CC BY
55
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОДРІБНЮЮЧИХ АПАРАТІВ СОЛОМИСТИХ ПРОДУКТІВ ДЛЯ ЗЕРНОЗБИРАЛЬНОГО КОМБАЙНА
В.І. ШАПОВАЛОВ, доктор технічних наук
Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля
С.Ф. ВОЛЬВАК, кандидат технічних наук, Р.В. ВИХВАТНЮК Уманський національний університет садівництва
Проаналізовано основні види конструкцій шарнірних ножівподрібнюючих апаратів зернозбиральних комбайнів. Визначено оптимальні параметри подрібнюючого апарата з шарнірною підвіскою ножів.
У сільському господарстві застосовуються різні конструкції подрібнюючих апаратів зернозбиральних комбайнів.Ріжучі апарати з шарнірною підвіскою ножів досліджувалися в основному при різанні вільно стоячого стебла. Визначальним фактором для здійснення безпідпірного різання є критична швидкість різання ¥кр. При швидкості різання нижче критичної процес різання не здійснюється.
Вперше вивчення безпідпірного зрізу рослин провів академік В.П.Горячкін, що запропонував формулу для визначення критичної швидкості різання. Потім цими питаннями займалися академіки А.Ю. Ішлінський, І. Ф. Василенко, а також Б.М. Гутъяр,
B.І. Фомін, В.Я. Каллюс, Н.Е. Рєзнік та ін.
Теорією кормодробарки із шарнірними молотками займалися І.В. Макаров [1],
C.В.Мельников [2], В.І.Сироватка [3] та ін. Робіт з дослідження подрібнюючого апарата незернової частини урожаю (НЧУ) із шарнірними ножами до зернозбирального комбайна вкрай мало. Відома одна докладна робота Ю.М.Шидловського [4], який шляхом експериментально-теоретичних досліджень встановив, що для забезпечення необхідної якості подрібнення й розщеплення соломи й оптимальних енергетичних витрат швидкість різання повинна становити 48...50 м/с, центр ваги молотка доцільно розміщувати на відстані не менше 0,7 довжини ножа від осі його підвісу, а маса ножа повинна бути не менше 1,4 кг. У роботі [5]авторами була запропонована й обґрунтована конструкція шарнірного ножа, яка, як показав досвід, забезпечувала надійне протікання технологічного процесу при роботі в основному на подрібнюванні сухих злаків, що було істотним недоліком.
Метою дослідження було визначення основних факторів впливу на процес подрібнення соломистих продуктів в зернозбиральному комбайніта оптимальних параметрів подрібнюючого апарата із шарнірною підвіскою ножів.
Результати досліджень. Аналіз робіт і літературних даних показує, що на даному етапі поки неможливо з достатньою для практичних цілей точністю теоретично розрахувати конструктивні параметри шарнірного ножа, наприклад, його оптимальну масу. Це пояснюється тим, що при збиранні злаків постійно змінюються фізико-механічні властивості соломистої маси, її вологість, подача і т.д. Особливий вплив на
працездатність подрібнюючого апарата здійснює нерівномірність подачі маси при збиранні зволожених і вологих злаків.
Нами були продовжені дослідження подрібнюючих апаратів із шарнірними ножами до зернозбирального комбайна на предмет визначення їх оптимальних параметрів, підвищення надійності технологічного процесу, спрощення конструкції, зниження маси, визначення порівняльної працездатності жорстких і шарнірних ножів.
Головне призначення шарнірної підвіски ножів - це запобігти поломці при потраплянні в подрібнюючий апарат сторонніх твердих предметів. Крім того, при шарнірній підвісці ножів забезпечується деяке зниження перевантажень барабана при надмірній подачі соломистої маси. При зустрічі з побічними твердими предметами шарнірні ножі повністю не передають жорстко удар валу ротора, що запобігає його поломкам.
З метою полегшення аналізу конструкції барабанів із шарнірними ножами нами була проведена їхня класифікація. Усі ножі, що показані на рис.1, крім ножів «в» і «е»,були нами обґрунтовані й конструктивно розроблені, а потім виготовлені для проведення досліджень. Шарнірні ножі можна класифікувати по кількості лез на ножі, по можливості руху навколо осі підвісу, по розташуванню центру ваги, по способу створення повітряного потоку, за формою заточення і т.д.
Рис. 1. Різновиди конструкцій ножів подрібнюючого апарата для зернозбирального комбайна
Під дією відцентрових сил ножі встановлюються в радіальному напрямку й стають практично нерухомими відносно ротора барабана. У деяких межах шарнірні зв'язки ножів можна розглядати як жорсткі. При взаємодії ножа із протиріжучим пристроєм відбувається втрата частини живої сили ножа, яка витрачається на руйнування й деформацію соломистої маси, при цьому швидкість ножа на мить падає, внаслідок його відхилення від ударного імпульсу. Режим обертання барабана в цьому випадку не порушується через шарнірне кріплення ножів. Відцентрова сила встановлює ніж у радіальному положенні.
