Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 10
1.1 Условия уборки зерновых культур при повышенной влажности и их влияние на показатели работы зерноуборочных комбайнов . 10
1.2 Потери зерна при уборке в условиях повышенного увлажнения 17
1.3 Основные тенденции развития молотильно-сепарирующих устройств . 25
1.4 Цели и задачи исследований 49
2 Теоретическое обоснование эффективености применеия на уборке зерновых культур комбайнов, оборудованных мсу с зубовыми бичами 50
2.1 Оценка энергоемкости обмолота зерновых культур двухбарабанным МСУ с зубовыми бичами 50
2.2 Прогнозная оценка снижения потерь зерна при использовании комбайнов, оборудованных МСУ с зубовыми бичами вместо комбайнов с бильным МСУ 56
2.3 Прогнозная оценка снижения расхода топлива при работе комбайнов, оборудованных МСУ с зубовыми бичами ... 60
2.4 Прогнозная оценка повышения эффективности капитальных вложений при формировании комбайнового парка комбайнами, оборудованными МСУ с зубовыми бичами 65
3 Программа и методика экспериментальных исследований 67
3.1 Программа исследований ... 67
3.2 Средства проведения исследований 69
3.2.1 Объекты исследований ... 69
3.2.2 Вспомогательное и измерительное оборудование 73
3.3 Методика исследований .76
3.3.1 Методика определения качества работы МСУ комбайнов в полевых условиях 76
3.3.2 Методика обработки опытных данных 89
4 Результаты экспериментальных исследований. 91
4.1 Результаты сравнительных исследований эффективности работы двухбарабанных комбайнов «Енисей-КЗС-954 Руслан» и «Енисей-КЗС-957 Руслан» 91
4.1.1 Анализ математических моделей результатов сравнительных исследований .91
4.1.2 Показатели качества работы МСУ исследуемых комбайнов . 100
4.1.3 Оценка степени влияния изменения значений факторов на показатели работы молотилки комбайна 106
4.1.4 Зависимость возможной пропускной способности комбайнов от влажности, убираемой культуры 108
4.2 Результаты испытаний опытных образцов комбайнов, оснащенных молотильным аппаратом с зубовыми бичами 112
4.2.1 Результаты испытаний опытного образца комбайна «Енисей-КЗС-957 Руслан» на Северо-Западной МИС 113
4.2.2 Результаты испытаний опытных образцов комбайнов «Енисей - КЗС - 960 Руслан» и «Енисей - КЗС - 960.02 Руслан» на Кубанской МИС 115
4.2.3 Результаты испытаний комбайнов «Енисей-КЗС-957 Руслан» и «Дон-1500Б» на Северо-Западной МИС 117
4.2.4 Результаты испытаний в производственных условиях опытного образца комбайна «Енисей-КЗС-957 Руслан» 119
5 Экологическая и экономическая эффективность применения комбайнов, оснащенных мсу с зубовыми бичами
5.1 Экологическая эффективность .
5.2 Экономическая эффективность
Заключение и основные выводы
Список литературы .
Приложения
Приложение 1
- Условия уборки зерновых культур при повышенной влажности и их влияние на показатели работы зерноуборочных комбайнов
- Оценка энергоемкости обмолота зерновых культур двухбарабанным МСУ с зубовыми бичами
- Методика определения качества работы МСУ комбайнов в полевых условиях
- Анализ математических моделей результатов сравнительных исследований
Введение к работе
Поставленная Президентом Российской Федерации в Послании Федеральному Собранию в 2003 г. национальная задача - увеличение валового внутреннего продукта России в 2 раза - для АПК страны означает доведение объемов производства сельскохозяйственной продукции до уровня, обеспечивающего душевое потребление продуктов питания в соответствии с медицинскими нормами и наращивание экспорта.
ООН считает, что Россия может стать одним из главных производителей дешевого продовольствия на планете. Располагая значительными земельными, водными, энергетическими и трудовыми ресурсами, она является одной из наиболее крупных и перспективных стран в мире по производству и экспорту продовольствия [114].
Решение этих задач в условиях развития процессов глобализации и предстоящего вступления России в ВТО требует принятия неотложных мер по повышению эффективности агропромышленного производства, конкурентоспособности его продукции на мировом и отечественном рынках.
