CC BY
14
УДК 631.354.6 + 631.374
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТЕБЛЕПОДЪЕМНИКА ЖАТКИ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА
К. З. Кухмазов, доктор техн. наук, профессор; А. Н. Антипкин, аспирант
ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», г. Пенза, т. (8412) 62-85-17, E-mail: Kyxmaz@mail.ru
В статье приведены результаты лабораторных исследований по обоснованию конструктивных параметров стеблеподъемника комбайновой жатки, проведенные методом планирования трехфакторного эксперимента плана близкого Д-оптимальному (Бокса на кубе).
Ключевые слова: комбайновая жатка, стеблеподъемник, полеглые хлеба, потери зерновых культур.
В отдельные годы отмечается массовое полегание хлебов [1]. Характер и степень полегания их объясняются рядом факторов: метеорологическими, почвенными, агротехническими условиями, механическими свойствами растений и другими [2].
Как показывают результаты исследований по изучению состояния посевов зерновых культур, проведенные нами согласно ОСТ 10.8.1-99, полеглость в период уборки, даже в благоприятные годы, доходит до 20 % [3; 4; 5; 6]. Поэтому для снижения потерь зерна при уборке полеглых хлебов на комбайновых жатках устанавливают стеблеподъемники или другие рабочие органы, позволяющие повысить качественные показатели работы зерноуборочных комбайнов.
Анализ существующих конструкций стеблеподъемников показал, что они недостаточно полно осуществляют подъем поникших и обломанных стеблей при уборке зерновых культур [7; 8; 9].
Для снижения потерь при уборке полеглых хлебов нами был разработан стеб-леподъемник, выполненный в виде шарнирного трехзвенника. Он содержит основание 1 (рис. 1) с жестко закрепленными направляющими 6, которое является узлом крепления его к пальцевому брусу режущего аппарата жатки. Подъемное перо 3 и полозок 2 шарнирно соединены между со-
бой, кроме того, подъемное перо 3 шар-нирно крепится к основанию, а полозок 2 закреплен в направляющих 6 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. Между основанием 1 и подъемным пером 3 жестко закреплена пластина 4 из пружинной стали. Полозок стеблеподъем-ника в месте взаимодействия с опорной поверхностью (почвой) 5 расклепан и подвергнут химико-термической обработке.
Стеблеподъемник работает следующим образом.
Основание 1 стеблеподъемника жестко крепится к пальцевому брусу режущего аппарата жатки. При движении по полю стеблеподъемник полозком 2 скользит по почве. При набегании стеблеподъемника на полеглые стебли полозок 2 и шарнирно соединенное с ним подъемное перо 3, подхватывают полеглые стебли на высоте Л, поднимают их по подъемному перу 3 и плавно, за счет шарнирного крепления, подводят к режущему аппарату жатки, где стебли срезаются и укладываются на платформу жатки. При набегании стеблеподъемника на неровности поля (камни, комки земли, муравейники) угол Y между полозком 2 и подъемным пером 3 изменится за счет шарнирного крепления, а высота Л подхвата стеблей останется той же, т. к. полозок 2 свободно передвигается в вертикальной плоскости по направляющим
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 67
Вид А
Рис. 1. Стеблеподъемник: 1 - основание; 2 - полозок; 3 - подъемное перо; 4 - пластина из пружинной стали; 5 - место взаимодействия с почвой; 6 - направляющие
6. Под действием пластины 4, выполненной из пружинной стали и жестко закрепленной между подъемным пером 3 и основанием 1, стеблеподъемник после прохождения неровности вновь примет исходное положение. Высота Л подхвата стеблей останется неизменной на протяжении всей работы, что будет способствовать равномерному срезанию стеблей, предотвращению пропуска полеглого урожая, а значит, и повышению качества уборки полеглых хлебов [10].
