CC BY
49
Совершенствование средств механизации уборки зерновых культур
И.В. Попов, к.т.н., А.Н. Кондрашов, к.т.н.,
А.А. Петров, к.т.н., Оренбургский ГАУ
В настоящее время в стране остро встал вопрос увеличения производства зерна колосовых культур. В связи с этим перед отраслью растениеводства поставлена задача повышения валового сбора зерна.
Большая нагрузка на комбайн в условиях Южного Урала приводит к тому, что продолжительность уборочных работ превышает агротехнические сроки в 2—3 раза. Суточная продолжительность использования комбайнов не обеспечивает сроков сокращения уборочных работ, приводит к ухудшению качественных показателей товарного и, особенно, семенного зерна.
Решение этой проблемы неразрывно связано с дальнейшим развитием комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственных процессов, с совершенствованием организации и управления производством.
В большинстве районов Оренбургской области зерновые культуры убирают в неблагоприятную погоду: при частом выпадении осадков и рос, низкой температуре и высокой влажности воздуха. Убираемые культуры отличаются высокой влажностью и неравномерностью созревания.
Комбайны и жатки в условиях Южного Урала работают менее производительно, чем в южных районах страны. В результате, растягиваются сроки уборки, наблюдаются значительные потери урожая и снижение семенных и продовольственных качеств зерна. По этим причинам потенциальные возможности Оренбургской области в решении зерновой проблемы страны используются не в полной мере.
С появлением на рынке высокопроизводительных комбайнов эффективность их использования значительно снизилась из-за уменьшения урожайности убираемых культур. Технические возможности этих машин зачастую остаются нереализованными. В результате, сроки уборки и себестоимость производства зерна фактически увеличиваются.
Повысить производительность комбайна и снизить расход топлива можно за счёт формирования валков оптимальной мощности, независимо от урожайности. Но существующие валковые жатки не позволяют загружать молотилки комбайнов до оптимальной величины в условиях больших колебаний урожайности зерновых культур — эти жатки и формируют валки низкого качества.
Из всех существующих конструкций жатвенных агрегатов наиболее эффективной является порционная жатка, позволяющая формировать валки с заданной концентрацией, независимо от урожайности хлебостоя на поле. Тем самым обеспечивается полная загрузка молотилки современных высокопроизводительных комбайнов. Порционная жатка одна может заменить всё многообразие существующих жаток.
Проведённый нами подробный анализ существующих конструкций жаток, функционально пригодных для формирования порционного валка, позволил наметить пути совершенствования режимов их работы, а также реализовать его в разработанной конструкции валковой жатки.
Для перемещения потока срезанных стеблей от технологических пролётов к камерам накопителей, кроме ленточных делителей, можно применить шнековые делители, имеющие относительно большой наружный диаметр D1 = 400— 525 мм и трубчатый кожух диаметром D2 = 200— 300 мм.
Для работы шнека необходимо, чтобы транспортируемый материал перемещался относительно его составляющих под действием силы тяжести. При условии, что коэффициент заполнения равен единице, шнек может переместить в единицу времени объём материала (м3/с):
= п • (,
D
1
■Di )•
и 4 ,
(1)
-1.
где п — частота вращения шнека, с
^ — шаг спирали, равный для зерноуборочных комбайнов 445—500 мм.
Транспортирующая способность шнека во многом зависит от зазора между его витками и обшивкой корпуса. Обычно его устанавливают равным 5—15 мм. При большом зазоре возможно проскальзывание витков по растительной массе, а при малом — её заклинивание.
Шнеки применяются для сужения потока стеблей, поступающих при отсутствии проскальзывания с транспортёра со скоростью и (рис. 1). Обозначим скорость осевой подачи шнека через иш- Тогда, учитывая геометрические размеры ширины горловины и ширины захвата жатки, можно записать условие, при котором стебли не будут опираться на задний борт жатки. Для этого необходимо, чтобы направление результирующей скорости и_р для самого удаленного от центра стебля А не пересекалось с линией MN заднего борта, что возможно при следующем
соотношении:
>
В
— /
2 • l
(2)
Осевая скорость витков: ьш = п ■ ¿0 , где п — частота вращения шнека, с'1; /0 — шаг спирали, м.
Рис. 1 - Определение режима работы шнека
Учитывая это, из условия (2) находим необходимую частоту вращения шнека в зависимости от параметров платформы, шнека и скорости транспортёра:
(В-с)и
п >
(4)
Шнек должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать пропускную способность (подачу массы соломы в 1 сек); подавать массу равномерно по ширине и во времени; не
наматывать растения на корпус и не перебрасывать их через шнек.
Пропускная способность спиральной части шнека:
Чшс
я-(Ц+Д)2 я-0|
•фч0 - п-рс '¥ ; (5)
4 4
где = 400—610 мм;
Б2 = 200—400 мм — диаметры спирали и цилиндра;
Д = 10—15 мм — зазор между лентой шнека и кожухом;
ф = 90° — угол транспортирующей части шнека;
?о = 230—450 мм — шаг спиральной ленты; п = 2,5—3,2 с-1 — частота вращения вала; рс = 15—25 кг/м3 — плотность соломистой массы;
\|/ ~ 0,3 — коэффициент, учитывающий заполнение рабочего пространства шнека соломистой массой и скорость ее движения.
Таким образом, анализ приведённых формул и экспериментальных исследований позволил определить оптимальные параметры шнекового делителя порционной жатки: диаметр спирали 1)1 = 400 мм; диаметр цилиндра /)2 = 200 мм; шаг спиральной ленты ?0 = 450 мм; зазор между лентой шнека и кожухом Д = 10—15 мм; угол транспортирующей части шнека ф = 90°.
