Унифицированный молотильный аппарат Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства

РАЗДЕЛ II ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

УДК 631.354.2

УНИФИЦИРОВАННЫЙ МОЛОТИЛЬНЫЙ АППАРАТ

М.И. ЛИПОВСКИЙ, д-р техн. наук; АН. ПЕРЕКОПСКИЙ, канд. техн. наук

Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных

и экологических проблем сельскохозяйственного производства - ИАЭП», Санкт-Петербург

Целью работы является обоснование нового молотильного аппарата, позволяющего унифицировать молотилки зерноуборочных и рисоуборочных комбайнов. Необходимость выпуска последних, оборудуемых штифтовым молотильным аппаратом, вызвана тем, что бильный молотильный аппарат, применяемый на зерноуборочных комбайнах, неэффективен при обмолоте риса. Дезунификация зерно- и рисоуборочных комбайнов усложняет их производство и комплектование парка комбайнов в сельскохозяйственных предприятиях. Для обеспечения высокоэффективного обмолота всех культур, убираемых комбайнами, разработан унифицированный молотильный аппарат с зубовыми бичами, обеспечивающий достаточно эффективную уборку зерновых колосовых культур и легко перестраиваемый на бильный вариант и вариант для уборки риса. Один из мировых лидеров комбайностроения фирма Claas для использования зерноуборочного комбайна на уборке риса предусматривает замену бильного барабана штифтовым. Данная операция требует специального оборудования, которое обычно имеется в стационарных или мобильных мастерских. Переоборудование унифицированного молотильного аппарата на различные варианты может выполняться в полевых условиях оператором комбайна без применения специальных средств. При уборке зерновых колосовых культур, которые в зерновом балансе РФ составляют 90%, новый молотильный аппарат позволяет повысить пропускную способность комбайна на 18-24%; снизить энергоемкость обмолота на 20-30%, потери зерна в 1,5-2,0 раза, травмирование зерна на 30-40%, расход горючего на работу двигателя и, соответственно, выброс в атмосферу выхлопных газов на 1318%. Не требуется регулировка молотильных зазоров, которые одинаковые для всех колосовых культур и условий. Последнее повышает вероятность правильной настройки молотилки с 0,2 до 0,5. Осуществляется новый более эффективный обмолот при двухуровневом энергетическом воздействии на обмолачиваемую культуру, соответствующий свойствам колоса зерновых культур. Описанный молотильный аппарат может использоваться в трех вариантах. При зафиксированных в нерабочем положении рифленых бичах и установленных дополнительных крайних планках подбарабанья молотильный аппарат используется для обмолота риса и других труднообмолачиваемых культур. При таком же оформлении барабана и подбарабанья без дополнительных планок молотильный аппарат используется для обмолота зерновых колосовых культур. При зафиксированных в рабочем положении рифленых бичах и подбарабаньи без дополнительных планок молотильный аппарат используется для обмолота метелочных, мелкосеменных и некоторых других культур.

Ключевые слова: унифицированный молотильный аппарат; зерноуборочный комбайн; рисоуборочный комбайн; двухуровневое энергетическое воздействие.

UNIFIED THRESHING MECHANISM

MI. LIPOVSKIY, DSc (Engineering); A.N. PEREKOPSKIY, Cand. Sc. (Engineering)

