AGROTECHNICAL EVALUATION OF THRESHING OF BROADBAND AND TRADITIONAL GRAIN ROLLS BY COMBINE HARVESTER «DON-1500»

Ловчиков А.П.¹, А.П. Ловчиков В.П.², Шагин О.С.³

¹ORCID: 0000-0002- 1825-0097, Доктор технических наук, ²ORCID: 0000-0002-1825-0023, Кандидат технических наук, ³ORCID: 0000-0002- 1825-0023, Аспирант,

^1,2,3Южно-Уральский государственный аграрный университет, г. Челябинск

АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБМОЛОТА ШИРОКОПОЛОСНЫХ И ТРАДИЦИОННЫХ ВАЛКОВ ХЛЕБНОЙ МАССЫ ЗЕРНОУБОРОЧНЫМ КОМБАЙНОМ «ДОН-1500»

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы, связанные с качественными и количественными показателями подбора и обмолота валка хлебной массы, рассмотрены проблемы дробления зерна, а также наличие минеральных примесей при обмолоте широкополосных и традиционных валков на примере полевых условий хозяйства. Статья содержит результаты полевого эксперимента, направленного на изучение качества обмолота широкополосных и традиционных валков. Собранные и обработанные результаты полевого эксперимента позволили вывести аналитические зависимости между влажностью зерна и статическим усилием, при котором разрушается зерно.

Ключевые слова: комбайн, уборка зерновых, обмолот, широкополосный валок, традиционный валок, подбор валка, валок хлебной массы, дробление зерна, минеральные примеси.

Lovchikov A.P.¹, Lovchikov V.P.², Shagin O.S.³

¹ORCID: 0000-0002- 1825-0097, PhD in Engineering, ²ORCID: 0000-0002-1825-0023, PhD in Engineering, ³ORCID: 0000-0002- 1825-0023, Postgraduate student,

^1,2,3South-Ural State Agrarian University, Chelyabinsk

AGROTECHNICAL EVALUATION OF THRESHING OF BROADBAND AND TRADITIONAL GRAIN ROLLS BY COMBINE HARVESTER «DON-1500»

Abstract

The article deals with the issues related to the qualitative and quantitative indicators of selection and threshing of grain mass, and the problems of grain crushing. The presence of mineral impurities in the threshing of broadband and traditional grain rolls, are examined, for example, in the field conditions of the farm. The article presents the results of the field experiment aimed at studying the quality of threshing of broadband and traditional grain rolls. The collected and processed results of the field experiment made it possible to derive analytical dependencies between the moisture content of the grain and the static force at which the grain is destroyed.

Keywords: combine harvester, grain harvesting, threshing, broadband grain roll, traditional grain roll, selection of grain rolls, bread rolls, grain crushing, mineral impurities.

В работах [1-11] отмечается, что в условиях степных зон региона Южного Урала и Северного Казахстана (Республика Казахстан) технологическая загрузка высокопроизводительных комбайнов класса 4–6 по пропускной способности молотилки и существенное улучшение качественных и количественных показателей подбора и обмолота хлебной массы возможны за счет формирования широкополосных валков посредством применения прицепных или самоходных жаток-накопителей.

Исследования проводились с целью определения потерь и дробления зерна за комбайнами при подборе и обмолоте валков хлебной массы с различной ориентацией колоса.

Экспериментальные исследования проводились на основе общепринятых методических рекомендаций по испытаниям сельскохозяйственной техники с использованием математической статистики.

В ходе проведения экспериментальных исследований перед подбором и обмолотом широкополосных валков хлебной массы определялись агротехнические характеристики зерновых культур (табл.1).