Анализ показал, что ключевым фактором повышения конкурентоспособности производимой продукции выступает преодоление технического и технологического отставания России от ведущих стран мира. Основными направлениями в решении этих задач являются: повышение технического уровня техники, сокращение материальных затрат в процессе производства, рост производительности труда, увеличение объемов реализации продукции [82].
Основой развития сельского хозяйства является увеличения производства зерна и неуклонный подъем зернового хозяйства.
В ряде документов названы контрольные показатели производства зерна к 2015-2020 г.г. - не менее 900-1000 кг на душу населения. По международным нормам такое производство зерна считается достаточным для обес-
печения населения продовольствием, животноводства - комбикормами, промышленности - сырьем, государства - стратегическими и экспортными ресурсами [103].
Наиболее ответственным и ресурсоемким процессом в общем комплексе сельскохозяйственных работ по производству зерна является уборка урожая. Эксплуатационные затраты на уборку урожая с поля и его транспортировку на хозяйственный пункт послеуборочной обработки зерна составляют 50-55% всех затрат на его возделывание. Это обосновывает необходимость постоянного совершенствования технологий уборки и технических средств для их реализации [28].
В настоящее время продолжается тенденция сокращения комбайнового парка и его старения, возрастания доли неисправных машин, увеличения средней нагрузки на комбайн, сроков уборки и потерь зерна от самоосыпания. Из-за острого дефицита зерноуборочных комбайнов (до 70%), увеличения сроков уборки до 1,5-2 месяцев, недобор выращенного урожая достигает 20-30%, резко снижается качество зерна. Таких потерь выращенной сельскохозяйственной продукции не допускает ни одна цивилизованная страна [114].
По сравнению с 1990 г. парк комбайнов и их годовой выпуск уменьшились соответственно почти в 2,6 и 9 раз, а нагрузка на одну машину возросла более чем в 1,8 раза (с 155 до 285 га при нормативе 110-120 га), что сопутствует нарушению агротехнических сроков уборки урожая (в агротехнический срок убирается лишь около 30 % полей). Продолжительность уборочного сезона по регионам (даже с учетом уборки разных по срокам созревания культур) превышает нормативные в 3-9 раз. Для уборки урожая в агротехнический срок (8-Ю дней) потребность России в зерноуборочных комбайнах составляет примерно 530 тыс. шт. [27]. Фактический же парк комбайнов в 2005 г. насчитывал 156 тыс. единиц.
По оснащенности зерноуборочными комбайнами Россия значительно отстала от других стран. На 1000 га площади зерновых в стране в настоящее
і время (2005 г.) имеется 5 комбайнов, в США -21, Германии и Франции - 20,
Франции - 14, Великобритании - 14, Канаде и Украине - 8 [65]. По техническому обеспечению уборочных работ Россия отстает от ведущих стран мира в 4-6 раз.
Комбайностроительные предприятия страны в настоящее время переходят на выпуск комбайнов нового поколения. Одним из показателей технического прогресса в комбайностроении является повышение пропускной способности к производительности комбайнов. Удельная материалоемкость (отнесенная к единице пропускной способности) у комбайнов нового поколения осталась примерно на уровне комбайнов предыдущего поколения. Применение столь тяжелых машин ведет к повышению плотности и твердости почвы, изменению ее скважности, нарушению водного, воздушного и теплового режимов, что вызывает значительное снижение урожайности; при последующей обработке почвы из-за возрастания сопротивления существенно увеличивается расход топлива на работу тракторов. Отмеченное объективно требует применения более эффективных рабочих органов, позволяющих снизить удельную материалоемкость комбайнов, создать модели с требуемой повышенной пропускной способностью без увеличения или при незначительном увеличении массы сравнительно с базовыми моделями, обеспечить высокое качество работы [45].
Перспективные комбайны должны отвечать зональным условиям уборки. На должном уровне должны быть разработаны и выпускаться комбайны для Северо-Западного региона Российской Федерации, где условия их работы из-за повышенного увлажнения особенно сложные. Такие комбайны нужны и для некоторых других регионов России, близких по естественно-природным условиям к Северо-Западному, в частности, Сибирского и Дальневосточного, части Центрального, Приволжского и Уральского [50].
