CC BY
6СИСТЕМА ОЧИСТКИ КОСОГОРНОГО ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА С РЕШЕТНО-ВИНТОВЫМ СЕПАРАТОРОМ И САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИМСЯ
ВЕРХНИМ РЕШЕТОМ
С.Ф. Сороченко
При работе зернокомбайна на холмистой местности из-за наклона молотилки резко возрастают потери зерна за системой очистки. Основной причиной роста потерь зерна является смещение зернового вороха в сторону уклона, что приводит к увеличению неравномерности распределения зернового вороха по поверхности решета. Можно выделить следующие способы повышения эффективности работы системы очистки равнинного комбайна при его работе на склонах: снижение неравномерности подачи зернового вороха, поступающего на верхнее решето системы очистки; выравнивание верхнего решета относительно горизонта.
Снижение неравномерности подачи зернового вороха на верхнее решето достигается в системе очистки с узлом предварительного отделения зерна, выполненного в виде решетно-винтового сепаратора (патент РФ № 2002401). В этой очистке предварительная сепарация зерна происходит за счет активного воздействия воздушного потока и лопаток, установленных на шнеках в зоне сепарации (рисунок 1). Зерно с частью примесей затем поступает на нижнее решето, а на верхнем решете разделяется зерновой ворох, который поступает с соломотряса и решета решетно-винтового сепаратора.
Для определения параметров системы очистки были проведены теоретические и экспериментальные исследования решетно-винтового сепаратора (РВС) и всей системы очистки [1,2].
Лабораторные исследования системы очистки с РВС показали, что качественные показатели ее работы при поперечном крене молотилки улучшаются в сравнении с эталонной серийной очисткой зерноуборочного комбайна СК-5М «Нива». Так при поперечном крене молотилки на угол 80 и подаче зернового вороха 2,9 кг/с потери зерна за эталонной очисткой составили 1,17 %, а ее пропускная способность снизилась до 1,6 кг/с. В системе очистки с РВС при тех же условиях потери зерна составили 0,82 %, а пропускная способность увеличилась до 2,4 кг/с. Однако смещение зернового вороха на верхнем решете очистки не позволило снизить потери зерна до уровня, установленного агротребо-ваниями (0,5 %).
Рисунок 1 - Схема очистки с решетно-винтовым сепаратором: 1 - шнек (по ширине очистки установлено четыре шнека); 2 - лопатки; 3 - днище; 4 - перфорированная часть днища; 5 - транспортная доска; 6 - дополнительный патрубок вентилятора; 7 - вентилятор; 8 - направитель воздуха; 9 - щиток; 10,11 - верхний и нижний решетные станы; 12,13 - зерновой и колосовой шнеки; 14 - соломотряс; 15 - направитель вороха
Выравнивание верхнего решета относительно горизонта достигается в решетном стане с самоустанавливающимся решетом по патенту РФ № 2095965 (рисунок 2). Горизонтальное положение при поперечном крене молотилки верхнее решето занимает под действием силы тяжести, действующей на решето. Для устранения незначительных колебаний решета, возникающих из-за неровностей микрорельефа поля, шарниры, посредством которых подвески 3 соединены с поперечными балками 2, выполнены с постоянным моментом сопротивления.
Экспериментальные исследования очистки с серийной транспортной доской и верхним решетным станом с самоустанавливающимся решетом, показали, что при крене молотилки на угол 80 и подаче зернового вороха 2,9 кг/с выравнивание решета позволило снизить потери зерна до 0,72 %. Однако неравномерная подача зернового вороха на верхнее решето обусловила превышение допустимого уровня потерь зерна.
СИСТЕМА ОЧИСТКИ КОСОГОРНОГО ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА С РЕШЕТНО-ВИНТОВЫМ СЕПАРАТОРОМ И САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИМСЯ
ВЕРХНИМ РЕШЕТОМ
тальные выходные параметры служили ограничениями.
Рисунок 2 - Верхний решетный стан с самоустанавливающимся решетом: а - вид стана; б - выравнивающий механизм; 1 -жалюзийное решето; 2 - поперечные балки; 3 - подвеска; 4 - каркас стана; 5 -боковые упоры; 6 - центральный упор
Поэтому целесообразно использование комбинированной системы очистки, в которой в качестве узла предварительного разделения вороха применен решетно-винтовой сепаратор, а верхнее решето выполнено самоустанавливающимся. Схема комбинированной системы очистки приведена на рисунке 3. Для достижения рационального распределения воздушного потока между решетно-винтовым сепаратором и решетами очистки в основном патрубке центробежного вентилятора установлена выдвигающаяся цилиндрическая заслонка 10.
Регулировочные параметры системы очистки (частота вращения крыльчатки вентилятора х\; положение заслонки, оцениваемое расстоянием от заслонки до дна патрубка Х2; зазоры между пластинами жалюзи верхнего Х3 и нижнего Х4 решет) определяли с помощью метода планирования эксперимента.
Остальные параметры оставались постоянными: технологические - подача вороха на очистку - 2,9 кг/с; угол наклона молотилки 80; влажность вороха - 10-12 %; содержание соломистой фракции в ворохе - 30 %; конструктивные параметры РВС - шаг лопаток -100 мм; ширина лопаток - 60 мм; частота вращения шнеков - 330 мин-1, диаметр отверстий решета РВС - 12 мм.
