Научная статья на тему 'Теория и практика сепарации очесанного зернового вороха на наклонной решетчатой поверхности'

Теория и практика сепарации очесанного зернового вороха на наклонной решетчатой поверхности Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
174
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДРОБЛЕНИЕ / ЗЕРНО / ЗЕРНОВОЙ ВОРОХ / ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН / ЗНАКОПЕРЕМЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ / ИСТЕЧЕНИЕ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ / КОЛОС / МОЛОТИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО / НАКЛОННАЯ КАМЕРА / ОБМОЛОТ / ОЧЕС / ПЛАВАЮЩИЙ ТРАНСПОРТЕР / ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СЕПАРАЦИЯ ОЧЕСАННОГО ЗЕРНОВОГО ВОРОХА / РЕШЕТЧАТОЕ ДНИЩЕ / СКРЕБОК / CRUSHING / GRAIN / GRAIN HEAP / COMBINE HARVESTER / ALTERNATING IMPACT / THE EXPIRATION OF LOOSE MATERIALS / THE EAR / THE THRESHING DEVICE / AN INCLINED CHAMBER / THRESHING / TOPS / FLOATING CONVEYOR / PRELIMINARY SEPARATION OF GRAIN HEAP / LATTICE BOTTOM / SCRAPER

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Ожерельев Виктор Николаевич, Никитин Виктор Васильевич

Введение: в статье представлены результаты научных исследований процесса сепарации зернового вороха на решетчатой поверхности. В частности, рассмотрена возможность выделения свободного зерна из очесанного зернового вороха до его поступления в молотильную камеру комбайна. Предложено снабдить днище наклонной камеры решетчатой поверхностью, имеющей продолговатые отверстия. Это позволяет существенным образом снизить дробление свободного зерна рабочими органами молотилки. Постановка проблемы: результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что осуществить практически полную сепарацию очесанного вороха в пределах ее конструктивной длины возможно. При этом установлено, что оптимальные параметры отверстий существенным образом выходят за пределы, полученные при предварительном теоретическом моделировании процесса. В связи с этим представляется целесообразным усложнить модель, что поможет выявить качественные и количественные параметры взаимодействия компонентов вороха и найти резервы для дальнейшего совершенствования конструкции. Научная гипотеза исследования: вопрос истечения сыпучих материалов сквозь отверстия рассматривается большинством ученых с точки зрения классической механики и гидравлики. При этом отдельное зерно представляется в качестве горизонтального параллепипеда, на который действуют соответствующие силы, характерные для частицы жидкости. В условиях проектирования приемно-распределительных устройств зерновых бункеров такая гипотеза дает приемлемый результат, однако в экспериментах с моделью наклонной камеры фактические результаты по скорости истечения компонентов вороха, перемещаемого скребком наклонного (плавающего) транспортера вверх по решетчатой поверхности, существенным образом отличаются от теоретически спрогнозированных. То есть характер процесса сепарации в наклонной камере имеет принципиальные отличия от истечения жидкости сквозь отверстие, в котором скорость зависит в основном от напора (высоты слоя), живого сечения и коэффициента вязкости. Оценка степени адекватности научной гипотезы: определена зависимость минимальной длины сепарирующей поверхности от высоты слоя зернового вороха. Заключение: выявлен резерв увеличения сепарирующей способности решетчатой поверхности за счет уменьшения шага размещения скребков на тяговых цепях наклонного (плавающего) транспортера.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THEORY AND PRACTICE OF SEPARATION OF GRAIN HEAP IN AN INCLINED SLATTED SURFACE

Introduction: the article presents the results of scientific research on the separation process of grain heap on a lattice surface. In particular, the possibility of separation of free grain from the grain heap before it enters the grinding chamber of the combine is considered. It is offered to supply the bottom of the inclined chamber with the lattice surface having oblong apertures. This significantly reduces the crushing grain free working bodies grind. Problem statement: the results of experimental studies indicate that it is possible to carry out almost complete separation of the combed heap within its constructive length. It was found that the optimum parameters of holes substantially beyond that obtained with prior theoretical modeling of the process. In this regard, it seems expedient to complicate the model, which will help to identify the qualitative and quantitative parameters of the interaction of the components of the heap and find reserves for further improvement of the design. Scientific hypothesis: the issue of the flow of bulk materials through the holes is considered by most scientists from the point of view of classical mechanics and hydraulics. The individual grain is represented as a horizontal parallelepiped, which are appropriate force characteristic of the fluid particles. In the design of receiving and distributing devices of grain bunkers, this hypothesis gives an acceptable result, but in experiments with the model of the inclined chamber, the actual results on the rate of expiration of the components of the heap moved by the scraper of the inclined (floating) conveyor up the lattice surface, differ significantly from theoretically predicted ones. That is, the nature of the separation process in an inclined chamber is fundamentally different from the flow of liquid through the hole, in which the speed depends mainly on the pressure (the height of the layer), the living section and the viscosity coefficient. Assessment of the degree of adequacy of the scientific hypothesis: the dependence of the minimum length of the separating surface on the height of the grain heap layer is determined. Conclusion: identified reserve increase separation ability of the gridded surface by reducing a step of placing the scrapers on the pull chains sloped (floating) conveyor.

