CC BY
0
УДК 631.354.028
DOI 10.36461^.2022.63.3.008
ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТЕБЛЕПОДЪЕМНИКА КОМБАЙНОВОЙ ЖАТКИ
К.З. Кухмазов, доктор техн. наук, профессор; Е.В. Петрова, аспирант
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, e-maiL: kafedraemtp@maiL.ru
Материалы статьи посвящены актуальной теме - снижению потерь зерна при уборке полеглых зерновых культур. В ней приведены описание конструкции и принцип работы предлагаемого стеблеподъ-емника, позволяющего копировать все неровности поверхности поля, в том числе комки, кочки, муравейники и др., представлены методика проведения и результаты лабораторно-полевых исследований по обоснованию конструктивно-режимных параметров стеблеподъемника. В результате обработки опытных данных получены уравнения параболических зависимостей с высоким индексом корреляции и построены графики, характеризующие корреляционную связь между величиной потерь зерна за жаткой и конструктивно-режимными параметрами стеблеподъемника. Анализ полученных данных показывает, что рациональными параметрами предлагаемого стеблеподъемника, обеспечивающими минимальные потери зерна, являются: длина основания I = 380...440 мм; толщина пластины фиксатора Ь = 2,5...3,0 мм; рабочая скорость V = 5,0.6,5 км/ч.
Ключевые слова: полеглые хлеба, стеблеподъемник, комбайновая жатка, копирование, потери зерна, естественные потери, урожайность, неровности поверхности поля.
Для цитирования: Кухмазов К.З., Петрова Е.В. Лабораторно-полевые исследования стеблеподъемника комбайновой жатки. Нива Поволжья, 2022, 3 (63), с. 3002. ЭО! 10.36461/ЫР.2022.63.3.008
Введение
Уборка полеглого хлебостоя сопровождается значительными потерями выращенного урожая. Они достигают до 30 % и более от валового сбора, что отрицательно сказывается на всем сельскохозяйственном производстве. Для снижения потерь на режущий аппарат комбайновой жатки устанавливают стеблеподъемники различных модификаций, выпускаемые как отечественной промышленностью, так и зарубежными фирмами. Основной их недостаток - плохое копирование при набегании на неровности поля (комки, кочки, муравейники).
Для устранения этого недостатка нами разработан стеблеподъемник, состоящий из двух частей основания: передней (1) (рис. 1) и задней (2), соединенных между собой шарниром (3), подъемного пера (4), выполненного из V-образного профиля переменного сечения и приваренного к передней (1) части основания вершиной профиля вверх, и фиксатора (5), изготовленного из полосовой пружинной стали, причем передний носок фиксатора (5) при помощи клепок (6) крепится к передней(1)части основания, а задний - к задней (2) части основания. Фиксатор (5), изогнут так, что совместно с передней (1) и задней (2) частями основания образуется замкнутая треугольная
фигура, у которой передняя стенка расположена под углом не более 45° относительно поверхности поля в рабочем положении стеблеподъемника, а задняя стенка - под прямым углом к задней (2) части основания. В задней стенке фиксатора (5) имеется отверстие, в которое входит заостренный носок пальца (7) режущего аппарата. Задняя (2) часть основания стеблеподъемника болтовым соединением (8), крепится к пальцевому брусу режущего аппарата жатки.
Рис. 1. Копирующий стеблеподъемник комбайновой жатки: 1 - передняя часть основания; 2 - задняя часть основания; 3 - шарнир; 4 - подъемное перо; 5 - фиксатор;
6 - клепки; 7 - носок пальца;
8 - болтовое соединение
Стеблеподъемник работает следующим образом.
При движении жатки стеблеподъемник постоянно и безотрывно от почвы копирует рельеф поля передней (1) частью основания, подъемное перо (4) подхватывает полеглые стебли и плавно подводит их к режущему аппарату. При набегании стеблеподъемника на неровности поля (комки, кочки, муравейники) передняя (1) часть основания поднимается, копируя их за счет шарнирного соединения с задней (2) частью основания, при этом фиксатор (5) выполняет функцию пружины. После преодоления неровности стеблеподъемник возвращается в исходное положение.
