CC BY
1
Научная статья УДК 631.361.022
Результаты исследования работы молотильного устройства ударно-вибрационного типа
Владислав Владимирович Драгуленко, Алексей Евгеньевич Матущенко,
Александр Александрович Полуэктов, Екатерина Андреевна Тарасенко
Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, Краснодар, Россия
Аннотация. Рис обмолачивают из валков или убирают рисозерновыми комбайнами полугусеничного типа СКПР-3 и СКПР-4 или гусеничными СКГ-3 и СКГ-4. Молотилки этих комбайнов имеют двухбара-банный шрифтовый и бильный молотильный аппарат. Выделение зерна из колоса происходит в основном за счёт удара и перетирания. Однако фактическая пропускная способность молотильного аппарата рисоуборочных комбайнов совершенно недостаточна, особенно при высоком урожае. Велики потери урожая от недомолота, несмотря на наличие двух барабанов. Для устранения этих недостатков при обмолоте риса создано молотильное устройство ударно-вибрационного типа с четырех- и трёхгранными вальцами. По результатам испытания для четырёхгранных и трёхгранных вальцов недомолот не превышал соответственно 1,0 и 0,4 %, дробление зерна при обмолоте не превышало 0,7 и 0,4 % от общего веса зерна. После прохождения молотильного устройства солома оставалась целой, что облегчало работу сепарирующих органов комбайна. Окружная скорость молотильных вальцов в пределах 9 - 10,5 м/с обеспечивала качественный обмолот рисовой массы.
Ключевые слова: обороты, молотильное устройство, подача, зерно.
Для цитирования: Результаты исследования работы молотильного устройства ударно-вибрационного типа / В.В. Драгуленко, А.Е. Матущенко, А.А. Полуэктов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 1 (93). С. 103 - 107.
Original article
Research results of the threshing shock-vibration devices
Vladislav V. Dragulenko, Alexey E. Matuschenko,
Alexandr A. Poluektov, Ekaterina A. Tarasenko
Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin, Krasnodar, Russia
Abstract. Rice is threshed from the rolls or harvested by semi-tracked rice combines SKPR-3 and SKPR-4 or tracked SKG-3 and SKG-4. The threshers of these combines have a double-drum type and beater threshing apparatus. The separation of grain from the spike occurs mainly due to impact and grinding. However, the actual throughput of the threshing apparatus of rice harvesters is completely insufficient, especially with a high yield. Losses of yield from under-threshing are great, despite the presence of two drums. To eliminate these disadvantages during rice threshing, a shock-vibration threshing device with four- and three-sided rollers has been created. According to the test results for tetrahedral and triangular rollers, the underthrusting did not exceed 1.0 and 0.4 %, respectively, grain crushing during threshing did not exceed 0.7 and 0.4 % of the total weight of the grain. After passing through the threshing device, the straw remained intact, which facilitated the work of the separating bodies of the combine. The peripheral speed of the threshing rollers in the range of 9-10.5 m/s ensured high-quality threshing of the rice mass.
Keywords: revolutions, threshing device, feed, grain.
For citation: Research results of the threshing shock-vibration devices / V.V. Dragulenko, A.E. Matuschenko, A.A. Poluektov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 93(1): 103-107. (In Russ.).
Недостатком современных молотильных устройств является смешивание перебитой соломы с зерном в процессе обмолота, что значительно затрудняет работу сепарирующих элементов комбайна.
Исследование проведено с целью изучения работы молотильного устройства ударно-вибрационного типа для обмолота риса.
Материал и методы. При продвижении хлебной массы между бильным барабаном и декой большинство зёрен не попадает под удар бича и вымолачивается вследствие передачи им ускорения через стержень колоса. Эффективность выделения зерна зависит от величины ускорения, с которым совершается удар по стеблям. Если достигнуть достаточных величин ускорения для
качественного обмолота, то работа на разрушение связей зерна с колосом в поле инерционных сил при этом оказывается весьма малой [1].