Текст научной работы на тему «Теория и практика сепарации очесанного зернового вороха на наклонной решетчатой поверхности»

16. Pil'shchikov V. L. Povyshenie sroka sluzhby masla v gidromekhanicheskih korobkah peredach transportnyh mashin [Increasing the service life of oil in hydromechanical gearboxes of transport vehicles. Ph. D. (Engineering) Diss.], Moscow, 1986, 208 р.

17. Seleznev M. V. Dinamika izmeneniya kinematicheskoj vyazkosti transmissionnogo masla v srednem mostu avtomobilej KAMAZ [Dynamics of change of kinematic viscosity of transmission oil in the middle bridge of KAMAZ vehicles], Problemy nauchnoj mysli [Problems of scientific thought], 2017, Vol. 1. No. 10, pp. 69-74.

18. Vilenkin Л. V. Masla dlya shesterenchatyh peredach [Oils for gears], Moskva, Himiya, 1982, 248 p.

19. GOST 23652-79. Masla transmissionnye. Tekhnicheskie usloviya [Transmission oils. Technical specifications], Vved. 1981-01-01, Moskva, FGUP Standartinform, 2011, 11 p.

20. Polkanov I. P. Metodicheskoe posobie po sovershenstvovaniyu metodicheskih issledovanij [Methodical manual for improving methodological research], Ul'yanovsk, USKHI [USHI], 1986, 86 p.

21. Rudnik L. R. Prisadki k smazochnym materialam. Svojstva i primenenie [Additives for lubricants. Properties and applications], In A. M. Danilova (ed.), Saint-Petersburg, COP Professiya, 2013, 928 p.

Submitted 18.04.2018; revised 21.05.2018.

Aboyt the authors: Dmitry A. Manshev, Dr. Sci. (Engineering), the associate professor, The Chief of the First Research chair (Chemomology)

Address: FAU «25 State Research and Development Institute of a Chemomology of the Ministry of Defense of the Russian Federation», 121467, Russia, Moscow, Molodogvardeyskaya Str., 10 E-mail: [email protected] Spin-code: 1792-1651

Maxim V. Seleznev, Ph. D. (Engineering), the senior researcher of the chair of lubricating oils

Address: FAU «25 State Research and Development Institute of a Chemomology of the Ministry of Defense

of the Russian Federation», 121467, Russia, Moscow, Molodogvardeyskaya Str., 10

E-mail: [email protected]

Spin-code: 5963-3184

Contribution of the authors: Dmitry A. Manshev: managed the research project, analyzed data.

Maxim V. Seleznev: developed the theoretical framework, writing of the draft, analyzed data, collection and processing of materials, implementation of experiments.

All authors have read and approved the final manuscript.

05.20.01 УДК 631.354.2

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СЕПАРАЦИИ ОЧЕСАННОГО ЗЕРНОВОГО ВОРОХА НА НАКЛОННОЙ РЕШЕТЧАТОЙ ПОВЕРХНОСТИ

© 2018

Виктор Николаевич Ожерельев, доктоp сельскохозяйственных наук, пpофессоp, пpофессоp кафедpы «Технические системы в arpo6roHece, пpиpодообустpойстве и доpожном CTporn^bCTBe», Брянский государственный аграрный университет, Кокино (Россия) Виктор Васильевич Никитин, кандидат технических наук, доцент,

доцент кафедpы «Технический сеpвис» Брянский государственный аграрный университет, Кокино (Россия)

Аннотация

Введение: в статье представлены результаты научных исследований процесса сепарации зернового вороха на решетчатой поверхности. В частности, рассмотрена возможность выделения свободного зерна из очесанного зернового вороха до его поступления в молотильную камеру комбайна. Предложено снабдить днище наклон-

ной камеры решетчатой поверхностью, имеющей продолговатые отверстия. Это позволяет существенным образом снизить дробление свободного зерна рабочими органами молотилки.

Постановка проблемы: результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что осуществить практически полную сепарацию очесанного вороха в пределах ее конструктивной длины возможно. При этом установлено, что оптимальные параметры отверстий существенным образом выходят за пределы, полученные при предварительном теоретическом моделировании процесса. В связи с этим представляется целесообразным усложнить модель, что поможет выявить качественные и количественные параметры взаимодействия компонентов вороха и найти резервы для дальнейшего совершенствования конструкции. Научная гипотеза исследования: вопрос истечения сыпучих материалов сквозь отверстия рассматривается большинством ученых с точки зрения классической механики и гидравлики. При этом отдельное зерно представляется в качестве горизонтального параллепипеда, на который действуют соответствующие силы, характерные для частицы жидкости. В условиях проектирования приемно-распределительных устройств зерновых бункеров такая гипотеза дает приемлемый результат, однако в экспериментах с моделью наклонной камеры фактические результаты по скорости истечения компонентов вороха, перемещаемого скребком наклонного (плавающего) транспортера вверх по решетчатой поверхности, существенным образом отличаются от теоретически спрогнозированных. То есть характер процесса сепарации в наклонной камере имеет принципиальные отличия от истечения жидкости сквозь отверстие, в котором скорость зависит в основном от напора (высоты слоя), живого сечения и коэффициента вязкости.

