Выводы по разделу

В настоящем разделе приведен анализ различных технологий уборки зерновых культур. Обоснована целесообразность применения перспективного способа уборки методом обмолота растений на корню. Рассмотрены варианты осуществления данного способа уборки. При обзоре очесывающих устройств дан анализ различных отечественных и зарубежных конструкций. Выполнен общий анализ конструкций очесывающих устройств, позволивший классифицировать их и выбрать наиболее перспективную.

В результате поисковых исследований, литературного обзора можно сделать следующие выводы:

1. Одной из наиболее перспективных технологий уборки зерновых культур является обмолот растений на корню.

2. В настоящее время осуществление данного способа уборки наиболее эффективным будет при навешивании очесывающего устройства на серийный зерноуборочный комбайн.

3. Согласно анализа конструкций очесывающих устройств и их качественных показателей работы определена рациональная схема двухбарабанного очесывающего устройства с очесывающим барабаном и битером-отражателем.

Раздел 2 Теоретические предпосылки обоснования параметров очесывающего устройства

2.1. Аналитические зависимости по обмолоту зерновых культур на корню

Анализ способов уборки зерновых культур, способов осуществления уборки зерновых культур с обмолотом растений на корню и классификации очесывающих устройств позволил выделить несколько направлений теоретических исследований в данной области.

Теоретические исследования и результаты экспериментальных исследований приведены в работах ученых занимающихся проблемой обмолота растений на корню Шабанова П.А. [125], Повиляя В.М. [93], Данченко Н.Н. [38], Цыбульникова В.Н. [113], Гончарова Б.И. [35], Шкиндер В.Н. [126], Самохвалова А.И. [101, 102], Тараненко Г.А. [106], Чуксина П.И. [116], Чеботарева В.П. [114], а также в последних работах Талах Л.А. [105], Шабанова Н.П. [121].

Большая часть работ по обмолоту растений на корню включает в себя теоретическое и экспериментальное исследование архитектоники и физико-механических свойств растений, обмолачиваемого материала. Так, при обмолоте растений на корню важными параметрами для изучения процесса и проведения дальнейших исследований являются параметры, зависящие от физико-механических свойств растений: усилия, необходимые для вырывания растений с корнем, в зависимости от влажности и плотности почвы; усилия разрыва стеблей различных культур, в зависимости от их влажности; усилия отрыва соцветия от стебля; усилия отделения зерна от колоса или метелки; для риса также усилия на разрыв метелки. Более полные данные по изложенным характеристикам приведены в работах Шабанова П.А. [125], Гончарова Б.И. [35], Данченко Н.Н. [38].

В большинстве работ рассматриваются теоретические основы взаимодействия рабочих органов очесывающих устройств с растениями. Так, в работе Данченко Н.Н. [38] составлена классификация механических воздействий приводящих к разрушению связей колосков с метелкой (рис. 2.1) и выбран рациональный способ воздействия при обмолоте метелок на корню.

Рис. 2.1. Классификация механических воздействий на метелку.

Взаимодействие гребенок, щеток и других рабочих органов с растениями рассматриваются почти во всех вышеуказанных работах. Так, в работе Чеботарева В.П. [114], рассмотрено воздействие зубьев на стеблестой (рис. 2.2), изменение плотности и получено дифференциальное уравнение (2.1).

, (2.1)

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств обрабатываемого материала;

– коэффициент характеризующий деформирующую способность зубьев данного рабочего органа;

– деформирующее усилие, прилагаемое зубьями к материалу в элементарном объеме .

Составлено уравнение состояния обрабатываемого растительного материала (2.2), находящегося в фазе непосредственного очесывания.

, (2.2)

где – приведенная плотность материала в элементарном объеме до начала процесса очесывания;

– количество прочесов зубьями материала в элементарном объеме;

– шаг расстановки гребенок.

Рис. 2.2. Схематическое изображение воздействия очесывающих зубьев на стеблестой.

Также приведена схема (рис. 2.3) для вывода “уравнения состояния” материала при очесывании [114].

Рис. 2.3. Схема к выводу “уравнения состояния” материала при очесывании.

Теоретические исследования проведены для обоснования конструктив­ных параметров очесывающего устройства и его рабочих органов. Такие задачи были решены в работе П.А. Шабанова [125]. Представлена схема к определению ширины очёсывающего пальца (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Схема к определению ширины очёсывающего пальца.

Получены уравнения (2.3) для расчёта количества рядов гребёнок очёсывающего барабана Z, рабочей длины пальца l_p, ширины очёсывающего пальца b, длины заострённой части входящей в стеблестой l_bx, общей длины очёсывающего пальца l_o.

, (2.3)

,

,

,

.

Параметры определены с учётом скорости движения комбайна V_м, количества прочёсов необходимых для полного вымолота соцветия n_o, угло­вой скорости вращения барабана ω, радиуса барабана Ro, количества стеблей обмолачиваемых за рабочий ход одним пальцем Q, зазора между очёсываю­щими пальцами , густоты стеблестоя р, угла заострения пальца β.

В работах Данченко Н.Н. определены углы разбрасывания зерна оче­сывающим барабаном в зависимости от высоты стеблестоя (рис. 2.5) [37, 38].

Рис. 2.5. Предельные углы разбрасывания зерен.

Также в работах Шабанова П.А., Повиляя В.М. [91], Данченко Н.Н. [38], получено уравнение для расчета диаметра очесывающего барабана (2.4) однобарабанного очесывающего устройства.

, (2.4)

где – среднее расстояние от центра тяжести выпрямленного растения до почвы;

– среднее расстояние от вершины наклоненного растения до почвы;

– средняя длина стебля;

– среднеквадратичное отклонение;

– величина нормального распределения заданного уровня значимости  ;

, , , , – (рис. 2.6).

Согласно представленной схеме (рис. 2.7) в работе [38], также определен угол “разбрасывания зерен” очесывающим барабаном (2.5).

, (2.5)

Рис. 2.6. Схемы для определения диаметра очесывающего барабана.

Рис. 2.7. Схема к определению “угла разбрасывания” зерна очесывающим барабаном.

Наряду с теоретическими исследованиями по изучению и обоснованию прочностных, геометрических параметров и характеристик обмолачиваемого материала, параметров рабочих органов гребенок, щеток, барабанов, транспортеров и т.д., нельзя не отметить теоретические исследования по доработке очесанного вороха в наклонной камере [117, 118, 120], в молотилках зерноуборочных комбайнов [34, 113]. Для решения вопросов доработки, сепарации очесанного вороха, предусмотрено множество конструкций, устройств, как правило, сопровождаемые теоретическими обоснованиями и подтвержденные лабораторными и полевыми исследованиями.

В результате анализа представленного обзора теоретических исследований, а так же других научных трудов установлено, что менее изученным остается вопрос применения двухбарабанной конструкции очесывающего устройства. В связи с применением битера-отражателя не изученным остается вопрос влияния его геометрических параметров на технологический процесс работы, а именно на качественные показатели, устойчивость работы устройства, влияния на потери зерна при обмолоте.