Методы и материалы
Для обоснования параметров стеблеподъемника были проведены лабораторно-полевые исследования в условиях ООО «Русское поле» Сердобского района Пензенской области. Исследования проводились в соответствии с ГОСТ-38301-15 «Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний».
Методика проведения исследований следующая. Были изготовлены стеблеподъемники с длиной основания 360, 390, 420, 450 и 480 мм и фиксаторы из пластины пружинной стали 65 Г толщиной 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 и 3,5 мм. Определяли уровень естественных потерь зерна от самоосыпания на участках, где проводили исследования, методом наложения металлической рамки с размерами 1*1 м ^ = 1 м2).
Для этого серпом срезали все растения в пределах рамки, собирали все зерна и колоски, лежащие на поверхности площадки, колоски вручную обмолачивали и взвешивали все естественные потери ^п).
Уровень естественных потерь (Пест) определяли по формуле:
Пест = 100 % ,
ест У6
(1)
где Уб - урожайность, кг/м2. Определяли по формуле:
Уб =
тз'яраст'т1000 1000
(2)
где nраст - количество растений на 1 м2; Пз -количество зерен в колосках, шт; mlooo - масса 1000 зерен, гр.
После подготовительных работ на поле и подготовки жатки (установка исследуемых стеб-леподъемников) начинали эксперимент. Комбайнер, маневрируя комбайном вместе с жаткой, заезжает в загонку участка, опускает жатку в рабочее положение, начинает работу.
Контроль выбранной рабочей скорости V комбайна выполняется по штатным приборам комбайна. Комбайнер сначала включает рабочие органы комбайна, следуя инструкции эксплуатации комбайна, после этого включает привод жатки и начинает движение по загонке с
выбранной рабочей скоростью. По длине участка, через каждые 50 м, флажками отмечали места переналадки (установки стеблеподъемни-ков). После переналадки комбайн продолжает движение с новыми параметрами стеблеподъем-ника до следующей остановки.
Величину потерь за жаткой определяли методом наложения рамки. Для этого после остановки комбайна поднимали жатку в транспортное положение, накладывали рамку ^ = 1 м2) на поверхность поля за жаткой, собирали в пределах рамки все виды потерь (чистое зерно, срезанные колоски, срезанные стебли с колосками, не-срезанные стебли) и взвешивали (предварительно колоски обмолачивали вручную). Потери за жаткой (Пж) определяли по формуле:
Пж =
10-
Уб
100 - Пест % ,
(3)
где mn.o - общее количество потерь с площадки рамки, г.
Результаты и их обсуждение
При изучении влияния длины основания l стеблеподъемника на потери зерна за жаткой G на стеблеподъемники устанавливали фиксаторы из пластины толщиной 2,5 мм, а рабочая скорость комбайна v равнялась 6,5 км/ч. На жатку устанавливали стеблеподъемники с длиной основания 360, 390, 420, 450 и 480 мм. После обработки результатов экспериментов в программе Microsoft Excel, получили уравнение параболической функции, выражающее корреляционную связь между величиной потерь зерна за жаткой G и длиной основания стеблеподъемника l.
G(l) = 63,08 - 0,30l + 0,001l2, (4)
с индексом корреляции R2 = 0,95.
Как показывают результаты исследований (рис. 2) минимальные потери зерна обеспечиваются при длине основания стеблеподъемника 420 мм.
При уменьшении длины основания менее 390 мм потери резко увеличиваются, что связано с плохим копированием короткого стеблеподъ-емника неровностей поля.
Увеличение длины основания более 450 мм также приводит к увеличению потерь из-за несогласованности работы стеблеподъемника и режущего аппарата жатки. Рациональными значениями длины основания стеблеподъемника являются l = 380...440 мм.
