ОЦЕНКА ЗАГРУЗКИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ХЛЕБНОЙ МАССОЙ

Тронев С.В.

Кандидат технических наук, Волгоградский государственный аграрный университет

ОЦЕНКА ЗАГРУЗКИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ХЛЕБНОЙ МАССОЙ

Аннотация

Предложено оценить загрузку рабочих органов молотилки зерноуборочного комбайна с помощью коэффициента вариации и формы распределения потерь зерна по ширине обмолоченного валка. Для проведения полевых экспериментов разработан экспресс-метод определения потерь зерна за зерноуборочным комбайном и оригинальные измерительные средства. При допустимом уровне потерь зерна за молотилкой (1,5 %) зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410» коэффициент вариации распределения потерь зерна озимой пшеницы за молотилкой по ширине обмолоченного валка составляет 35,8 %, а ячменя – 39,0 %. Форма распределения потерь зерна по ширине обмолоченного валка показывает, что максимальное количество хлебной массы проходит в центральных зонах рабочих органов молотилки.

Ключевые слова: загрузка, рабочий орган, зерноуборочный комбайн.

Tronev S.V.

PhD in Engineering, Volgograd state agrarian University

EVALUATION OF LOADING WORKING BODIES OF A COMBINE HARVESTER WITH BREAD MASS

Abstract

It is proposed to evaluate the loading of the working body of a combine harvester with the help of a variation coefficient and the form of grain loss distribution along the width of the threshed roll. We developed a rapid method for determining grain loss at a combine harvester and original measuring tools to conduct field experiments. At an allowable level of grain loss behind the hammer mill (1.5%) of a combine harvester RSM-101 “Vector-410,” the variation coefficient in the distribution of winter wheat grain loss behind threshed rolls is 35.8% and that of barley 39.0%. The form of grain loss distribution along the width of the threshed roll shows that the maximum amount of bread mass passes in the central zones of the working body of the thresher.

Keywords: loading, working body, combine harvester.

Важным направлением повышения производства зерна является обеспечение оптимизации технологических процессов комбайновой уборки зерновых культур. Поэтому научные исследования направлены на изучение технологических процессов, протекающих в зерноуборочном комбайне. Во время работы зерноуборочного комбайна важным является информация о загрузке рабочих органов молотилки хлебной массой, необходимая для анализа и оптимизации технологических процессов. В работах [1, 4, 6 и 7] отмечено, что основные технологические процессы на рабочих органах молотилки зерноуборочного комбайна протекают с существенной неравномерностью потоков хлебной массы. Неравномерность подачи хлебной массы ухудшает протекание технологических процессов обмолота и сепарации на рабочих органах молотилки. Существующие ранее методы основаны на определении неравномерности потока хлебной массы, поступающей в молотильный аппарат зерноуборочного комбайна [2 и 3]. При этом оценка загрузки рабочих органов молотилки хлебной массой по распределению потерь зерна по ширине обмолоченного валка не проводилась.

Учеными Волгоградского ГАУ разработан экспресс-метод определения потерь зерна за зерноуборочным комбайном [5], позволяющий оценить загрузку рабочих органов молотилки зерноуборочного комбайна хлебной массой. Для определения потерь зерна за молотилкой применяются резиновые коврики с габаритными размерами 750x750x20 мм.

Перед измерением потерь зерна необходимо определить ширину захвата жатки-хедера зерноуборочного комбайна. Распределение потерь зерна за молотилкой по ширине обмолоченного валка определяется при допустимом уровне потерь зерна за молотилкой 1,5 %.

При определении потерь зерна за молотилкой перед проходом зерноуборочного комбайна на неубранном участке поля делается прокос прямоугольной формы шириной 750 мм и длиной − равной ширине захвата жатки-хедера зерноуборочного комбайна. Причем, прокос выполняется перпендикулярно к предполагаемому направлению движения зерноуборочного комбайна. На место укладываются резиновые коврики, обеспечивая закрытие прокоса по всей длине и ширине. В каждом опыте устанавливается три ряда ковриков для обеспечения точности экспериментальных исследований. Первый ряд ковриков в опыте устанавливается в любом месте прохода (после выхода зерноуборочного комбайна в установившийся режим работы), второй и третий − на расстоянии 50 м от предыдущего.

Взвешиванием определяется общая масса культурных и сорных растений над соответствующей линией среза режущего аппарата жатки-хедера. Затем из всех колосков срезанных растений вымолачивают вручную зерна и определяется массу зерна З_а в прокосе. Фактическая ширина захвата жатки-хедера зерноуборочного комбайна b_ф определяется путем измерения рулеткой расстояния до нескошенного хлебостоя перед и после прохода зерноуборочного комбайна.

Расчетное значение потерь зерна за молотилкой q_м определяется по формуле

  (1)

где m_м – масса целого и дробленого зерна с резиновых ковриков, г; l_пр – длина прокоса, м; b_ф − фактическая ширина захвата жатки-хедера зерноуборочного комбайна, м.