Следовательно, можно сделать вывод о практической целесообразности создания и применения рабочих органов из многогранных вальцов, осуществляющих в процессе работы вибрационное воздействие на рисовую (зерновую) массу, где как раз нетрудно получать нужные величины ускорений.
Для исследований ударно-вибрационного принципа обмолота нами было создано лабораторное молотильное устройство. Оно представляет собой два плоских ряда многогранных вальцов, расположенных один над другим так, что имеется возможность установки различных положений
вальцов как между собой в ряду, так и между верхним и нижним рядами (рис. 1). В каждом ряду по шесть вальцов. Длина рабочей грани вальца лабораторной установки равна 150 мм, диаметр описываемой окружности по вершинам рёбер вальцов - 105 мм. Число граней вальца три и четыре. Вальцы приводятся в движение электродвигателем 1 при помощи цепной реакции передачи 5 [2].
Работает молотильное устройство следующим образом. Рисовая масса подаётся транспортёром к питающим вальцам 2, которые в свою очередь направляют её в зазор 4 между молотильными вальцами, вращающимися навстречу друг другу. При движении рисовой массы в зазоре между молотильными вальцами кромки граней верхнего и нижнего рядов вальцов, попеременно воздействуя на неё, вызывают её вибрацию (колебания большой частоты) в вертикальной плоскости, в результате чего выделяется зерно.
Опыты проводили при скорости питающих вальцов, равной 1 м/с, которая была всегда меньше скорости молотильных вальцов в 5 - 11 раз. Вследствие этого рисовая масса придерживалась питающими вальцами, что способствовало более интенсивному воздействию её со стороны молотильных вальцов [3].
Результаты и обсуждение. Вымолоченное зерно просыпается между вальцами нижнего ряда, а солома выходит из молотильного устройства в неповреждённом состоянии.
Сепарацию в зоре работы молотильного устройства ударно-вибрационного типа проводили при следующем режиме:
- число оборотов молотильных вальцов в минуту: 1000, 1260, 1470, 1750, 1960, 2160, что соответствовало линейным скоростям вальцов: 5,24; 6,70; 7,70; 9,16; 10,25; 11,30 м/с;
- подача рисовой массы - 2; 2,5; 3; 3,5 кг/с;
- зазор между молотильными вальцами: по вертикали - 5, 10 мм; по горизонтали - 20 мм;
- тип вальцов - трёх- и четырёхгранные.
При проведении лабораторных исследований качественные показатели работы молотильного устройства определяли при следующих вариантах расположения граней молотильных вальцов [4]:
1) ребро каждого вальца верхнего ряда находится против граней нижнего ряда вальцов;
2) ребро верхнего вальца первой пары молотильных вальцов расположено против грани нижнего вальца, плоская грань верхнего вальца второй пары расположена против ребра нижнего вальца и так далее (рис. 1).
Сорт риса - Кубань 3; влажность зерна составляла 13,3 %, соломы - 15,0 %.
Проведённые предварительные исследования показали, что с увеличением числа оборотов молотильных вальцов недомолот снижается, а механическое повреждение зерна увеличивается
[5].
На рисунке 2 показаны зависимости изменения недомолота и механического повреждения зерна в % от скоростного режима работы четырёхгранных молотильных вальцов при подаче Q = 2 кг/с.
Как видно по графику, увеличение скоростного режима работы четырёхгранных молотильных вальцов от 1000 до 1470 об/мин влечёт за собой резкое снижение недомолота. Так, при первом варианте расположения четырёхгранных молотильных вальцов увеличение числа оборотов от 1000 до 1470 об/мин снизило недомолот более чем в 4 раза, а при втором варианте - более чем в 2 раза. Т.е. при работе молотильного устройства на низком скоростном режиме качество обмолота ниже агротехнических норм на недомолот при любом варианте расположения молотильных вальцов [6].