При изучении влияния толщины пружины h фиксатора стеблеподъемника на потери зерна за жаткой, на жатку устанавливали стеблеподъемники с длиной основания l = 420 мм, рабочая скорость комбайна равнялась v = 6,5 км/ч. На стеб-леподъемниках устанавливали фиксаторы, изготовленные из ленты пружинной стали 65Г, толщиной 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 и 3,5 мм.
3.
m
п. о
и"
3 2,5 2
* !,5
£ 1
С = 0,000412 - 0,29771 + 63,077 R2 = 0,9465
0,5 0
360
390
420
450
480
Длина основания стеблеподъемника I, мм
Рис. 2. Зависимость потерь зерна в от длины основания стеблеподъемника I.
Обработка результатов опытов показала, что корреляционная связь между величиной потерь зерна в за жаткой от толщины фиксатора Ь стеблеподъемников также выражается уравнением параболической функции:
G(h) = 10,28 - 6,31Ь + 1,09Ь2 , (5) с индексом корреляции R2 = 0,93.
Минимальные потери за жаткой обеспечиваются при толщине пластины фиксатора Ь = 2,5.3,0 мм (рис. 3).
Как уменьшение величины Ь, так и ее увеличение приводит к резкому увеличению потерь зерна из-за не стабильного или полного отсутствия копирования неровностей поля стебле-подъемником.
13
е
3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
1,5
С = 1,09И2 - 6,31И + 10,28 R2 = 0,93
2 2,5 3
Толщина пластины фиксатора И, мм
3,5
Рис. 3. Зависимость потерь зерна в от толщины пластины Ь.
Исследования по влиянию рабочей скорости V комбайна на потери зерна за жаткой в проводили при длине основания стеблеподъемника I = 420 мм и толщины пластины фиксатора Ь = 2,8 мм. Рабочая скорость комбайна V устанавливалась в пределах V = 4,2.8,4 км/ч.
В результате обработки опытных данных была найдена корреляционная связь между величиной потерь зерна за жаткой в и рабочей
скоростью комбайна V, которая выражается уравнением функции:
G(v) = 9,55 - 9^ +2,94V2 , (6)
с индексом корреляции R2 = 0,95.
Результаты исследований показывают, что при рабочей скорости комбайна V = 6,2 км/ч потери за жаткой незначительно превышают один процент (рис. 4).
S? и"
<и
2,5
G = 2,94v2 - 9,94v + 9,55 R2 = 0,96
1,5
1
0,5 0
4,2
5,3 6,4
7,5
8,6
Рабочая скорость V, км/ч
Рис. 4. Зависимость потерь зерна в от рабочей скорости комбайна V.
Дальнейшее увеличение рабочей скорости комбайна приводит к увеличению потерь зерна, а работа на малых скоростях не эффективна из-за снижения производительности комбайна. Рациональными являются рабочие скорости V = 5,0...6,5 км/ч.
Заключение
Как показывают результаты лабораторно-полевых исследований комбайновая жатка с
экспериментальными стеблеподъемниками устойчиво выполняет технологический процесс уборки полеглых хлебов. Рациональными параметрами предлагаемого стеблеподъемника, обеспечивающими минимальные потери, являются: длина основания I = 380.440 мм; толщина пластины фиксатора Ь = 2,5.3,0 мм; рабочая скорость V = 5,0.6,5 км/ч.
3
2
Литература.
1. Долгов И.А. Машины для уборки сельскохозяйственных культур. Т 4, кн.1. Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧ ГАА, 2011, 582 с.
2. Кухмазов К.З., Яшин А.В., Петрова Е.В. Обоснование оптимальных параметров копирующего стеблеподъемника комбайновой жатки. Сборник материалов I Международной научно-практической конференции «Volga Region Farmland 2021» (VRF 2021). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, том 953, Сельскохозяйственные угодья Поволжья 2021 (VRF 2021), 16-18 ноября 2021, Пенза, Российская Федерация.