Оценка степени адекватности научной гипотезы: определена зависимость минимальной длины сепарирующей поверхности от высоты слоя зернового вороха.

Заключение: выявлен резерв увеличения сепарирующей способности решетчатой поверхности за счет уменьшения шага размещения скребков на тяговых цепях наклонного (плавающего) транспортера. Ключевые слова: дробление, зерно, зерновой ворох, зерноуборочный комбайн, знакопеременное воздействие, истечение сыпучих материалов, колос, молотильное устройство, наклонная камера, обмолот, очес, плавающий транспортер, предварительная сепарация очесанного зернового вороха, решетчатое днище, скребок.

Для цитирования: Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Теория и практика сепарации очесанного зернового вороха на наклонной решетчатой поверхности // Вестник НГИЭИ. 2018. № 6 (85). С. 58-67.

THEORY AND PRACTICE OF SEPARATION OF GRAIN HEAP IN AN INCLINED SLATTED SURFACE

© 2018

Viktor Nikolaevich Ozhereliev, Dr. Sci. (Agriculture), professor, professor of the chair «Technical systems in agribusiness, environmental engineering and road construction»

Bryansk State Agrarian University, Kokino (Russia) Viktor Vasilievich Nikitin, Ph. D. (Engineering), the associate professor The associate professor of the chair «Technical service» Bryansk State Agrarian University, Kokino (Russia)

Abstract

Introduction: the article presents the results of scientific research on the separation process of grain heap on a lattice surface. In particular, the possibility of separation of free grain from the grain heap before it enters the grinding chamber of the combine is considered. It is offered to supply the bottom of the inclined chamber with the lattice surface having oblong apertures. This significantly reduces the crushing grain free working bodies grind. Problem statement: the results of experimental studies indicate that it is possible to carry out almost complete separation of the combed heap within its constructive length. It was found that the optimum parameters of holes substantially beyond that obtained with prior theoretical modeling of the process. In this regard, it seems expedient to complicate the model, which will help to identify the qualitative and quantitative parameters of the interaction of the components of the heap and find reserves for further improvement of the design.

Scientific hypothesis: the issue of the flow of bulk materials through the holes is considered by most scientists from the point of view of classical mechanics and hydraulics. The individual grain is represented as a horizontal parallelepiped, which are appropriate force characteristic of the fluid particles. In the design of receiving and distributing devices of grain bunkers, this hypothesis gives an acceptable result, but in experiments with the model of the inclined

chamber, the actual results on the rate of expiration of the components of the heap moved by the scraper of the inclined (floating) conveyor up the lattice surface, differ significantly from theoretically predicted ones. That is, the nature of the separation process in an inclined chamber is fundamentally different from the flow of liquid through the hole, in which the speed depends mainly on the pressure (the height of the layer), the living section and the viscosity coefficient.

Assessment of the degree of adequacy of the scientific hypothesis: the dependence of the minimum length of the separating surface on the height of the grain heap layer is determined.

Conclusion: identified reserve increase separation ability of the gridded surface by reducing a step of placing the scrapers on the pull chains sloped (floating) conveyor.

Keywords: crushing, grain, grain heap, combine harvester, alternating impact, the expiration of loose materials, the ear, the threshing device, an inclined chamber, threshing, tops, floating conveyor, preliminary separation of grain heap, lattice bottom, scraper.

For citation: Ozhereliev V. N., Nikitin V. V. Theory and practice of separation of grain heap in an inclined slatted surface // Bulletin NGIEI. № 6 (85). P. 58-67.

Введение

Конкуренция на мировом рынке зерна предъявляет жесткие требования к эффективности организации и техническому оснащению важнейшей отрасли отечественного АПК. В связи с этим непременным условием конкурентоспособности производства является минимизация затрат на уборку, что, в свою очередь, зависит от совершенствования конструкции зерноуборочной техники.

Следует отметить, что развитие конструкции зерноуборочного комбайна в классическом исполнении достигло своего предела, как его достигает любая техническая система, развивающаяся на протяжении ста лет [1]. Более того, многие узлы комбайнов разных фирм унифицированы, что фактически приводит к монополизации отрасли и застою технической мысли. По сути, представленные на рынке комбайны отличаются друг от друга пропускной способностью молотилки, мощностью двигателя, а также уровнем комфорта и компьютеризации рабочего места комбайнера. Так, большинство жаток современных зерноуборочных комбайнов снабжено режущими аппаратами системы Шумахера, поскольку именно эта техническая система обладает наиболее высокими показателями качества выполнения технологического процесса.

Одним из направлений радикального улучшения эффективности зерноуборочного комбайна является практическая реализация при обмолоте знакопеременного воздействия на зерна в колосе. Экспериментально подтверждено, что такой принцип воздействия на обмолачиваемую массу позволяет практически в два раза уменьшить энергоемкость этой технологической операции, однако при этом предполагается полная перекомпоновка комбайна, что в складывающихся условиях на практике пока реализовать не удается [2; 3].