Для обоснования конструктивных и режимных параметров предлагаемого стеб-леподъемника нами разработана и изготовлена лабораторная установка, состоящая из режущего аппарата 1 (рис. 2) со стеблеподъемниками 2, установленными на раме 4, и подающего ленточного транспортера 3. Ленточный транспортер 3 закреплен на раме 5. Режущий аппарат 1 приводится с помощью электродвигателя 7 клиноременной передачи 8 и механизма качающей шайбы 9. А подающий ленточный транспортер 3 приводится в движение от мотор-редуктора 10 через цепную передачу. Скорость ленточного транспортера 3 регулируется сменными звездочками. К подающему ленточному транспортеру 3 крепятся стебли пшеницы 11. Общий вид лабораторной установки представлен на рисунке 2 [11; 12].
Качественные показатели работы стеб-леподъемника зависят от множества факторов. Поэтому лабораторные исследования проводились с применением мето-
дики многофакторного эксперимента [13; 14; 15].
В качестве критерия оптимизации при оценке работы стеблеподъемника мы приняли потери зерновых культур (М, %) в виде несрезанных стеблей.
100
- Пн )
N = -х 100
П
где пI - количество закрепленных стеблей до эксперимента, шт.;
пнн - количество срезанных стеблей после эксперимента, шт.
При исследовании работы стебле-подъемника было выявлено более 10 факторов, влияющих на процесс подъема и подвода полеглых стеблей к режущему аппарату и характеризующих конструктивно-режимные параметры стеблеподъемни-ка, состояние посевов в период уборки, физико-механические свойства зерновых культур и др. На основании априорной информации, результатов изучения состояния посевов зерновых культур, а также исходя из конкретных задач исследования были выявлены наиболее существенные факторы. В процессе исследования некоторые из них не изменялись и были закреплены на постоянных уровнях. Выявлено три наиболее существенных фактора, влияющих на потери зерновых культур в виде несрезанных стеблей. Уровни и интервалы их варьирования представлены в таблице 1.
6 7 8 1 2
а)
б)
Рис. 2. Лабораторная установка: а) Схема: 1 - режущий аппарат; 2 - стеблеподъемники; 3 - подающий ленточный транспортер; 4 и 5 - рамы; 6 - электродвигатель; 7 - клиноременная передача; 8 - механизм качающей шайбы; 9 - мотор-редуктор;
10 - стебли пшеницы; б) Общий вид
Таблица 1
Факторы, влияющие на потери зерновых культур в виде несрезанных стеблей, их уровни и интервалы варьирования
Фактор Кодовое значение Уровень варьирования Интервал варьирования
+1 0 -1
Высота установки стеблеподъемника относительно башмака жатки Н, мм X, 40 10 -20 30
Длина полозка мм х2 430 380 330 50
Рабочая скорость Зр, м/с Хз 2,8 2 1,2 0,8
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 69
ИР В
98,1 \ Ч\\V
¡¡¡¡¡§1 Ш§1
1,2 2,0 2,8
ХЗ
Рис. 3. Двухмерные сечения, характеризующие зависимость потерь зерновых культур (Ы, %) в виде несрезанных стеблей от длины полозка (I, мм) и рабочей скорости (3р, м/с)
1,2 2,0 2,8
ХЗ
Рис. 4. Двухмерные сечения, характеризующие зависимость потерь зерновых культур (Ы, %) в виде несрезанных стеблей от рабочей скорости ( 3 , м/с) и высоты установки стеблеподъемника относительно башмака жатки (Н, мм)
330 380 430
Х2
Рис. 5. Двухмерные сечения, характеризующие зависимость потерь зерновых культур (М, %) в виде несрезанных стеблей от длины полозка (I, мм) и высоты установки стеблеподъемника относительно башмака жатки (Н, мм)
Для этих факторов была составлена матрица некомпозиционного плана второго порядка.
После обработки результатов трехфак-торного эксперимента на ПЭВМ получили адекватную математическую модель второго порядка, описывающую зависимость N = / (Н, Ь,Зр) в закодированном виде:
у = 83,37 - 0,041*! + 0,073х2 + 3,206х3 -
-0,002х2 - 0,00001х22 - 0,52х32 + +0,00006х1 х2 + 0,005х1 х2 + 0,005х1 х3 --0,004 х 2 х 3.