При увеличении числа обмолотов молотильных вальцов от 1470 до 1750 об/мин скорость снижения процента недомолота несколько уменьшалась. Так, если при первом варианте расположения молотильных вальцов при 1000 об/мин
Рис. 1 - Схема привода молотильного устройства
1260 %70 1750
Число оборотов в минуту Рис. 2. - Зависимость недомолота и повреждённого зерна от числа оборотов вальцов в минуту
недомолот составлял 15,7 %, при 1470 об/мин -3,8 %, т.е. снизился в 4,1 раза, то при 1750 об/мин недомолот составил 2,2 %, или снизился всего в 1,7 раза по сравнению с первым вариантом.
При дальнейшем увеличении оборотов вальцов от 1570 об/мин и выше отмечалось медленное снижение качества обмолота (по проценту недомолота). Однако повышение скоростного режима влечёт за собой резкое возрастание механического повреждения зерна. Так, к примеру, при изменении числа оборотов вальцов от 1260 до 1470 об/мин механическое повреждение зерна составляло 1 % для первого и 1,9 % - для второго варианта расположения четырёхгранных вальцов (куда входило и обрушивание зерна). При повышении скоростного режима от 1470 до 2160 об/мин повреждение зерна увеличилось в среднем от 1,9 до 7,5 % при двух вариантах расположения молотильных вальцов. Дробление зерна на всех режимах не превышало 0,7 % от общего веса зерна [7].
На рисунке 3 показан график зависимости изменения повреждения зерна от величины подачи при обмолоте четырёхгранными вальцами. По графику видно, что при оборотах вальцов 1750 и 1960 об/мин при подачах 2,0; 2,5; 3,5 кг/с общее повреждение зерна менялось в среднем от 2 до 3,5 %, т.е. при изменении подачи механическое повреждение зерна сокращалось, что является, несомненно, положительным качеством молотильного устройства ударно-вибрационного типа. По графику также хорошо видно, что с увеличением числа оборотов молотильных вальцов, начиная от 1960 до 2160 об/мин, повреждение зерна заметно возрастает [8].
Недомолот на всех режимах четырёхгранных молотильных вальцов при подаче от 2,0 до 3,5 кг/с рисовой массы не превышал: при первом варианте расположения вальцов - 1,6 %, а при втором варианте - 1 %, при вертикальном зазоре, равном 10 мм.
На рисунке 4 показана зависимость изменения повреждения зерна от величины подачи, но уже при обмолоте трёхгранными вальцами. По графику видно, что с увеличением подачи от 2,0 до 3,5 кг/с рисовой массы повреждение зерна на режимах 1750 и 1960 об/мин снижается в среднем от 4 до 3 % [9].
Недомолот на всех режимах при обмолоте трёхгранными вальцами и подаче, равной 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 кг/с рисовой массы, не превышал: при первом варианте расположения молотильных вальцов - 1,1 %, а при втором варианте - 0,4 %.
Рис. 3 - Зависимость величины повреждённого зерна от подачи массы при различных оборотах четырёхгранных вальцов
Рис. 4 - Зависимость величины повреждённого зерна от подачи массы при различных оборотах трёхгранных вальцов
Выводы. Предварительными испытаниями установлено, что молотильное устройство ударно-вибрационного типа имеет достаточно высокие качественные показатели.
Для четырёхгранных и трёхгранных вальцов при втором варианте исследований недомолот не превышал соответственно 1 и 0,4 %.
Дробление зерна при обмолоте четырёх- и трёхгранными вальцами не превышало соответственно 0,7 и 0,4 % от общего веса зерна. После прохождения молотильного устройства солома оставалась целой, что облегчило работу сепарирующих органов комбайна. Качественный обмолот рисовой массы происходит при окружных скоростях молотильных вальцов от 9 до 10,5 м/с, что значительно меньше, чем у существующих молотильных барабанов.
Список литературы
1. Пат. на полезную модель № 190118 U1 Российская Федерация, МПК A01D 45/30. Обмолачивающее устройство: № 2019103599 / В.В. Куцеев, А.А. Меркулов, В.В. Цыбулевский [и др.]; заявл. 08.02.2019; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 19.06.2019.
2. Курасов В.С., Погосян В.М., Цыбулевский В.В. Параметры кукурузной селекционной вальцовой молотилки // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2018. № 136. С. 1 - 14. https://doi. org/10.21515/1990-4665-136-001.