Более реальным и продвинутым на практике способом улучшения эффективности механизированной уборки зерна является очес растений на корню [4]. Это научное направление реализуется целым рядом научных коллективов и машиностроительных предприятий России, в том числе такими авторитетными, как Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ и ПАО «Пензмаш», серийно выпускающее очесывающую жатку «Озон» [5; 6; 7; 8; 9; 10].

Следует отметить, что задача выхода на наиболее эффективную обработку в зерноуборочном комбайне очесанного зернового вороха в перспективе могла бы быть реализована, в том числе и в сочетании со знакопеременным воздействием на зерна в оставшихся недомолоченными колосьях, однако и в этом случае возникает проблема неизбежности радикальной перекомпоновки машины [11]. В связи с этим среди специалистов сложился консенсус о том, что пока комбайн следует адаптировать к наиболее эффективной работе в агрегате с очесывающим адаптером (например, с жаткой «Озон») без его радикальной перекомпоновки. Тем не менее и при таком подходе возникает целый ряд научных и конструкторских задач, решению которых посвящена работа ученых Брянского государственного аграрного университета.

Постановка проблемы

Главной проблемой при очесе растений на корню становится специфический состав вороха, поступающего в молотилку комбайна. Порядка 80 % в нем составляет свободное зерно, тогда как большинство недомолоченных колосьев имеют соломину, длина которой (в 70 % случаев) варьируется в пределах от 15 до 132 мм [12]. В связи с этим, во-первых, существенно снижается эффективность работы молотильного устройства, поскольку практически отсутствует эффект удерживания колоса за соломину.

Во-вторых, происходит повторное ударное воздействие бичей барабана на свободные зерна, что приводит к их травмированию и разрушению. То есть ухудшается качество продукции при излишнем (непроизводительном) расходе энергоресурсов.

Для оптимизации процесса целесообразно не подавать в молотильное устройство весь очесанный ворох. То есть обмолоту (точнее - домолоту) колосьев должен предшествовать процесс сепарации вороха с целью выделения из него свободного зерна и мелких примесей, с их последующей подачей непосредственно в систему очистки, минуя молотильное устройство. В этом случае должно произойти существенное улучшение работы молотильного устройства за счет облегчения возможности синтеза оптимальной конструкции и ее адаптации к более узкому диапазону варьирования параметров поступающих в нее недомолоченных колосьев и соломин.

Если оставаться в рамках традиционной схемы компоновки зерноуборочного комбайна, то сепарацию очесанного вороха целесообразно осуществлять внутри наклонной камеры [13]. Для осуществления указанного варианта технологического процесса предложено несколько технических решений, как отечественных, так и зарубежных [14; 15]. Как правило, рабочая поверхность представляет собой решетку (сетку), под которой размещен транспортер, подающий просыпающиеся сквозь ее ячейки компоненты вороха на транспортную доску системы очистки. Развитие идеи привело к размещению в наклонной камере обмолачивающих роторов с решетчатыми подбарабаньями [16].

В результате дальнейших теоретических изысканий была обоснована форма отверстий решетки, наиболее соответствующая физико-механическим свойствам и размерам компонентов очесанного вороха [17; 18; 19; 20]. При этом нижний транспортер предложено заменить наклонным шнеком, что должно упростить конструкцию и увеличить надежность ее работы [18].

Экспериментальные исследования, выполненные на лабораторной установке, имитирующей наклонную камеру зерноуборочного комбайна, снабженную нижней решетчатой поверхностью, свидетельствуют о том, что осуществить практически полную сепарацию очесанного вороха в пределах ее конструктивной длины возможно. При этом установлено, что оптимальные параметры отверстий существенным образом выходят за пределы, полученные при предварительном теоретическом моделировании процесса. Это обусловлено тем, что на начальном этапе моделирования процесса сепарации рассматривалось равновесие и условия про-

хода сквозь отверстие отдельного зерна без учета его взаимодействия с окружающей массой вороха. В связи с этим представляется целесообразным усложнить модель, что поможет выявить качественные и количественные параметры взаимодействия компонентов вороха и найти резервы для дальнейшего совершенствования конструкции.

Научная гипотеза исследования

Вопрос истечения сыпучих материалов сквозь отверстия рассматривается большинством ученых с точки зрения классической механики и гидравлики. При этом отдельное зерно представляется в качестве горизонтального параллепипеда, на который действуют соответствующие силы, характерные для частицы жидкости. В условиях проектирования приемно-распределительных устройств зерновых бункеров такая гипотеза дает приемлемый результат [21; 22], однако в экспериментах с моделью наклонной камеры фактические результаты по скорости истечения компонентов вороха, перемещаемого скребком наклонного (плавающего) транспортера вверх по решетчатой поверхности, существенным образом отличаются от теоретически спрогнозированных. То есть характер процесса сепарации в наклонной камере имеет принципиальные отличия от истечения жидкости сквозь отверстие, в котором скорость зависит в основном от напора (высоты слоя), живого сечения и коэффициента вязкости.