Все выпускаемые в мире зерноуборочные комбайны оснащаются биль-ным молотильным аппаратом, осуществляющим однофазный обмолот. Мно-
голетний опыт комбайновой уборки доказывает неэффективность данного молотильного устройства в условиях повышенного увлажнения из-за больших потерь зерна и частых забиваний. Разработанный в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии рациональный обмолот [52] позволил создать более эффективное устройство - молотильный аппарат с зубовыми бичами [47, 48, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77]. ОАО ПО «Красноярский завод комбайнов» создало несколько моделей комбайнов, оборудованных данным молотильным, аппаратом. При испытаниях на семи МИС России, в т.ч. Северо-Западной, Центральной, Дальневосточной, Кубанской установлено, значительное превосходство опытных комбайнов по показателям работы и производительности над аналогичными серийными комбайнами, оснащенными бильным молотильным аппаратом [53]. Полученные результаты позволяют прогнозировать возможность существенно повысить эффективность уборки зерновых культур в условиях повышенного увлажнения путем применения комбайнов с новым молотильным аппаратом вместо серийных комбайнов с бильным устройством. Исследованию данного вопроса посвящена настоящая работа, выполненная автором в качестве исполнителя по темам плана НИ-ОКР ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии на протяжении 2004-2006 г.г.:
Работа 02.01.01. «Разработать научные основы повышения эффективности работы зерноуборочных комбайнов в условиях повышенного увлажнения путем повышения их технологической надежности».
Работа 09.01.01.04. «Разработать технологию послеуборочной обработки семенного и фуражного зерна и новые технические средства уборки, обеспечивающие повышение уровня технологической безотказности в условиях повышенного увлажнения».
Научную новизну работы составляют:
- оценка энергоемкости обмолота двухбарабанным МСУ рационального обмолота комбайна «Енисей-КЗС-957 Руслан»;
методика прогнозной оценки снижения потерь зерна и расхода топлива при работе комбайна, оборудованного молотильным аппаратом с зубовыми бичами;
математические модели, связывающие показатели качества работы комбайна нового поколения «Енисей-КЗС-957 Руслан» и«Енисей-КЗС-954 Руслан» (потери зерна молотилкой, макроповреждения зерна и микроповреждения зародыша зерна) с параметрами условий работы (подачей в молотилку убираемой культуры, ее влажностью, частотой вращения молотильных барабанов комбайна);
методика оценки чувствительности молотильного устройства к отклонению частоты вращения его барабанов, влажности культуры и ее подачи в молотилку от оптимальных значений;
формула зависимости возможной пропускной способности молотилки комбайна от влажности убираемой культуры.
Условия уборки зерновых культур при повышенной влажности и их влияние на показатели работы зерноуборочных комбайнов
На процесс уборки зерновых культур значительное влияние оказывает степень спелости зерна и влажность убираемой культуры. Поэтому уборка значительно затрудняется в тех регионах, в которых специфической особенностью погодно-климатических условий является короткий период вегетации и повышенное, а в отдельные годы избыточное увлажнение (Северо-Западный, большая часть Сибирского и Дальневосточного, север Центрального, Приволжского и Уральского). Большое количество осадков, высокая относительная влажность воздуха и низкие температуры увеличивают влажность, неравномерность созревания и активное развитие вегетативных частей сельскохозяйственных растений. Одним из крайне неблагоприятных районов для уборки зерновых культур является Северо-Запад России.
К числу важнейших особенностей Северо-Западного региона относится сравнительно короткий безморозный период (75-160 дней) и обусловленное этим совпадение сроков проведения уборочных работ на многих культурах [1]. В регионе возделываются: рожь, ячмень, пшеница и овес. Оптимальные сроки уборки зерновых культур с момента наступления полной спелости по утверждению Пугачева А.Н. [93] и Алексейчика Н.А. [3] составляют: для ржи и пшеницы - 6-8 календарных дней, а для овса и ячменя -5-7 дней. Период уборки зерновых на Северо-Западе составляет примерно 60 дней (при оптимальном сроке 30 дней), а в южных районах страны - около 30 дней (при оптимальном сроке 12-15 дней) [92].
При увеличении периода уборки сверх оптимальных сроков начинается интенсивное самоосыпание зерна и полегание хлебостоя, что приводит к значительным потерям урожая (табл. 1.1) [28]. Установлено, что затягивание сроков уборки (против оптимальных) на один день может вызвать, в зависимости от урожайности, биологические потери (от самоосыпания зерна) до 1-1,5 ц на 1 га. На 12-й день после достижения полной спелости эти потери доходят до 10-30% от урожая.
