Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Параметры устройства для нормализации хлебной массы в наклонной камере комбайна перед обмолотом сухих короткостебельных зерновых культур

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Байзакова Жумакуль Сейткадыровна

Новосибирск 2013

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Стратегией технологического развития Республики Казахстан для обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2020 года намечено довести производство зерна до 25…30 млн. т. Успешное выполнение поставленных задач может быть обеспечено за счет дальнейшего технического перевооружения сельскохозяйственного производства и рационального использования имеющейся в хозяйствах техники.

В системе работ по производству зерна наиболее ответственным и напряженным этапом является уборка урожая. В южных регионах республики из-за сухого климата зерновые колосовые быстро созревают, растения получаются короткостебельными и имеют низкую влажность, что являются причиной значительных (до15%) потерь их зерна при уборке.

Использование известных технических решений при прямом комбайнировании сухих короткостебельных зерновых культур из-за несоответствия длина стеблей оптимальным параметрам расстановки гофр снижается степень расслоения и ориентация коротких стеблей по ширине молотилки, что вызывает потери зерна при обмолоте, причем значительные от общего урожая. При этом, однообразные воздействия гофр на хлебную массу по длине наклонной камеры, оказывают низкую механическую ориентацию стеблей по ширине и длине МСУ (молотильно-сепарирующего устройства) уборочной машины. Более полной ориентации сухих коротких стеблей зерновых по ширине и длине МСУ зерноуборочного комбайна способствуют комбинированные воздействия, т.е. на пути к МСУ хлебной массе необходимы переменные зазоры на выходе из наклонной камеры зерноуборочного комбайна. Это объясняется тем, что однообразные, единичные способы воздействия действуют на массу коротких стеблей односторонне, тогда как их комбинации являются более универсальными.

В связи с этим исследования, направленные на разработку устройства, установленного в наклонной камере, обеспечивающего снижение потерь зерна при уборке сухой короткостебельной хлебной массы, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР Казахского национального аграрного университета, по теме: «Параметры устройства для нормализации хлебной массы в наклонной камере комбайна перед обмолотом сухих короткостебельных зерновых культур».

Цель исследования - повышение эффективности уборки сухих короткостебельных зерновых культур за счёт равномерного распределения обмолачиваемой хлебной массы, поступающей в МСУ комбайна.

Объект исследования - физико-механические свойства хлебной массы сухих короткостебельных зерновых культур и технологический процесс работы однобарабанного зерноуборочного комбайна.

Предмет исследования - закономерности перемещения и равномерного распределения хлебной массы сухих короткостебельных зерновых культур в наклонной камере зерноуборочного комбайна.

Научная гипотеза: повысить эффективность работы однобарабанного зерноуборочного комбайна на обмолоте сухих короткостебельных хлебов можно за счет обеспечения равномерного слоя хлебной массы, поступающей в МСУ.

Методы исследования. Исследования осуществлялись с использованием стандартных и частных методик с применением математического моделирования и математической статистики, современных приборов и вычислительной техники.

Научная новизна. Определены физико-механические свойства сухих короткостебельных зерновых культур, влияющие на процесс уборки комбайном. Обоснованы пути повышения эффективности уборки сухих короткостебельных зерновых культур за счёт обеспечения равномерного распределения хлебной массы, поступающей в МСУ комбайна. Обоснована принципиальная технологическая схема устройства и его параметры для равномерного распределения хлебных масс перед обмолотом. Выявлено влияние конструктивных параметров устройства на качественные показатели работы комбайна. Новизна технического решения защищена инновационным патентом №23913 «Ускоритель обмолота для уборочных машин».

Практическая ценность и реализация результатов. Результаты исследований использованы при разработке опытного образца устройства для уборочных машин (УО-1), а также применяются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов на инженерном факультете.

Результаты работы включены в издание научных разработок казахстанских ученых, рекомендуемых для внедрения в сельскохозяйственное производство. Устройство УО-1 включено в программу развития сельскохозяйственного машиностроения и перечень машин и оборудования для агропромышленного комплекса на 2009-2015 гг. АО «АгромашХолдинг» г. Костанай освоено опытное производство УО-1. По состоянию на 1.01.2012г. выпущено 5 единиц УО-1, которые успешно использовались на уборке сухих короткостебельных зерновых культур в Алматинской области.

