Современные зерноуборочные комбайны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Земледелие -- древнейшее занятие человечества. Связанные с ним орудия труда имеют многовековую историю развития и совершенствования, однако наука о сельскохозяйственных машинах и орудиях зародилась сравнительно недавно.

Сельскохозяйственные машины относятся к технологическим. Каждая из них выполняет одну или несколько операций, при которых происходят качественные изменения обрабатываемого материала -- его размеров, состояния, формы, физических и биологических свойств.

Современные зерноуборочные комбайны позволяют интенсифициро-вать процесс уборки урожая. По технологической схеме все комбайны мира практически одинаковые, поэтому и производительность их, и потери зерна равнозначны исходя из агротехнических требований. Только зарубежные комбайны отличаются от отечественных большей надежностью, комфортными условиями для комбайнера и компьютерным сопровождением всего процесса работы.

Одной из проблем, не позволяющих повысить рабочую скорость движения зерноуборочных комбайнов является штатная система очистки. При замене штатных решет в системе очистки на универсальные высокопроизводительные решета, скорость можно увеличить на 3 км/ч.

Резкое изменение физико-механических свойств растений под влиянием почвенных, погодных, агротехнических причин приводит к существенным потерям и механическим повреждениям зерна, что отражается на конечном результате деятельности сельхозтоваропроиз-водителей. Потери зерна сказываются на величине урожая, валовых сборах, а механические повреждения на качественных показателях зерна.

Одним из резервов увеличения производства зерна является грамотное управление качеством выполнения уборочных работ, основанное на знании видов и источников потерь зерна, степени влияния различных факторов на потери и механические повреждения зерна при уборке урожая, а также технико-технологических мероприятий, уменьшающих потери и повреждение зерна за комбайнами.

1. Классификация потерь зерна при уборке

Потери зерна условно делят на биологические, или естественные, и механические. Как биологические, так и механические потери могут носить прямой и косвенный характер. К прямым потерям относят количественные потери урожая, к косвенным - качественные.

Биологические прямые потери включают в себя осыпание зерна из колосьев или даже обламывание целых колосьев, прорастание зерна на корню или в валках и, наконец, уменьшение урожая от различных вредителей и птиц в скоротечный период уборки.

Биологические косвенные потери - это снижение качества зерна за счет ухудшения физико-механических и биологических свойств, которые включают обширный круг показателей - товарных, технологических, посевных, мукомольных и других. Источником биологических потерь зерна является срок уборки урожая, включая начало и продолжительность уборки. Раннее начало так же, как и затягивание уборки приводит к значительному недобору урожая и резкому снижению качества зерна не только за счет биологических потерь, но и за счет возрастания механических потерь.

Механические прямые потери - это, во-первых, потери валковыми жатками и подборщиками при раздельной уборке хлебов и потери жатками комбайнов - при прямом комбайнировании; во-вторых, потери за молотилкой комбайна при обмолоте хлебной массы. К косвенным механическим потерям относят повреждение зерна рабочими органами машин, что отрицательно сказывается на стойкости зерна к хранению, на товарных, хлебопекарных, посевных и других показателях.

Виды и источники потерь зерна как прямых, так и косвенных при комбайновой уборке обширны (рисунок 2.1).



Виды и источники потерь зерна при уборке

Биологические и механические прямые потери могут быть равными, может преобладать один какой-то вид потерь. При этом нужно учитывать, что растягивание сроков уборки зерновых приводит к более резкому увеличению прямых механических потерь по сравнению с биологическими. Потери зерна в поле, как правило, невосполнимы.

2. Факторы, влияющие на потери зерна при уборке

Классификация причин потерь и механических повреждений зерна при комбайновой уборке свидетельствует о том, что все факторы взаимосвязаны друг с другом (рисунок 2.2).

Первая группа - природно-климатические условия уборки. Отражает зональные особенности условий уборки (рельеф полей, состояние погоды и другие), что предопределяет все факторы остальных семи причинных групп. Факторы данной группы только через определенные промежутки времени (годы) могут быть улучшены и приведены в соответствие с требованиями оптимальных условий уборки (увеличен размер полей и т.д.)

Причины и факторы, обусловливающие количество потерь и механических повреждений зерна при уборке

Вторая группа - агротехническое состояние стеблестоя, биологические особенности зерна, физико-механические свойства компонентов обмолачиваемого вороха. Определяет получение таких агробиологического состояния и физико-механических свойств хлебной массы, которые будут удовлетворять требованиям механизированной уборки, то есть способствовать устранению потерь и механических повреждений зерна.

Третья группа - технологические и технические регулировки молотильного устройства и других рабочих органов. Учитывая конструктивные особенности и техническое состояние молотилки, комбайнер выбирает технологические регулировки, которые обеспе-чивают при обмолоте минимальные механические повреждения и потери зерна. Факторы этой группы изменяются очень динамично.

