CC BY
57
Литература
1. ВСН 137-89. Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР.
2. Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА РФ-94). - М.: Воздушный транспорт, 1995. - 232 с.
3. Борьба со снегом и гололедом на транспорте: мат-лы 2-го Междунар. симп. (15-19 мая 1978 г., г. Ганновер) / пер. с англ. Л.Я. Менис, М.Н. Шипковой / под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1986. -216 с.
4. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах / Г.В. Бялобжевский [и др.]. - М.: Транспорт, 1975. - 175 с.
---------♦'-----------
УДК 631.358 АЛ. Собачкин
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПЛАТФОРМЫ-ПОДБОРЩИКА ППК-4 ДЛЯ УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
Рассмотрены технологические и конструктивно-кинематические особенности широкозахватной платформы-подборщика ППК-4 для уборки зерновых культур раздельным способом.
Ключевые слова: платформа-подборщик, режим работы, транспортерная лента, кинематический режим, зерновые культуры, уборка, потери урожая.
A.l. Sobachkin THE THEORETICAL SUBSTANTIATION OF THE PICK-UP PLATFORM PPK-4 WORK PARAMETERS AND MODES FOR CEREAL CROP HARVESTING
The technological and construction-kinematic peculiarities of the wide-cut pick-up platform PPK-4 for the two-phase cereal crop harvesting are considered.
Key words: pick-up platform, operating mode, conveyer line, kinematic mode, cereal crops, harvesting, crop
losses.
Введение. Раздельная уборка в настоящее время остается важным технологическим приемом в условиях Сибири. При раздельной уборке получается более высокий сбор урожая, чем при прямом комбайни-ровании. В отдельные годы этим способом убиралось до 90% площадей. В настоящее время потребность в комплексе машин для раздельного комбайнирования остается высокой [1].
Удовлетворение потребителей качественной, производительной техникой для раздельной уборки является первостепенной задачей для производителей техники. В настоящее время на ОАО «Производственное объединение «Красноярский завод комбайнов» ведутся работы по повышению производительности комбайнов. Уже поставлен на производство и выпускается серийно комбайн «Агромаш-Енисей 4121» производительностью 8-9 кг/с, выпускается опытно-промышленная партия комбайна «Агромаш-Енисей 5121» производительностью 10-12 кг/с и шириной молотилки 1500 мм.
Повышение производительности комбайнов достигают главным образом за счет увеличения ширины захвата жатки. При раздельной уборке, имея в хозяйстве валковые жатки с шириной захвата 6 и 10 м (особенно реверсивные), можно формировать сдвоенные валки, скошенные двумя жатками при работе их в паре с полосы шириной 6, 10, 12, 16 и 20 м [2]. Подборщиками с шириной захвата 2,75-3,0 м, предназначенными для подбора одинарных валков, убирать такие валки не получится. В связи с этим возникает необходимость в подборе сдвоенных валков подборщиками с увеличенной шириной захвата. Устанавливать такой подборщик эффективнее не на широкозахватные жатки, а на специальную платформу.
Одним из важнейших резервов увеличения производства зерна является сокращение потерь его при уборке. Анализ результатов работы зерноуборочных комбайнов показывает, что наибольшие потери урожая возникают за подборщиком и составляют до 70% от общих потерь за комбайном [3]. Для сокращения потерь урожая в хозяйствах производят переоборудование рабочих органов подборщиков, оснащение подборщиков дополнительными приспособлениями. Известные конструкции подборщиков не удовлетворяют требованиям, предъявляемым на сегодняшний день. Полотенно-транспортерные подборщики, получившие широкое распространение, имеют также следующие недостатки: большое количество изломов металлических пальцев в местах изгиба на производстве и в результате эксплуатации; отсутствует фиксация пальца от проворота в сторону по направлению вращения полотна; во время выполнения технологического процесса не выдерживаются расчетная длина и угол атаки пальца; сильный износ и высокое относительное удлинение транспортерной ленты; повышенные энергозатраты на привод транспортера; повреждение колоса зерновых культур металлическими пальцами и их креплением; повышенный шум и вибрация во время выполнения технологического процесса; низкая надежность в осложненных условиях уборки в Сибири.