В качестве ближайшего прототипа рассматриваемого процесса целесообразно принять истечение зерна из бункера зернодробилки в момент, близкий к его опорожнению. В этом случае оставшийся объем зерна, как правило, сосредотачивается асимметрично по отношению к выходному отверстию и (в определенный момент) происходит соскальзывание в него целого наклонного слоя. В результате вокруг отверстия формируется открытая с одной стороны зерновая полуворонка, на поверхности которой практически отсутствует эффект сводообразования и расклинивания материала. То есть, поперечное давление на соскальзывающий слой и сопутствующая этому сила трения, характерные для процесса истечения материала из наполненной емкости (по аналогии с теорией послойного течения), практически отсутствуют.

В нижней части наклонной камеры зерноуборочного комбайна скребок совершает движение по дуге окружности, вследствие чего он внедряется в поступающий от очесывающего адаптера слой вороха и захватывает его часть. В связи с этим можно условно считать, что после захвата скребком 1 вороха 5 в нижней части наклонной камеры комбайна поперечное (по отношению к скребку) сечение перемещаемого объема представляет собой прямоугольный тре-

угольник, одним из катетов которого является высота указанного скребка (рис. 1, а). В результате преодоления границы между сплошной поверхностью решетчатого днища 2 и нижней кромкой продольного отверстия 3 потерявший опору снизу элементарный объем (слой) 4 вороха начинает скольжение вдоль плоскости раздела 7, сориентированной под углом внутреннего трения ф к горизонту. По мере перемещения скребка 1 по направлению скорости V начинается скольжение второго слоя 6 (рис. 1, б). Далее к процессу подключается очередной слой 8 (рис. 1, в) и, таким образом, в движение скольжения вдоль наклонных плоскостей раздела 7 приходят и все осталь-

ные слои поперечного сечения вороха 5. Проходя сквозь отверстие 3, слой вороха дезинтегрируется и на дальнейшее течение процесса не влияет.

Для оценки количественных параметров процесса найдем скорость скольжения слоя исходя из равновесия в плоскости раздела движущих сил и сил трения. Поскольку относительное движение начинается из состояния покоя, то средняя скорость может быть определена выражением

Уср =1 л/2 ёк , (1)

где h - длина плоскости раздела, м; ф - угол внутреннего трения вороха.

Рис. 1. Фазы процесса прохождения вороха сквозь отверстие решетчатой поверхности

(обозначение позиций в тексте) Fig. 2. The phases of the process of grain passing through the opening of the lattice surface

(marking of positions in the text)

Если принять h = 0,03 м, а ф = 45°, то Vср = 0,32 м/с. То есть скользящий по плоскости раздела слой вороха должен преодолеть ее длину за 0,094 с. За это время скребок 1, движущийся со скоростью V = 3 м/с, переместится на 0,28 м, то есть, полностью преодолеет принятую нами при проведении экспериментов длину отверстия 3. Таким образом, сквозь первое отверстие сможет пройти только часть вороха, транспортируемого скребком 1. Оставшиеся объемы изначально наиболее высоких слоев 10 (рис. 1, г) образуют новое сечение также прямоугольной формы, после чего процесс повторяется на следующих отверстиях. Оценка степени адекватности научной гипотезы Для оценки степени адекватности гипотезы и оптимизации параметров сепарирующего устройства был проведен эксперимент. Установка состояла из

корпуса 1, скребкового транспортера 2, решетчатого днища 3 и емкости 4 для сбора свободного зерна 5. Привод установки осуществлялся от электродвигателя 6 посредством цепной передачей 7 (рис. 2). Регулировка скорости транспортера выполнялась при помощи частотного преобразователя 8 «Веспер» Е2-8300. Скребок перемещал объем вороха, соответствующий подаче комбайна КЗС-1218 «Полесье», по решетчатой поверхности, в которой последовательно были выполнены продолговатые отверстия. Их размеры варьировались в следующих пределах: длина от 60 до 200 мм, а ширина от 6 до 10 мм. При этом во всех вариантах опыта суммарное живое сечение отверстий составляло 50 % площади решетки (рис. 2).

В результате эксперимента установлено, что при оптимальном соотношении длины и ширины отверстий (160 и 8 мм, соответственно) длина сепа-

рирующей поверхности, необходимая для полного выделения из вороха свободного зерна, должна быть порядка 1 140 мм. В связи с этим с учетом времени прохождения скребком транспортера одного отверстия (при скорости 3 м/с) свободно соскальзывающий слой вороха успевает развить среднюю скорость вдоль плоскости скольжения порядка 0,2 м/с. С учетом того, что суммарное живое сечение отверстий составляет половину площади сепарирующей решет-

ки, ее минимальная длина может быть определена следующим образом

2к„Г

V_

(2)

где hcp - средняя длина плоскости скольжения слоев вороха.

Зависимость минимальной длины сепарирующей поверхности от средней длины плоскости скольжения слоев представлена в таблице 1.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки (обозначение позиций в тексте) Fig. 2. Scheme of experimental installation (marking of positions in the text)

Таблица 1. Минимальная длина сепарирующей поверхности Ьср, в зависимости от величины h Table 1. The minimum length of the separating surface Lcp, depending on the value of h

ср

cp

Средняя длина поверхности скольжения слоев вороха hcp, м / The average length of the sliding surface of the grain layers hcp, m 0,01 0,02 0,03 0,04

Минимальная длина сепарирующей поверхности Lcp, м / Minimum length of the separating surface Lcp, m 0,3 0,6 0,9 1,2

Таким образом, при средней длине плоскости скольжения 0,04 м, соответствующей экспериментальной подаче вороха, теоретическая длина сепарирующей поверхности близка к экспериментально полученному значению этого параметра. Поскольку разница теоретического и экспериментального параметра близка к 5 %, то предложенная научная гипотеза с приемлемой степенью адекватности отражает процесс сепарации вороха сквозь решетчатое днище наклонной камеры зерноуборочного комбайна.