 

Таблица 1 – Агротехнические показатели зерновых культур

№ опыта *	Высота стеблестоя, м		Густота стеблестоя, шт./м2	Длина колоса, см	Количество зерен в колосе, шт.
		, %
1	0,59	11,8	381	6,2	22,0
2	0,59	18,6	364	6,7	20,0
3	0,65	11,3	393	6,9	21,0
В среднем	0,61	13,9	366	6,6	21,0

Примечание: * – влажность зерна: 13,8–15,7 %. Культура: пшеница Саратовская 29 (элита); урожайность: 0,6–0,7 т/га.   Геометрические параметры зерна колоса пшеницы отражены в таблице 2.  

Таблица 2 – Геометрические параметры зерна колоса пшеницы

Фракция зерна по диапазону	Масса фракции, г	Процент, %
3,5 мм < Ø зерна	0	–
3,0 < Ø < 2,5 мм	64,71	60,3
2,5 < Ø < 2,0 мм	38,07	35,5
Ø < 2,0 мм	4,54	4,2
Итого	107,32	100,0

 

Из табл. 2 видно, что при агротехнической оценке качественных показателей обмолота широкополосных валков хлебной массы в колосе преобладает зерно фракции 3,0 < Ø < 2,5 мм и 2,5 < Ø < 2,0 мм.

В процессе скашивания зерновых (пшеница) и формирования широкопо-лосных валков хлебной массы самоходной жаткой-накопителем с глубиной платформы 2,5 м получена мощность валка, которая представлена в табл. 3.

 

Таблица 3 – Параметры широкополосных валков хлебной массы за жаткой-накопителем с глубиной платформы 2,5 м

№ опыта	Межвалковое расстояние, м	Ширина валка, м	Мощность валка, кг/пог. м
				σ	, %
1	75	2,0	7,2	1,4	19,8
2	65	2,2	6,0	0,58	9,6
3	50	2,0	5,6	0,84	15,0

Примечание: культура: пшеница Саратовская 29 (элита); урожайность: 0,6–0,7 т/га; ширина валка: 2,4–3,0 м; влажность зерна 13,8–15,7 %.  

Колос пшеницы в валке находится практически на его поверхности и расположен поперек движения комбайна при подборе и обмолоте хлебной массы. Подбор и обмолот широкополосных валков хлебной массы зерноуборочным комбайном «Дон-1500» в полевых условиях хозяйства отражены в табл. 4.

 

Таблица 4 – Качественные показатели обмолота широкополосных валков хлебной массы зерноуборочным комбайном «Дон-1500»

№ опыта *	Дробление			Целое зерно				Минеральная примесь
	г	%	, %		г	%	, %	г	%
1	0,84	1,7	20,0		48,5	97,5	11,2	0,68	0,87
2	1,43	2,8	19,7		48,4	97,0	10,2	0,07	0,2
3	0,80	1,6	26,2		48,4	97,0	10,2	0,8	1,4
4	2,0	4,0	20,0		47,8	95,6	8,0	0,2	0,4
5	1,1	2,2	36,3		48,7	97,4	47,7	0,2	0,4
В среднем	1,2	2,5	24,4		48,4	96,9	17,5	0,5	1,6

Примечание: * – масса пробы – 50 г и 5-кратная повторность опыта. Межвалковое расстояние – 75 м; мощность валка – 7,2 кг/пог. м; влажность зерна – 14,7 %.

Из табл. 4 видно, что из-за низкой влажности зерна (14,7%) наблюдается незначительно повышенное дробление зерна (при агротребовании 1,5 % [1], [12]) и в зерне присутствует минеральная примесь, что свидетельствует о некачественном выполнении процесса подбора хлебной массы подборщиком зерноуборочного комбайна. В результате анализа дробленого зерна на фракции выявлено, что преобладает в структуре дробления зерна две фракции – это «сколы» и  ½ части зерна (табл. 5).