Цель исследования - повысить эффективность раздельной уборки путем применения платформы-подборщика с измененными рабочими органами. В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи исследования:
1) выявить влияние конструктивных и технологических параметров платформы-подборщика на качественные показатели ее работы;
2) обосновать кинематический режим рабочих органов платформы-подборщика.
На основе теоретических и экспериментальных исследований, проводимых в ОАО «Проектный конструкторско-технологический институт комбайностроения» и Назаровском филиале ОАО «ПО «Красноярский завод комбайнов», разработан опытный образец платформы-подборщика ППК-4 для нового комбайна «Аг-ромаш-Енисей 5121» с измененными рабочими органами по патентам № 58286 [4] и № 59936 [5]. Рабочие органы платформы-подборщика - подбирающие пластмассовые пальцы транспортерной ленты. Подобная лента до настоящего времени не применялась на современных подборщиках. Она является легкой, прочной, исключает повреждение колоса сельскохозяйственных структур, а также имеет низкое относительное удлинение, что позволяет упростить механизм натяжения и его обслуживание, снизить шум, вибрации, исключить забивание стеблями скатной доски. Данная лента состоит из двух слоев ткани полиамидной технической и резиновой прослойки между ними. Ткань со стороны рабочего и нерабочего слоев покрыта тонким слоем резины, стойкой к эрозии, ультрафиолетовым лучам и износу. По всей рабочей поверхности ленты в шахматном порядке расположены пластмассовые двойные подбирающие пальцы. Жесткое крепление пальца к ленте осуществляется специальным болтом с квадратным подголовком и конической головкой и специальной гайкой. Стыковка концов транспортерной ленты осуществляется при помощи механических соединителей, выполненных из круглой проволоки в виде скоб и соединительного стержня, продетого сквозь механические соединители обоих концов ленты. Данное соединение довольно прочное и повышает работоспособность транспортера.
Технологический процесс работы платформы-подборщика с измененными рабочими органами аналогичен технологическому процессу серийного образца и происходит следующим образом. При движении по валку комбайна подбирающие пальцы транспортера подборщика поднимают валок, прочесывают стерню, подбирая провалившиеся в нее стебли, и подают подобранную массу к шнеку платформы. Нормализатор поджимает хлебную массу к транспортеру, препятствуя раздуванию массы ветром, и направляет ее под шнек жатки. Переместив подобранные стебли к шнеку, подбирающие пальцы при дальнейшем движении входят в контакт с кромкой стеблесъемника и освобождаются от оставшихся на них стеблей. Скатная доска стеблесъемника обеспечивает подачу снятых стеблей под шнек платформы. Далее стебли подаются на битер проставки и далее транспортером наклонной камеры в молотилку комбайна.
Методы и результаты исследования. Исследование технологического процесса подбора валка, выполняемого платформой-подборщиком ППК-4 с пластмассовыми подбирающими пальцами, проводилось в агрегате с комбайном «Агромаш-Енисей 5121» на полях опытных хозяйств Сибирской машиноиспытательной станции при подборе сдвоенных валков пшеницы в 2008-2009 гг., сформированных зерновыми жатками ЖВЗ-9,2 и ЖВЗ-10,7-04 с ширины прокоса 19,4 м и жаткой ЖВН-6 с ширины прокоса 11,65 м. Качество подбора скошенных стеблей оценивалось потерями свободным зерном и зерном в срезанных колосьях.
Наиболее существенное влияние на процесс работы платформы-подборщика оказывает его кинематический режим, т.е. частота вращения приводного вала транспортера, которая определяется в зависимости от поступательной скорости комбайна и показателя кинематического режима Л.
На рисунке 1 каждый элемент транспортера, а именно подбирающий палец, совершает сложное движение. Абсолютное движение каждой точки пальца складывается из вращательного, относительно оси приводного вала с угловой скоростью со, и переносного, вместе с поступательным движением комбайна со скоростью Ук.
Рис. 1. Схема построения абсолютной траектории подбирающего элемента платформы-подборщика
Траектория конца пальца представляет собой периодическую кривую - трохоиду, параметрически задающих ее в координатах ХУ, где основные величины связаны соотношением
^ =2.лК-Л> (1)
к
где 5к - путь, пройденный комбайном за один оборот приводного вала платформы-подборщика, м;
Я - расстояние от оси приводного вала платформы-подборщика до конца пальца, м;
Я - показатель кинематического режима, безразмерная величина.
