CC BY
3УДК 631.354:633.1
Тойлыбаев М.С.
Казахский национальный аграрный университет (г. Алма-Ата, Казахстан)
Самсаев М.Б.
Казахский национальный аграрный университет (г. Алма-Ата, Казахстан)
Илямов Х.М.
Казахский национальный аграрный университет (г. Алма-Ата, Казахстан)
Сугуров К.С.
Казахский национальный аграрный университет (г. Алма-Ата, Казахстан)
Сугуров С.С.
Казахский национальный аграрный университет (г. Алма-Ата, Казахстан)
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ НАКЛОННОЙ КАМЕРЫ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА
Аннотация: в статье рассматриваются результаты исследования наклонной камеры зерноуборочного комбайна.
Ключевые слова: комбайн, сельское хозяйство, зерно.
В связи с аридностью пастбищ и бессистемным их использованием идет усиленная деградация растительного и почвенного покровов. В некоторых регионах Казахстана и среднеазиатских республиках процессы опустынивания в ряде случаев приводят к возникновению пыльных бурь, увеличению площади открытых песков.
В Республике Казахстан значительный удельный вес имеют площади естественных кормовых угодий, составляющие более 180 млн. га, которые дают дешевый корм и, следовательно, соответствующую животноводческую продукцию. Однако их кормовой запас ограничен из-за низкой продуктивности, которая объясняется аридностью и нерациональным использованием пастбищ, отсутствием должного ухода и улучшения угодий. Основным способом увеличения урожайности аридных пастбищ является коренное улучшение, т.е. создание на их месте сеяных сенокосов и пастбищ путем подсева семян ценных кормовых растений как житняк, приспособленных к местным условиям. В настоящее время продолжаются работы по созданию и совершенствованию машин для уборки семенников пастбищных растений. Однако развитие объемов работ по восстановлению кормоемкости пастбищ путем подсева семян пастбищных растений требует ускорения процессов разработки, освоения и оснащения сельского хозяйства семеуборочными машинами [1,2].
Анализ современного состояния и тенденций развития ведущих мировых компаний комбайностроения, теоретических и экспериментальных работ, выполненных в области основных рабочих органов и регуляторов загрузки, показывает, что для решения важнейшей народнохозяйственной задачи повышения производительности зерноуборочных комбайнов необходимо решить научную проблему интенсификации процесса обмолота и сепарации в зерноуборочных комбайнах.
В Казахском национальном аграрном университете разработана перспективная наклонная камера нового поколения [3,4]. С целью адаптации разработанной
наклонной камеры для уборки семян пастбищных растений нами усовершенствована ее конструктивная схема показанная на рисунке 1 [5].
О,А п Л
Рисунок 1 - Наклонная камера для уборки семян пастбищных растений А-жатка, В- ускоритель, С-наклонная камера зерноуборочного комбайна, 1- смотровая крышка, 2-нижний вал, 3- устройство для разрушения двойчатки колосьев житняка, 4-транспортер.
Для повышения пропускной способности зерноуборочных комбайнов необходимо изыскание новых рабочих органов, принципиально отличающихся от существующих или обеспечивающих обработку материалов с максимальным сохранением его качества. Анализ современного состояния и тенденций развития ведущих мировых компании комбайностроения, теоретических и экспериментальных работ, выполненных в области основных рабочих органов и регуляторов загрузки, показывает, что для решения важнейшей народнохозяйственной задачи повышения производительности зерноуборочных комбайнов необходимо решить научную проблему интенсификации процесса обмолота и сепарации в зерноуборочных комбайнах.
Для обоснования оптимальных параметров усовершенствованной наклонной камеры для уборки семян житняка использованы методы планирования экспериментов, которые состоят в выборе числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой
точностью. Используя общий вид квадратичной модели и оценки Ь-коэффициентов, запишем уравнения множественной регрессии в развернутом виде для каждого выходного показателя, характеризующего применяемый способ разрушение двойчатки колосьев житняка. В соответствии с данными и структурой модели получены следующие регрессионные уравнения второго порядка:
полнота разрушения двойчаток колосьев, %
71 = 84,51 + 1,33333 х - 5,8125 х2 - 2,21667 х - 9,1625 х22 + 0,81111 х -
- 5,6125 х32 - 1,32222 Х4 - 6,9125 х42 - 0,8 вд - 0,85 вд - (1)
- 2,3875 х1х4 - 2,2625 х2х3 - 1,875 х2х4 + 1,3 х3х4;
отрыв колосьев, %
72 = 3,55 + 0,255556 х - 0,197917х2 + 1,027778 х + 2,352083 х22 + 0,45 х +
+ 1,6521 х32 + 0,34444 х + 1,40208 х42 - 0,28125 вд - 0,29375 вд + (2) + 0,66875 х1х4 - 0,35625 х2х3 + 0,15625 х2х4 - 0,45625 х3х4;
степень разравнивания биомассы, %
73 = 82,14 + 1,05 Х1 - 4,44375 х2 - 1,71111 х - 6,99375 х22 + 0,62778 х -
- 4,34375 х32 - Х4 - 5,29375 х42 - 0,60625 вд - 0,65625 вд - (3)
- 1,84375 х1х4 - 1,73125 х2х3 - 1,44375 х2х4 + 1,00625 х3х4.