Положения, выносимые на защиту:

- принципиальная технологическая схема устройства, расположенного в наклонной камере, обеспечивающего равномерное распределение хлебной массы на стадии ее подачи в молотилку комбайна;

- закономерности влияния конструктивных параметров для определения количественного состава и равномерности распределения хлебной массы по ширине и длине МСУ комбайна при уборке в зависимости от длины стеблей и подачи хлебной массы;

- конструктивные параметры и режимы работы устройства для равномерного распределения хлебной массы по ширине и длине МСУ зерноуборочного комбайна.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях Казахского национального аграрного университета; на международных научно-практических конференциях; на международной научно-практической Интернет-конференции, V международная научна практична конференция «БЪДЕЩИ ИЗСЛЕДВАНИЯ - 2009», София, «Бял ГРАД-БГ» ООД, 2009, ХII-й международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Казахстана, Сибири и Монголии» (Шымкент, 2009), Gabor can you check please, is everything correctly written, на заседаниях НТС КБ АО «АгромашХолдинг» (г. Костанай, 2008г.) и отражены в научных отчетах.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 печатных работ, в том числе 4 публикации в рецензируемых журналах ВАК РФ, и 2 патента на изобретения.

2. Содержание работы

Введение содержит актуальность проблемы и необходимость повышения эффективности уборки зерна сухих короткостебельных зерновых культур за счёт совершенствования дообмолотного распределения стеблей по ширине и длине МСУ комбайна и разработки технических средств для её реализации, сформулированы цель и задачи исследований, приводятся объект и предмет исследования, показаны научная новизна полученных результатов, выносимых на защиту и практическая ценность работы, отражены вопросы реализации и апробации полученных научных результатов, дана общая характеристика выполненных исследований.

В первой главе «Состояние вопроса, постановка цели и задач исследований» представлен аналитический обзор влияния способов уборки и обмолота сухих короткостебельных зерновых культур, их физико-механических свойств на посевные качества семян, а также этапов развития и перспектив совершенствования технологии уборки зерновых, применяемых технологий и технических средств.

Качественные показатели сухой короткостебельной хлебной массы при обмолоте имеют повышенную склонность к разрушениям и микроповреждениям. Совершенствование технологии и технических средств для уборки сухих короткостебельных хлебных масс с целью получения высококачественного зерна выдвигает соответствующие требования к средствам подачи и равномерного распределения хлебных масс в наклонной камере зерноуборочного комбайна.

В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

- обосновать возможность качественной работы зерноуборочного комбайна при уборке сухих короткостебельных зерновых культур за счет равномерного распределения хлебной массы, поступающей в МСУ комбайна;

- обосновать принципиальную технологическую схему устройства для равномерного распределения хлебной массы перед обмолотом;

- определить конструктивные параметры устройства гофрированного типа;

- выявить влияние устройства гофрированного типа, установленного в днище наклонной камеры зерноуборочного комбайна, на показатели его работы;

- провести оценку эффективности основных результатов исследования.

Во второй главе «Теоретические предпосылки к обоснованию параметров устройства для равномерного распределения хлебной массы перед обмолотом» рассмотрены основные факторы, вляющиие на повреждение зерна, теоретически исследовано движения хлебной массы перед обмолотом в наклонной камере и выявлено их влияние на качественные показатели работы комбайна. Описанию процесса движения хлебной массы в наклонной камере зерноуборочного комбайна посвящено значительное количество работ, но исследований степени равномерного распределения сухой короткостебельной хлебной массы в подобном процессе не проводилось.

Установлено, что при прямом комбайнировании исходное состояние плотности сухой короткостебельной хлебной массы имеет минимум по толщине в середине потока и максимум по краям. Шнек подает массу (при уборке высоту скошенной массы считаем одинаковой) к окну наклонной камеры. В центральной части окна высота слоя массы равна . Ближе к краям окна высота слоя будет изменятся за счет плотности хлебной массы, поступающей с краев жатки, здесь за счет дополнительных витков на шнеке разравнивания масс полностью не происходит (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Предполагаемая форма сечения потока массы: l - ширина входного окна наклонной камеры; L - ширина захвата жатки; Н - высота окна наклонной камеры.

Коэффициент неравномерности слоя можно определить по формуле:

, (1)

где - площадь поперечного сечения потока массы; - площадь отклонения выступов от среднего значения толщины потока массы (рис. 2); - коэффициент неравномерности слоя хлебной массы.

Если толщина хлебной массы в местах контакта бичей барабана увеличена, то возникают большие удельные давления, приводящие к повреждению зерен.