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IEEP", Saint Petersburg

The reported work objective was to demonstrate feasibility of a new threshing mechanism, which allows unifying the threshers of grain and rice combine harvesters. The rasp-bar threshers installed on grain combine harvesters are ineffective when threshing rice. So special machines equipped with peg threshers are required. The lack of unification between the grain and rice combine harvesters makes the manufacturing process and acquisition of these machines by the farms more complicated. To provide highly efficient threshing of all crops harvested with combines, a unified threshing mechanism with finger rasps for harvesting spiked cereals was designed; it can be easily re-adjusted to the beater option and the option to harvest rice. One of the world leaders in manufacture of combine harvesters, Claas Group, replaces the rasp bar threshing drum with spike tooth concave in order to use the grain combine harvester for harvesting rice. This operation requires special equipment, which is generally available in fixed or mobile workshops. A unified threshing mechanism can be re-adjusted to different options in the field by the operator without the use of special tools. When harvesting the spiked cereal crops, which account for 90% in the grain balance of the Russian Federation, with a new threshing unit the throughput of the combine harvester increases by 18 to 24%; the energy intensity of threshing is reduced by 20 to 30%; the grain loss is 1.5-2.0 times smaller and the grain damage is 30 to 40% less. The fuel consumption by the engine, and, consequently, the atmosphere emissions of exhaust gases, drop by 13 to 18%. Adjustment of the threshing gaps, which are the same for all cereal crops and conditions, is not required. This increases the probability of correct settings of the thresher from 0.2 to 0.5. The more efficient threshing is provided owing to the two-level energy impact on the threshed crop, which complies with the properties of the cereal spike. Described threshing unit can be used in three options: when the corrugated rasps are fixed in the rest position and the concave is supplied with additional limiting planks, the unit is used for threshing rice and other difficult-to-thresh crops. With the same design of the drum and the concave having no additional planks, the unit is used for threshing spiked cereals. When the corrugated rasps are fixed in the rest position and the concave has no additional planks, the unit is used for threshing headings, small seed and some other crops.

Keywords: Unified threshing mechanism, grain combine harvester, rice combine harvester, two-level energy impact

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время для уборки зерновых культур выпускаются два типа комбайнов -зерноуборочные и рисоуборочные. Необходимость выпуска последних, оборудуемых штифтовым молотильным аппаратом, вызвана тем, что бильный молотильный аппарат, применяемый на зерноуборочных комбайнах, неэффективен при обмолоте риса. Дезунификация зерно- и рисоуборочных комбайнов усложняет их производство и комплектование парка комбайнов в сельскохозяйственных предприятиях.

Рассматриваемый молотильный аппарат позволяет высокоэффективно выполнять уборку всех зерновых культур одним типом комбайна.

Для обеспечения высокоэффективного обмолота всех культур, убираемых комбайнами, разработан унифицированный молотильный аппарат, барабан которого [1] снабжен зубовыми и рифлеными бичами с возможностью быстрой перенастройки с одного варианта на другой, а подбарабанье - съемными планками с выступами [2].

Один из мировых лидеров комбайностроения фирма Claas для использования зерноуборочного комбайна на уборке риса предусматривает замену бильного барабана штифтовым. Данная операция требует специального оборудования, которое обычно имеется

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства

в стационарных или мобильных мастерских. Переоборудование унифицированного молотильного аппарата на различные варианты может выполняться в полевых условиях оператором комбайна без применения специальных средств.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Использованы материалы лабораторных исследований, а также испытаний комбайнов, оборудованных молотильными барабанами с разновысокими зубовыми бичами. Испытания проведены при уборке всех зерновых колосовых культур. Влажность зерна убираемых культур составляла 11-37%, влажность стеблей достигала 52%. Осуществлена производственная проверка в хозяйствах Красноярского края образцов промышленной партии комбайнов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Унифицированный молотильный аппарат (рис. 1-4) состоит из барабана 1 и решетчатого подбарабанья 2. Барабан содержит корпус 3, образованный дисками и образующими выступы подбичниками 4, и закрепленные на последних зубовые бичи 5. На двух диаметрально противоположных зубовых бичах установлены обтекаемые планки 6. Планки 6 частично перекрывают зубья по длине так, что рабочая часть последних оказывается короче, чем зубья остальных рядов. Зубья могут быть расположены на корпусе по винтовой линии или в шахматном порядке так, что соседние следы зубьев частично перекрывают друг друга, а вершины всех зубьев лежат на одной цилиндрической поверхности. С подбичниками, кроме тех, на зубовых бичах которых установлены обтекаемые планки, шарнирно связаны рифленые бичи 7, которые могут фиксироваться на корпусе 3 в нерабочем положении с помощью разъемных соединений. Подбарабанье снабжено дополнительными поперечными планками 8 с трапециевидными выступами, проходящими между зубьями барабана.

