота початков кукурузы, обеспечивающих полный вымолот зерна при его минимальных механических поврежде-
ниях применительно, к различным технологиям уборки кукурузы.
Настоящая работа выполнялась по плану ВРО ВАСХНИЛ (шифр О.Ц. 032.08.О2Т1). а таюке по плану РАСХН (Н гос. регистрации -01.9.10.041538).
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе поставлена цель улучшить качественные и энергетические показатели обмолота початков в различных технологиях уборки кукурузы на основе разработки новых технических средств и обоснования параметров и-режимов их работы.
Для достижения этой цели в работе были поставлены следующие задачи:
-
Изучить особенности морфологического строения и структурно-механических свойств початков, зерна и стеркня; их прочностные свойства; прочность связи зерна со стеркнем: обосновать параметры допустимых механических воздействии на початки и зерно при обмолоте.
-
Уточнить агротехнические требования к обмолоту кукурузы в различных технологиях ее уборки: способы обмолота, классификацию молотильных устройств.
-
Изучить элементную базу, используемую при проектировании молотильных аппаратов, и влияние- ее отдельных элементов и сочетаний на качественные показатели обмолота.
-
Изучить процессы: затягивания початка в рабочую щель молотильного аппарата; его деформации рабочими органами: механизм^ выделения зерна из початка под действием прилагаемых нагрузок.
-
Определить факторы, влиявшие на энергоемкость процесса, и основные элементы структуры баланса мощности, потребной на обмолот.
-
Разработать научные основы методики расчета молотильных аппаратов с учетом допустимых механических воздействий.
-
обосновать перспективные направления совершенствования аппа- ратов, обеспечивающих снижение повреетаемости зерна и энергоемкости обмолота.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ - рабочие органы, молотильные аппараты различных типов, процессы: деформации початка при различных схемах его защемления, затягивания початка в рабочую щель, выделения зерна из початка под действием внешних нагрузок, уборки кукурузы с обмолотом початков в селекционном процессе.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ - использование специальных установок при изучении процессов деформации и затягивания початков, скоростной киносъемки, осциллографической аппаратуры и самопишущих ваттметров при изучении мощности, потребной на обмолот; применение частных и стан-Д5ртнкх методик при определении качественных показателей обмолота.
- з -применение стандартных методик при оценке экономической эффективности. Результаты исследований обрабатывались методами математической статистики с использованием ЭВМ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработаны научные основы выбора конструктивных, кинематических и технологических параметров аппаратов для обмолота кукурузы. При этом были подучены новые результаты:
- разработана новая установка для определения допустимых пара
метров деформации, початка (А. С. СССР N1427224);
- определена допустимая скорость нагружеяия при различных значениях величины деформации початка;
изучены законы сжатия ("сила-деформация") початков для различных схем защемления с учетом влагшости зерна и сортовых особенностей кукурузы;
сформулировано условие затягивания цилиндрических тел (початков) в зазор между вращавшимися и неподвижными рзбочими органами молотильного аппарата;.
- разработан способ экспериментального определения угла затягивания початков в рабочую щель молотильного аппарата (А.С. СССР N987477);
разработан новый способ определения коэффициента относительного сопротивления перемещению початка по рабочим органам молотильного аппарата; объяснена суть гроцесса затягивания при одинаковом материале рабочих органов барабана и лодбарабанья;
определена величина внешней' нагрузки на початок (или его деформации), необходимая для начального его разрушения;
разработана методика расчета величины деформации початка и ее скорости по заданным геометрическим и кинематическим параметрам молотильного аппарата;
выявлены основные составляющие баланса мощности, потребной на обмолот початков молотильными аппаратами различных типов, и предложена методика их определения:
разработана методика конструктивно-технологического расчета аппаратов для обмолота кукурузы: приведен пример расчета аппарата тангенциального типа с сильным барабаном.
Новизна и полезность разработок подтверждены 40 авторскими свидетельствами на изобретения. Достоверность теоретических положений подтверждена экспериментальной проверкой.