а б

Рисунок 2 - Исходное состояние хлебной массы (а) и к преобразованию массы по ширине молотилки зерноуборочного комбайна (б): h0 - высота наклонной камеры; hmax - максимальная толщина хлебной массы; hmin - минимальная толщина хлебной массы; hср - усредненная толщина хлебной массы.

С целью повышения степени (коэффициента) разравнивания , приводящей к минимизации потерь сухой короткостебельной хлебной массы, нами предложено устройство для нормализации хлебной массы, установленное на днище наклонной камеры (Рисунок 3).

а б

Рисунок 3 - Схема наклонной камеры с устройством (а) и V - образный профиль для распределения потока хлебной массы (б): а) 1 - наклонная камера; 2 - планки транспортера; 3 - гофры; 4 - дискретность гофра; 5 - терочно-отделительная решетка; 7 - желоб; 8 - сборник; 11- гайка; 12 - направляющая паза; б) ? - общая длина растаскивающей ветви гофр; ?_к - среднеарифметическое значение длины колосьев; ?' - длина дискретной части гофр

Устройство для нормализации хлебной массы, содержит наклонную камеру 1, размещенную в зерноуборочном комбайне, корпус с днищем 5, рабочая поверхность которой выполнена гофрированной, причем гофры имеют V - профиль 3, планчатый транспортер 2, приемный битер 6 и одна растаскивающая ветвь выполнена дискретной 4.

Общая длина растаскивающей ветви гофр определяется по формуле:

? = n (?_к + ?') , (2)

где ? - общая длина растаскивающей ветви гофр, мм;

n - количество дискретности, ед.;

?_к - среднеарифметическое значение длины колосьев, мм;

?' - длина дискретной части гофр, мм.

Рассмотрим процесс движения хлебной массы сухих короткостебельных в наклонной камере с устройством. В наклонной камере при перемещении нижележащие слои стеблей хлебной массы, взаимодействуя с прерывистыми гофрами данного устройства, за счет ударного импульса изменяют свое направление, т.е. перемещаются вдоль стенки гофры вправо и влево с некоторой относительной скоростью u. Одновременно при этом движущийся поток массы сверху увлекает в направлении своего движения смещенные частицы массы вдоль гофра (Рис. 4). Изменение количество движения стебля при взаимодействии с гофрами в момент удара происходит согласно по Рисунку 5.

; , (3)

где - масса единичного стебля;

- скорость стебля сухих короткостебельных масс в момент подхода к гофрам;

- скорость стебля в момент выхода из стенки гофра;

- ударный импульс;

- ударная сила;

- составляющая силы удара вдоль гофры, способствующая перемещению стебля вдоль гофры;

- составляющая силы удара вдоль главной нормали, способствующая появлению силы реакции гофра на стебель, т.е. ;

- сила трения, возникающая при перемещении стебля вдоль гофра .

; ; , (4)

где f - коэффициент трения скольжения между стеблем и гофром;

б - угол между направляющей гофром и направлением перемещения стебля вдоль наклонной камеры;

- сила реакции гофра на стебель;

ф - промежуток времени в течение которого действует ударная сила.

Масса движущаяся вдоль гофры и в первом приближении это движение примем поступательным (Рисунок 5).

Рисунок 4 - Схема движения стебля при взаимодействии дискретными гофрами



Рисунок 5 - Поступательные с движения массы вдоль гофры

Динамическое уравнение движение стебля вдоль гофры до дискретности

. (5)

Дифференциальное уравнение движения стеблевой массы:

, (6)

где s - величина смещения единичной массы вдоль гофра в функциональной зависимости от времени t;

ц - угол между силой тяжести Р стеблевой масс и наклонной камеры.

Величина силы тяжести стебля по сравнению с ударной силой незначительна и поэтому можно ею пренебречь.

, . (7)

Среднее значение ударной силы за время ф

. (8)

С течением времени вследствие действия u ударная сила снижается до нуля и далее стеблевая масса подхватывается верхним слоем движущейся массы. Изменение положение стебля (или стеблевой массы) вдоль гофры описывается уравнением:

. (9)

В тот момент когда стеблевая масса, уже в некоторой степени выровненная по ширине наклонной камеры, освобождается от гофры, основной поток массы движущийся сверху подхватывает ее, и в дальнейшем они перемещаются по дискретности, еще более улучшая равномерность распределения движущейся массы в направлении молотильного аппарата (Рис. 6).