Експерименти й спостереження показали, що істотний вплив на надійність технологічного процесу подрібнюючого апарата зі встановленим барабаном із
шарнірними ножами, виявляє швидкість подрібнення ¥п(Х1),маса ножа Мн(Х2), а також вологість НЧУ В(Х3).
З метою визначення раціональних параметрів і режимів роботи подрібнюючого барабана, при яких забезпечується надійність технологічного процесу відповідно до агротехнічних вимог, нами проведені багатофакторні експерименти [6]. Параметрами оптимізації були коефіцієнт надійності технологічного процесу Кнтж і відсоток подрібнених часток Пч у діапазоні довжин від 0 до 50 мм, що передбачено агротехнічними вимогами.
Для побудови залежностей
КпГЬФС^М-Ю : 11} = ф(х^х2,х3-) (1)
використане планування 23. Експерименти проводилися при збиранні валків пшениці "Безоста 1". Спочатку серія експериментів, згідно з матрицею планування, проводилося на соломистій масі з вологістю близько 8%, а після випадання опадів - на масі, вологість якої становила близько 30%. Конструктивне виконання ножа відповідало рис. 1, л.
Рівні й інтервали варіювання змінних даних наведені в табл. 1.
1. Рівні й інтервали варіювання змінних даних
Незалежні Рівні варіювання Інтервали
змінні + О - варіювання
Хі (^,м/с) 74 63 52 11
Х2 (Мн,кг) 0,825 0,580 О,ЗЗ5 0,245
Х3 (В,%) ЗО 19 8 11
Математична модель подрібнюючого апарата з барабаном з шарнірними ножами: Yi=0,847+0,046Xi+0,085X-0,122X3+0,011XiX2+
+0,035ХіХ3+0,056Х2Х3+0,021ХіХ2Х3; (2)
72=62,779+7,907Хі+8,696Х2-9,385Хз+2,404ХіХ2 -
- 2,498ХіХ3+5,536Х2Х3- 4,803ХіХ2Х3, (3)
деХі=(¥„ -63)/11; Х2={Мн - 0,580)/0,335Хз=(В-20)/10.
Тому що GpI= 0,4200, Gp2=0,2125, Gma6 =0,5157,GpI і Gp2<Gma6, то дисперсії однорідні. FpI і Fp2<Fma6—— моделі адекватні експерименту. У рівнянні 7Інезначимим є коефіцієнт b4, а в рівнянні Y2 значимі всі коефіцієнти. Довірчий інтервал длякоефіцієнтів регресії YI рівний AbiI = ± 0,014, а для регресії Y2- АЬі2 =±2,07.
Аналіз моделі надійності подрібнюючого апарата показує, що величина функції відгуку в першу чергу залежить від В, потім відМн і Vn. Вплив маси ножаМн на Кнтл більше в порівнянні з фактором Vn в 1,8 рази. З ефектів взаємодії факторів найбільший вплив виявляє парна взаємодія факторів МнВ. Кнтп. підвищується зі збільшенням значень Vn і Мн і знижується при рості вологості НЧУ.
З моделі якості подрібнення НЧУ випливає, що величина параметра відгуку в першу чергу залежить від вологості НЧУ, вплив якої на кількісний вихід подрібнених часток у діапазоні довжин до 50 мм у порівнянні з факторами Vn і Мн вище, відповідно, на15,75 і 7,35%.3 ефектів взаємодії факторів парна взаємодія факторівМнВ в найбільшій мірі впливає на параметр відгуку.
В — тіпабо const.
Яюцо^'І — max, то [jT j max.
Оптимізація параметрів і режимів подрібнюючого барабана із шарнірною підвіскою ножів здійснювалася із застосуванням ЕОМ. Змінюючи з певним кроком кожен з факторів і обчислюючи при всіх комбінаціях значень факторів значення функції відгуку, можна знайти оптимальні умови протікання процесу. При дослідженні залежностей У1=/{Х1,Х2,Х3) і ^2=Ф(Х1:Х2,Хз) за допомогою ЕОМ була прийнята розрахункова схема, показана в табл.2.
2. Розрахункова схема
Змінюваний Крок зміни Межі зміни фактора
фактор фактора від до
Варіант 1
X; 0,2 -2 +1
X 0,1 -1 +1,71*
Хз 0,2 +0,55 +1
Варіант 2
X; 0,2 -1 +1
Х2 0,1 +0,49 +1
Хз 0,2 +0,55 +1
Варіант 3
X; 0,2 -1 +1
Х2 0,1 +1 +3,76*
Хз 0,2 +0,55 +1
*обґрунтовується повільним, без стрибків, ростом відгуку [4, 6].