Для предотвращения таких потерь сроки уборки необходимо сократить до 12-15 дней, т. е. в 4-5 раз, что в свою очередь обуславливает необходимость увеличения общей производительности комбайнов, как за счет повышения их пропускной способности, так и путем увеличения надежности и работоспособности [18].
В период массовой уборки зерновых культур (август - сентябрь) в Северо-Западном регионе выпадает значительное количество осадков -150-170 мм, а относительная влажность воздуха составляет 70-85% при сравнительно низкой температуре воздуха в 10-15С [36]. Для зоны характерно наличие обильных рос, средний период продолжительности которых составляет 10 часов. Испарение росы с поверхности растений осуществляется в течении 2-2,5 часов. В таких условиях относительная влажность стеблей может повыситься за ночь с 15 до 48%, а зерна - с 15 до 18% [115].
Высокая влажность воздуха, наличие росы и сильных туманов, значительно сокращает количество часов суточного использования зерноуборочных комбайнов. Как правило, нормальная работа комбайна возможна с 10-11 часов дня и заканчивается в 19-21 часов, в то время как в южных районах она длится почти круглосуточно [92]. Господствуют западные, северо-западные и северные ветра с моря. Количество осадков в уборочный и послеуборочный периоды здесь в среднем в 2 раза превышает сумму осадков за те же периоды в южных и юго-восточных районах страны, и составляют 1/3 годового количества осадков в зоне (ежедекадно в период уборки бывает 4-5 дней с осадками около 30 мм). Число дождливых дней в Северо-Западном районе составляет больше 50%) от общего количества календарных дней в период уборки урожая, тогда как в южных и юго-восточных районах количество, дождливых дней не превышает 25% общей суммы календарных дней за этот период. Около 50-70% валового сбора зерновых требуют сушки, так как влажность зерна озимых культур обычно составляет 25-30%, а яровых 30-40% [28]. Показатели увлажнения и соответствующая вероятность получения в комбайнах зерна кондиционной влажности в момент уборки в Северо-Западном и некоторых других районах России приведены в таблице 1.2 [7]. Такие метеорологические условия обуславливают высокую влажность возделываемых культур, активное развитие вегетативных частей растений, неравномерность созревания, их полеглость к моменту созревания, развитие сорняков, недостаточную испаряемость влаги из растений, возможность порчи и потерь урожая при хранении и т. д.
Средняя длина стеблей в Северо-Западной зоне ржи достигает 1,5-2,0 м, пшеницы - 1-1,4 м, овса - 0,5-1,2 м, ячменя - 0,4-1,1 м. Влажность зерна составляет в среднем 25-40%, влажность стеблей - 50-60%, сорняков -60-80%. Отмеченное, а также развитие подгона, подсева и сорняков, обусловливают большую массу убираемых культур при сравнительно низком содержании в ней зерна. Масса срезанной культуры в годы повышенного увлажнения достигает 12-16 т/га, т. е. в среднем в два раза больше, чем в южных зерносеющих районах. Отношение массы срезанных влажных стеблей к массе влажного зерна доходит до 2,5-3,0, в то время как в степных районах страны обычно не превышает значения 1,0-1,5 [7].
Важным фактором уборки в Северо-Западном регионе, оказывающим неблагоприятное влияние на количественные и качественные показатели работы комбайнов, является существенное варьирование влажности стеблестоя в пределах одного поля. Значения данного показателя изменяются в течение суток в зависимости от относительной влажности и температуры воздуха. В Ленинградской области, например, влажность зерна озимой ржи в состоянии полной спелости может колебаться в течение суток от 14,2 до 28,8%; озимой пшеницы - от 17 до 27,9%; овса - от 18,6 до 27,4% [36]. Влажность стеблей тех же культур варьирует в пределах, соответственно, 26,0-48,0%, 20,5-46,0%, 37,9-62,0%.
Различную влажность имеют и зерна одного колоса. В нижней его части зерно, обычно, влажнее, чем в верхней с разницей значений влажности от 10 до 44%. Различие во влажности зерен одного колоса резко сокращается к середине дня.
Оценка энергоемкости обмолота зерновых культур двухбарабанным МСУ с зубовыми бичами
Это уравнение показывает, что для выделения зерна из колоса ударом массы шарнирно-закрепленного бича вполне достаточно и нет необходимости, чтобы в ударе участвовала приведенная масса всего барабана.