За выходные параметры были приняты: У1 - потери свободным зерном, Y2 - содержание соломистых примесей в бункерном зерне, У3 - сход зерна в колосовой шнек. Параметр У1 принят за параметр оптимизации, а ос-
Рисунок 3 - Схема очистки с РВС и самоустанавливающимся решетом: 1 - шнек; 2 - радиальные лопатки; 3 - перфорированное решето; 4 - укороченная транспортная доска; 5 - верхнее самоустанавливающиеся жалюзийное решето; 6 - удлинитель верхнего решета; 7 - нижнее жалюзийное решето; 8 - надставка; 9 - центробежный вентилятор; 10 - цилиндрическая заслонка
Таблица 1 - Уровни факторов
Обозна- Уровни Размер-
чение -1 0 1 ность
Х1 680 720 760 -1 мин
х2 90 170 250 мм
х3 9 12 15 мм
Х4 6 9 12 мм
При планировании экспериментов был выбран композиционный, трехуровневый план N56 [3]. Обработку результатов эксперимента проводили по стандартной методике. Получены линейные уравнения регрессии, которые были использованы для определения околооптимальной области с помощью метода градиента:
= 0,59 + 0,05 ■х1-0Л9-х2- 0,08 • х3 - 0,03 • х4, Г2 = 1,94 + 0,09 • - 0,29 • х2 + 0,03 • х3 - 0,28 • х4 , 73 = 9,68+2,36-Х! +0,39-х2 -2,33• х3 -1,84• х4 .
В соответствии с методикой, представленной в работе [2], определен наиболее значимый входной параметр, влияющий на все выходные параметры - это фактор Х2. Величина единичного шага этого фактора принята Д2=20и . Изменение положения заслонки осуществляли от основного уровня в сторону увеличения сечения основного пат-
171
С.Ф. СОРОЧЕНКО
рубка вентилятора. Так как снижение фактора XI приводит к снижению потерь зерна, уменьшает сход зерна в колосовой шнек и незначительно уменьшает засоренность бункерного зерна, то этот фактор изменяли от основного уровня в сторону уменьшения с шагом =10мин'1. Зазор между жалюзями верхнего решета увеличивали от основного уровня с шагом А3 =0,5мм. Поскольку зазор между пластинами жалюзи нижнего решета незначительно влияет на изменение уровня потерь, поэтому фактор Х4 оставили на основном уровне без изменения, т.е. равным 9 мм. Программа экспериментов представлена в таблице 2.
Таблица 2
№ опыта Факторы
Х1 Х2 Х3 Х4
1 710 190 12,5 9,0
2 700 210 13,0 9,0
3 690 230 13,5 9,0
4 680 250 14,0 9,0
Реализация третьего опыта показала, что потери за очисткой составили 0,195 %, засоренность бункерного зерна - 1,77 %, сход зерна в колосовой шнек - 2,9 %. При дальнейших опытах качественные показатели очистки ухудшались.
Таким образом, определены регулировочные параметры комбинированной системы очистки при содержании соломистых примесей в бункерном зерне менее 2 %: частота вращения крыльчатки вентилятора - 690 -1
мин ; положение цилиндрической заслонки, оцениваемое расстоянием от заслонки до дна патрубка - 230 мм; зазоры между пластинами жалюзи верхнего решета - 13,5 мм, нижнего решета - 9 мм.
Сравнительные лабораторные испытания были проведены при наклоне молотилки на угол 80. Результаты испытаний представлены на рисунке 4.
2,5
2,0
го
о. 1,5 ш
& 1,0
н
о
С 0,5
0,0
1 <
♦ Эталонная очистка ■ Комбинированная очистка
>
<
....... у...... г.....
1,5 2,2 2,9 3,6
Подача вороха на очистку, кг/с
Рисунок 4 - Результаты сравнительных лабораторных испытаний очисток при поперечном крене молотилки на угол 80
Испытания показали, что засоренность бункерного зерна в экспериментальной очистке увеличилась по сравнению с серийной в 1,6 раза, но не превысила уровня агротребо-ваний - 2 %. С увеличением подачи зернового вороха потери свободным зерном увеличиваются за обеими очистками, однако в предлагаемой системе очистки потери зерна не превышают уровня, определяемого агрот-ребованиями - 0,5 %, что позволит увеличить пропускную способность системы очистки с 1,6 кг/с до 4,0 кг/с.
Таким образом, предложена система очистки, позволяющая производить уборку зерновых культур на пологих склонах без снижения производительности комбайна.
СПИСОК ЛИТЕ РАТУРЫ
1. Сороченко С.Ф. Обоснование параметров решетно-винтового сепаратора в системе очистки зерноуборочного комбайна: Автореферат дисс. канд. техн. наук.- Барнаул, АлтГТУ, 1996. - 21 с.
2. Сороченко С.Ф. Определение оптимальных регулировочных параметров очистки зернокомбайна с решетно-винтовым сепаратором // Проблемы автоматизации и технологии в машиностроении.- Рубцовск, 1994.- С. 235-237.
3. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей / Бродский В.З., Бродский Л.И., Голикова Т.И. и др.- М.: Металлургия, 1982. - 752 с.
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова.
