CC BY
147
3. Потери зерна за подборщиком зерноуборочного комбайна «JOHN DEERE 9570 STS»
Повторность опыта Скорость комбайна, км/ч Потери зерна за подборщиком
слева в центре справа всего
г % г % г % г %
1 5,0 1,3 11,3 2,9 25,0 7,36 63,7 11,56 100
Коэффициент вариации, % 71,3 - 12,9 - 5,77 - - -
2 5,5 3,6 33,2 4,63 42,6 2,63 24,2 10,86 100
Коэффициент вариации, % 13,6 - 46,4 - 29,8 - - -
3 6,5 4,46 31,3 4,53 31,8 5,23 36,9 14,23 100
Коэффициент вариации, % 21,3 - 34,5 - 36,9 - - -
Рис. 4 - Деформация пружинных пальцев транспортёрного подборщика зерноуборочного комбайна «АСВ.08-530»
свидетельствует о неустойчивости протекания процесса подбора валков хлебной массы, в особенности при повышении рабочей скорости движения комбайнов. Причина данного явления — это плохое копирование неровностей поверхности поля копирующим устройством подборщика, что подтверждается механической деформацией пружинных пальцев транспортёрной ленты (рис. 4).
Выводы. Результаты производственной проверки подбора валков хлебной массы зерноуборочными комбайнами свидетельствуют о том, что с повышением рабочей скорости машин наблюдается рост
абсолютных значений потерь зерна за подборщиком вне зависимости от марок комбайнов.
Большие значения коэффициентов вариации потерь зерна за подборщиком говорят о неустойчивости протекания процесса подбора валка хлебной массы, что связано с плохим копированием рельефа поверхности поля.
На основе вышесказанного можно сделать вывод о необходимости совершенствования копирующего устройства транспортёрного подборщика зерноуборочного комбайна «ACROS-530» и исследования процесса взаимодействия копирующего устройства с поверхностью поля.
Литература
1. Проектирование и организация эффективного процесса уборки зерновых культур / М.М. Константинов, А.П. Лов-чиков, В.П. Ловчиков, П.И. Огородников, Ю.Б. Четыркин. Екатеринбург: Институт экономики УрО РАН, 2011. 144 с.
2. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Поздеев Е.А. Биологиза-ция земледелия в ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур // Международный научно-исследовательский журнал (International Research Journal). 2016. № 1 (43). Ч. 2, январь. Екатеринбург. С. 44-46.
3. Лимарев А.С. Повышение эффективности производства на основе внедрения инновационной стратегии предприятия / А.С. Лимарев, А.Б. Моллер, Е.Г. Касаткина, С.В. Зотов, М.М. Константинов, И.Н. Глушков // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 4 (54). С. 69-72.
4. Константинов М.М. Методика расчёта и обоснования параметров ленточного транспортёра порционной жатки / М.М. Константинов, А.Н. Кондрашов, И.Н. Глушков, С.С. Пашинин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 2 (34). С. 65-69.
5. ГОСТ 28301-2007. Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний. М.: Госстандарт, 2007. 53 с.
Оценка уровня потери зерна за порционной жаткой, оснащённой устройством для образования стерневых кулис
М.М. Константинов, д.т.н., профессор, И.Н. Глушков, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Вопросы продовольственного обеспечения на сегодняшний день важны как в рамках любого государства, так и в глобальном смысле. В этой связи значимость сельскохозяйственного сектора очевидна. Не умаляя важности политических и социально-экономических аспектов продовольственной безопасности, весьма актуальных в со-
временных реалиях, следует отметить важность непосредственного производства продукции, которое должно быть основано на наиболее прогрессивных, научно обоснованных технологиях.
Одна из основных задач агропромышленного комплекса — обеспечение населения хлебом, для чего осуществляется возделывание зерновых культур. Важной составляющей растениеводческого производства является механизированный процесс уборки урожая.
Как известно, к основным видам уборки зерновых относятся прямое комбайнирование и раздельная уборка — скашивание хлебной массы в валки с использованием валковых жаток и последующим дозреванием, подбором и обмолотом, а выбор одного из этих способов зависит прежде всего от зональных особенностей [1].