Четвертая группа - режим работы молотильного устройства и других рабочих органов молотилки. Включает факторы, обусловливающие режим работы комбайна в зависимости от состояния обмолачиваемой массы и конструктивных особенностей отдельных рабочих органов молотилки, а также от мастерства комбайнера, которое во многом предопределяет оптимальный режим работы молотилки и комбайна в целом.

Пятая группа - конструктивные особенности молотильного устройства и других рабочих органов молотилки. Это новые технологические схемы зерноуборочных комбайнов, использование прогрессивных рабочих органов в машинах. Факторы этой группы связаны с факторами первой и второй групп и реализуются через факторы третьей и четвертой групп.

Шестая группа - техническое состояние молотильного устройства и других рабочих органов молотилки. Хорошее техническое состояние всех рабочих органов комбайна - залог снижения потерь и механических повреждений зерна при обмолоте.

Седьмая группа - мастерство комбайнера. Характеризует индиви-дуальные качества комбайнера, его профессиональные навыки, то есть образует рабочую систему: «природные условия - хлебная масса - машина - человек».

Восьмая группа - организационно-хозяйственные условия. Факторы этой группы представляют собой как бы фундамент, на котором стоят все факторы других групп.

Наибольшее влияние на качество уборки оказывают факторы второй группы.

зерноуборочный комбайн инструктаж очистка

3. Источники потерь зерна за комбайнами

Источниками потерь у комбайна являются жатка и молотилка. Источниками потерь жатки (как валковой, так и комбайновой) являются режущий аппарат, делители и мотовило (при раздельной уборке - подборщик), а потерь молотилки - молотильное устройство, соломотряс, зерноочистительное устройство, смотровые и регулировочные люки шнеков и элеваторов, щели в местах соединения рабочих органов (рисунок 2.3).

При скашивании в валки жатками основным видом потерь являются срезанные колосья (82,0 %), свободное зерно (11,9 %), выбитое из колосьев планками мотовила (в среднем 6,1 %). При подборе потери срезанными колосьями всегда занимают большую долю (73 %), чем потери свободным зерном (27 %).

Основными источниками потерь зерна при раздельной уборке и при прямом комбайнировании являются жатвенная (35-65 %) и молотильная (65-35 %) части комбайна. Практически нельзя отделить контроль за качеством работы жатки от контроля за качеством работы молотилки и наоборот.

Основная доля потерь за молотилкой падает на свободное зерно в соломе и в полове, при этом потери свободным зерном в соломе преобладают (за исключением яровой пшеницы, при обмолоте которой потери свободным зерном больше в полове), потери недомолотом, как правило, выше в соломе, чем в полове.

Убираемая культура оказывает влияние на соотношение потерь. При оптимальных режимах работы и оптимальных технологических регулировках потери свободным зерном при уборке ячменя составляют около 70 % всех потерь молотилкой, а при уборке яровой пшеницы - около 30 %.

На соотношение различных видов потерь влияет тип молотильного устройства (одно- или двухбарабанный). При обмолоте одной и той же культуры однобарабанным устройством уменьшаются потери в полове по сравнению с двухбарабанным.

Изменение урожайности зерна и соломы существенно влияет на соотношение различных потерь зерна. Доля потерь свободным зерном в соломе при обмолоте пшеницы колеблется от 34,4 до 60,0 %, а недомолот колоса в соломе - от 4,2 до 39,0 %.

Общий порядок контроля за качеством выполнения зерноуборочных работ можно представить следующим образом: жатка (срезанные колосья, свободное зерно в поле) - молотилка (солома, полова, зерно в бункере). При этом в полове и в соломе сначала проверяют потери свободным зерном, затем недомолот; в бункере комбайна контролируют чистоту и механические повреждения зерна.

Необходимо обращать внимание на контроль качества работы двухбарабанных комбайнов, так как нарушение режима работы и технологических регулировок в них существеннее сказывается на качестве работы соломотряса и очистительного устройства.

4. Потери зерна в соломе и полове

Потери свободным зерном в соломе. Соломотряс не имеет технологических регулировок, очень чутко реагирует на нарушение режима работы, особенно на увеличение подачи хлебной массы. Для современных комбайнов она составляет 5,0-8,5 кг/с, что обеспечивает допустимые потери соломотрясом. При уборке засоренных, влажных, соломистых хлебов подача должна быть ниже оптимальной. В значительной мере потери свободным зерном в соломе зависят от стабильности частоты вращения коленчатого вала соломотряса.