Рис. 1. Схема унифицированного молотильного аппарата в варианте для обмолота риса

Рис. 2. Схема унифицированного молотильного Рис. 3. Схема унифицированного молотильного аппарата в варианте для обмолота колосовых аппарата в варианте для обмолота

культур метелочных культур

1

8

Рис. 4. Вид А на рис. 1

Описанный молотильный аппарат может использоваться в трех вариантах. При зафиксированных в нерабочем положении рифленых бичах и установленных дополнительных крайних планках подбарабанья молотильный аппарат используется для обмолота риса и других труднообмолачиваемых культур. При таком же оформлении барабана и подбарабанья без дополнительных планок молотильный аппарат используется для обмолота зерновых колосовых культур. При зафиксированных в рабочем положении рифленых бичах и подбарабаньи без дополнительных планок молотильный аппарат используется для обмолота метелочных, мелкосеменных и некоторых других культур.

Схема барабана унифицированного молотильного аппарата при использовании рифленых бичей с лобовой частью [3] представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема барабана унифицированного молотильного аппарата при использовании

рифленых бичей с лобовой частью

В описанном варианте унифицированного молотильного аппарата несколько усложнена конструкция барабана за счет шарнирного крепления рифленых бичей к его корпусу. Для устранения этого недостатка разработан вариант унифицированного барабана, в котором рифленые бичи предусмотрены в виде сменного комплекта и установлены на съемных подбичниках, которые для реализации бильного варианта барабана крепятся к передним (рис. 6) или задним (рис. 7) [4] стенкам подбичников корпуса зубового варианта барабана.

Рис. 6. Схема барабана унифицированного Рис. 7. Схема барабана унифицированного

молотильного аппарата с креплением рифленых молотильного аппарата с креплением рифленых бичей на съемных подбичниках (бильный вариант) рифленых бичей на съемных подбичниках к

задним стенкам подбичников корпуса барабана 51

В течение 15 уборочных сезонов на 9 МИСах проведены испытания комбайнов, оборудованных новым молотильным аппаратом в основном варианте (с зубовыми бичами). Подтверждена высокая эффективность разработки во всех природно-климатических зонах России от Балтийского побережья на западе до Тихоокеанского на востоке и до Кубани на юге. Положительные результаты получены при производственной проверке. Наглядной иллюстрацией отмеченных обстоятельств являются результаты испытаний комбайнов «Енисей-КЗС-957» и «Енисей-КЗС-954» на Северо-Западной МИС [5, 6], представленные в таблице.

Таблица

Условия и показатели работы комбайнов при периодических испытаниях на Северо-

Западной МИС (Протокол №10-37-03)

Наименование показателя, параметра Значение показателя

Комбайны

«Енисей-КЗС-954» «Енисей-КЗС-957»

Культура пшеница ячмень пшеница ячмень

Урожайность, т/га 3,52 3,42 3,52 3,42

Влажность зерна, % 16,1 37,2 16,1 37,2

Влажность соломы, % 22,8 54,0 22,8 54,0

Отношение массы зерна к массе соломы 1:1,5 1:1,3 1:1,5 1:1,3

Пропускная способность (при уровне потерь зерна 1,5%), кг/с 7,5 4,4 9,0 5,5

Содержание в бункерном

ворохе, %:

дробленого зерна 1,94 0,50 1,29 0,20

сорной примеси 0,76 1,70 0,30 1,70

Удельный расход топлива, кг/т 2,08 2,50 1,80 2,16

Указанные двухбарабанные комбайны отличаются только конструкцией барабанов. Первый оснащен барабанами с зубовыми бичами, а второй - бильными.

Об эффективности использования унифицированного молотильного аппарата в зубовом варианте на уборке риса свидетельствуют представленные на рис. 8 результаты испытаний на Дальневосточной МИС рисозерноуборочного комбайна - «Кедр-1200Р» [7], у которого в качестве второго молотильного аппарата вместо бильного, как у «Енисея- 1200Р», использован молотильный аппарат с зубовыми бичами.

Рис. 8. Потери зерна молотилками рисозерноуборочных комбайнов в зависимости от подачи (Протокол №05-18-19): _Кедр-1200Р;___Енисей-1200Р

Лабораторно-полевые испытания комбайна проведены при уборке риса Новосельский-52 урожайностью 3,13 т/га, влажностью зерна - 12,2%, стеблей - 45,2% при отношении массы зерна к массе соломы 1:1,7 в диапазоне значений приведенной подачи убираемой культуры в молотилку 1,3-7,4 кг/с.