Следует иметь в виду, что принятая гипотеза процесса не учитывает факт соскальзывания части вороха с перемычек между отверстиями в поперечном (по отношению к вектору V движения скребка) направлении. С другой стороны, не учтено и расклинивающее действие остающихся на перемычках объемов зерна, начинающих формировать полуворонки на каждом отверстии. Поскольку два этих процесса разнонаправлены, то они компенсируют друг друга и практически не оказывают влияния на конечный результат.

Заключение

В результате выполненных исследований достоверно установлена возможность осуществления сепарации свободного зерна из очесанного вороха непосредственно в наклонной камере зерноуборочного комбайна. При этом выявлен резерв увеличения сепарирующей способности решетчатой поверхности за счет уменьшения шага размещения скребков на тяговых цепях наклонного (плавающего) транспортера. Вследствие этого имеется возможность существенно уменьшить площадь поперечного (по отношению к скребку) сечения перемещаемого вороха, а следовательно, и

длину поверхности скольжения слоев, лимитирующую время прохода каждого слоя вороха сквозь отверстие.

Очевидно, что поскольку в уравнение (2) входит множитель «2», отражающий тот факт, что живое сечение отверстий составляет 50 % от площади решетки, то уменьшение относительной площади перемычек должно способствовать росту сепарирующей возможности днища. Совершенствование конструкции в этом направлении лимитировано технологическими возможностями изготовителя, поскольку необходимо обеспечить приемлемую жесткость и устойчивость конструкции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клочков А. В., Попов В. А., Адась А. В. Комбайны зерноуборочные. Мн. : УП «Новик», 2000. 192 с.

2. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Энергоемкость выделения зерна из колоса // Техника в сельском хозяйстве. 2013. № 4. С. 22-24.

3. Ожерельев В. Н., Никитин В. В., Синяя Н. В. Влияние угла наклона рифов на энергоемкость молотильного устройства // Тракторы и сельхозмашины. 2014. № 5. С. 34-36.

4. Жалнин Э. В. Методологические аспекты механизации производства зерна в России. М. : Полиграф сервис, 2012. 368 с.

5. Жалнин Э. В. Уборка с очесом на корню: за и против // Сельский механизатор. 2013. № 8. С. 10-12.

6. Савин В. Ю. Обоснование рациональных параметров и режимов работы прицепного очесывающего устройства для уборки зерновых культур : автореф. дисс. ... техн. наук. Воронеж, 2011. 22 с.

7. Алдошин Н. В., Лылин Н. А., МосяковМ. А. Уборка зернобобовых культур методом очеса // Дальневосточный аграрный вестник. 2017. № 1. С. 67-73.

8. БурьяновМ. А. Параметры и режимы процесса очеса зерновых культур навесной на комбайн жаткой: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Зерноград, 2011. 20 с.

9. Шабанов П. А., Шабанов Н. П. Обмолот на корню - дальнейшее развитие двухфазного способа обмолота зерновых культур // Достижения науки и техники в АПК. 2006. № 8. С. 8-10.

10. Скрипкин Д. В. Совершенствование молотильно-сепарирующего устройства и технологии обмолота зерновых колосовых культур на корню: дисс.....канд. техн. наук. Волгоград, 2005. 143 с.

11. Ожерельев В. Н., Никитин В. В., Игнатов В. Д. Адаптация зерноуборочного комбайна к работе с очесанным зерновым ворохом // Техника в сельском хозяйстве. 2013. № 6. С. 5-7.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12. Ожерельев В. Н., Никитин В. В., Алакин В. М., Становов С. Н. Исследование параметров очесанного зернового вороха // Техника в сельском хозяйстве. 2013. № 1. С. 7-9.

13. Шабанов Н. П. Разработка и обоснование устройства для сепарации очесанного зернового вороха в наклонной камере зерноуборочного комбайна : автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Симферополь, 1997. 26 с.

14. Threshing machines: pat. 3448566 USA / Cornelis Van der Lely, declared 01.20.1966; published 10.06.1969; sheet No 8.

15. Дементьев А. В. и др. Наклонная камера зерноуборочного комбайна: а.с. 1687078 СССР. № 4689013; заяв. 12.05.1989; опубл. 30.10.1991, бюл. № 40.

16. Литовский М. И., Перекопский А. Н. Наклонная камера зерноуборочного комбайна: пат. 2380883 РФ. № 2008126966/12; заявл. 02.07.2008; опубл. 10.02.2010, бюл. № 4.

17. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Наклонная камера зерноуборочного комбайна: пат. 2566015 РФ. № 2014135980/13; заяв. 03.09.2014; опубл. 20.10.2015, бюл. № 29.

18. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Наклонная камера зерноуборочного комбайна: пат. 2577892 РФ. № 2014145875/13; заяв. 14.11.2014; опубл. 20.03.2016, бюл. № 8.

19. Ожерельев В. Н., Никитин В. В. Предварительная сепарация очесанного зернового вороха в наклонной камере. В сборнике: Агропромышленный комплекс на рубеже веков: материалы международной на-

учно-практической конференции, посвященной 85-летию агроинженерного факультета. Ч. 1. Воронеж : ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2015. С. 165-170.

20. Ожерельев В. Н. Никитин В. В., Комогорцев В. Ф. Наклонная камера зерноуборочного комбайна // Вестник Брянской ГСХА. 2016. № 3. С. 65-69.

21. Ахматов А. А. Совершенствование процесса распределения зернового вороха по ширине рабочих органов воздушно-решетных зерноочистительных машин : автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2018. 20 с.

22. Ахматов А. А., Оробинский В. И., Шацкий В. П., Солнцев В. Н. К обоснованию истечения зерновых смесей в питающем устройстве // Вестник Воронежского ГАУ. 2016. № 4 (51). С. 114-120.

Дата поступления статьи в редакцию 17.04.2018, принята к публикации 31.05.2018.

Информация об авторах: Ожерельев Виктор Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

профессор кафедры «Технические системы в агробизнесе, природообустройстве и дорожном строительстве»

Адрес: Брянский государственный аграрный университет,

243365, Россия, Брянская обл., Выгоничский р-н, с. Кокино, ул. Советская, 2а

E-mail: [email protected]

Spin-код: 3423-0991

Никитин Виктор Васильевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технический сервис»

Адрес: Брянский государственный аграрный университет,

243365, Россия, Брянская обл., Выгоничский р-н, с. Кокино, ул. Советская, 2а

E-mail: [email protected]

Spin-код: 5246-6938

Заявленный вклад авторов:

Ожерельев Виктор Николаевич: общее руководство проектом, формулирование основной концепции исследования, окончательное редактирование текста.

Никитин Виктор Васильевич: сбор и обработка материалов, проведение экспериментов, подготовка первоначального варианта текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Klochkov A. V., Popov V. A., Adas' A. V. Kombajny zernouborochnye [Combine grain harvesters]. Minsk: UP «Novik», 2000. 192 p.

2. Ozhereliev V. N., Nikitin V. V. Jenergoemkost' vydelenija zerna iz kolosa [Energy intensity of grain extraction from the ear], Tehnika v sel'skom hozjajstve [Equipment in agriculture], 2013, No. 4, pp. 22-24.

3. Ozhereliev V. N., Nikitin V. V., Sinjaja N. V. Vlijanie ugla naklona rifov na jenergoemkost' molotil'nogo us-trojstva [The influence of the angle of inclination of the reefs in the energy intensity of the threshing device], Traktory i sel'hozmashiny [Tractors and agricultural machinery], 2014, No. 5, pp. 34-36.

4. Zhalnin Je. V. Metodologicheskie aspekty mehanizacii proizvodstva zerna v Rossii [Methodological aspects of grain production mechanization in Russia]. Moscow: Poligraf servis, 2012. 368 p.

5. Zhalnin Je. V. Uborka s ochesom na kornju: za i protiv [Cleaning with tow standing: for and against], Sel'skij mehanizator [Rural machine operator], 2013, No. 8, pp. 10-12.

6. Savin V. Ju. Obosnovanie racional'nyh parametrov i rezhimov raboty pricepnogo ochesyvajushhego us-trojstva dlja uborki zernovyh kul'tur: avtoref. diss. ... kand. tehn. nauk [Substantiation of rational parameters and operation modes trailed the combing device for harvesting grain crops: author. Ph. D. (Engeneering) Diss.]. Voronezh, 2011. 22 p.

7. Aldoshin N. V., Lylin N. A., Mosjakov M. A. Uborka zernobobovyh kul'tur metodom ochesa [Cleaning legumes method to remove waste], Dal'nevostochnyj agrarnyj vestnik [Far Eastern agrarian Bulletin], 2017, No. 1, pp. 67-73.

8. Bur'janov M. A. Parametry i rezhimy processa ochesa zernovyh kul'tur navesnoj na kombajn zhatkoj: avto-ref. diss. ... kand. tehn. nauk [Parameters and modes of process of oches of grain crops hinged on the combine by a header: Ph. D. (Engeneering) Diss.]. Zernograd, 2011. 20 p.

9. Shabanov P. A., Shabanov N. P. Obmolot na kornju - dal'nejshee razvitie dvuhfaznogo sposoba obmolota zernovyh kul'tur [Thrashing at the root - further development of the two-phase method of thrashing crops], Dostizhe-nija nauki i tehniki v APK [The achievements of science and technology in agriculture], 2006, No. 8, pp. 8-10.

10. Skripkin D. V. Sovershenstvovanie molotil'no-separirujushhego ustrojstva i tehnologii obmolota zernovyh kolosovyh kul'tur na kornju: diss. ... k.t.n. [Improvement of the grinding-separating device and technology of grinding of cereal crops on the root: Ph. D. (Engeneering) Diss.]. Volgograd, 2005. 143 p.

