CC BY
53ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПОДБИВАЛЬЩИКА В СОЛОМОТРЯСЕ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЗЕРНА И СЕМЯН
■М
УДК 631.361.025:631.354.2.004.6
Дианов Леонид Васильевич, кандидат технических наук, доцент; Ключников Артем Сергеевич, зав. лабораторией, e-mail: klychnikov@yarcx.ru
Ярославская государственная сельскохозяйственная академия, Тутаевское шоссе, 58, г. Ярославль, 150042, Россия
Резюме. Проведены аналитическое, лабораторное и хозяйственное исследования по установке гибких подбивальщиков на соломотряс зерноуборочного комбайна. Они установлены внутри задней части каждой клавиши соломотряса на наклонном дне и закреплены резьбовым соединением у комбайнов разных марок, в том числе и импортных. По результатам исследования авторы рекомендуют подбивальщик из прорезиненного клинового ремня длиной 700 мм, шириной по средней части поперечного сечения в 25 мм. Затраты на изготовление и установку новшества на один комбайн составили 1200 руб. Сокращение потерь за соломотрясом позволило на уборке зерновых культур дополнительно собрать 0,2-0,5 т/га.
i v.. iV ■ ,. to .. j . ■
ДЙ j . V ■»VityVfe ^
DOI 10.24411/2413-4112-2018-10005
В особенно сложных условиях уборки рекомендовано устанавливать гибкие подбивальщики длиной 1200 мм. У жалюзийных решет клавишей соломотряса всегда исключены забивания остями и клейкой массой сорняков. На комбайнах, оборудованных гибкими подбивальщиками, по рекомендации авторов частота вращения молотильного барабана была снижена до минимально возможной. В результате микроповреждения зерновок при уборке яровых зерновых культур снижены с 50-60 до 30 процентов.
Ключевые слова: зерноуборочный комбайн, уборка зерновых, урожайность, соломотряс, гибкий подбивальщик, соломистый ворох.
Для цитирования: Дианов Л.В., Ключников А.С. Оптимизация работы подбивальщика в соломотрясе для снижения потерь зерна и семян // Селекция, семеноводство и генетика. 2018. Т. 4. N4 (22). С. 32-38. DOI 10.24411/2413-4112-2018-10005.
Критерии авторства. Все авторы несут ответственность за представленные в статье сведения и плагиат.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
PADDER WORK OPTIMIZATION IN HARVESTER STRAW SHAKER TO REDUCE LOSSES OF GRAIN AND SEEDS
Leonid V. Dianov, PhD (Eng.), Assistant professor; Artem S. Klyuchnikov, Head of Laboratory, e-mail: klychnikov@yarcx.ru
Yaroslavl State Agricultural Academy, Tutaevskoe highway, 58, Yaroslavl, 150042, Russia
Abstract. Analytical, laboratory and economic researches on the installation of flexible padders on straw shaker of a harvester were executed. They are installed inside of the back of each shaker's key on an inclined bottom and fixed by a threaded connection in combine harvesters of different brands, including imported ones. According to the study results, the authors recommend a padder from a rubberized V-belt with a length of 700 mm, width of the middle part of the cross section of 25 mm. The cost of manufacturing and installation of innovation for one combine amounted to 1200 RUB. Losses reduction for the straw shakers allowed to additionally harvest 0.2-0.5 t/ha. It is recommended to install flexible padders with a length of 1200 mm in particularly difficult
Введение. Во всех отечественных и зарубежных комбайнах, имеющих бильный молотильный аппарат, применяют клавишный соломотряс.
Исходным материалом для соломотряса служит соломистый ворох, который поступает из молотильного аппарата. Среднее значение содержания зерна в соломистом ворохе составляет около 30%, а в неблагоприятных условиях может превышать 60%. Соломотряс выделяет из вороха зерно, полову и часть сбоины и направляет их на очистку. А солома поступает в копнитель или в валок на стерне поля.
Даже в самых оптимальных условиях работы комбайна доля потерь зерновой части урожая при прохождении соломотряса достигает 85% от общих потерь за комбайном. Наименьшие общие потери - 1,5% - возможны в оптимальных условиях: при уборке колосовых культур с безостым колосом влажностью до 20%, на поле с горизонтальным рельефом.
harvesting conditions. Clogging with awns and a sticky mass of weeds is always excluded in the louver sieves of the straw shaker's keys. According to the authors recommendation on combines equipped with flexible padders, the rotational speed of the threshing drum was reduced to the lowest possible. As a result, bean weevil micro damages during the spring cereals harvesting have been reduced from 50-60 to 30 percent.
