CC BY
17ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УБОРКИ СУХИХ КОРОТКОСТЕБЕЛЬНЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
IMPROVING THE EFFICIENCY OF HARVESTING DRY SHORT-STEMMED
CROPS
УДК-63
Байзакова Жумакуль Сейткадыровна, кандидат технических наук, доктор
PhD, Казахский национальный аграрный университет
Алибек Несипбек Бакбергенулы, доктор PhD, ст. преподаватель,
Казахский национальный аграрный университет
Оспанов Амантур Толепбергенович, ст. преподаватель, магистр,
Казахский национальный аграрный университет
КYнтуFанкызы Айсауле, старший преподаватель, Казахский национальный аграрный университет
Толунбеков Нурлан Канатбекович, преподаватель, магистр Казахский национальный аграрный университет
Оспанов Танат Майырович, преподаватель, Казахский национальный
аграрный университет, Республика Казахстан, г. Алматы
Bajzakova ZHumakul' Sejtkadyrovna, zhumakulb@mail.ru
Alibek Nesipbek Bakbergenuly
Ospanov Amantur Tolepbergenovich
KYntuFan^yzy Ajsaule, zhumakulb@mail.ru
Tolunbekov Nurlan Kanatbekovich
Ospanov Tanat Majyrovich
АННОТАЦИЯ
В статье использованы методы планирования экспериментов, которые состоят в выборе числа условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решение поставленной задачи. По результатам многофакторного эксперимента найдены необходимые параметры устройства для распределения сухой короткостебельной хлебной массы в наклонной камере комбайна. Предложенная конструкция устройства способствует расширению технологических возможностей переориентации колосьев хлебной массы по ширине наклонной камеры за счет эффекта переменного зазора в зоне выбросной кромки наклонной камеры зерноуборочного комбайна. Повышение, эффективности уборки сухих короткостебельных зерновых культур, за счёт переориентации колосьев зерновых вдоль продольной оси
МСУ комбайна. Исследование осуществлялись с использованием стандартных и частных методик с применением математического моделирования и математической статистики, современных приборов и вычислительной техники. Определены конструктивные параметры устройства. Применение устройства при уборке сухих короткостебельных показали, что снижает макро- и микроповреждении 1,5% и количество дробления зерен уменьшились с 5,5% до 1,0% соответственно, выработки за час чистой работы увеличилась на 22%, выработки за час сменного времени -на 16%.
Проведенные производственные испытания устройства, установленного в наклонной камере зерноуборочного комбайна в производственных условиях при прямом комбайнировании сухих короткостебельных хлебных масс подтверждают эффективность результатов исследования.
ANNOTATION
The article uses methods for planning experiments, which consist in choosing the number of conditions for conducting experiments that are necessary and sufficient to solve the problem. Based on the results of a multi-factor experiment, the necessary parameters of the device for distributing dry short-stalk bread mass in the inclined chamber of the combine were found. The proposed design of the device contributes to the expansion of technological possibilities for reorienting the ears of bread mass along the width of the inclined chamber due to the effect of a variable gap in the area of the ejection edge of the inclined chamber of the combine harvester. Increasing the efficiency of harvesting dry short-stemmed grain crops, due to reorientation of grain ears along the longitudinal axis of the MSU combine. The research was carried out using standard and special methods with the use of mathematical modeling and mathematical statistics, modern devices and computer technology. The design parameters of the device are defined. The use of the device for cleaning dry short-stemmed plants showed that it reduces macro-and microdamage by 1.5% and the amount of grain crushing decreased from 5.5% to 1.0%, respectively, the output per hour of clean work increased by 22%, the output per hour of shift time-by 16%.
The conducted production tests of the device installed in the inclined chamber of the combine harvester in production conditions during direct combining of dry short-stemmed bread masses confirm the effectiveness of the research results.
Ключевые слова: эффективность, уборка, зерновые, культуры, комбайн Keywords: efficiency, harvesting, grain, crops, combine В природно-климатических условиях южные регионы Казахстана имеют засушливый, резко континентальный климат и зерновые массы быстро
созревают, растения получается короткими стеблями, малоурожайными. В этих условиях зерна растений при обмолоте имеют повышенную склонность к разрушениям и микроповреждениям.
Зерноуборочный комбайн является основной уборочной машиной, и от его работы зависит количество и качество зерновых, так как процесс уборки связан взаимодействием, в жестких условиях рабочего органа комбайна и биологического материала [1].