3. Пат. на полезную модель № 164533 U1 Российская Федерация, МПК A01D 41/02, A01F 7/06. Прямоточный зерноуборочный комбайн: № 2015120982/13 / Б.Ф. Та-
расенко, С.В. Оськин, В.В. Цыбулевский, А.Ю. Буков; заявл. 02.06.2015; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 10.09.2016.
4. Пат. № 2494601 C1 Российская Федерация, МПК A01D 41/00, A01F 7/06, A01F 12/18. Комбайн зерноуборочный прямоточный: № 2012121216/13 / Г.В. Серга, В.Д. Таратута, В.В. Цыбулевский; заявл. 23.05.2012; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 10.10.2013.
5. Тарасенко Б.Ф., Цыбулевский В.В. Усовершенствование зерноуборочного комбайна // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 85. С. 195 - 208.
6. Пат. № 2391808 C1 Российская Федерация, МПК A01D 41/00, A01F 7/06, A01F 12/18. Прямоточный зерноуборочный комбайн: № 2008148639/12 / Г.В. Серга, В.В. Цыбулевский, В.Д. Таратута; заявл. 09.12.2008; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 20.06.2010.
7. Пат. на полезную модель № 155627 U1 Российская Федерация, МПК A01F 11/04. Молотильное устройство для бобов люцерны: № 2015117504/13 / В.В. Куцеев, В.В. Драгуленко, А.С. Голицын: заявл. 07.05.2015; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 10.10.2015.
8. Пат. на полезную модель № 125019 U1 Российская Федерация, МПК A01F 11/04. Домолачивающее устройство зерноуборочного комбайна: № 2012132207/13 / В.В. Куцеев, В.В. Драгуленко; заявл. 26.07.2012; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 27.02.2013.
9. Пат. на полезную модель № 163296 U1 Российская Федерация, МПК A01F 11/04. Молотильное устройство для бобов люцерны: № 2016106255/13 / В.В. Куцеев, В.В. Драгуленко, А.С. Голицын; заявл. 24.02.2016; заявит. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина»; опубл. 10.07.2016.
References
1. Patent for utility model No. 190118 U1 Russian Federation, IPC A01D 45/30. Threshing device: No. 2019103599 / V.V. Kutseev, A.A. Merkulov, V.V. Tsybulevsky et al.; declared 02/08/2019; will declare. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin; publ. 19.06.2019.
2. Kurasov V.S., Pogosyan V.M., Tsybulevsky V.V. Parameters of a corn selection roller thresher. Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2018; 136: 1-14. https://doi.org/10.21515/1990-4665-136-001.
3. Patent for utility model No. 164533 U1 Russian Federation, IPC A01D 41/02, A01F 7/06. Direct-flow combine harvester: No. 2015120982/13 / B.F. Tarasenko, S.V. Oskin, V.V. Tsybulevsky, A.Yu. Bukov; declared 06/02/2015; will declare. Kuban State Agrarian University named after IT Trubilin"; publ. 09/10/2016.
4. Patent No. 2494601 C1 Russian Federation, IPC A01D 41/00, A01F 7/06, A01F 12/18. Direct-flow combine harvester: No. 2012121216/13 / G.V. Serga, V.D. Taratuta, V.V. Tsybulevsky; declared 05/23/2012; will declare. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin; publ. 10/10/2013.
5. Tarasenko B.F., Tsybulevsky V.V. Improvement of the grain harvester. Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2013; 85: 195-208.
6. Patent No. 2391808 C1 Russian Federation, IPC A01D 41/00, A01F 7/06, A01F 12/18. Direct-flow combine harvester: No. 2008148639/12 / GV Serga, VV Tsybulevsky, VD Taratuta; declared 09.12.2008; will declare. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin; publ. 20.06.2010.
7. Patent for utility model No. 155627 U1 Russian Federation, IPC A01F 11/04. Threshing device for alfalfa beans: No. 2015117504/13 / V.V. Kutseev, V.V. Dragulenko, A.S. Golitsyn; declared. 05/07/2015; will declare. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin; publ. 10.10.2015.