3. Кухмазов К.З., Петрова Е.В. Копирующий стеблеподъемник жатки зерноуборочного комбайна. Инновационные технологии в агропромышленном комплексе - сегодня и завтра: сборник материалов Международной заочной научно-практической конференции. г. Гомель, Республика Беларусь, НТЦ комбайностроения ОАО «Гомсельмаш», 17 ноября 2021, с. 48-52.
4. Патент РФ № 2262830 С2, МПК А01Д 65/04. Активный стеблеподъемник. О.И. Семченко, Ю.И. Малеванный, Т.В. Петухова, Г.Е. Чепурин, А.В. Кузнецов. Опубл. 27.10.2005, Бюл. № 30.
5. Патент РФ № 2259034 С1, МПК А01Д 65/00, 65/04. Активный самоочищающийся стеблеподъемник. О.И. Семченко. Опубл. 27.03.2005, Бюл. № 24.
6. Патент РФ № 2015644 С1, МПК А01Д 65/00, 65/04. Стеблеподъемник для подъема и подвода стеблей к режущему аппарату. В.А. Прихожденко. Опубл. 15.07.1994.
7. Патент РФ № 2181536 С1, МПК А01Д 65/00. Стеблеподъемник. А.А. Баранов, Н.В. Кузнецов, А.П. Зайцев. Опубл. 27.04.2002.
8. Патент РФ № 2206975 С2, МПК А01Д 65/02. Стеблеподъемник. П.Ф. Трофимов, Э.М. Квашнин, А.А. Максимов, А.А. Максимов. Опубл. 27.06.2003.
9. Патент РФ на полезную модель № 87320, МПК А01Д 65/02. Стеблеподъемник. К.З. Кухмазов, А.Н. Антипкин. Опубл. 10.10.2009, Бюл. № 28.
10. Патент РФ на полезную модель № 180669, МПК А01Д 65/00. Стеблеподъемник очесывающей жатки. Т.В. Тизов, К.З. Кухмазов. Опубл. 21.06.2018, Бюл. № 18.
11. Патент РФ на полезную модель № 37449, МПК А01Д 65/00. Приспособление для уборки полеглых хлебов. А.А. Алексеенко, А.Ф. Самойленко. Опубл. 27.04.2004.
12. Семов И.Н., Фесенко О.Д. Исследования универсальной широкозахватной очесывающей жатки с возможностью уборки сои. Сурский вестник, 2021, № 4(16), с. 68-74.
13. Федорова, О.А. Повышение сменной производительности зерноуборочных комбайнов. Актуальные направления научных исследований в АПК: от теории к практике: сборник научных трудов по материалам национальной научно-практической конференции, 2017, № 4, с. 106-111.
14. Федорова О.А. Факторы, влияющие на показатели использования зерноуборочных комбайнов. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование, 2017, № 4 (48), с. 226-234.
15. Шабышев Н.В., Кошеляев В.В. Особенности зернового производства Пензенской области. Сур-ский вестник, 2021, № 4(16), с. 28-34.
16. Kukhmaz K., KonovaLov V., MaLyshev A. Justification of the parameters of the floating crop Lifter when mowing crops. E3S Web of Conferences 164, 06010 (2020).
UDC 631.354.028
DOI 10.36461/N P.2022.63.3.008
LABORATORY AND FIELD STUDIES OF THE CROP LIFTER OF A HARVESTING PLATFORM
K.Z. Kukhmazov, Doctor of Engineering Sciences, Professor; E.V. Petrova, postgraduate student
Federal State-Funded Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Penza, Russia, e-mail: kafedraemtp@mail.ru
The article is devoted to an urgent topic - reducing grain Losses during harvesting of Laid grain crops. It provides a description of the design and the principle of operation of the proposed crop lifter, which allows tracing all the irregularities of the field surface, including lumps, bumps, anthills, etc., presents the procedure and results of laboratory and field studies to substantiate the structural and operating parameters of the crop lifter. As a result of processing experimental data, equations of parabolic dependencies with a high correlation index were obtained and graphs were constructed that characterize the correlation between the amount of grain losses behind the platform and the structural and operating parameters of the crop lifter. The analysis of the data obtained shows that the rational parameters of the proposed crop lifter, ensuring minimal grain losses, are: the length of the base l = 380...440 mm; the thickness of the retainer plate h = 2.5 ...3.0 mm; the operating speed v = 5.0...6.5 km/h.