Массовая доля потерь зерна за молотилкой ∆q_м, %, вычисляется по формуле

  (2)

где q_м − потери зерна за молотилкой, г; З_а − масса зерна в прокосе, г.

Распределение потерь зерна за молотилкой зерноуборочного комбайна по ширине обмолоченного валка определяется следующим образом. При работе зерноуборочного комбайна солома и полова выбрасывается в валок без измельчения, для чего отключается измельчитель. Обмолоченный валок на резиновых ковриках разрезается на четыре равные части по его ширине. Ширина части выбиралась равной размеру зоны сепарации молотилки зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410». Определяется масса потерь зерна в каждой выбранной зоне и рассчитывается коэффициент вариации распределения потерь зерна за молотилкой по ширине обмолоченного валка ν_м по следующему выражению:

  (3)

где  – среднеарифметическое значение массы потерь зерна за молотилкой в i-ой зоне по ширине обмолоченного валка, кг/с;  – значение массы потерь зерна за молотилкой в i-ой зоне по ширине обмолоченного валка, кг/с; t – число, на которые разделен обмолоченный валок.

Так как коэффициент вариации распределения потерь зерна за молотилкой по ширине обмолоченного валка ν_м показывает только величину разброса относительно средней величины, поэтому необходимо еще учитывать форму распределения. Для удобства представления формы распределения рассчитается массовая доля потерь зерна в зоне  по формуле

  (4)

Определение потерь зерна за молотилкой зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410 проводились на полях со следующими основными характеристиками убираемой культуры (таблица 1).

Таблица 1 – Основные характеристики убираемой культуры

№ п/п	Показатель	Культура
		Озимая пшеница	Ячмень
1	Урожайность, ц/га	35,1	24,2
2	Отношение массы зерна к массе соломы	1:1,3	1:1,25

 

С помощью экспресс-метода на уборке озимой пшеницы и ячменя определялись режимы работы зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410», соответствующие допустимому уровню потерь за молотилкой (1,5 %). По результатам экспериментов рассчитывались показатели оценки загрузки рабочих органов молотилки зерноуборочного комбайна (таблица 2).

Таблица 2 – Показатели оценки загрузки рабочих органов молотилки зерноуборочного комбайна

№ п/п	Наименование показателя	Культура
		озимая пшеница	ячмень
1	Коэффициент вариации распределения потерь зерна за молотилкой по ширине обмолоченного валка, %	35,8	39,0
2	Массовая доля потерь зерна за молотилкой в зоне по ширине обмолоченного валка, %: 1 2 3 4	19,1 32,1 33,2 15,6	18,4 31,9 34,7 15

 

Из данных таблицы 2 следует, что неравномерная загрузка рабочих органов молотилки хлебной массой по ширине выражается высоким значением коэффициента вариации распределения потерь зерна озимой пшеницы и ячменя за молотилкой по ширине обмолоченного валка.

Для определения формы распределения потерь зерна по ширине обмолоченного валка выполнен рисунок 1. На оси абсцисс указан номер зоны, а ординат – значение массы потерь зерна за молотилкой в i-ой зоне по ширине обмолоченного валка.

Рис. 1 – Распределение потерь зерна озимой пшеницы (- - -▲- - -) и (▬●▬) ячменя за молотилкой зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410» в зонах по ширине обмолоченного валка

Из формы распределения потерь зерна по ширине обмолоченного валка (рисунок 1) следует, что максимальное количество хлебной массы проходит в центральных зонах рабочих органов молотилки.

В серийной конструкции зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410» не учитываются особенности движения хлебной массе в зонах рабочих органов, что приводит к высокой неравномерности распределения потерь зерна озимой пшеницы и ячменя за молотилкой по ширине обмолоченного валка. Соответственно необходимо внести конструктивные изменения рабочих органов, которые будут учитывать особенности движения хлебной массы, а также способствовать повышению равномерности подачи хлебной массы в зерноуборочном комбайне.