- параметры допустимых механических воздействий на початки и
- 4 -зерно при обмолоте и допустимые регимы обмолота:
результаты экспериментальных исследований влияния на качественные показатели обмолота технологических факторов, конструктивного выполнения рабочих органов, а также рекомендации по использованию последних в аппаратах для обмолота кукурузы различного назначения и выбору их параметров и режимов работы;
научные основы методики расчета молотильных аппаратов и мощности, потребной на обмолот;
перспективные направления совершенствования молотильных аппаратов и новые технические решения.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ДИССЕРТАЦИЙ. Предложены рекомендации по выбору и применению рабочих органов в молотильных аппаратах разданного типа и методика их расчета/ Использование этих материалов в конструкторских бюро позволит сократить затраты на НИР и ОКР при разработке новых молотилок и модернизации существующих!
Разработанные основы теории обмолота и методика расчета могут быть использованы в учебном процессе при подготовке инненерных кадров по механизации сельскохозяйственного производства.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты исследований, передачные в ГСКБ ШХКЗ (г.Херсон), использованы при разработке:
приспособления ПСК-2 для уборки кукурузы к селекционно-семеноводческому комбайну (А. С. СССР N3063320; А. С. СССР 111202515f, выпускаемого Херсонским комбайновым заводом:
комбайна кукурузоуборочного селекционного ККС-2 (А.С. СССР N .971151). рекомендованного к производству;
межбичевых щитков к молотильному аппарату комбайна ^Ени-сей-1200" (А. С. СССР-N1132842);
кукурузоуборочного комбайна селекционного на базе СК-5 "Нива" и приставки ІШК-4 (А.с. СССР N1261577), изготавливаемого НПО "Кубань-зерно" по заявкам потребителей; '.
рднопочатковой кукурузной молотилки (А. С СССР N810139; А. С СССР N10871112). изготавливаемой ШО "Кубаньзерно" по заявкам потребителей;
молотилки для обмолота початков в первичном семеноводстве кукурузы (А. С. СССР N745428; А. С. СССР Ш094І72). используемой в Краснодарском ншсх.
t По заказу БРО ВАСХНИЛ комбайном кукурузоуборочным селекционным «снащены все институты Академии, ". занимавшиеся селекцией кукурузы, а также институты.Академии наук Молдавии и Украины, ряд крупных сортоучастков. Однопочатковая кукурузная молотилка по заказу Академии изго-
товлена и поставлена в институты Российской Федерации.
Результаты исследований использованы в рекомендациях' по уборке кукурузы зерноуборочными комбайнами. . изданных Агропромышленным комитетом Краснодарского края. КНИИСХ. КубСХИ (1986 г).
Разработки, выполненные по теме диссертации, экспонировались на Краснодарской краевой выставке. ВДНХ , на Международной выставке в Югославии (г.Загреб).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались и были одобрены: на Всесоюзной конференции молодых ученых (г. Днепропетровск. 1976 г); на научно-производственной конференции по вопросам механизации работ з селекшда (г.Москва, Агроприбор. 1984,1986гг.). на технических советах ГСКБ ПО ХКЗ (г.Херсон, 1983.1985гг.); на Международной научно-технической конференции (Венгрия, 1988 г.); на II Международной научно-практической конференции (г. Краснодар,1991 г); на Ученом Совете Краснодарского НИИСХ.1994 г): на IV Международной региональной научно-практической конференции (г.Литва. 1995 г); ВНИПТИМЭСХ (г.Зерноград, 1996 г).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты исследований опубликованы в сборниках международных конференций (г. Дербецен, Краснодар. Каунас), в научных трудах ВНИПТИМЭСХ (г.Зерноград)., Кубанского СХИ, Краснодарского НИИСХ (г.Краснодар), в яурналах "Механизация и электрификация сельского хозяйства", "Тракторы и сельхозмашины". "Техника в сельском хозяйстве". "Кукуруза и сорго". "Вестник сельскохозяйственной науки", "Международный сельскохозяйственный журнал". По теме диссертации опубликовано 32 статьи. Результаты исследований по теме диссертации отражены в 4 научных отчетах, прошедших государственную регистрацию. Общий объем опубликованных работ с учетом долевого участия автора в коллективных публикациях - 13.6 п. л.
В работе использованы отдельные материалы исследований, выполненных соискателями ученых степеней канд.техн.наук, Курасова В.С.. Куцеева В.В.. Малофеева В.Т.', Анищенко СВ. совместно с автором, являющимся их научным руководителем. . ',
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена в двух томах и состоит из введения. 8 разделов, выводов и предложений, списка использованной литературы, включающего 155 наименований, из них 24 на иностракнных языках, и 29 приложений.