Таким образом, при работе комбайна стебли сухих короткостебельных хлебных масс в результате движения по наклонной камере, за счет ударного импульса подхватываются слоем основного потока, взаимодействуя с дискретной частью гофра, изменяют свое направление и в молотильный аппарат поступают более выровненным потоком.

Устройство, установленное в наклонной камере, обеспечивающее более равномерное распределения потока сухой короткостебельной зерновой массы по ширине молотилки, способствует снижению нагрузки на соломотряс и очистку комбайна, лимитирующих производительность. При прочих равных условиях это дает увеличение производительности комбайна. Полученные теоретические зависимости описывают взаимодействие рабочих органов устройства и режимы их работы.



Рисунок 6 - Нормализации хлебной массы за счет повышения степени расслоения и ориентации коротких стеблей по ширине молотилки: ? - общая длина растаскивающей ветви гофр; ?' - длина дискретной части гофр; - скорость стебля в момент подхода к гофрам; - скорость стебля в момент выхода из стенки гофра; - ударный импульс; - ударная сила; - составляющая силы удара вдоль гофры; - составляющая сила удара вдоль главной нормали; - сила трения; б - угол между направляющей гофра и направлением перемещения стебля вдоль наклонной камеры; - сила реакции гофра на стебель; - промежуток времени в течение которого действует ударная сила

Для поиска оптимальных условий взаимодействия сухой короткостебельной хлебной массы с устройством используется метод планирования эксперимента.

В третьей главе «Программа и методика проведения экспериментальных исследований» изложены программа и методика экспериментальных исследований.

Программа экспериментальных исследований предусматривала решение следующих вопросов:

- определить физико-механические свойства сухой короткостебельной хлебной массы зерновых культур;

- определить коэффициент трения скольжения сухих стеблей по стали;

- определить коэффициент внутреннего трения стеблей сухой короткостебельной хлебной массы;

- выявить влияние подачи хлебной массы сухих короткостебельных, скоростного режима и угла постановки направляющих дискретности гофра на показатели работы устройства;

- определить конструктивные и технологические параметры устройства;

- определить эксплуатационно-технологические показатели работы комбайна с устройством и дать оценку эффективности его работы.

Физико-механические свойства сухой короткостебельной массы зерновых культур, коэффициенты ее скольжения по стали и внутреннего трения определены общепринятыми методами.

На первом этапе экспериментальных исследований использовалась лабораторная установка УНК-1 (сертификат № ВА 03-082/06, Рисунок 7)

Рисунок 7 - Технологическая схема работы устройства с хлебной массой сухих короткостебельных: 1- транспортер; 2 - шнек; 3 - мотовило; 4 - транспортер питателя; 5 - П-образная измерительная рамка; 6 - прорез рамки; 7 - фиксатор; 8 - метрическая линейка; 9 - разгрузочный транспортер; 10 - рама; 11 - гофры устройства; 12 - дискретность гофр.

Установка включала наклонную камеру с устройством, питающий и приемный транспортеры, измерительное устройство с метрической линейкой для замера исходных и смещенных координат стеблей хлебных масс сухих короткостебельных (патент № 23913). Привод рабочих органов установки дает возможность регулировать скоростной режим.

В ходе исследований определялись коэффициенты, физические величины и рациональные параметры элементов устройства. Конструкция позволяла изменять углы атаки и высоту направляющих гофр.

Для обоснования оптимальных параметров и режимов работы устройства для хлебных масс сухих короткостебельных использованы методы статистического планирования многофакторного эксперимента. Для этого был поставлен полный четырехфакторный эксперимент на трех уровнях варьирования в трехкратной повторности (Таблица 1):

Таблица 1- Регулируемые факторы и уровни их варьирования

Регулируемые факторы: натуральные (кодированные)	Кодированные уровни
	-	-1	0	+1
x1 - подачи хлебной массы (q, кг/пм)	1,2	1,5	2,0	2,5	2,8
x2 - количество дискретности гофр в устройстве (n, ед)	1	2,0	3,0	4,0	5
x3 - угол атаки V-образных гофр (б, град)	25,6	29,0	37,0	40,0	45,4
x4 - зазор между транспортером и рабочей поверхностью устройства (д, мм)	3,2	10,0	20,0	30,0	36,8

Примечание - звездное плечо = 1,682

В качестве критериев оптимизации приняты степени равномерности распределения, деформированность колосьев и свободного зерна.