 

Таблица 5 – Структура дробления зерна при обмолоте широкополосных валков хлебной массы комбайном «Дон-1500»

№ опыта	Скалывание зерна		1/2 целого зерна		2/3 целого зерна
	г	вероятность	г	вероятность	г	вероятность
1	1,0	0,44	0,75	0,33	0,50	0,23
2	0,7	0,38	0,80	0,44	0,16	0,18
3	0,7	0,41	0,70	0,41	0,17	0,16
4	0,5	0,32	0,55	0,34	0,35	0,34
5	1,13	0,50	0,80	0,35	0,15	0,15
6	0,4	0,32	0,50	0,40	0,38	0,18
7	0,7	0,40	0,80	0,46	0,14	0,14
8	1,14	0,48	1,2	0,48	0,06	0,04
9	0,8	0,36	1,0	0,45	0,18	0,19
10	0,8	0,36	1,0	0,46	0,17	0,18
В среднем	0,78	0,40	0,81	0,41	0,22	0,19

Примечание: культура: пшеница Саратовская 29 (элита); влажность зерна: 14,7 %.

Для сравнения качественных показателей подбора и обмолота хлебной массы широкополосных валков зерноуборочным комбайном «Дон-1500» был произведен подбор и обмолот хлебной массы традиционных валков (влажность зерна составляла 14,7 %, межвалковое расстояние – 20 м, мощность валка – 4,7–5,6 кг/пог. м).

Результаты подбора и обмолота хлебной массы традиционных валков отражены в табл. 6. Из табл. 6 видно, что дробление зерна превышает агротехнические допустимые значения, что объясняется его влажностью. Кроме того, данные табл. 6 свидетельствуют о некачественном протекании технологического процесса подбора хлебной массы валка по причине наличия минеральных примесей в зерне.

В отличие от подбора хлебной массы широкополосных валков, при подборе традиционных  валков хлебной массы в последующем наблюдается повышение минеральной примеси зерна в 2,9 раза.

 

Таблица 6 – Показатели результата обмолота хлебной массы традиционных валков зерноуборочным комбайном «Дон-1500»

№ опыта *	Дробление			Целое зерно			Минеральная примесь
	г	%	, %	г	%	, %	г	%	, %
1	0,99	1,98	18,9	48,04	96,1	17,3	0,97	1,92	18,2
2	0,91	1,82	16,7	47,79	95,6	18,7	1,30	2,58	21,9
3	0,96	1,92	19,8	47,74	95,5	16,3	1,30	2,58	17,9
4	0,82	1,70	18,3	47,98	96,0	19,4	1,20	2,30	16,7
5	1,4	2,80	19,1	46,10	92,2	21,4	2,50	5,0	23,4
В среднем	1,01	2,04	18,6	47,53	95,08	18,62	1,45	2,87	19,62

Примечание: * – масса пробы – 50 г и 5-кратная повторность опыта. Культура: пшеница Саратовская 29; урожайность – 1,67 т/га.  

Данные таблиц 5–6 свидетельствуют о том, что влажность зерна определяет его дробление. Исходя из данного факта и исследований [12], нами на основе применения метода наименьших квадратов в программном продукте MathCAD получена аналитическая зависимость статического усилия (кг), при котором разрушается зерно (пшеница «Безостая-1», стекловидность 65%) в зависимости от влажности:

    (1)

где Р – статическое усилие, при котором зерно разрушается, кг;

А и В – коэффициенты пропорциональности: ;

 ω₃– влажность зерна, .

Статическое напряжение (кг/мм²), при котором образуется трещина в зерне (пшеница «Безостая-1», стекловидность 65%):

• наружные

    (2) где  ω₃ – влажность зерна; А и В – коэффициенты пропорциональности: ;

• внутренние

     (3)

где  А и В – коэффициенты пропорциональности: .

Из выражений (2) и (3) видно, что образование наружных трещин в зерне подчинено сложному процессу. Так, с увеличением влажности процесс образования внутренних трещин в зерне замедляется, что объясняется консистенцией зерна.

Результаты исследования свидетельствуют о том, что при обмолоте широкополосных валков и традиционных валков хлебной массы образуется дробление зерна, которое зависит от его влажности. Определено, что независимо от типа валка хлебной массы с увеличением влажности зерна наблюдается рост дробления. Кроме того, выявлено, что независимо от типа сформированного валка хлебной массы при их подборе и обмолоте зерноуборочным комбайном «Дон-1500», оснащенным транспортерным подборщиком, наблюдается наличие минеральных примесей, что свидетельствует о некачественном выполнении технологического процесса подбора хлебной массы по причине плохого копирования микрорельефа поля.

