CC BY
3УДК 631.354.027
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АДАПТЕРА СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ДЛЯ РАБОТЫ НА СКЛОНАХ
С.Ф. Сороченко, А.В. Рязанов
В статье описана конструкция адаптера системы очистки зерноуборочного комбайна для работы на склонах. Приведены результаты лабораторных исследований системы очистки с адаптером, математическая модель сепарации зерна.
Ключевые слова: Система очистки, адаптер очистки, склоны, лабораторные исследования, потери зерна, математическая модель.
Работа зерноуборочного комбайна на холмистой местности сопровождается повышенными потерями зерна, обусловленными смещением зернового вороха на решетах очистки в сторону наклона молотилки.
С целью снижения потерь зерна и повышения производительности зерноуборочного комбайна разработан адаптер к системе очистки, который устанавливается вместо пальцевой решетки транспортной доски (рисунок 1) [1,2]. В конструкции адаптера очистки заложен способ динамического разравнивания зернового вороха, поступающего на верхнее решето. Разравнивание вороха обеспечивается тем, что решето адаптера может совершать колебания в продольном и поперечном (дополнительном) направлениях. Для этого решето адаптера соединено с транспортной доской посредством приводных шатунов 6, обеспечивающих возможность перемещения решета адаптера 5 в поперечном направлении. Решето адаптера, выполненное в виде гребёнок, подвешено на четы-
рех подвесках 7, которые имеют возможность поворота относительно их продольной оси. Одновременный поворот подвесок осуществляется посредством поворотных рычагов 9 и тяг, соединенных с механизмом изменения направления колебаний 8 решета адаптера. Поворотные рычаги шарнирно установлены на кронштейнах, которые закреплены на корпусе молотилки.
Так как изменение направления колебаний решета адаптера осуществляется поворотом подвесок, то угол между направлением колебаний и продольной осью комбайна равен
V = агсЬд (А у /Ах), (1)
где Ах, А у - амплитуда решета адаптера в продольном и поперечном направлениях соответственно -
А у = г ■ 5 т (V) (здесь г - амплитуда колебаний верхнего решетного стана).
3 4
Рисунок 1 - Схема системы очистки с адаптером для работы на склонах: 1- транспортная доска; 2 - колебательный механизм; 3 - верхний решётный стан; 4 - нижний решётный стан; 5 - решето адаптера; 6 - приводные шатуны; 7 - подвеска; 8 - механизм изменения направления колебаний; 9- поворотный рычаг
При угле V = 45 0 амплитуда колебаний решета в поперечном направлении равна амплитуде колебаний решета в продольном направлении, т.е. Ах = А у (для г = 6 0 мм Ах = А у = 2 1 , 2 мм).
Рисунок 2 - Схема к определению амплитуды колебаний решета в продольном Ах и поперечном Ау направлениях
Экспериментальные исследования системы очистки с адаптером проводились на лабораторной установке, схема которой представлена на рисунке 3. Исследуемый материал - зерновой ворох пшеницы «Алтайская - 98».
Влияние шага гребёнок на качественные показатели работы системы очистки определено при отсутствии поперечного крена установки (а=00) и поперечных колебаний решета адаптера (амплитуда поперечных колебаний Ау=0 мм). Подача зернового вороха в эксперименте рВ=2,9 кг/с, соломистость зернового вороха С=30 %, влажность - от 10 до 12 %.
Шаг гребёнок, при котором наблюдались наименьшие потери зерна, равен 75 мм (рисунок 4). С увеличением шага гребёнок наблюдалось также снижение засоренности бункерного зерна.
Рисунок 3 - Схема лабораторной установки системы очистки зерноуборочного комбайна с адаптером: 1 - транспортёр-питатель I; 2 - транспортёр-питатель II; 3 - створка; 4 - транспортная доска; 5 - кривошипно-шатунный механизм; 6 - вентилятор; 7 - верхний решётный стан; 8 -нижний решётный стан; 9 - колосовой отборник; 10 - зерновой отборник; 11 - зерновой ящик; 12 - колосовой ящик; 13 - приёмник соломистой фракции; 14 - вытяжной вентилятор; 15 - на-правитель зернового вороха; 16 - адаптер системы очистки
2,0
N
о."
0,5 0,0
R2 = 0,9921 ч.
1 ^ V = 0,9378
——__-Я
100
25 50 75
Шаг гребенок И, мм
Рисунок 4 - Зависимости потерь зерна Р и засоренности бункерного зерна Т от шага гребенок
Установка адаптера интенсифицирует сепарацию зерна даже при отсутствии крена молотилки. На рисунках 5 и 6 показаны зависимости качественных показателей работы системы очистки с адаптером от подачи зернового вороха при крене молотилки 00. При подаче зернового вороха 3,6 кг/с потери зерна в сравнении с серийной очисткой уменьшаются с 0,5 % до 0,42 %, обеспечивая увеличение пропускной способности системы очистки (при уровне потерь зерна - 0,5 %) с 3,6 кг/с до 3,9 кг/с, т.е. в 1,08 раза.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АДАПТЕРА СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ДЛЯ РАБОТЫ НА СКЛОНАХ
С увеличением содержания соломистых примесей в зерновом ворохе качественные показатели системы очистки с адаптером ухудшаются (рисунок 6), но при соломистости 35 % потери зерна не превышают уровня 0,5%. Засоренность бункерного зерна не превысила 0,7 %, что ниже уровня, определяемого агротребованиями.