Keywords: harvester, grain harvesting, yield, straw shaker, flexible padder, straw heap.
For citation: Dianov L.V., Klyuchnikov A.S. Padder work optimization in harvester straw shaker to reduce losses of grain and seeds. Selektsiya, semenovodstvo igenetika. 2018. Vol. 4; 4 (22): 32-38. DOI 10.24411/2413-4112-2018-10005.
Contribution. The authors are responsible for information and plagiarism avoiding.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
При уборке остистых, более влажных и засоренных зерновых, кормовых и зернобобовых культур жалюзийная поверхность соломотряса забивается остями или клейкой массой от сорняков и листьев культуры, а потери зерновой части урожая при работе комбайна могут превышать 30%.
Цель исследований - определение условий установки и работы подбивальщика в соломотрясе зерноуборочного комбайна для снижения потерь зерна при уборке.
Материалы и методы. Лабораторные исследования были проведены на молотилке веялке МВ-2,5 А. В исследовании использовали ускоренную киносъемку, для чего вырезали боковины молотилки и клавиши (рис. 1). На днище соломотряса через 1 м были сделаны поперечные вырезы, под которыми установили пробоотборники зерна. Изучена работа соломотряса
10 I
Рис. 1. Соломотряс зерноуборочного комбайна: 1 - клавиша соломотряса; 2 и 3 - коленчатые валы; 4 - каскад соломотряса; 5 - жалюзийная решетка; 6 - короб клавиши; 7 - подшипник; 8 - колено коленвала; 9 - желоб днища корпуса клавиши; 10 - первый каскад клавиши; 11 - гребенка Fig. 1. Combine harvester straw shaker:
1 - shaker's button; 2 and 3 - crank-hafts; 4 - straw shaker's cascade; 5 - louver; 6 - key box; 7 - bearing; 8 - crankshaft knee; 9 - gutter of the bottom of the key shell; 10 - first cascade of the key; 11 - comb
в сериином промышленном варианте и соломотряса, который оборудован гибким подбивальщиком. Хозяйственные эксплуатационно-технологические эксперименты проведены в ОПХ «Михайловское» и ООО «Сельскохозяйственная производственная компания «Революция» Ярославского муниципального района Ярославской области.
Исследования выполнены согласно ГОСТ 28301-2015 и методическим указаниям [1]. Сначала установили показатели условий испытания. Для анализа были сформированы снопы. Засоренность снопа определяли по ГОСТ 20915. Отношение массы зерна к массе соломы находили по результатам анализа пробных снопов. Влажность зерна и соломы измеряли с помощью влагомеров с погрешностью не более 0,5%. Показатели качества выполнения технологического процесса комбайна определяли на поле, подготовленном для эксплуатационно-технологической оценки. Пробоотборники для отбора
проб соломы и половы обеспечивали выполнение следующих требований:
- учетные делянки комбайн проходил без остановки;
- отборы проб соломы и половы от молотилки комбайна брали как раздельно, так и совместно;
- пробы отбирали только во время установившегося режима загрузки молотилки, без нарушения технологического процесса работы комбайна, а также воздушного режима очистки и всего кинематического режима комбайна.
Во время каждой повторности от комбайна отбирали для анализа следующие продукты обмолота: зерно из бункера; солому; полову; зерно, просыпавшееся на почву из-за недостаточного уплотнения молотилки.
Для выделения потерь зерна пробы соломы и половы обрабатывали повторным обмолотом и подсчитывали:
- потери зерна из-за недомолота отдельно в соломе и полове;
Рис. 2. Лабораторная установка: 1 - клавиша соломотряса; 2 - подбивальщик; 3 - гребенка Fig. 2. Laboratory installation: 1 - shaker's button; 2 - padder; 3 - comb
- потери свободным зерном отдельно в соломе и полове.
В заключение считали суммарные потери зерна за молотилкой комбайна.
Плотность соломистого вороха, насыщенность зерном, половой, сбоиной, распределение зерен по высоте слоя изменяются по длине клавиши соломотряса. В начале клавиши соломистый ворох вспушен. Чтобы получить самопросыпание большей части зерна из верхних слоев в нижние, достаточно незначительных воздействий на него с ускорением, не превышающим ускорения свободного падения.