Для Южного Урала и ряда иных территорий с похожими природно-климатическими условиями в большинстве случаев целесообразно применять раздельную технологию. Она обеспечивает более быстрое и равномерное созревание зерна, позволяет раньше начать и закончить уборку, сокращает потери и увеличивает сбор урожая, обеспечивает получение сухого и чистого зерна. Успех раздельной уборки во многом зависит от качества формирования хлебной массы в валки, которая осуществляется с применением валковых жаток [2, 3].
Материал и методы исследования. Исследование проведено в лабораторных условиях и на учебно-опытном поле Оренбургского ГАУ в 2014—2015 гг. Исследование выполняли с использованием основных положений, законов и методов классической механики, математики и аналитической геометрии, руководствовались общепринятыми методиками и действующими ГОСТами. Основные расчёты и обработку результатов экспериментов выполняли с использованием методов математической статистики и компьютерных программ Microsoft Excel, Statistica 6.1.
Анализ существующих конструкций жаток [4—6] позволил наметить пути совершенствования режимов работы, а также реализовать их в разрабатываемой конструкции порционной жатки с устройством для образования стерневых кулис [7], что стало целью настоящего исследования.
Результаты исследования. Порционная жатка с устройством для образования стерневых кулис выполнена в навесном варианте, так как это исполнение имеет ряд преимуществ перед прицепным, в частности обладает большей производительностью и маневренностью.
Предлагаемая жатка (рис. 1) состоит из мобильного средства 1, навесного устройства 2, рамы-платформы 3, предназначенной для монтажа рабочих узлов, основного режущего аппарата 4, основного мотовила 5, транспортёра 6, ленточного делителя или устройства для отвода хлебной массы от колёс 7, башмаков 8, режущего аппарата устройства для образования стерневых кулис 9 и мотовила устройства для образования стерневых кулис 10.
Процесс формирования хлебного валка данной жаткой сочетает в себе накопление скошенной массы на транспортёре и последующую её выгрузку на стерню в порционный валок. Масса после скашивания режущим аппаратом с помощью мотовила укладывается на транспортёр и на устройства для её отвода от колёс МЭС, которые непрерывно сдвигают её на слой, находящийся на транспортёре. По мере накопления масса перемещается от режущего аппарата к заслонке. В момент окончания накапливания и достижения полосы формирования валка заслонка поднимается посредством механизма подъёма, повышается скорость транспортёра, благодаря чему порция укладывается на стерню. Вновь выгружаемые порции пристыковываются к выгруженным ранее. Далее начинается накопление новой порции [3]. Более подробно особенности данной жатки были рассмотрены ранее [1—3, 8—10].
Устройство для образования стерневых кулис состоит из режущего аппарата и мотовила для образования стерневых кулис. Срез в пределах работы данного устройства осуществляется под колос, оставляя стебель несрезанным, обеспечивая тем самым оставление стерневой кулисы.
Мотовило устройства образования кулис имеет укороченные лучи по сравнению с основным мотовилом, причём лучи могут удлиняться или укорачиваться в зависимости от высоты хлебостоя. Режущий аппарат данного устройства представляет собой участок основного режущего аппарата, поднимаемого по сравнению с последним на
определённую высоту в зависимости от высоты стеблей. Привод этого режущего аппарата общий с приводом основного.
Наклонный лоток расположен непосредственно за мотовилом и режущим аппаратом устройства образования кулис и предназначен для перемещения (скатывания) колосьев, срезанных устройством, на платформу транспортёра для вовлечения их в общий поток хлебной массы [1] (рис. 2).
Часть колосьев, срезаемых режущим аппаратом устройства образования стерневых кулис, будет иметь очень короткую соломину (незначительный участок стебля, срезанного вместе с колосом), или вообще не иметь таковой, что может снижать вероятность попадания их на лоток для скатывания колосьев на транспортёр жатки. Помимо длины растений и высоты среза на попадание или непопадание колосьев в область лотка влияют режимы работы и настройки мотовила. Теоретические аспекты данной проблемы были рассмотрены в ряде работ, по результатам которых были выбраны оптимальные режимы и параметры функционирования устройства образования кулис [1, 2, 8, 10] и порционной жатки в целом [1, 3, 7, 9].