Проблемы, которые обсуждают ведущие ученые республики, с недостаточно высокой урожайностью зерновых культур в Казахстане во многом сложилась из-за того, что при технологии уборки зерновых допускает значительные качественные потери. Причем каждый качественный показатель изучался без связи с другими для отдельных культур и сортов и чаще для отдельных регионов. Требует особенного внимания качественного сторона процесса обмолота - механические повреждения зерна [2].
Целью нашей работы является повышение эффективности уборки сухих короткостебельных зерновых культур за счёт дообмолотной переориентации колосьев вдоль продольной оси МСУ комбайна и разработки ускорителя обмолота для её реализации.
Решение проблемы осуществляется с использованием методов теоретических и экспериментальных исследований. При проведении экспериментальных исследований и производственных испытаний использованы стандартные и частные методики с применением математического моделирования и математической статистики, современных приборов и вычислительной техники и обоснованы пути повышения эффективности уборки сухих короткостебельных зерновых культур за счёт дообмолотного распределения колосьев вдоль продольной оси МСУ комбайна, обеспечивающих снижение недомолота и травмирование зерна.
Методом многофакторного планирования эксперимента построена математическая модель зависимости определяющих факторов дообмолотного распределения колосьев и его подачи в молотилку комбайна. Представленная результаты экспериментальных исследований требовалось построить адекватную (соответствующую действительности) модель процесса переориентации хлебной массы вдоль продольной оси МСУ комбайна. В нашем случае исследовать и оптимизировать весь процесс переориентации колосьев хлебной массы вдоль продольной оси МСУ комбайна. Однако многие качественные и количественные факторы переплетаются между собой, и на практике трудно установить универсальную целевую функцию. Исследуемые
факторы (параметры ускорителя обмолота нового типа) и выбранные уровни их варьирования приведены в таблице 1 [3].
Таблица 1 - Регулируемые факторы и уровни их варьирования в экспериментах по переориентацию массы зерновых
Регулируемые факторы: натуральные (кодированные) Кодированные уровни
-а -1 0 +1 а
х1 - скорость подачи хлебной массы^, кг/пм) 1,2 1,5 2,0 2,5 2,8
х2 - количество гофр в ускорителе обмолота (п, ед) 1,3 2,0 3,0 4,0 4,7
х3 - угол атаки У-образных гофр (а, град) 21,6 25,0 30,0 35,0 38,4
х4 - зазор между транспортером и рабочей поверхностью ускорителя обмолота (5, мм) 3,2 10,0 20,0 30,0 36,8
Примечание - звездное плечо а = 1,682
Оценки коэффициентов регрессии для независимых переменных, полученные методом наименьших квадратов, их стандартные ошибки и 95%-ные нижняя и верхняя доверительные границы. Подставляя коэффициенты из данных в линейное уравнение 4-х параметров общего вида:
У = / (х1,.., х4) = Ь0 + Ь1х1 + Ь2 х2 + Ь3х3 + Ь4х4 (1)
Которые во многом определяют нелинейность процесса переориентации биомассы пшеницы, если учесть влияние на выходные показатели парных взаимодействий и квадратов независимых переменных, т.е. построить план, на котором можно рассчитать квадратичную регрессию вида:
у = /(д^,...,хк) = Ьо + +У£Ь1х2 • (2)
1=1 1=1 1< ]
Эти эмпирические распределения позволяют наглядно представить изменения показателя, характеризующего процесс переориентации хлебной массы. Применяя компьютерную программу STATISTICA, были построены гистограммы, кумулятивные распределения и сглаженные кривые для нормального закона, а также рассчитаны критерии согласия Колмогорова-Смирнова D и Шапиро-Уилка SW-W, которые приводятся на рисунке 4.2, для
показателя Y1. Как видно из рисунка 1, частотное распределение степени переориентации хлебной массы схоже с кривой нормального распределения
[4].
Рисунок 1 - Распределение степени переориентации хлебной массы
Для анализа структуры поверхности отклика представим уравнения в канонической форме:
Y-Ys=Bnx;+B22x;+...+Bkkx; (3)
где Ys - значение функции отклика в экстремальной точке; Bii - коэффициенты канонического уравнения, i = l,...,k; x,2 - канонические переменные, i = 1,...,k.