11. Ozhereliev V. N., Nikitin V. V., Ignatov V. D. Adaptacija zernouborochnogo kombajna k rabote s oche-sannym zernovym vorohom [Adaptation of combine harvester to work with the combusted grain heap], Tehnika v sel'skom hozjajstve [Technics in agriculture], 2013, No. 6, pp. 5-7.

12. Ozhereliev V. N., Nikitin V. V., Alakin V. M., Stanovov S. N. Issledovanie parametrov ochesannogo zer-novogo voroha [Study of parameters oceanog grain heap], Tehnika v sel'skom hozjajstve [Technique in agriculture], 2013, No. 1, pp. 7-9.

13. Shabanov N.P. Razrabotka i obosnovanie ustrojstva dlja separacii ochesannogo zernovogo voroha v nak-lonnoj kamere zernouborochnogo kombajna: avtoref. diss. ... kand. tehn. nauk [Development and justification of the device for the separation of combed grain heap in the inclined chamber combine harvester: Ph. D. (Engeneering) Diss.]. Simferopol, 1997. 26 p.

14. Threshing machines: pat. 3448566 USA / Cornelis Van der Lely, declared 01.20.1966; published 10.06.1969; sheet No. 8.

15. Dement'ev A.V. i dr. Naklonnaja kamera zernouborochnogo kombajna [Inclined camera combine harvester]: avtorskoe svidetel'stvo 1687078 SSSR. No 4689013; zajavleno 12.05.1989; opublikovano 30.10.1991, billjuten' No. 40.

16. Litovskij M. I., Perekopskij A. N. Naklonnaja kamera zernouborochnogo kombajna [Inclined camera combine harvester]: patent 2380883 Rossiyskaya Fereratsiya. No 2008126966/12; zajavleno 02.07.2008; opublikovano 10.02.2010, billjuten' No. 4.

17. Ozherel'ev V. N., Nikitin V. V. Naklonnaja kamera zernouborochnogo kombajna [Inclined camera combine harvester]: patent 2566015 Rossiyskaya Fereratsiya. No 2014135980/13; zajavleno 03.09.2014; opublikovano

20.10.2015, billjuten' No 29.

18. Ozherel'ev V. N., Nikitin V. V. Naklonnaja kamera zernouborochnogo kombajna [Inclined camera combine harvester]: patent 2577892 Rossiyskaya Fereratsiya. No 2014145875/13; zajavleno 14.11.2014; opublikovano

20.03.2016, billjuten' No. 8.

19. Ozhereliev V. N., Nikitin V. V. Predvaritel'naja separacija ochesannogo zernovogo voroha v naklonnoj kamere [Oceanog preliminary separation of grain heap in an inclined cel]. Agropromyshlennyy kompleks na rubezhe vekov: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 85-letiyu agroinzhenernogo fakul'teta [The agro-industrial complex at the turn of the century: materials of international scientific-practical conference dedicated to the 85th anniversary of agricultural engineering faculty]. P. I. Voronezh: FSBEI HE «Voronezh state agricultural university named after Peter I», 2015. pp. 165-170.

20. Ozhereliev V. N. Nikitin V. V., Komogorcev V. F. Naklonnaja kamera zernouborochnogo kombajna [Inclined camera combine harvester], Vestnik Brjanskoj GSHA [Bulletin of the Bryansk state agricultural Academy], 2016, No. 3, pp. 65-69.

21. Ahmatov A. A. Sovershenstvovanie processa raspredelenija zernovogo voroha po shirine rabochih organov vozdushno-reshetnyh zernoochistitel'nyh mashin avtoref. diss. ... kand. tehn. nauk [Improvement of grain heap distribution process by width of working bodies of air-sieve grain cleaning machines crops: Ph. D. (Engeneering) Thesis]. Voronezh, 2018. 20 p.

22. Ahmatov A. A., Orobinskij V. I., Shackij V. P., Solncev V. N. K obosnovaniju istechenija zernovyh smesej v pitajushhem ustrojstve [To justification of the expiration of grain mixes in the feeding device], Vestnik Voro-nezhskogo GAU [Bulletin of the Voronezh state agrarian University], 2016, No. 4 (51), pp. 114-120.

Submitted 17.04.2018, revised 31.05.2018.

About the authors: Viktor N. Ozhereliev, Dr. Sci. (Agriculture), the professor,

The professor of the chair «Technical systems in agribusiness, environmental engineering and road construction» Address: Bryansk State Agrarian University,

243365, Russia, Bryanskaya obl., Vygonichskiy District, Kokino, Sovetskaya Str., 2a E-mail: [email protected] Spin-code: 3423-0991

Viktor V. Nikitin, Ph. D. (Engineering), the associate professor, the associate professor of the chair «Technical service» Address: Bryansk State Agrarian University,

243365, Russia, Bryanskaya obl., Vygonichskiy Dictrict, Kokino, Sovetskaya Str., 2a E-mail: [email protected] Spin-code: 5246-6938

Contribution of the authors:

Viktor N. Ozhereliev: managed the research project, developed the theoretical framework , writing the final text. Viktor V. Nikitin: collection and processing of materials, implementation of experiments, preparation of the initial version of the text.

All authors have read and approved the final manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.