Исходным материалом для соломотряса служит соломистый ворох, который поступает из молотильного аппарата. Среднее значение содержания зерна в соломистом ворохе составляет около 30%, а в неблагоприятных условиях может превышать 60%. Соломотряс предназначен для выделения зерна, половы и части сбоины из соломистого вороха, направления их на очистку. А солома поступает в копнитель или в валок на стерне поля.
Соломотряс составлен из клавиш, смонтированных на двух коленчатых валах (рис. 1). Каждая клавиша снабжена ступеньками (каскадами), закрытыми сверху жалюзийными решетками с углом наклона жалюзи 45°. Короб клавиши соединен с коленами валов посред-ствам подшипников. Пока одна клавиша движется вверх, подбрасывая соломистый ворох, соседняя опускается вниз. Такое расположение колен улучшает сепарацию из соломы и уравновешивает валы от действия сил инерции.
Для выбора материала подбивальщика, его размеров и определения оптимального значения силы ударов на лабораторной установке были вырезаны боковины клавиш и молотилки (рис. 2). Экспериментальные данные получены на различном соломистом ворохе с использованием ускоренной киносъемки. Единый подбивальщик для всей длины днища соломотряса работал эффективно. Но были случаи забивания короба (рис. 1) отсе-парированной влажной мелкой массой. Поэтому исследовали подбивальщики меньшей длины из прорезиненного ремня с поперечным сечением различного профиля.
Результаты и обсуждение. Траектория движения любой точки клавиши соломотряса одинаковая - в виде окружности, радиус которой описывает каждый центр шеек коленчатых валов. Клавиши соломотряса сжимают, вспушивают, ворошат и растаскивают соломистый ворох по одному разу за один оборот коленчатых валов. Как показали наши наблюдения, отделение зерна наиболее затруднено на стадии прохода вороха через решетку стеблей до жалюзийной поверхности решет, где хорошо обеспечены условия для просеивания зерна в желоб днища корпуса клавиши, поскольку диаметры отверстий жалюзи значительно превосходят размеры зерен. По желобу зерновой ворох отправляется на очистку.
Наглядные результаты движения частиц соломистого вороха получены при построении графика проекции перемещений рассматриваемой частицы и самой клавиши в направлении,
Рис. 3. Перемещения точки клавиши в зависимости от угла поворота коленчатого вала соломотряса:
a - перемещения клавиши при повороте коленчатого вала на угол ф;
b - графики изменения перемещений точки клавиши;
с - изменения вертикальной vв и горизонтальной vг скоростей
Fig. 3. Key point moving, depending on the rotation angle of the shaker's crankshaft:
a - key moving when turning crankshaft by ф angle;
b - graphs of changing key point movement;
с - vertical vв and horizontal vг velocities changes
перпендикулярном к поверхности клавиши (рис. 3). График построен по углу поворота коленчатого вала:
ф= а t,
где а - угол поворота коленчатого вала; t - время. Для этого поместим начало координат в точке 0, где расположен центр тяжести рассматриваемой частицы. Ось Х расположена параллельно направлению клавиши, ось У - перпендикулярно к ней.
Перемещение клавиши в направлении оси У изменяется по синусоиде у=т^1пф, где г - радиус кривошипа, ф - угол поворота коленчатого вала; в направлении оси Х - по косинусоиде х=-г^^ф (рис. 3Ь). В период каждой четверти оборота коленчатого вала скорости движения клавиши в вертикальном и горизонтальном направлениях изменяются от максимальной величины до нулевой (рис. 3^.
Свойства слоя соломистого вороха - плотность, насыщенность зерном, половой, сбоиной, распределение зерен по высоте слоя - изменяются по длине клавиши. В начале клавиши соломистый ворох вспушен, и достаточно незначительных воздействий на ворох с ускорением, не превышающем ускорения свободного падения g, чтобы получить самопросыпание большей части зерна из верхних слоев соломистого вороха в нижние.
На первом каскаде клавиши (рис. 1) часто устанавливают более высокие две боковые и одну среднюю гребенки. Они снижают скорость поступающего из молотильного аппарата потока соломистого вороха и интенсифицируют процесс выделения зерна. Исследования показали, что на
первом метре длины соломотряса происходит выделение около 50% зерна. Граблины и гребенки всех каскадов у клавиши препятствуют скольжению соломистого вороха назад, улучшают растаскивание, вспушивание и ворошение, способствуют более равномерному его перемещению к выходу.