При проведении лабораторно-полевых испытаний МСУ, расположенного в наклонной камере, на пшенице «Мироновская-808» было выявлено: - увеличение степени обмолота и сепарации на 7,5 и 21%, соответственно, при изменении скорости обмолота с 18 до 25 м/с; - снижение степени сепарации с 71 до 63% в наклонной камере при увеличении подачи в 2 раза.
Данные результаты свидетельствуют о не очень высокой чувствительности устройства к изменению регулировочных параметров и значения подачи убираемой культуры на качественные показатели работы, а также указывают на возможность его использования только в качестве молотильно-сепарирующего устройства первой фазы обмолота, в сочетании с МСУ комбайна.
На Центральной МИС были проведены сравнительные испытания комбайна ТуСК-5 «Ротор» с разработанным МСУ в наклонной камере и СК-5П «Нива». Пропускная способность опытного комбайна была выше на 22,4%, дробление на 0,27% ниже при одинаковых чистоте и микроповреждении зерна. Улучшению технологических показателей работы комбайна с МСУ в наклонной камере сопутствовало существенное усложнение конструкции наклонной камеры.
Таким образом, многие конструкторские решения, направленные на совершенствование молотильного аппарата, если и приводили к улучшению показателей его работы, то сопровождались значительными изменениями или усложнениями, а так же во многих случаях увеличением энергоемкости и металлоемкости. В ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии разработан. молотильный аппарат с зубовыми бичами, реализующий двухуровневое энергетическое воздействие на обмолачиваемую культуру (рис. 1.9), т.е. двухфазный обмолот, названный рациональным [51]. Соотношение между количеством воздействий высокого и низкого уровня может составлять 1:2-1:4, соотношение высокого и низкого уровня воздействий - 1,5:1-2:1. Энергоемкость рационального обмолота на 25% ниже энергоемкости однофазного обмолота и на 50% меньше энергоемкости двухфазного обмолота, осуществляемого двух-барабанным МСУ (типа применяемого в комбайнах ОАО «ПО Красноярский завод комбайнов»).
Молотильный аппарат с зубовыми бичами содержит зубовый барабан 1 и решетчатое подбарабанье 2, такое же, как и в бильном аппарате. Барабан состоит из остова 3 и закрепленных болтами на подбичичниках зубовых бичей 4. Последние представляют собой штампованные из листовой стали толщиной 8-Ю мм рабочие элементы с трапецивидными зубьями (рис. 1.11). Часть зубьев имеет меньшую высоту за счет установки планок обтекаемой формы 5. Бичи с низкими зубьями наносят малое число ударов высокой интенсивности, а остальные бичи - удары значительно меньшей интенсивности. Технологическое воздействие данного молотильного аппарата обуславливается также ударным воздействием зубьев и прочесыванием ими обмолачиваемой культуры. Зубья на поверхности барабана располагаются по двухходовой винтовой линии с шагом размещения на планке 70-80 мм. Высота низких зубьев - 10-16 мм, а остальных - 30-36 мм. Угол наклона рабочей рабочей поверхности зуба к радиусу барабана а=18. Зазоры между концами зубьев и подбарабаньем на входе молотильного аппарата должны составлять 5-Ю мм, выходе - 4-5 мм и остаются постоянными при обмолоте всех зерновых культур.
Испытаниями на Прибалтийской, Центральной, Дальневосточной и Кзыл-Ордьшской МИС установлено, что пропускная способность одно- и двухбарабанных комбайнов с новым молотильным аппаратом на 14-26% больше таковой соответствующих комбайнов с бильным молотильным аппаратом. Однобарабанный комбайн с экспериментальным молотильным аппаратом «Енисей- 1200ШЗ» имеет такую же пропускную способность, как и серийный двухбарабанный комбайн «Енисей- 1200Н», при пониженных на 30% микротравмировании зерна и на 17-23% энергоемкости.