1,0 0,8
0,6 , 0,4
" 0,2 0,0
I2 = 0,81 — — Я - г 1 1 \ *
-1 г-"б2=< ),9969
1,5 2,2 2,9 3,6 4,3 Подача зернового вороха, кг/с
Рисунок 5 - Зависимости потерь зерна Р и засоренности бункерного зерна Т от подачи зернового вороха (а=00, С=30 %, W=10-12 %, И=75 мм, Ау=0 мм)
0,8 0,6
м% °,4
,Р
0,2
0,0
■ I
R2 = 0,9749 . г -л ** г'
Ь ----1 р 1-- 1
R2 = 0,9995
20 25 30 35
Соломистость вороха С,%
Рисунок 6 - Зависимости потерь зерна Р и засоренности бункерного зерна Т от соломистости вороха (а=00, W=10-12 %, И=75 мм, дВ=2,9 кг/с, Ау=0 мм)
Проведены исследования работы системы очистки с адаптером при поперечном крене молотилки на угол 80. Выявлено, что с увеличением амплитуды колебаний решета адаптера в поперечном направлении засоренность бункерного зерна и потери зерна уменьшаются (рисунок 7), а сход зерна и вороха в колосовой шнек практически остаются на одном уровне. Наименьшие потери зерна (0,2 %) были при размахе колебаний решета 36 мм ( Ау = 1 8 мм, Ах = 2 4 мм , V = 3 6,9°). Дальнейшее увеличение амплитуды
колебаний решета в поперечном направлении невозможно из-за конструктивных особенностей решетного стана комбайна и существенного снижения скорости Ух зернового вороха в продольном направлении на решете адаптера. Влияние подачи зернового вороха на качественные показатели работы системы очистки определено при С=30 % и 2Ау=36 мм (рисунок 8). Потери зерна не превысили 0,5 % при подаче зернового вороха до 3,9 кг/с.
1,4 1,2 1,0
. 0,8
>
0,4 0,2 0,0
- V г ■ R2 = 0, 5977
- .. ■
■
R2 = 0,9 858
0 10 20 30 40 Размах поперечных колебаний решета адаптера 2Ау, мм
Рисунок 7 - Зависимости потерь зерна Р и засоренности бункерного зерна Т от размаха поперечных колебаний (а=80, дв=2,9 кг/с, С=30 %, W=10-12 %, 11=75 мм)
1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
0х N
рС
Б 2 = 0,9533
г ^ 1 ----- 1---- и
Г
^ _1 Ь = 0 9914
р
2,2 2,9 3,6 4,3
Подача зернового вороха дв,..
Рисунок 8 - Зависимости потерь зерна Р и засоренности бункерного зерна Т от подачи зернового вороха (а=80, С=30 %, И=75 мм, W=10-12%, 2Ау=36 мм)
Оптимизацию параметров адаптера очистки проводили методом планирования эксперимента. При планировании учтены следующие факторы: х^ - подача зернового
вороха (от 2,2 до 3,6 кг/с); х2 - крен молотилки, оцениваемый углом наклона к горизонту (от 4 до 120); х^ - амплитуда поперечных
колебаний решета адаптера (от 0 до 18 мм). За выходные параметры приняты: Р - потери
зерна (критерий оптимизации), %; Z - содержание соломистых примесей в бункерном зерне (ограничивающий параметр), %; Рк -сход зерна в колосовой шнек, %. Постоянные входные параметры: длина решета - 400 мм; шаг гребёнок - 75 мм; содержание соломистой фракции - 30 %; влажность зернового вороха поддерживалась в интервале от 10 до 12 %.
Был реализован эксперимент по композиционному симметричному трехуровневому плану №34 [3]. Получена математическая модель, адекватно описывающая сепарацию зерна в системе очистки зерноуборочного комбайна с адаптером (расчётные значение критериев Фишера равны: для параметра
Рисунок 9 - График зависимости потерь зерна Р от подачи зернового вороха дв и размаха колебаний решета адаптера 2Ау в поперечном направлении при крене молотилки 80
Ррр = 1 , 2 6 ; для параметра 1 Рр2 = 1 , 7 5 ; для параметра PK Рр2 = 1 , 7 5 при табличном значении Рт = 2, 2 ):
Р = 0,34 + 0,16 х? + 0,09x2 + 0Д5х| + + 0,30х1 + 0,15х2 - 0,34х3 +
(2)
Ъ = 1,40 + 0,16х? - 0,10x2 - 0,33х| + + 0,13х1 + 0,19х2 - 0,03x^2 -
(3)
Рк = 5,10 - 0,70х? - 0,78x2 + 0,75х| +
(4)
Определены оптимальные значения колебаний решета в поперечном направлении при различных кренах молотилки и подаче зернового вороха. Так для подачи зернового вороха 2,9 кг/с потери зерна менее 0,2% получены при колебаниях решета адаптера в поперечном направлении 2AY от 28 до 36 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Решетный стан очистки зерноуборочного комбайна: пат. 2275787 Рос. Федерация: МКИ A01F 12/44 / Сороченко С.Ф., Рязанов А.В.; заявитель и патентообладатель Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова; опубл.10.05.06, Бюл.№13.- 5 с.
2. Система очистки зерноуборочного комбайна: патент на полезную модель 111964 Рос. Федерация: МПК А0^ 12/44 / Сороченко С.Ф., Рязанов А.В.; заявитель и патентообладатель
ГОУВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»; опубл. 10.01.2012.
3. Бродский, В.З. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей / В.З. Бродский, Л.И.Бродский, Т.И.Голикова и др. -М.: Металлургия, 1982.-752 с.
Сороченко С.Ф. - к.т.н., доцент, профессор кафедры СХМ, e-mail: sorochenkosf@list.ru,
Рязанов А.В. - аспирант кафедры СХМ ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