8. Patent for utility model No. 125019 U1 Russian Federation, IPC A01F 11/04. Threshing device of a combine harvester: No. 2012132207/13 / V.V. Kutseev, V.V. Dragulenko; declared 07/26/2012; will declare. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin; publ. 02/27/2013.
9. Patent for utility model No. 163296 U1 Russian Federation, IPC A01F 11/04. Threshing device for alfalfa beans: No. 2016106255/13 / V.V. Kutseev, V.V. Dragulenko, A.S. Golitsyn; declared 02.24.2016; will declare. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin; publ. 10.07.2016.
Владислав Владимирович Драгуленко, старший преподаватель, 400vlad@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4457-3305
Алексей Евгеньевич Матущенко, ассистент, archangel24@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6727-5055. Александр Александрович Полуэктов, соискатель, aleksand.poluektov2000@yandex.ru, https://orcid. org/0000-0001-9082-7199
Екатерина Андреевна Тарасенко, соискатель, katya.tarasetnko.03@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-8499-8979
Vladislav V. Dragulenko, senior lecturer, 400vlad@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4457-3305 Alexey E. Matushchenko, assistant, archangel24@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6727-5055 Aleksandr A. Poluektov, research worker, aleksand.poluektov2000@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9082-7199
Ekaterina A. Tarasenko, research worker, katya.tarasetnko.03@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-8499-8979.
Вклад авторов: Драгуленко В.В. - научное руководство; Матущенко А.Е. - написание исходного текста; Полуэктов А.А. - доработка текста; Тарасенко Е.А. - итоговые выводы. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: Dragulenko V.V. - scientific guidance; Matushchenko A.E. - writing the source text; Poluektov A.A. - revision of the text; Tarasenko E.A. - final conclusions. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 22.12.2021; одобрена после рецензирования 11.01.2022; принята к публикации 18.01.2022.
The article was submitted 22.12.2021; approved after reviewing 11.01.2022; accepted for publication 18.01.2022.
-Ф-
Научная статья УДК 631.333.5
doi: 10.37670/2073-0853-2022-93-1-107-112
Обоснование положения пятна подачи удобрений на разбрасывающую тарелку с радиальным расположением лопастей
Анатолий Адольфович Шварц, Илья Владимирович Коротков
Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова, Курск, Россия
Аннотация. С целью повышения почвенного плодородия и восполнения запаса микро-, мезо- и макроэлементов в сельскохозяйственном производстве применяют удобрения в гранулированной форме. Для рассева удобрений по поверхности поля применяются машины с рабочими органами центробежного типа на горизонтальной или вертикальной осях вращения. Во исполнение задачи сокращения затрат времени смены многие исследователи считают целесообразным применение низкорамной конструкции машины для возможной её загрузки напрямую из кузова самосвала. Одним из вариантов совершенствования распределителей удобрений с роторными рабочими органами является установка на экспериментальный низкорамный кузовной барабанный разбрасыватель (Репетов А.Н., 1970) второго барабана с лопатками на горизонтальной оси вращения, а также дополнительного рассеивающего устройства в форме тарелки с целью восполнения равномерности рассева удобрений по всей ширине захвата. В настоящей работе описана динамика движения частицы вносимого материала по лопатке, определены необходимые углы бросания частицы, а также возможные координаты точек подачи материала на диск для достижения требуемых углов бросания. Проанализирован вариант построения границ пятна подачи для рассева удобрений в строго заданный сектор. Указана возможность регулировки дозы внесения материала за счёт изменения площади окна подачи в границах рассчитанных логарифмических спиралей.
Ключевые слова: разбрасыватель удобрений, разбрасывающая тарелка, пятно подачи, точка подачи, угол бросания, логарифмическая спираль.
Для цитирования: Шварц А.А., Коротков И.В. Обоснование положения пятна подачи удобрений на разбрасывающую тарелку с радиальным расположением лопастей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 1 (93). С. 107 - 112. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-93-1-107-112.