Методика определения потерь зерна в срезанном колосе сводилась к определению количества колосьев, поступавших на лоток в течение периода накопления массы на ленте транспортёра, и массы колосьев, оставшихся на поле в зоне формирования стерневой кулисы (на полосе кулисы по установленной ширине устройства образования стерневых кулис) за тот же период времени [1].
Количество колосьев, поступивших на лоток, устанавливали следующим образом: при формировании трёх порций на разных участках поля к лотку в месте схода колосьев на транспортёр закрепляли ёмкость по ширине лотка, в которой задерживались колосья и в дальнейшем пересчи-тывались. Далее в общей массе колосьев на лотке подсчитывали количество поступивших нецелых колосьев (верхние части колосьев, попавших в зону
среза по высоте частично). Нижняя часть таких колосьев оставалась на стебле несрезанной и относилась к разряду потерь несрезанным колосом.
Количество потерянных колосьев определяли путём их подбора с дальнейшим подсчётом в области полосы стерневой кулисы, оставленной за период формирования тех же трёх порций, что и при подсчёте непотерянных колосьев.
Общее количество срезанных колосьев при работе порционной жатки можно выразить как:
О = Ол + Оп, (1)
где Ол — количество колосьев на лотке за время прохождения агрегатом контрольного участка, шт;
Оп — количество потерянных колосьев (оставшихся в поле в пределах контрольного участка), шт.
Срезанные колосья, оставшиеся в поле, составляют потери зерна за жаткой срезанным колосом. К их числу относятся как целые колосья, не поступившие на лоток жатки, так и срезанные некорректно (срезана только некоторая часть колоса):
Оп= Опц+ Опнц, (2)
где Опц — количество целых потерянных колосьев на контрольном участке, шт.; Опнц — количество нецелых потерянных колосьев, шт.
Аналогичным образом подсчитывали общее количество срезанных колосьев, поступивших на лоток устройства образования стерневых кулис:
Ол= Олц+ Олнц, (3)
где Олц — количество целых колосьев на лотке при прохождении контрольного участка, шт.; Олнц — количество нецелых колосьев на лотке, шт.
После проведения подсчётов определяли коэффициент попадания колосьев на лоток [1], который равен отношению количества колосьев на лотке к общему их количеству:
¥ =
О
100%.
(4)
Подставив значение О (формула 1) в выражение (4), получаем окончательную закономерность для определения коэффициента попадания колосьев на лоток:
¥ =
О - Оп
100%.
(5)
Рис. 2 - Схема транспортёра порционной жатки с устройством образования стерневых кулис: 1 - ведущий вал; 2 - ведомый вал; 3 - полотно транспортёра; 4 - наклонный лоток; 5 - механизм натяжения транспортёра; 6 - цепная передача; 7 -гидромотор; 8 - карданный вал
Ол + Он
На рисунке 3 представлен общий вид участка поля после прохождения по нему порционной жатки с устройством образования кулис во время экспериментально-полевых исследований.
В ходе экспериментальных исследований для оценки показателей потерь зерна за рассматривае-
Сравнительная оценка качества работы базовой жатки и экспериментальной порционной жатки с устройством образования кулис по критерию потерь зерна
Жатвенные агрегаты я й ^ « Н ^ ООО4 ^ § § ш ко, Срезанный колос Несрезанный колос Свободное зерно
Н Я л ^ Н эт © И Н ^ Р ояс к й О И * к потери, кг/га % потери, кг/га % потери, кг/га %
Порционная жатка с устройством образования кулис, участок поля № 1 25,0 17,4 53,2 3,06 25,5 1,47 24,7 1,42
ЖВР-10, участок поля № 2 23,0 88,1 5,06 59,3 3,41 43,3 2,49
Порционная жатка с устройством образования кулис, участок поля № 3 22,0 16,2 47,7 2,94 27,8 1,71 19,7 1,21
ЖВР-10, участок поля № 4 23,0 73,7 4,55 46,07 2,84 65,7 4,06
мой жаткой помимо описанной выше методики подсчёта потерь были проведены сравнительные испытания. В процессе испытаний по одинаковым критериям оценивали качество работы экспериментального образца порционной жатки с устройством образования кулис и качество работы серийной жатки. В качестве серийного (базового образца) была применена валковая жатка ЖВР-10. Одним из важных критериев сравнительной характеристики являлся уровень потерь зерна (табл.).