Список литературы / References

1. ЛовчиковА. П.Технико-технологические основы совершенствования зерноуборочных комбайнов с большим молотильным аппаратом. Ульяновск: Зебра, 2016. – 111 с.
2. Константинов М. М. Оценка качественных показателей формирования хлебных валков, их подбора и обмолота при использовании порционной жатки на раздельной уборке зерновых культур / Константинов М. М., Глушков И. Н., Герасименко И. В. и др.// Известия ОГАУ. – №6 (62). Оренбург, 2016. – С. 68–77.
3. Ловчиков А. П. Агротехническая оценка работы измельчителей-разбрасывателей соломы комбайнов при уборке зерновых культур прямым комбайнированием / Ловчиков А. П., Ловчиков В. П., Поздеев Е. А. // Известия ОГАУ. – №2(58). Оренбург, 2016. – С. 55–57.
4. Ловчиков А. П. Повышение эффективности технологических систем уборки зерновых культур (на примере регионов Южного Урала и Северного Казахстана СНГ). Дис. докт. тех. наук. Оренбург: ОГАУ, 2006. – 271 с.
5. Ловчиков А. П. Теоретический аспект технологического процесса прямого комбайнирования зерновых культур с двойным срезом стеблей / Ловчиков А. П., Ловчиков В. П., Иксанов Ш. С. // Известия ОГАУ. №3(53). Оренбург, 2015. – С. 92–95.
6. Завражнов А.И. Снижение потерь и механических повреждений зерна при уборке урожая / А. И. Завражнов, М. М. Константинов, А. П. Ловчиков и др. // метод. рекомендации. Мичуринск: МГАУ. 2012. – 82 с.
7. Ловчиков А. П. Формирование уборочно-транспортных комплексов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. М. – № 10. – 2003. – С. 7– 9.
8. Ловчиков А. П. Повышение качества зерна и эффективности использования комбайнов в условиях Южного Урала. Челябинск: РЕКПОЛ. 2002. – 144 с.
9. Ловчиков А.П. Механическое травмирование зерна и выход продукции помола / Ловчиков А.П., Ловчиков В.П. // Хранение и переработка сельхозсырья. М. – № 3. – 2003. – С. 55– 57.
10. Ловчиков А. П. Основы организации мукомольного производства / Ловчиков А. П., Ловчиков В. П. // Челябинск: Южно-Уральский ГАУ, 1999. – 85 с.
11. Ловчиков А. П. Влияние механических микроповреждений зерна колосовых культур на выход продукции при помоле: учеб. Пособие / Ловчиков А. П., Ловчиков В. П. // Челябинск: Южно-Уральский ГАУ, 1999. – 61 с.
12. Морозов А.Ф. Пути снижения потерь зерна при уборке урожая / А. Ф. Морозов, А. Н. Пугачев. М. : Колос, 1973. – 320 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Lovchikov A.P. Tekhniko-tekhnologicheskiye osnovy sovershenstvovaniya zernouborochnykh kombaynov s bol'shim molotil'nym apparatom [Technological and Technological Basis for Improving Grain Harvesters with Large Threshing Apparatus]. Ulyanovsk: Zebra, 2016. – 111 p. [in Russian]
2. Konstantinov M.M. Otsenka kachestvennykh pokazateley formirovaniya khlebnykh valkov, ikh podbora i obmolota pri ispol'zovanii portsionnoy zhatki na razdel'noy uborke zernovykh kul'tur [Evaluation of Qualitative Indicators of Bread Rolls Formation, Their Selection and Threshing Using Portioning Header on Separate Harvesting of Grain Crops] / Konstantinov M.M., Glushkov I.N., Gerasimenko I.V. and others // News of OSAU. – No.6 (62). Orenburg, 2016. – P. 68-77. [in Russian]