При определении коэффициента распределения стебельной массы хлеба сухих короткостебельных в отвешенной порции находили исходные координаты окрашенных стеблей относительно центральной оси наклонной камеры. Хлебная масса подавалось питающим транспортером в наклонную камеру, проходила через исследуемые рабочие органы и попадала на приемный транспортер, где замерялись координаты смещенных стеблей относительно той же системы отсчета. Подсчет среднего значения отклонения окрашенных стеблей позволял оценивать коэффициент равномерности распределения хлебной массы сухих короткостебельных по формуле:

, (10)

где Х _mах - максимальное смещение окрашенных стеблей, мм;

X _min - минимальное смещение окрашенных стеблей, мм;

µ - коэффициент равномерности распределения слоя хлебной массы.

На втором этапе проверялись и уточнялись параметры устройства. Методами факторного планирования определялось влияние на показатели равномерности распределения массы: деформированных колосьев и свободных зерен и секундной подачи массы, количества дискретности гофра, угла атаки V-образных гофр и скорости транспортера.

На третьем этапе исследования проводились на опытном образце устройства с уточненными технологическими и конструктивными параметрами для определения технико-эксплуатационных показателей работы комбайна и экономической эффективности применения устройства для обмолота сухих короткостебельных зерновых культур. Сравнительные экспериментальные исследования технологического процесса комбайновой уборки сухих короткостебельных зерновых культур проводились по методике КубНИИТИМ. С помощью электронного микроскопа JEOL (Япония) JEM определена макро- и микроповреждаемость зерна хлебной массы сухих короткостебельных.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» представлены основные результаты лабораторных и полевых экспериментов, дан их анализ.

Изучены основные технологические характеристики и физико-механические свойства зерна хлебной массы сухих короткостебельных: высота растений для озимой пшеницы в среднем равна 0,9 м и для яровой пшеницы 0,7м, статический коэффициент трения 0,27, динамический коэффициент трения 0,19, коэффициент внутреннего трения стеблей изменяется в пределах 0,5-0,6, а усредненный коэффициент сцепления стеблей составляет - 0,68.

Для проведения многофакторного эксперимента был выбран трехуровневый композиционный план Бокса, обладающий симметричностью и ортогональностью.

По результатам многофакторного эксперимента найдены значения коэффициентов уравнения регрессии:

для распределения хлебной массы сухих короткостебельных, %

Y₁ = 79,783 - 0,02973 x₁ - 2,86924 - 0,80262 x₂ - 2,48042+ 2,47276 x₃ - 1,86186 - 0,95125 x₄ - 2,53344 - 5,93875 x₁x ₂ - 1,1125 x₁x ₃ + 0,70988 x₁x ₄ - 0,4375 x₂x ₃ + 1,80777 x₂x ₄ - 0,0375 x₃x ₄; (11)

для деформированных колосьев, %

Y₂ = 1,963 - 0,029727 x₁ + 0,767313 + 0,208086 x₂+ 0,767313- 0,095517 x₃ + 0,767313- 0,118906 x₄+ 0,997066- 0,293906 x₁x ₂ + 0,05 x₁x ₃+ 0,333086 x₁x ₄+ 0,175 x₂x ₃+ 0,570273 x₂x ₄- 0,075 x₃x ₄; (12)

для свободного зерна, %

Y₃ = 7,385 + 0,05945 x₁ - 1,10025- 0,02973 x₂ - 0,90584+ 0,11583 x₃- 0,57005- 0,20809 x₄ - 0,55238- 0,22059 x₁x ₂ + 0,0375 x₁x ₃ + 0,13277 x₁x ₄ - 0,1375 x₂x ₃ + 0,14695 x₂x ₄ + 0,13750 x₃x ₄. (13)

Полученные модели регрессии второго порядка (11)-(13) являются адекватным процессом равномерного распределениям хлебной массы сухих короткостебельных и качества обмолота в зависимости от параметров устройства, полно характеризуют процесс и имеют 95%-ную достоверность.

Объемный график на Рис. 8 дает наглядное представление о том, как показатель Y₁ - степень оптимального распределения хлебной массы сухих короткостебельных связан с подачей масс (x₁) и количеством дискретности в гофрах (x₂) при фиксированных на основном уровне угле атаки V-образных гофр (x₃=0) и зазоре между транспортером и кромками рабочих элементов (гофра) устройства (x₄ = 0).