Мы определили, что режим работы клавиши вначале сепарации должен быть мягким, с преобладанием горизонтальных воздействий на соломистый ворох, а в конце клавиш - жестким, с усилением вертикальных воздействий. Эти воздействия должны быть вдвое интенсивнее начальных, в передней части клавиши, причем с ускорениями, превышающими ускорение свободного падения.
Такую работу успешно выполняет разработанный нами гибкий подбивальщик, который установлен внутри задней части каждой клавиши на наклонном дне и закреплен посредством резьбового соединения (рис. 4). При колебательных движениях клавиш соломотряса гибкие подби-вальщики ударяют по нижней стороне жалюзий-ных решет, сообщая кинетическую энергию им и движущемуся слою соломистого вороха, который дополнительно подбрасывается, вспушивается и ворошится, в том числе на соседних клавишах.
После удара компоненты соломистого вороха движутся как тела, брошенные под углом к горизонту, то есть совершают движение по параболе, поднимаясь на определенную высоту, после чего они падают вниз, пока снова не встретятся с клавишей. Но встреча будет на новом месте, так как слой вороха непрерывно перемещается в сторону копнителя.
Рис. 4. Подбивальщик, установленный в клавишу соломотряса комбайна ДОН-1500 в ОПХ «Михайловское»:
1 - клавиша соломотряса; 2 - подбивальщик; 3 - коленвал соломотряса; 4 - люк
Fig. 4. Padder, installed in shaker's key of the DON-1500 combine harvester in "Mikhayiovskoye" EPF:
1 - shaker's button; 2 - padder; 3 - shaker's crankshaft; 4 - hatchway
Зерно, полова и мелкие примеси, находящиеся в ворохе и имеющие разные траектории движения после бросков, лучше, быстрее и полнее просеивались через решетки стеблей и жалюзий-ную поверхность решет. Гибкие подбивальщики эффективны как в оптимальных, так и в сложных условиях уборки. Они исключают забивание остями и клейкой массой жалюзийных решет у каскадов клавиш.
По результатам лабораторного исследования мы рекомендуем устанавливать один подбиваль-щик в задней части каждой клавиши длиной 700 мм из прорезиненного клинового ремня шириной по средней части поперечного сечения в 25 мм. Подбивальщик крепят на середине клавиши резьбовым соединением к кронштейну. В неблагоприятных условиях длину ремня увеличивают до 1200-1500 мм.
Во время работы соломотряса в период каждой четверти оборота коленчатых валов скорости движения клавиши и подбивальщика изменяются в вертикальном и горизонтальном направлениях от максимальных величин до нулевых значений. Исследования показали, что при номинальном значении частоты вращения коленчатого вала среднее значение силы удара подбивальщика по жалюзий-ной поверхности решета равно половине его веса. В существующих двухвальных клавишных соломотрясах при радиусе колена 50-60 мм оптималь-
ная частота вращения вала равна 195-215 мин-1. Снижение частот вращения валов соломотряса и коленвала двигателя на 10% увеличило потери зерна за соломотрясом примерно в 5 раз. Поэтому уборку урожая проводили только при номинальных оборотах коленвала двигателя, регулируя скорость движения комбайна вариатором или гидростатической трансмиссией. Средняя скорость перемещения соломистого вороха по соломотрясу составила 0,3-0,4 м/с. При частоте вращения вала соломотряса большей, чем ее оптимальное значение, возникало скольжение назад, что снижало скорость движения соломистого вороха.
Подбивальщик внедрен в ОПХ «Михайловское», а также в ООО «Сельскохозяйственная производственная компания «Революция» Ярославского муниципального района Ярославской области.
Сокращение потерь зерна за соломотрясом позволило на уборке зерновых дополнительно собрать 2-5 ц зерна с каждого гектара. Эффективность его работы подтверждена во время работы комбайнов различных марок, в том числе и импортных (табл.).