Уравнения (1) - (3) описывают взаимосвязь полноты разрушения двойчатки, отрыва колосьев и разравнивания биомассы житняка с независимыми параметрами разравнивающего устройства.
Имея квадратичное уравнение регрессии четырех независимых переменных, можно преобразовать его к канонической форме и проанализировать вид многомерной поверхности отклика в исследуемой области
факторного пространства, а также найти зоны параметров, в которых отклик имеет экстремальное значение.
На следующем этапе регрессионного анализа были выявлены статистически значимые эффекты факторов. Значимость компонентов полученной регрессионной, характеризующая существенность влияния исследуемых параметров устройства на степень полноты разрушение двойчатки колосьев Z1, определялась по рассчитанным значениям /-критерия Стьюдента, абсолютные величины которых упорядочены по степени их убывания и представлены в виде диаграмм Парето. Диаграмма Парето является эффективным средством определения того, какие эффекты имеют наибольший вклад в формирование интересующей нас зависимой переменной, например, -степень разравнивания биомассы житняка Zз.
Наибольшее влияние на полноту разрушения двойчатки колосьев житняка оказывают в первую очередь квадраты (Р) переменных х 2(0) - длины зоны разрушения и х 4(0) - высоты гофр. Затем следуют парное взаимодействие х1х4 (1ЬЬу4Ь) подачи биомассы и высоты гофр, линейный (Ь), или так называемые главный эффект х2 - длина зоны разрушения и др. Соответствующие им полосы пересекают вертикальную линию, которая представляет 90%-ю доверительную вероятность.
Таблица 1 - Дисперсионный анализ регрессионных моделей для показателей разрушения колосьев качества житняка
Источник изменчивости Число степеней свободы # Сумма квадратов Средний квадрат МБ Отношение средних квадратов р-уровень значимости для F
Полнота разрушения двойчаток колосьев житняка Z1, %
Регрессия (Я) 14 2726,615 194,7582 8,399924 0,001504
Остаток (E) 9 208,6714 23,18571
Полная сумма (T) 23 2935,286
Отрыв колосьев Z2, %
Регрессия (R) 14 129,874 9,276711 5,469177 0,007338
Остаток (E) 9 15,26563 1,696181
Полная сумма (T) 23 145,1396
Степень разравнивания биомассы Z3, %
Регрессия (R) 14 1603,802 114,5573 8,526813 0,00142
Остаток (E) 9 120,9145 13,43495
Полная сумма (T) 23 1724,716
Сумма квадратов, обусловленная регрессией (SSR) для полноты разрушение двойчатки колосьев ц и степени разравнивания биомассы житняка v, составляет около 93% от полной суммы квадратов (SST), а для степени отрыва колосьев X - 89,5%.
Оценка качества разработанных регрессионных моделей для показателей обмолота житняка, полученных по лабораторно-полевым данным, проверялась коэффициентами множественной корреляции R, детерминации^2, атакже F-критерием Фишера и критерием Дарбина-Ватсона d. Перечисленные статистические характеристики и критерии для оценки качества уравнений регрессии, рассчитанные компьютерными статистическими программами SPSS 16 и Statisticа 7.0, приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Проверка качества аппроксимации регрессионных моделей для показателей обмолота житняка
Статистический Значение для критерия обмолота
показатель ^ Z2 Zз
Множественная корреляция Я 0,964 0,946 0,964
Коэффициент детерминации Я2 0,929 0,895 0,930
Скорректированный (на df) Я2 0,818 0,731 0,821
Стандартная ошибка 4,815 1,302 3,665
Число степеней свободы df: к\, к2 14; 9 14; 10 14; 11
Критерий Фишера F 8,400 5,469 8,527
Уровень р для значимости F 1,5-10-3 7,3-10-3 1,4-10-3
Критерий Дарбина-Ватсона d
Сериальная корреляция
Примечание: к1 и к2 - число степеней свободы для числителя и знаменателя,
соответственно
Приведенные в таблице 2 значения коэффициента множественной корреляции значимы, достаточно высоки (0,964; 0,946; 0,964) и близки к предельной величине (R< 1), что свидетельствует о достаточно высокой тесной взаимосвязи исследуемых параметров с разрушением двойчаток и отрывом колосьев житняка, а также разравниванием биомассы житняка.
Рассчитанные модели позволили определить в дальнейшем оптимальную область регулируемых параметров активатора, вне которой улучшение показателей полноты разрушения двойчатки колосьев житняка не принесет пропорционального эффекта.
Наличие отрицательных коэффициентов (Ъц, ¿22, Ьзз, ¿44) при квадратах переменных в уравнении для полноты разрушение двойчатки колосьев
житняка 71 показывает, что для каждой из этих переменных существует оптимальный уровень.