Данные таблицы свидетельствуют, что все виды потерь зерна за экспериментальной жаткой в 1,5—2 раза меньше, чем за серийной. В первую очередь это важно для оценки качества работы устройства для образования стерневых кулис. Наличие данного устройства в конструктивно-технологической схеме порционной жатки могло способствовать превышению потерь зерна срезанным колосом, однако за счёт подбора оптимальных режимов его работы данный вид потерь был в 1,6—1,8 раза ниже, чем за базовым агрегатом.
Кроме того, в ходе экспериментальных исследований были зафиксированы полезные эффекты от сформированных во время работы жатки стерневых кулис. Установлено, что стерневые кулисы высотой 0,35—0,40 м способствуют накоплению в зимний период снежной массы высотой 0,44—0,52 м, что увеличивает запасы влаги в почве в начале весны в 1,8—2,3 раза. В результате на фоне стерневых кулис была отмечена в следующем сезоне прибавка урожайности зерновых от 2,4 до 3,2 ц/га.
Выводы. Результаты исследования позволили установить целесообразность раздельного способа уборки зерновых культур и применения порционной жатки с устройством образования стерневых кулис. Потери зерна за порционной жаткой существенно ниже, чем за серийными агрегатами. Формируемые порционной жаткой кулисы обеспечивают ряд положительных эффектов на следующий сезон, т.к. способствуют накоплению в зимний период снежной массы и увеличению запасов влаги в почве в начале весны.
Рис. 3 - Общий вид стерневой кулисы, оставленной после прохода экспериментальной жатки: 1 - экспериментальный валок; 2 - полоса экспериментальной стерневой кулисы
Литература
1. Глушков И.Н. Обоснование параметров и режимов работы порционной жатки с устройством образования кулис: дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2013. 141 с.
2. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Анализ совместной работы мотовила устройства образования стерневых кулис и основного мотовила порционной жатки // Уральский промышленникъ. 2015. № 10. С. 54—56.
3. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Обоснование соотношения скоростей накопительного транспортёра и энергосредства порционной жатки // Научное обозрение. 2015. № 11. С. 24-29.
4. Пугачев А.Н. Контроль качества уборки зерновых культур. М.: Колос, 1980. 255 с.
5. Стребков Н.Ф., Милюткин В.А., Котов Д.Н. Патент РФ на изобретение № 2569484. Зерноуборочная машина МПК А0Ш41/08. М., 17.11.2014.
6. Стребков Н.Ф., Милюткин В.А. Патент РФ на изобретение № 2437269. Агрегат для уборки зерна МПК А0Ш41/08. М., 11.05.2010.
7. Константинов М.М., Глушков И.Н., Кондрашов А.Н. Пашинин С.С. Патент РФ на изобретение № 2493685. Валковая порционная жатка с устройством образования стерневых кулис МПК А0Ю34/04, А3Ю57/18. Бюл. № 27. М., 27.09.2013.
8. Глушков И.Н. Использование валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис для обеспечения снегозадержания и минимизация потерь зерна при уборке зерновых культур // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. Оренбург. Издательский центр ОЕ\У, 2013. С. 155-159.
9. Константинов М.М., Глушков И.Н., Кондрашов А.Н. и др. Расчёт гидропривода валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 3 (41). С. 90-93.
10. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Обеспечение процесса снегозадержания с использованием валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 6 (38). С. 81-83.