Keywords: laid grain crop, crop lifter, harvesting platform, tracing, grain losses, natural losses, yield, irregularities of the field surface.
Reference.
1. Dolgov I.A. Machines for harvesting crops. T 4, book 1. Zernograd: FSBEI HPE ACH GAA, 2011, 582 p.
2. Kukhmazov K.Z., Yashin A.V., Petrova E.V. Substantiation of the optimal parameters of the tracing crop lifter of the harvesting platform. Collection of materials of the I International Scientific and Practical Conference "Volga Region Farmland 2021" (VRF 2021). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 953, Agricultural Lands of the Volga Region 2021 (VRF 2021), November 16-18, 2021, Penza, Russian Federation.
3. Kukhmazov K.Z., Petrova E.V. Tracing crop lifter of the harvester platform. Innovative technologies in the agro-industrial complex - today and tomorrow: a collection of materials of the International distant scientific and practical conference. Gomel, Republic of Belarus, STC Combine-building JSC "Gomselmash", November 17, 2021, pp. 48-52.
4. RF Patent No. 2262830 C2, IPC A01D 65/04. Active crop lifter. O.I. Semchenko, Yu.I. Malevanny, T.V. Petukhova, G.E. Chepurin, A.V. Kuznetsov. Publ. 27.10.2005, Bul. No. 30.
5. RF Patent No. 2259034 C1, IPC A01D 65/00, 65/04. Active self-cleaning crop lifter. O.I. Semchenko. Publ. 27.03.2005, Bul. No. 24.
6. RF Patent No. 2015644 C1, IPC A01D 65/00, 65/04. A crop lifter for lifting and feeding stems to the cutting machine. V.A. Prikhozhdenko. Publ. 15.07.1994.
7. RF Patent No. 2181536 C1, IPC A01D 65/00. Crop lifter. A.A. Baranov, N.V. Kuznetsov, A.P. Zaitsev. Publ. 27.04.2002.
8. RF Patent No. 2206975 C2, IPC A01D 65/02. Crop lifter. P.F. Trofimov, E.M. Kvashnin, A.A. Maxi-mov, A.A. Maximov. Publ. 27.06.2003.
9. RF patent for utility model No. 87320, IPC A01D 65/02. Crop Lifter. K.Z. Kukhmazov, A.N. Antipkin. PubL. 10.10.2009, Bul. No. 28.
10. RF patent for utility model No. 180669, IPC A01D 65/00. The crop lifter of the combing platform. T.V. Tizov, K.Z. Kukhmazov. Publ. 21.06.2018, Bul. No. 18.
11. RF patent for utility model No. 37449, IPC A01D 65/00. A device for harvesting laid grain. A.A. Alekseenko, A.F. Samoylenko. Publ. 27.04.2004.
12. Semov I.N., Fesenko O.D. Studies of a universal wide-reach combing harvester with the possibility of harvesting soybeans. Sursky Bulletin, 2021, No. 4(16), pp. 68-74.
13. Fedorova, O.A. Increasing the replaceable productivity of harvesting platforms. Current directions of scientific research in agriculture: from theory to practice: a collection of scientific papers based on the materials of the National scientific and practical conference, 2017, No. 4, pp. 106-111.
14. Fedorova O.A. Factors affecting the use of harvesting platforms. Izvestia of the Nizhnevolzhskiy agricultural university complex: Science and Higher Professional Education, 2017, No. 4 (48), pp. 226-234.
15. Shabyshev N.V., Koshelyaev V.V. Features of grain production in the Penza region. Sursky Bulletin, 2021, No. 4(16), pp. 28-34.
16. Kukhmaz K., Konovalov V., Malyshev A. Justification of the parameters of the floating crop lifter when mowing crops. E3S Web of Conferences 164, 06010 (2020).