Аналогичный вид поверхностей отклика и линий равных уровней был получен для степени отрыва колосьев 72 и степени разравнивания растительной массы житняка 73 усовершенствованной наклонной камерой. Исследование поверхностей отклика с помощью канонического преобразования приводит к следующим уравнениям:
7 - 84,838 = -4,38166£2 -5,78731£2 - 7,47413£2 - 9,8569 £2;
72 - 3,432 = 2,41328£2 +1,78422^2 +1,29105^2-0,280227£2; (4)
- 82,398 = - 3,35959 £2 - 4,44959 £2 - 5,73273 £2 - 7,53309 £4.
Как следует из первого уравнения (4), поверхность отклика 71 для полноты разрушения двойчаток колосьев житняка имеет максимум, равный 84,8%, поскольку знаки всех коэффициентов этого канонического уравнения отрицательны. Поверхность отклика для отрыва колосьев житняка 72 имеет седловидную точку, в которой отклик равен 3,4%, т.к. коэффициенты второго канонического уравнения (4) разных знаков (три коэффициента положительны, один отрицательный). Отклик для степени разравнивания растительной массы житняка 73 в стационарной точке также имеет максимум, равный 82,4%, поскольку все коэффициенты третьего уравнения (4) отрицательны.
Таким образом, все координаты особых точек откликов 71, 72, 73, лежат в области эксперимента и, незначительно отличаются между собой по величине для полноты разрушения двойчаток колосьев 71 и степени разравнивания биомассы житняка 73. Поэтому, приняв эти координаты за оптимальное решение и преобразовав их в натуральный масштаб, получены следующие параметры усовершенствованной наклонной камеры:
- подача биомассы q = 2,57 кг/пм;
- длина зоны разрушения Ь = 58,73 см;
- угол атаки гофр а = 25,76 град.;
- высота гофр к = 19,62 мм,
при которых выходные показатели качества обмолота житняка принимают следующие значения: полнота разрушения двойчаток колосьев Z1 = 84,8 %; степень отрыва колосьев Z2 = 3,5 %; степень равномерного распределения растительной массы житняка Z3 = 82,4 %.
Предлагаемая технология уборки семян пастбищных растении реализуемое посредством усовершенствованной наклонной камеры к уборочной машине является ресурсосберегающей и экологически чистой и она может найти широкое применение в частных сельскохозяйственных производителях, как мелких крестьянских хозяйствах, так и средних и крупных предприятий. Кроме эффекта от снижения потерь урожая позволяет также: уменьшить количество уборочных агрегатов на операциях скашивания и обмолота семян житняка; снизить потребную мощность двигателя комбайна на обмолот; снизить потребность ГСМ для проведения уборочных работ; снизить энергопотребление, трудовые и материальные затраты в процессе послеуборочной обработки семян.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРА:
Садыков Ж.С. Новые технологии и машины для уборки семенных посевов сельскохозяйственных культур. Алма-Ата: КазНИИНКИ, 1992, 88 с. Тойлыбаев М.С., Садыков Ж.С. Планирование оптимальных экспериментов для агрегатов зерноуборочного комбайна// Учебное пособие.- Типография «Artfusion» Алматы, 2011г.96с.
Садыков Ж.С., Есполов Т.И., Тойлыбаев М.С., и др., Инновационный патент РК №25772 «Метелкораспределяющее устройство для зерноуборочного комбайна» опубл. 15.05.2012, бюл.№5.
Sadykov J.S., Toilybayev M.S. Umbetaliev N.F. Process optimization thresning rice». International scientific journal. Mechanization in agriculture. Year LXII, ISSN 0861-9638, issue 2/2016, Sofia, Bulgaria. s.13-16. Sadykov J.S., Makasheva E.D., Tjilibaev M.S. Umbetaliev N.F.
Садыков Ж.С., Тойлыбаев Н.С. и др. Способ определения коэффициента разравнивания биомасс и устройство для его осуществления // Предпатент на изобретение №19509, РГКП «НИИС» от 25.03.2008 г.
Садыков Ж.С., Тойлыбаев Н.С. и др. Ускоритель обмолота для уборочных машин // Инновационный патент № 20709. опубл. 16.05.2011, бюл. №5.. Тойлыбаев М.С., Тургенбаев М.С., «Совершенствование технологических процессов уборки семенных посевов фитомелиорантных кормовых культур» «Механизация и электрификация сельского хозяйства», Москва, №5, 2016
Toylybaev M.S.
Kazakh National Agrarian University (Alma-Ata, Kazakhstan)
Samsaev M.B.
Kazakh National Agrarian University (Alma-Ata, Kazakhstan)
Ilyamov K.M.
Kazakh National Agrarian University (Alma-Ata, Kazakhstan)
Sugurov K.S.
Kazakh National Agrarian University (Alma-Ata, Kazakhstan)
Sugurov S.S.
Kazakh National Agrarian University (Alma-Ata, Kazakhstan)
RESULTS OF THE STUDY OF THE IMPROVED INCLINED CHAMBER OF THE GRAIN COMBINE
Abstract: the article discusses the results of the study of the feeder chamber of a combine harvester.
Keywords: harvester, agriculture, grain.