3. Lovchikov A.P. Agrotekhnicheskaya otsenka raboty izmel'chiteley-razbrasyvateley solomy kombaynov pri uborke zernovykh kul'tur pryamym kombaynirovaniyem [Agrotechnical Evaluation of Operation of Straw Grinders and Straw Spreaders in Harvesting of Grain Crops by Direct Combining] / Lovchikov A.P., Lovchikov V.P., Pozdeev E.A. // News of OSAU. – No.2 (58). Orenburg, 2016. – P. 55-57. [in Russian]
4. Lovchikov A.P. Povysheniye effektivnosti tekhnologicheskikh sistem uborki zernovykh kul'tur (na primere regionov Yuzhnogo Urala i Severnogo Kazakhstana SNG) [Increasing Efficiency of Technological Harvesting Systems for Grain Crops (on Example of Regions of Southern Urals Mountains and Northern Kazakhstan of the CIS)] PhD thesis on Engineering. Orenburg: OSAU, 2006. – 271 p. [in Russian]
5. Lovchikov A.P. Teoreticheskiy aspekt tekhnologicheskogo protsessa pryamogo kombaynirovaniya zernovykh kul'tur s dvoynym srezom stebley [Theoretical Aspect of Technological Process of Direct Combining of Grain Crops with Double Cut of Stems] / Lovchikov A.P., Lovchikov V.P., Iksanov Sh.S. // News of OSAU. No.3 (53). Orenburg, 2015. – P. 92-95. [in Russian]
6. Zavrazhnov A.I. Snizheniye poter' i mekhanicheskikh povrezhdeniy zerna pri uborke urozhaya [Reduction of Losses and Mechanical Damage to Grain During Harvesting] / A.I. Zavrazhnov, M.M. Konstantinov, A.P. Lovchikov and others // Method. recommendations. Michurinsk: MSAU. 2012. – 82 p. [in Russian]
7. Lovchikov A.P. Formirovaniye uborochno-transportnykh kompleksov [Formation of Harvesting and Transport Complexes] // Mechanization and electrification of agriculture. M. – No.10. – 2003. – P. 7-9. [in Russian]
8. Lovchikov A.P. Povysheniye kachestva zerna i effektivnosti ispol'zovaniya kombaynov v usloviyakh Yuzhnogo Urala [Improvement of Grain Quality and Efficiency of Combine Harvester Use under Conditions of Southern Urals]. Chelyabinsk: REKPOL. 2002. – 144 p. [in Russian]
9. Lovchikov A.P. Mekhanicheskoye travmirovaniye zerna i vykhod produktsii pomola [Mechanical Trauma of Grain and Output of Grinding Products] / Lovchikov A.P., Lovchikov V.P // Storage and processing of agricultural raw materials. M. – No. 3. – 2003. – P. 55-57. [in Russian]
10. Lovchikov A.P. Osnovy organizatsii mukomol'nogo proizvodstva. Chelyabinsk [Foundations of Organization of Flour-milling] / Lovchikov A.P., Lovchikov V.P. // Chelyabinsk: South Ural State University of Management, 1999. – 85 p. [in Russian]
11. Lovchikov A.P. Vliyaniye mekhanicheskikh mikropovrezhdeniy zerna kolosovykh kul'tur na vykhod produktsii pri pomole: ucheb. posobiye [Influence of Mechanical Microdamages of Grains of Cereal Crops on Yield of Products During Grinding] / Lovchikov A.P., Lovchikov V.P. // Proc. allowance. Chelyabinsk: South Ural State University, 1999. – 61 p. [in Russian]
12. Morozov A.F. Puti snizheniya poter' zerna pri uborke urozhaya [Ways to Reduce Grain Losses During Harvesting] / A.F. Morozov, A.N. Pugachev // M.: Kolos, 1973. – 320 p. [in Russian]