Изучение поверхности отклика проводили с помощью двухмерных сечений (рис. 3, 4 и 5).
Анализируя графические изображения двухмерных сечений, можно сделать вывод о том, что оптимальные значения исследуемых факторов находятся в интервалах: I =340...380 мм; Н = -7...4 мм; Зр = 1,5...2,1 м/с.
Литература
1. Дорофеев, В. Ф. Некоторые данные исследования полегания пшеницы / В. Ф. До-
рофеев // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. - 1960. - Вып. 2.
2. Самохвалов, Г. К. Полегание как реакция растений на условия выращивания / Г. К. Самохвалов // Тез. докл. конф. по физиологии устойчивости растений. - Киев: Наукова думка, 1968. - С. 186-187.
3. Кухмазов, К. З. Анализ использования зерноуборочной техники в Пензенской области / К. З. Кухмазов, Н. И. Стружкин // Нива Поволжья. - 2010. - № 2 (15). - С. 61-62.
4. ОСТ 10.8.1-99 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины зерноуборочные. Методы определения показателей качества выполнения технологического процесса (Взамен ОСТ 70.81.-81 и ГОСТ 28301-89). Введ. 01.01.90. - М.: Кубанский НИИ, 1999. - 146 с.
5. Стружкин, Н. И. Некоторые аспекты увеличения производства зерна в Пензенской области / Н. И. Стружкин, К. З. Кухмазов // Нива Поволжья. - 2009. - № 4 (13). -С. 67-70.
6. Антипкин, А. Н. Состояние посевов зерновых в период уборки / А. Н. Антипкин, К. З. Кухмазов // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сб. мат-лов Всероссийской НПК. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 253.
Нива Поволжья № 2 (19) май 2011 71
7. Антипкин, А. Н. Снижение потерь зерна при уборке полеглых хлебов / А. Н. Антипкин, К. З. Кухмазов // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сб. мат-лов Всероссийской НПК. -Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - 253 с.
8. Пат. № 2206975 Россия, МПК А 01 й 65/02. Стеблеподъемник / П. Ф. Трофимов, Э. М. Квашнин, А. А. Максимов. - № 2001121632/13; Заяв. 01.08.2001; Опубл. 27.06.2003.
9. Пат. № 2045883 Россия, МПК А 01 й 65/02. Стеблеподъемник / Н. И. Кузнецов, В. А. Тащилин. - № 92007742/15; Заяв. 24.11.1992; Опубл. 20.10.1995.
10. Пат. № 87320 Россия, МПК А 01 й 65/02. Стеблеподъемник /
К. З. Кухмазов, А. Н. Антипкин. - № 2009126200; Заяв. 08.07.2009; Опубл. 10.10.2009.
11. Кульков, П. Н. Лабораторные исследования стеблеподъемника / П. Н. Кульков, А. Н. Антипкин // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сб. мат-лов Всероссийской НПК студентов. Том 1. -Пенза: РИО ПГСХА, 2010. - 279 с.
12. Антипкин, А. Н. Стеблеподъемник для полеглых хлебов / А. Н. Антипкин // Наука и молодежь: новые идеи и решения: материалы 4 Международной научно-практической конференции молодых иссел-дователей, посвященной 65-летию Победы в Великой Отечественной войне, г. Волгоград, 26-28 апреля 2010 г. В 3-х частях. Часть 1. - Волгоград: ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА ИПК «Нива», 2010. -316 с.
13. Спиридонов, А. А. Планирование эксперимента при исследованиях технологических процессов / А. А. Спиридонов. -М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.
14. Муртазин, Г. Р. Оптимизация основных параметров диска сошника сеялки для прямого посева / Г. Р. Муртазин, Х. С. Фас-хутдинов, Р. А. Бадертдинов // Вестник Казанского ГАУ. - № 1 (11). - 2009. - С. 163167.
15. Антипкин, А. Н. Обоснование оптимальных параметров стеблеподъемника / А. Н. Антипкин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сб. мат-лов Всероссийской НПК. - Пенза: РИО ПГСХА, 2010. - 251 с.