Показатель кинематического режима Я задается соотношением
А = ^, (2)
К4
где Vк - поступательная скорость комбайна, м/с;
V^ - скорость пальца в точке А, м/с.
Путь, пройденный комбайном за один оборот приводного вала платформы-подборщика 5К, определяется по формуле
^ .* = 5\-Л,. (3)
к к А
где t - время одного оборота вала подборщика, с;
5д - расстояние, пройденное точкой А пальца, м.
Конец пальца за один оборот ротора пройдет путь 5д.
5^=2 тг-Я (4)
Оптимальная частота вращения приводного вала платформы-подборщика определяется путем преобразования формулы (4) в следующий вид:
3А=соЯ-г> (5)
где со - угловая скорость ротора, рад/с;
время одного оборота вала подборщика, с.
Угловая скорость ведущего вала взаимосвязана с числом оборотов зависимостью
_ тт-п , (6)
60 30
где п - число оборотов вала подборщика, об/мин.
Конец пальца за один оборот вала пройдет путь SA, определяемый по формуле
__7Г-п- А*-/ . (7)
А ~ 30
После чего выражение (3) примет вид
V
7Г-К-П-Л
30
(8)
Отсюда частота вращения приводного вала платформы-подборщика в зависимости от поступательной скорости комбайна составит
„ 30 у„ (9)
7Г^R■Л.
Если принять конструктивный параметр R=0,165 м, выражение (9) преобразуется в следующий вид:
58. (10)
п
Я
Если принять скорость комбайна в километрах в час, выражение (10) - зависимость частоты вращения ведущего вала подборщика - примет вид
7- 1(11) Л
На рисунке 2 представлены зависимости частоты вращения приводного вала платформы-подборщика п от поступательной скорости комбайна Ук при уровнях показателя кинематического режима Л.
В результате проведенных исследований установлено, что при соблюдении оптимального кинематического режима платформа-подборщик соответствует требованиям ТУ по основному показателю качества технологического процесса. По данным лабораторно-полевых исследований на Сибирской машиноиспытательной станции, суммарные потери зерна в результате работы платформы-подборщика не превышают 0,5 % при показателе кинематического режима Я=0,39—0,6 и скоростях движения комбайна от 5,6 до 9,5 км/ч.
об/мин
300
200
100
<&/ о / У
/ 1 у і / і / >°!
/ У і
і *
о
1.8
3.6
5А
7.2
9.0
К, км/ч
Рис. 2. Зависимости частоты вращения приводного вала платформы-подборщика от поступательной
скорости комбайна: п - частота вращения приводного вала платформы-подборщика, об/мин;
У к - поступательная скорость комбайна, км/ч
Выводы
1. Графоаналитическим построением обоснована схема воздействия рабочего элемента транспортерной ленты - подбирающего пальца на валок зерновых культур. Абсолютная траектория рабочего элемента транспортерной ленты представляет собой трохоиду, параметры которой зависят от соотношения окружной скорости транспортера и поступательной скорости комбайна.
2. Выявлены зависимости частоты вращения приводного вала платформы-подборщика от поступательной скорости движения комбайна.
3. Экспериментально определены оптимальные значения показателя кинематического режима Л. При подборе валков зерновых культур на скоростях движения комбайна от 5,6 до 9,5 км/ч Я=0,39—0,6.
Литература
1. Чепурин Г.Е. Инженерно-технологическое обеспечение процесса уборки зерновых в экстремальных условиях. - Новосибирск, 2000. - 228 с.
2. Уборка и послеуборочная обработка зерновых культур в экстремальных условиях Сибири I Г.Е. Чепурин [и др]. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2011. - 176 с.
3. Пугачев А.Н. Контроль качества уборки зерновых культур. - М.: Колос, 1980. - 255 с.
4. Пат. № 58286 U1 RU, МПК7 A01D89I00. Двойной подбирающий палец стеблей сельскохозяйственных культур I А.М. Мартьянов. - № 2006126192I22; заявл. 19.07.2006; опубл. 27.11.2006, Бюл. № 33.
б. Пат. № 59936 U1 RU, МПК7 A01D61I00. Транспортерная лента подборщика стеблей сельскохозяйствен-
ных культур I А.М. Мартьянов. - № 2006128749I22; заявл. 07.08.2006; опубл. 10.01.2007, Бюл. № 1.