Список литературы / References

1. Бердышев, В.Е. Влияние неравномерности подачи вороха на качество работы очистки зерноуборочного комбайна/ В.Е. Бердышев// Земледельческая механика. Сборник научных трудов МИИСП. Том XVII, М.: − 1980. − С. 78-82.
2. Егоров, В.Г. Подача слоя хлебной массы молотильное пространство комбайна/ В.Г. Егоров// Сельскохозяйственные машины. Сборник научных трудов МИИСП. Том IX, выпуск 1, часть 1, М.: − 1972. − С. 93-96.
3. Захаров, В.А. Метод оценки загрузки рабочих органов зерноуборочных комбайнов технологическим материалом/ В.А. Захаров// Технические средства для обеспечения интенсивных технологий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур. Сборник научных трудов МИИСП, М.: − 1989. − С. 97-100.
4. Ловчиков, А.П. Технико-технологические основы совершенствования зерноуборочных комбайнов с бильным молотильным аппаратом. – Ульяновск: Зебра, 2016. – 111 с.
5. Пат. 2453101 РФ, МПК А01D 41/127, МПК А01D 75/00. Способ определения потерь зерна комбайном / А.И. Ряднов, С.В. Тронев, И.П. Скворцов, А.П. Стенковой; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ВГСХА. – № 2011101320/13; заявл. 13.01.11 ; опубл. 20.06.12, Бюл. № 17.
6. Ряднов, А. И. Способ повышения равномерности загрузки системы очистки зерноуборочного комбайна/ А. И. Ряднов, С. В. Тронев, И. П. Скворцов // Интеграция науки в производство – стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Победы в Сталинградской битве. 30 января-01 февраля 2013 года. − Волгоград. − Том 5. − С. 152-156.
7. Шорохов, Ю.Г. Влияние выравненности поточной хлебной массы на работу молотильно-сепарирующего устройства/Ю.Г. Шорохов, А.В. Авдеев// Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора К. Г. Колганова, 7-9 сентября 2006 года. − Челябинск: ЧГАУ, 2006 – С. 185-193.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Berdyshev V.E. Vlijanie neravnomernosti podachi voroha na kachestvo raboty ochistki zernouborochnogo kombajna [The impact of uneven flow heap on the quality of cleaning Harvester] / V.E. Berdyshev// Zemledel'cheskaja mehanika. Sbornik nauchnyh trudov MIISP. Tom XVII, Moscow [Agricultural Mechanics. Collection of scientific works MIISP. Vol. XVII]. − 1980. − Р. 78-82. [in Russian]
2. Egorov, V.G. Podacha sloja hlebnoj massy molotil'noe prostranstvo kombajna [Feeding a layer of grain mass of the threshing space of the combine] / V.G. Egorov// Sel'skohozjajstvennye mashiny. Sbornik nauchnyh trudov MIISP. Tom IX, vypusk 1, chast' 1, Moscow [Agricultural Mechanics. Collection of scientific works MIISP. Vol. IX] − 1980. − Р. 93-96. [in Russian]
3. Zaharov V.A. Metod ocenki zagruzki rabochih organov zernouborochnyh kombajnov tehnologicheskim materialom [Method of estimation download process material working bodies combine harvesters]/ V.A. Zaharov// Tehnicheskie sredstva dlja obespechenija intensivnyh tehnologij vozdelyvanija i uborki sel'skohozjajstvennyh kul'tur. Sbornik nauchnyh trudov MIISP, Moscow [Technical means to provide intensive technologies of cultivation and harvesting of crops. Collection of scientific works MIISP]. − 1989. − Р. 97-100. [in Russian]
4. Lovchikov A.P. Tehniko-tehnologicheskie osnovy sovershenstvovanija zernouborochnyh kombajnov s bil'nym molotil'nym apparatom [Technical and technological bases of perfection combine harvesters threshing machine with a hammer], Ul'janovsk: Zebra, 2016. – 111 р. [in Russian]
5. Rjadnov A.I., Tronev S.V., Skvorcov I.P., Stenkovoj A.P. Sposob opredelenija poter' zerna kombajnom [Method for determining the loss of grain harvester]. Pat. Rus. Fed. № 2453101. IPC А01D 41/127, А01D 75/00. Publ. 20.06.2012, Bul. №17. – 6 р. [in Russian]
6. Rjadnov A. I. Sposob povyshenija ravnomernosti zagruzki sistemy ochistki zernouborochnogo kombajna [A method for improving the uniformity of load combine harvester cleaning system]/ A. I. Rjadnov, S. V. Tronev, I. P. Skvorcov // Integracija nauki v proizvodstvo – strategija ustojchivogo razvitija APK Rossii v VTO. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 70-letiju Pobedy v Stalingradskoj bitve. 30 janvarja-01 fevralja 2013 goda, Tom 5. Volgograd [Integration of science into production - a strategy for sustainable development of agro-industrial complex of Russia in WTO. International scientific-practical conference dedicated to the 70th anniversary of the Victory in the Battle of Stalingrad. January 30-February 1, 2013, Vol. V]. − P. 152-156. [in Russian]
7. Shorohov Ju.G. Vlijanie vyravnennosti potochnoj hlebnoj massy na rabotu molotil'no-separirujushhego ustrojstva [Influence of uniformity of grain mass flow to work threshing and separating device] /Ju.G. Shorohov, A.V. Avdeev// Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 100-letiju so dnja rozhdenija professora K. G. Kolganova, 7-9 sentjabrja 2006 goda, Cheljabinsk: ChGAU, 2006 [Proceedings of the international scientific-practical conference dedicated to the 100th anniversary of birthday of Professor C.G. Kolganova, 7-9 September 2006]. – P. 185-193. [in Russian]