Поэтому исследования возможности повышения эффективности уборки зерновых культур путем применения комбайнов с новым молотильным аппаратом несомненно актуально и имеет важное народнохозяйственное значение. Целью настоящей работы является обоснование возможности повышения эффективности уборки зерновых культур в условиях повышенного увлажнения путем применения комбайнов оснащенных молотильным аппара-том с зубовыми бичами, вместо комбайнов с бильным молотильным устройством. Задачи исследования: 1. Оценить энергоемкость обмолота зерновых культур двухбарабанным МСУ с зубовыми бичами. 2. Обосновать уменьшение потерь зерна и расхода топлива при использовании комбайнов, оснащенных молотильным аппаратом с зубовыми бичами. 3. Определить влияние влажности убираемой культуры, ее подачи в молотилку и частоты вращения молотильного барабана на показатели работы комбайна - потери зерна, его макро- и микроповреждение. 4. Путем испытаний на МИС и производственной проверки опытных образцов комбайнов, оснащенных молотильным аппаратом с зубовыми бичами, получить достаточно убедительные доказательства достоверности полученных результатов.
Методика определения качества работы МСУ комбайнов в полевых условиях
Убираемая культура при движении комбайна лопастями мотовила 1 подводится к режущему аппарату 3. Срезанные стебли планками мотовила укладываются на платформу жатки 2, а затем шнеком 4 перемещаются к центральной ее части и передаются транспортеру наклонной камеры 5, который подает их в МСУ 7. В МСУ происходит обмолот убираемой культуры.
Зерновой ворох, выделенный МСУ и соломотрясом 16, попадает на стрясную доску 6 и далее на верхнее решето 11. На верхнем решете под воз 71 действием воздушного потока вентилятора 8 и колебаний грохота ворох разделяется на три части: зерно, легкие примеси и недомолоченные колосья. Зерно, выделенное на верхнем решете, попадает на нижнее решето 12. Недомолоченные колосья, которые не просыпались на передней части верхнего решета, в конце верхнего решета попадают в колосовой шнек 14 и далее колосовым элеватором 13 подаются в домолачивающее устройство 17 на повторный обмолот. Из домолачивающего устройства ворох подается на стрясную доску. Зерно, прошедшее через нижнее решето очистки, по днищу решетного стана поступает в зерновой шнек 10, а затем элеватором 9 подается в бункер 18. Незерновой ворох и легкие примеси под действием воздушного потока вентилятора и колебаний грохота выносятся из молотилки. Солома, сошедшая с соломотряса, измельчаются и разбрасывается по полю измельчителем-разбрасывателем 15. При проведении исследований измельчитель демонтировался. В МСУ двухбарабанных комбайнов, представленном на рисунке 3.2, приемный битер 1 изменяет направление убираемой культуры, подавая её на обмолот в первый молотильный аппарат, как правило, отрегулированный на «мягкие» режимы, где вымолачивается и сепарируется наиболее спелое, крупное и легкообмолачиваемое зерно в результате взаимодействия барабана 2 и подбарабанья 3. Из первого молотильного аппарата обмолачиваемая культура попадает в промежуточную зону сепарации. В промежуточной зоне под воздействием лопастей промежуточного битера 5 через сепарирующую решетку 4 выделяется свободное зерно, а обмолачиваемая культура направляется во второй молотильный аппарат 7. Второй молотильный аппарат, отрегулированный на более «жесткие» режимы, производит окончательный вымолот зерна и выделение значительной части оставшегося зерна через подбарабанье 6. Грубый ворох с незначительным количеством зерна отбойным битером 8 и направляющей решеткой 9 направляется на соломотряс 10 [37]. Барабаны на комбайнах установлены восьмибичевые диаметром 550 мм с изменяемой частотой вращения от 800 до 1250 мин"1. Диапазон изменения частоты вращения крылача вентилятора 439-1287 мин 1. На комбайне «Енисей-КЗС-957 Руслан» применен молотильный аппарат с зубовыми бичами, описанный в разделе 1.3 (рис. 1.11). Подбарабанье односекционное сварной конструкции с переменным шагом рабочих планок и с углом охвата 127. Комбайн «Енисей-КЗС-954 Руслан» оборудован бильным молотильным аппаратом (рис. 3.3). Бичи рифленые и закреплены на подбичниках остова барабана 1 поочередно левого и правого направления рифов. Подбарабанье Ъ аналогично применяемому в комбайне «Енисей-КЗС-957 Руслан». Для отбора проб соломы от комбайнов использовали навесной двух-ленточный пробоотборник КубНИИТИМ, представленный на рисунке 3.4. Пробоотборник состоит из каркаса 1 с боковинами 2, в пазы которых установлены два сборника 3. Сборники представляют собой смотанные в рулон на катушку брезентовые полотна длиной 10 м и шириной 2 м для отбора проб соломы. На концах сборников находятся пазы, в которые устанавливаются фиксаторы 4. Фиксаторы закреплены на валу 5, который поворачивается вручную и благодаря обгонной муфте 6 не проворачивается в обратном направлении, тем самым, обеспечивая четкое разблокирование того и другого сборника. Для высушивания навесок зерна и соломы при определении их влажности использовали сушильный шкаф СЭШ-ЗМ ГОСТ 23932.