Изготовление подбивальщика доступно для любого хозяйства. Затраты на его использование с лихвой окупались после уборки урожая на 1 га. В неблагоприятных условиях работы поверхность жалюзийных решет соломотряса всегда оставалась чистой. Свою эффективность работы подбивальщик
Таблица. Влияние работы подбивальщика на собранный урожай при уборке зерновых (Ярославская область, 2017 г.) Table. Padder work influence on harvested crop when harvesting cereals (Yaroslavl region, 2017)
Марка комбайна Harvester brand Культура, сорт Crop, variety Урожайность, т/ra Yield, t/ha
без подбивалыциков without padder с подбивалыщиками with padder
Дон 1500 Б Don 1500 B пшеница, Сударыня wheat, Sudarynya 2,815 3,020
Енисей 1200 Yenisey 1200 2,785 2,960
Claas lexion 670 2,810 3,020
Дон 1500 Б Don 1500 B ячмень, Московский 86 barley, Moskovskiy 86 2,870 3,365
Енисей 1200 Yenisey 1200 2,870 3,350
Claas lexion 670 2,870 3,365
показал на всех культурах, которые выращивали указанные сельхозпредприятия, а также на уборочной площади, имеющей уклон. В хозяйствах особое внимание обратили на регулировки жатки с тем, чтобы она обеспечивала равномерное поступление хлебной массы на обмолот, а следовательно, и одинаковую оптимальную толщину слоя соломистого вороха на соломотрясе.
У комбайнов, оборудованных гибкими подби-вальщиками, по нашей рекомендации уменьшили частоту вращения молотильного барабана до минимально возможной величины. В результате микроповреждения зерновок яровых зерновых культур были снижены с 50-60 до 30%, или в 2 раза. Потери от недомолота при этом не превышали 1%. Полевая всхожесть и сила роста менее травмированных семян улучшились на 9-11%. Посев более здоровыми семенами интенсивных сортов обеспечил повышение урожайности культур [2-4].
Выводы. Результаты исследования показали обоснованность установки гибких подбивальщиков на соломотряс. Они позволили дополнительно убрать 2-5 ц/га. Это новшевство обеспечило равномерную подачу хлебной массы от жатки в молотильный аппарат, что дало возможность проводить обмолот на минимально возможных оборотах бильного барабана и снизило травмирование семян в 2 раза.
В неблагоприятных погодных условиях работы поверхность жалюзийных решет соломотряса остается чистой. Свою эффективность работы под-бивальщик показал на уборке различных сельскохозяйственных культур, а также на поле с уклоном.
Затраты на изготовление и установку гибких подбивальщиков на соломотряс в среднем составляют 1200 руб. и окупаются уже при уборке первого гектара.
Литература
1. Бурак П.И., Пронин В.М., Прокопенко В.А. и др. Сравнительные испытания сельскохозяйственной техники: науч. изд. М.: Росинформагро-тех, 2013. 416 с.
2. Кутырев А.И., Хорт Д.О., Филиппов Р.А. и др. Магнитно-импульсная обработка семян земляники садовой // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N5. С. 9-15. DOI: 10.22314.20737599-2017.5.9-15.
3. Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Мерча-лова М.Э. и др. Совершенствование технологии получения качественных семян и продовольственного зерна // Лесотехнический журнал. 2014. N1. С. 36-39. DOI: 10.12737/3343.
4. Дианов Л.В., Ключников А.С. Новшество на зерноуборочном комбайне для снижения потерь // Ярославский агровестник. 2017. N11. С. 31-33.
References
1. Burak P.I., Pronin V.M., Prokopenko V.A., et al. Sravnitel'nye ispytaniya sel'skohozyaystvennoy tekhniki: nauch. izd. [Comparative testing of agricultural machinery: scientific. ed.] Moscow.: Rosinformagrotekh, 2013: 416. (In Russian)
2. Kutyrev A.I., Hort D.O., Filippov R.A., et al. Magnetic-pulse treatment of garden strawberry seeds. Sel'skohozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2017. N5. S. 9-15. DOI 10.22314.2073-7599-2017.5.9-15. (In Russian)
3. Tarasenko A.P., Orobinskiy V.I., Mercha-lova M.E., et al. Improvement of technology for obtaining quality seeds and food grains. Lesotekhnicheskiy zhurnal. 2014; 1: 36-39. DOI: 10.12737/3343. (In Russian)
4. Dianov L.V., Klyuchnikov A.S. Innovation on a harvester to reduce losses. Yaroslavskiy agrovestnik. 2017; 11: 31-33. (In Russian)