Рисунок 8 - Отклик и изолинии обмолота зерна сухих короткостебельных пшеницы

Задача решена в программе Excel 2003. Получены следующие оптимальные параметры устройства: количество дискретности в гофрах n = 4 ед.; угол атаки V-образного гофра б = 40,0 град; зазор между транспортером и рабочей поверхностью ускорителя обмолота д = 20,8 мм, при которых подачи сухой короткостебельной хлебной массы q = 3,5 кг/пм и степень равномерного распределения хлебной массы сухих короткостебельных Y₁ = 84,1%, деформированных колосьев Y₂ = 6,4%; свободного зерна Y₃ = 3,3%.

По результатам исследований была разработана и изготовлена заводом АО «АгромашХолдинг» (г. Костанай), наклонная камера с устройством для уборки сухих короткостебельных хлебных масс (Рисунок 9).

Полевые испытания проведены на полях СПК «Жетысу» Карасайского района, Алматинской области. Было убрано 148 га сухих короткостебельных зерновых культур.

Для определения травмированности, макро- и микроповреждаемости зерна сухих короткостебельных яровой пшеницы ?аза?станды? 10 и озимой пшеницы Алмалы нами проведены эксперименты с комбайном, оборудованным устройством, установленным в наклонной камере. Результаты исследований представлены на Рисунках 10, 11а,б.

а б

Рисунок 9 - Конструктивно-технологическая схема (а) и экспериментальный образец наклонной камеры с устройством (б)

Из графиков зависимости травмирования зерна от подачи видно, что травмирование резко повышается при количестве подачи малых чисел до 1,2 п/м. Но при этом как для озимой, так и для яровой пшеницы травмирование даже при количестве подачи от 3-4 п/м менее допустимого уровня для семенного материала (1%). Общий вид кривых - гипербола. Кривые изменения макро- и микротравмирования зерна для сухой короткостебельной пшеницы в зависимости от количества подачи - параболы.



Рисунок 10 - Травмирование зерна в зависимости от подачи яровой и озимой пшеницы Тр, %

Вымолот и повреждение зерна комбайном, на котором установлено устройство, взаимосвязаны. Для определения данной зависимости мы воспользовались экспериментальными данными для озимой пшеницы Алмалы, представленными на Рисунке 11 а, б и провели дополнительные исследования на уборке яровой пшеницы ?аза?станды? 10.

а б

Рисунок 11- Макротравмирование МТр, % (а) и микротравмирование мТр, % (б) зерна в зависимости количества подачи яровой и озимой пшеницы

С помощью электронного микроскопа JEOL (Япония) JEM-1011 методом стандартного количественного анализа был рассчитан коэффициент повреждаемости яровой пшеницы ?аза?станды? 10 (Рисунки 12, 13).

а) б)

Рисунок 12 - Повреждения зерна (а) и результаты исследований (б) внутреннего эпидермиса и зародыша зерна при традиционной технологии уборки

Серийный комбайн для сухих короткостебельных хлебных масс не создает условия для обмолота без травм, при которых зародыш полностью или частично выбивается, зародыш и эндосперма одновременно имеют макротравмы. Наблюдались следующие виды макротравм: отбита часть эндоспермы, часть оболочки удалена. Как правило, эндосперма отбивается и оболочка удаляется при неравномерности подачи масс сухих короткостебельных. Коэффициент повреждаемости при традиционной технологии уборки составил - 0,9 (Рис. 12 а, б), а экспериментальным комбайном - 0,5 (Рис. 13 а, б).

а) б)

Рисунок 13 - Повреждения зерна (а) и результаты исследований (б) внешнего слоя зерна при усовершенствованной технологии уборки

Также были зафиксированы следующие виды микротравм: одиночные, мелкие повреждения зародыша, повреждения эндоспермы или оболочки в области эндоспермы.

Мы предполагали, что вымолот и повреждение зерна экспериментальным комбайном, оборудованным устройством, взаимосвязаны. Для определения данной зависимости мы воспользовались экспериментальными данными для озимой пшеницы Алмалы и яровой пшеницы ?аза?станды? 10, представленными на Рисунке 11 (а, б), провели дополнительные исследования на уборке. В результате получены данные по изменению коэффициента К₁ от количества дискретной части гофра при уборке сухой короткостебельной массы озимых и яровых, которые представлены на Рисунке 14.