Анализ математических моделей результатов сравнительных исследований
Коэффициент чувствительности по потерям зернак изменению подачи убираемой культуры в молотилку (к/) для обоих зерноуборочных комбайнов примерно одинаков, что свидетельствует о равной степени увеличения или уменьшения потерь зерна при изменении подачи. Коэффициенты чувствительности к изменению влажности убираемой культуры и частоты вращения молотильных барабанов относительно потерь зерна у комбайнов с бильным молотильным аппаратом существенно выше, чем у комбайна, оборудованного молотильным аппаратом с зубовыми бичами. При изменении влажности убираемой культуры в исследованных пределах изменение потерь зерна молотилкой бильного барабана происходит интенсивнее в 2,45 раза. При отклонении частоты вращения молотильных барабанов от оптимальных значений потери зерна молотилкой с бильным МСУ возрастают в 3,37 раза интенсивнее.
Из сравнения коэффициентов чувствительности по макроповреждениям зерна к исследуемым факторам видно, что молотильный аппарат с зубовыми бичами обладает более низкой степенью зависимости количества макроповреждений при изменении влажности убираемой культуры и частоты вращения молотильных барабанов (соответственно в 1,46 раза и в 1,40 раза).
Значения коэффициентов чувствительности по микроповреждениям зерна при исследуемых факторах меньше, чем по потерям и макроповреждениям для обоих комбайнов, что свидетельствует о меньшей интенсивности изменения микротравмирования зерна при изменении рассматриваемых факторов.
В целом МСУ с зубовыми бичами менее чувствительно к изменению входных параметров, которое находит свое отражение на его качественных показателях работы.
Расширяющееся применение технологии плющения фуражного зерна делает актуальным обеспечение рациональной работы комбайнов при уборке зерна в фазе восковой спелости при влажности 30% и более. Для правильной настройки рабочих органов комбайна, в частности МСУ, и выбора режима работы (ширины захвата, скорости передвижения) в различных условиях (при уборке зерна в фазе полной или восковой спелости) важно знать изменение возможной пропускной способности комбайна в зависимости от влажности убираемой культуры. Указанную зависимость будем определять на основании экспериментальных данных проведенного трехфакторного эксперимента для исследуемых комбайнов путем решения задачи оптимизации, поиска возможной пропускной способности при определенном значении влажности убираемой культуры с использованием метода нелинейного программирования.
Задача нелинейного программирования записывается в следующем виде: . - ограничения на переменные. В качестве целевой функции принята возможная пропускная способность молотилки (xj). В качестве ограничений факторов воздействия - влажность убираемой культуры (хг); верхние и нижние значения частоты вращения молотильных барабанов (х3); выходных параметров - агротехнический допуск (Ар) по потерям зерна молотилкой (у0; агротехнический допуск (AD) по дроблению зерна (уг); допустимое количество микроповреждений зародыша зерна (уз) в результате обмолота агротехническими требованиями не установлено, поэтому при решении задачи ориентировались на минимальную их величину. Принятые значения параметров представлены в следующей записи: - для математических моделей, выраженных в условных величинах (табл. 4.1) Оптимизацию частоты вращения молотильных барабанов при определенном значении влажности убираемой культуры осуществляли на основании данных полученных в ходе сравнительного исследования на ПК в программе Microsoft Excel 2003. Поиск решения задачи оптимизации и результаты представлены в Приложении 6, на примере комбайна «Енисей-КЗС-957 Руслан» при влажности убираемой культуры W=38%. Характер изменения возможной пропускной способности комбайна в зависимости от влажности убираемой культуры аппроксимирован уравнением, которое получено на ПК в программе для выравнивания данных по 16 формулам (F16), разработанной в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакаде-мии: W где а и Ь - постоянные коэффициенты, зависящие от конструкции комбайна и условий его испытаний. Зависимость возможной пропускной способности комбайна «Енисей-КЗС-957 Руслан» от влажности убираемой культуры представлена на рисунке 4.12.