Таким образом, требовалось найти максимум степени переориентация хлебной массы(%):
Y (а,...,а15; Xj,..., x4) ^ max (4)
в области факторного пространства:
X, mn = _ 1,682 < Xj < Xj max = 1,682, j = 1,...,4
при ограничениях на разрыв колосьев (%):
^ = 2,6 < Ш ,...,р15;X!,х2,Хз,х4) < Y2max = 6,9
(6)
и вымолот зерна пшеницы (%):
Y3mrn = 3,3 < Y3(Yl ,...,Yl5 ; X1, X2 , X3 , X4 ) < Y3 max = 6,9
(7)
Получены следующие оптимальные параметры процесса переориентации хлебной массы: X* = -1,414; х2= 1,355; х3*= 0,844; х4= 0,081 или q =3,5 кг/пм; n = 4,0 ед.; а=26 град; 5 = 20,8 мм, при которых Y1 = 81,4 %; Y2 = 6,4 %; Y3 = 3,3 %.
Установлено, что переориентации зерновых вдоль продольной оси МСУ ускорителям обмолота с оптимизированными параметрами не выбивает зародыш зерна и не травмирует одновременно зародыш и эндосперм. При уборке зерновых переориентации колосьев вдоль продольной оси МСУ комбайна сухих короткостебельных хлеба ускорителем обмолота нового типа имеет достаточно высокий уровень технологической надежности и низкую трудоемкость устранения технологических отказов. Применение ускорителя обмолота нового типа позволяет увеличить эффективность уборки сухих короткостебельных зерновых [6].
Литература
1. 1. Садыков Ж.С., Кокебаев Б.К., Байзакова Ж.С К состоянию уборки зерновых в Казахстане. //Материали за V межднародна научна практична конференция «БЪДЕЩИ ИЗСЛЕДВАНИЯ - 2009» 17-25 февруари 2009, Том 10. - София, «Бял ГРАД-БГ» ООД 2009.- 49-53 с.
2. Байзакова Ж.С. Оптимальные параметры и режимы работы устройства для уборки сухих короткостебельных зерновых культур. Научный журнал РФ, ВЕСТНИК НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет), №3 (24), 2012. 92-94 стр.
3. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. В 2-х томах. - Т.1. Методы обработки данных: пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 612 с.
4. Байзакова Ж.С., t^-p^jQ NET Останов ^ Раймбекова Ф.Х., Кульшикова Э. .. _ С.. Экспериментальные исследования эффективности уборки сухих короткостебельных зерновых культур // «Интернаука»: научный журнал -Международные научные публикации -№ 41(75). М., 2018. 33-35 стр.
5. Байзакова Ж.С. Параметры устройства для нормализации хлебной массы в наклонной камере комбайна перед обмолотом сухих короткостебельных зерновых культур: диссерт. кандидат технических наук: 05.20.01. -Новосибирск: ГНУ СибИМЭ, 2013. - 119 с.
6. Байзакова Ж.С., Чингенжинова Ж.С. К Определения качественных показателей работы устройства для обмолота хлебной массы // Научный журнал «Исследования, результаты», №04 (068), Алматы: КазНАУ, 2015. 204-206 стр.
Literature
1. Sadykov Z. S., Karabaev B. K., Baizakova J.C To the state of grain harvesting in Kazakhstan. //Materials V international scientific practical conference "BYTESI IZSLEDVANIA - 2009" 17-25 of February 2009, Volume 10. -Sofia "byal GRAD-BG" LTD. 2009.- 49-53 S.
2. Baizakova Zh. s. Optimal parameters and operating modes of the device for harvesting dry short-stemmed grain crops. Scientific journal of the Russian Federation, VESTNIK ngau (Novosibirsk state agrarian University), №3 (24), 2012. 92-94 p.
3. Johnson N., Lyon F. Statistics and experiment planning in engineering and science. In 2 volumes. - Vol. 1. Methods of data processing: TRANS. from English. - M.: Mir, 1980. - 612 p.
4. Baizakova Zh. S., Ospanov A. T., Raimbekova F. Kh., Kulshikova E. S .. Experimental studies of the efficiency of harvesting dry short-stemmed grain crops / / "Internauka": scientific journal - International scientific publications-no. 41 (75). Moscow, 2018. 33-35 p.
5. Baizakova Zh. s. Parameters of the device for normalizing the bread mass in the inclined chamber of the combine before threshing dry short-stemmed grain crops: dissert. candidate of technical Sciences: 05.20.01. - Novosibirsk: sibime state University, 2013. - 119 p.
6. Baizakova Zh. S., Chingenzhinova Zh. S. to Determine the quality indicators of the device for threshing bread mass / / Scientific journal "Research, results", no. 04 (068), Almaty: KazNAU, 2015. 204-206 p.