Рисунок 14 - Значения коэффициента К₁ для яровой и озимой хлебной массы в зависимости от количества дискретности в гофрах

В результате получены данные по изменению коэффициента К₁ зерна яровой и озимой пшеницы от количества дискретности гофра в устройствах. Из графиков следует, что коэффициент К₁ изменяется от количества дискретности в гофрах по степенной зависимости то есть при заданном вымолоте зерна сухих короткостебельных повреждение растет при снижении количества дискретности в гофрах.

В диапазоне от 1…4 единиц дискретности в гофрах, характерном при уборке сухих короткостебельных зерновых в условиях южного района Казахстана, К₁ озимой хлебной массы равняется 0,01…0,014, а для яровой - 0,020…0,025. Отсюда можно делать вывод, что при уборке экспериментальными комбайнами уменьшилась макро- и микротравмирования зерна до 1,5%, чем серийный комбайн.

По результатам испытаний работы комбайна, модернизированного наклонной камерой, установлено, что количество дробления зерен уменьшилось с 5,5% до 1,0% соответственно, выработка за час чистой работы увеличилась на 22%, выработки за час сменного времени увеличилась на 16%.

В пятой главе «Экономическая эффективность использования устройства» проведена расчеты экономической эффективности применения комбайна с установленным устройством в сравнении с серийным.

Годовой экономический эффект от применения одного устройства в наклонной камере на уборки сухих короткостебельных хлебов составляет 664520 тенге.

Заключение

1. На основании проведенных исследований определены основные физико-механические свойства сухой короткостебельной хлебной массы зерновых культур. Получены показатели, влияющие на качество выполнения технологического процесса обмолота: высота растений для озимой пшеницы в среднем равна 0,9 м и для яровой пшеницы 0,7 м, статический коэффициент трения 0,27, динамический коэффициент трения 0,19, коэффициент внутреннего трения стеблей изменяется в пределах 0,5-0,6, а усредненный коэффициент сцепления стеблей составляет - 0,68.

2. Обоснована принципиальная технологическая схема устройства для нормализации хлебной массы в наклонной камере, определены его конструктивные параметры: количество дискретности гофр в устройстве n = 4,0 ед.; угол атаки V-образных гофр б = 40 град; зазор между транспортером и рабочей поверхностью устройства д = 20,8 мм., при которых степени равномерного распределения хлебной массы сухих короткостебельных Y₁ = 84,1%, деформированных колосьев Y₂ = 6,4%; свободного зерна Y₃ = 3,3%.

3. Коэффициент повреждаемости при традиционной технологии уборки как у внутреннего эпидермиса, так и у зародыша зерна составил - 0,9, а при применении экспериментального комбайна - 0,5.

4. По результатам исследований разработана и изготовлена на СБК завода АО «АгромашХолдинг» (г. Костанай) наклонная камера с устройством для нормализации хлебной массы перед обмолотом. Определены эксплуатационно-технологические показатели работы комбайна с модернизированной наклонной камерой. По сравнению с серийной наклонной камерой количество дробленного зерна уменьшилось с 5,5% до 1,0%; выработка за час чистой работы увеличилась на 22%, выработка за час сменного времени увеличилась на 16%.

5. Годовой экономический эффект от применения одного устройства в наклонной камере на уборке сухих короткостебельных хлебов за счет увеличения производительности комбайна и повышения качества зерна составляет 664520 тенге.

зерно комбайн хлебный нормализация

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Публикации в изданиях, рецензируемых журналах России

1. Байзакова Ж.С. Анализ процесса движения хлебной массы в наклонной камере под воздействием рабочих органов ускорителя. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - Новосибирск, 2012. - № 2 (225). - С. 116-121.

2. Байзакова Ж.С. Оптимальные параметры режимов работы устройства для уборки сухих короткостебельных зерновых культур. // Вестник НГАУ. - Новосибирск, 2012. № 3 (24). - С. 92-95.

3. Байзакова Ж.С., Тойлыбаев М.С. Технические средства для уборки сухих короткостебельных зерновых культур. // Вестник НГАУ. - Новосибирск, 2012. № 3 (24). - С. 95-97.

4. Байзакова Ж.С. Модернизация наклонной камеры зерноуборочного комбайна. // Сельскохозяйственные машины и технологии (Научно-производственный и информационный журнал ВИМ). - М:. 2012. № 6. - С. 36-37.

Изобретения и патенты

1. Пат. № 23913 (Казахстан). Ускоритель обмолота для уборочных машин / Ж.С. Садыков, Т.И. Есполов, Ж.С. Байзакова, Б.К. Кокебаев и др. заявитель и патентообладатель КазНАУ РК; заяв. 15.04.2010; опубл. 16.05.2011, - С.12.