Как видно из рис. 8, на уборке труднообмолачиваемого риса Новосельский-52 пропускная способность опытного комбайна (5,2 кг/с) была на 60% больше, чем у эталона, а потери зерна - в 2 и более раз ниже. Качественные показатели работы существенно не отличались. Это свидетельствует о более эффективной работе экспериментального молотильного аппарата, по сравнению с бильным, в качестве второго молотильного аппарата рисозерноуборочного комбайна.

ВЫВОДЫ

При уборке зерновых колосовых культур, которые в зерновом балансе РФ составляют 90%, новый молотильный аппарат позволяет повысить пропускную способность комбайна на 18-24%, снизить энергоемкость обмолота на 20-30%, потери зерна в 1,5-2,0 раза, травмирование зерна на 30-40%, расход горючего на работу двигателя и соответственно выброс в атмосферу выхлопных газов на 13-18%. Не требуется регулировка молотильных зазоров, которые одинаковые для всех колосовых культур и условий. Осуществляется новый более эффективный обмолот, соответствующий свойствам колоса зерновых культур.Требуется экспериментальное подтверждение возможности использования универсального молотильного аппарата вместо штифтового при уборке риса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент №2400049 Универсальный молотильный барабан / Липовский М.И., Перекопский А Н. - Опубл. 2010. Бюл. №27.

2. Патент №2479194 Молотильное устройство (варианты) / Липовский М.И., Перекопский А Н., Липовский А.М. - Опубл. 2013. Бюл. №11.

3. Патент №2400050 Универсальный молотильный барабан / Липовский М.И., Перекопский А.Н. - Опубл. 2010. Бюл. №27.

4. Патент №142769 Универсальный молотильный барабан / Липовский М.И., Перекопский А.Н. - Опубл. 10.07.2014.

5. Липовский М.И., Перекопский А.Н. Зерноуборочный комбайн: из прошлого - к новому поколению. - СПб.: ИАЭП, 2015. - 316 с.

6. Липовский М.И., Сухопаров А.И. Результаты испытаний красноярских комбайнов нового поколения / Достижения науки и техники АПК. 2007. № 6. С. 36-37.

7. Липовский М.И. Рациональный обмолот зерновых культур. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2005. -140 с.

УДК 631.316

ВЛИЯНИЕ РЫХЛЕНИЯ МЕЖДУРЯДИЙ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ГРЕБНЕЙ НА ВОДНО-ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ

В.И. ШАМОНИН, канд. техн. наук; А.В. СЕРГЕЕВ, канд. техн. наук

Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - ИАЭП», Санкт-Петербург

В статье представлены основные результаты экспериментальных исследований влияния глубокого рыхления при междурядной обработке на водно-воздушный режим почвы. Были определены показатели плотности, влажности и пористости почвы по слоям, на всю глубину обработки до и после формирования гребневой поверхности культиватором КНО-2,8 и экспериментальным культиватором КОР-2,8 с изменением этих показателей во времени. В результате исследований установлено, что использование при нарезке гребней окучивающего рабочего органа ярусной конструкции на упругой стойке позволяет добиться существенного улучшения водно-воздушного режима почвы в гребне. Разработанная конструкция рабочего органа дает возможность достичь средней пористости в гребне на уровне 54,6% (обычный окучивающий рабочий орган обеспечивает пористость на уровне 47%). Такое изменение структуры почвы для зон повышенного увлажнения позволило повысить пористость почвы в гребне на 7- 8%, приблизив ее к оптимальному показателю (55-60%).

Ключевые слова: глубокое рыхление; междурядная обработка; рабочий орган; влажность; плотность; почва; пористость.

EFFECT OF INTER-ROW SOIL LOOSENING ON WATER AND AIR REGIME WHEN FORMING THE RIDGES

V.I. SHAMONIN, Cand. Sc. (Engineering); A.V. SERGEEV, Cand. Sc. (Engineering)

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems

in Agricultural Production - IEEP", Saint Petersburg