Дані досліджень показали, що максимальне значення, рівне0,9993, забезпечується при кодованих значеннях факторівХ; = +0,4; Х2=+1,6Ь та Х5=0,95,що відповідає натуральним значенням факторів: Уп =67,4м/с; Мн=0,972 кг і $=29,45%. Для даних значень факторів вихід фракцій НЧУ в діапазоні довжин до 50 мм складе 77%. Збільшення ¥п до 74м/с підвищить вихід фракцій до 78... 100% при подрібненні НЧУ з вологістю від 11 до 29,45%.
Висновки. Таким чином, оптимальними параметрами подрібнюючого апарата із шарнірною підвіскою ножів є: Мн>0,972 кг,¥п =67,4...74 м/с. Отримані результати експериментальних досліджень лягли в основурозробки конструкції нового універсального подрібнюючого апарата до зернозбирального комбайна "Дон-1500Б".
Список використаних джерел
1. Макаров И.В. Теория молотковой кормодробилки / И.В. Макаров // Записки ЦНИ лаборатории кормовой и комбикормовой промышленности. - 1936. - Вып. 12.- 29 с.
2. Мельников С.В. Исследование рабочего процесса молотковой дробилки и разработка оснований к проектированию рационального типа машин для дробления кормов: дис. ...канд. техн. наук / С.В. Мельников. - Л., 1952.
3. Сыроватка В.И. Основные закономерности процесса измельчения зерна в молотковой дробилке / В.И. Сыроватка / Сб."Электрификация сельского хозяйства". Научные труды ВИЭСХ, 1964. - Т.14.
4. Шидловский Ю.М. Исследование процесса измельчения соломистых материалов при поточной уборке зерновых культур: автореф. дис. на получениенауч. степени канд. техн. наук / Ю.М. Шидловский. - Кишинев, 1966. - 18 с.
5. Шаповалов В.І. Про працездатність подрібнювана стебельчатих продуктів з шарнірним кріпленням ножів / В.І. Шаповалов, Я.І. Нежинський, В.І. Павлюкович // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. □ 2011. □ №1(155). □ Частина 1. - С. 35-39.
6. Завалишин Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства / Ф.С. Завалишин, М.Г. Мацнев. - М. Колос, 1982. - 89 с.
В статье проанализированы основные виды конструкций шарнирных ножей измельчающих аппаратов зерноуборочных комбайнов. Определены оптимальные параметры измельчающего аппарата с шарнирной подвеской ножей.
Main kinds of articulated blades constructions of grinding machines of combine harvesters are analyzed in the article. The optimum parameters of the grinding machines with articulated suspension blades is defined.
УДК 664.788:633.16
ТЕХНОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЗЕРНА КУКУРУДЗИ СОРТУ ДКС 4685x1390
Н.М. ОСОКІНА, доктор сільськогосподарських наук,
К.В. КОСТЕЦЬКА
Наведено результати вивчення технологічної придатності зерна кукурудзи сорту ДКС 4685 X1390 для виробництва крупи.
Кукурудзу використовують як універсальну культуру - на корм худобі, для продовольчих і технічних потреб - виробництва круп і борошна, харчового крохмалю та рослинної олії, меду й цукру, декстрину та етилового спирту тощо [1-2].
Основні ознаки, за якими кукурудза поділяється на підвиди (класи та типи) - форма й особливості поверхні зерна, розмір та внутрішня будова зерна. Під внутрішньою будовою зерна розуміють будову ендосперму, що може бути неоднорідним. Залежно від співвідношення між вмістом крохмалю і білка в зерні, форми та щільності розміщення крохмальних зерен ендосперм може бути повністю чи частково склоподібним або борошнистим [3]. Систематики розрізняють дев'ять підвидів кукурудзи: кременисту; зубовидну; кременисто-зубовидну або напівзубовидну;
крохмалисту або борошнисту; розпусну, цукрову; восковидну; крохмалисто-цукрову та плівчасту. Кожний підвид кукурудзи поділяютья на різновидності, основними ознаками яких є: забарвлення зерна і квіткових лусок на стрижні початка. Забарвлення зерна у кукурудзи різноманітне: біле, жовте, оранжеве, червоне, темно-вишневе, фіолетове, сіре, синє, чорне, двоколірне - боки жовті, верхівки білі [4, 5].
Мета дослідження - встановити технологічну придатність зерна кукурудзи сорту ДКС 4685 X 1390 для виробництва крупи.
Методика досліджень. Дослідження проведено на кафедрі технології зберігання та переробки зерна Уманського НУС та виробничому комплексі фермерського
96
ШОБЕ Ш\ 3 уманського національного університету садівництва