2. Пат. №10513 (Казахстан). Метелкораспределяющее устройство для зерноуборочного комбайна / Садыков Ж.С., Есполов Т.И., Байзакова Ж.С. и др. заявитель и патентообладатель КазНАУ РК; заяв. 11.05.2010; опубл. 23.08.2011, - С. 12.

Статьи в сборниках научных трудов

1. Байзакова Ж.С., Кокебаев Б.К., Чингенжинова Ж.С. К анализу технологии уборки и обмолота зерновых культур. // Сборник материалов международной научно-практической конференции на тему: «Повышение конкурентоспособности сельскохозяйственного производства Казахстана: проблемы, пути решения» (18-19.10. 2007 года). Алматы, 2007. - С. 226-228.

2. Ж.С. Байзакова, Б.К. Кокебаев. К усовершенствованию технических средств для уборки зерновых культур. // Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе: Материалы международной научно-практической конференции (17-18 апреля 2008 г., КазНАУ), 1 часть - Алматы: КазНАУ, 2008. - С. 212-216.

3. Ж.С. Байзакова, Б.К. Кокебаев. К методике исследования ускорителя обмолота нового типа. // Академик ?.С. Сабденовты? 75 жылды?ына арнал?ан ?аза?станны? аграрлы? секторында?ы инновация. Халы?аралы? ?ылыми-практикалы? конференция. ІІ том. Алматы. 2008 ж. 502-507 бет.

4. Садыков Ж.С., Кокебаев Б.С., Байзакова Ж.С. Уборки зерновых в Казахстане. // Наука и инновации: перспективные технологии и техника '2009: Материалы Международной научно-практической Интернет-конференции (21-31.01.2009 г., КазНАУ) - Алматы: КазНАУ, 2009. - С. 17-22.

5. Садыков Ж.С., Кокебаев Б.С., Байзакова Ж.С., Чингенжинова Ж.С. К срокам уборки зерновых культур в Казахстане. // Наука и инновации: перспективные технологии и техника '2009: Материалы Международной научно-практической Интернет-конференции (21-31 январь 2009 г., КазНАУ) - Алматы: КазНАУ, 2009. - С. 22-26.

6. Садыков Ж.С., Байзакова Ж.С., Кокебаев Б.К. К состоянию уборки зерновых в Казахстане. // Материалы за V межднародна научна практична конференция «БЪДЕЩИ ИЗСЛЕДВАНИЯ - 2009» 17-25. 02. 2009, Том 10. - София, «Бял ГРАД-БГ» ООД 2009. - С. 49-53.

7. Байзакова Ж.С. Теоретические предпосылки снижения потерь пшеницы при уборке. // Международная научно-практическая конференция «Приоритетное направление по производству и переработке сельскохозяйственной продукции», посвященная 80-летию академика К.У. Медеубекова - Алматы, 2009 г. - С. 415-419.

8. Байзакова Ж.С., Кокебаев Б.К. К оценке качества работы ускорителя обмолота для зерновых культур. // Инженерные кадры - основа научно-технического прогресса в сельском хозяйстве Казахстана (Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию инженерно-технического факультета. І часть.) - Алматы, 2009 г. - С. 25-29.

9. Байзакова Ж.С., Чингенжинова Ж.С. Исследование снижения потерь семьян зерновых культур // Алматы: КазНАУ, научный журнал «Исследования и результаты», № 3 (047), 2010 г. - С. 113-116.

10. Байзакова Ж.С., Кокебаев Б.К. К вопросу видов и источников повреждения зерна при уборке. // Алматы: КазНАУ, научный журнал «Исследования и результаты», № 1 (045), 2010 г. - С. 135-139.

11. Байзакова Ж.С. Снижения потерь сухих короткостебельных зерновых культур при уборке // Сборник материалов Й-ой Международной научно-практической конференцию на тему «Социально-экономическая модернизация - главный вектор развития страны» - Московское представительство АО «Центр Международных программ», М., 2012 г. - С. 536-539.

12. Байзакова Ж.С. Факторы, вызывающие потери при уборке // Сборник материалов Й-ой Международной научно-практической конференцию на тему «Социально-экономическая модернизация - главный вектор развития страны» - Московское представительство АО «Центр Международных программ», М., 2012 г. - С. 539-542.

Размещено на Allbest.ru