Повышение, а особенно понижение частоты вращения по сравнению с оптимальной, резко увеличивает потери зерна соломотрясом. Поэтому нужно ежедневно проверять частоту вращения коленчатого вала соломотряса. Ежедневно перед началом уборки поверхность соломотряса должна быть проверена на чистоту клавишей, а при уборке остистых, засоренных и очень сухих хлебов поверхность клавишей нужно проверять несколько раз в день.

На величину потерь свободным зерном в соломе влияет неравномерность подачи соломистой массы на соломотряс. С целью устранения неравномерности движения соломистой массы над клавишами соломотряса устанавливают фартук, который несколько снижает скорость движения соломы, устраняет в какой-то мере неравномерность её прохождения по соломотрясу, улучшая тем самым условия выделения зерна из соломы.

При обмолоте длинносоломистых, сильно засоренных хлебов фартук целесообразно несколько поднимать над соломотрясом, чтобы устранять скопление соломы и не вызывать появления толстого слоя соломы, что ухудшает выделение зерна.

Необходимо следить за тем, чтобы жалюзи рабочей поверхности клавиш не были погнуты и имели угол наклона 45⁰, так как погнутые жалюзи увеличивают потери зерна в соломе.

Потери свободным зерном в полове. Для обеспечения качества работ очистительного устройства комбайнов используют регулировки частоты вращения вентилятора (силы дутья), открытие жалюзи верхнего и нижнего решет, наклон нижнего решета, наклон удлинителя грохота и величину открытия жалюзи удлинителя, положение щитка колосового шнека.

Технологические регулировки и режим работы очистительного устройства. Если при обмолоте происходит чрезмерное перебивание хлебной массы, на верхнее решето очистки поступает зерно с большим количеством соломистых примесей. Потери свободным зерном в полове велики или чистота зерна в бункере низка, значит, надо проверить качество работы молотильного устройства.

При настройке очистительного устройства используют две регулировки: частоту вращения вентилятора (силу дутья) и открытие жалюзи верхнего и нижнего решет. Величина этих регулировочных параметров зависит от убираемой культуры. Остальные регулировки используют как вспомогательные для устранения нарушения в работе решет.

Регулировкой удлинителя устраняют в основном потери недомолотом в полове. Жалюзи удлинителя образуют решетку с продолговатыми отверстиями, сквозь которые легко проходят целые обмолоченные колосья, а тем более свободное зерно. Попадание в колосовой шнек большого количества легких примесей (полова, сбоина) указывает на то, что удлинитель плохо обдувается потоком воздуха, поэтому нужно поднять отражательный щиток. Причиной значительного количества соломистых примесей в колосовом шнеке может быть и установка удлинителя под большим углом. Если регулировкой жалюзи нижнего решета нельзя избавиться от попадания полноценного зерна в колосовой шнек, изменяют наклон нижнего решета. На уборке сильно засоренных хлебов целесообразно уменьшить загрузку молотилки путем снижения скорости движения комбайна.

Порядок настройки технологических регулировок очистительного устройства указан на рисунке 2.4.

Наиболее тщательного контроля требует очистительное устройство двухбарабанных комбайнов, т.к. они сильно перебивают хлебную массу и на очистку поступает более соломистый ворох.

Основной причиной высоких потерь очисткой является слабое дутье, при котором ворох по верхнему решету идет плотным сплошным слоем с плохим выделением зерна. Сильное дутье создает рыхлый ворох, имеющий пространственно-пустотелую структуру, которая способствует хорошему выделению зерна уже на первой трети длины решета.

Схема настройки очистительного устройства молотилки комбайна по показателям качества работы

Таким образом, установленные источники потерь зерна свидетельствуют, что их можно устранить путем совершенствования очистки комбайнов посредством применения новых более совершенных технических решений в области конструкций решет.

Современные отечественные, да и импортные комбайны при скорости движения 6-7 км/ч допускают потери зерна, с которыми можно смириться, т. е. 50-80 кг/га, но стоит увеличить скорость до 7,5 км/ч и более, потери возрастают в несколько раз и доходят до 360-400 кг с гектара. Потери! На разных комбайнах они разные, но в среднем составляют не менее 300 кг/га. Не составит труда подсчитать, сколько теряют хозяйства на своих полях. Допущенный убыток - это потеря прибыли.

5. Обзор конструктивных особенностей системы очистки комбайнов

На сегодняшний момент, на рынок РФ имеют доступ помимо отечественных комбайнов, комбайны зарубежных производителей. Это такие производители как, Claas, John Deere, New Holland, Challenger. Из отечественных предприятий способных производить качественную продукцию и составлять зарубежным производителям серьезную конкуренцию, выделяется такой гигант комбайностроения как ОАО "Ростсельмаш".

На каждом из перечисленных предприятий имеется опытное конструкторское бюро состоящее из высококвалифицированных кадров. Конструктора находятся в постоянном поиске новых решений для усовершенствования уже имеющихся на производстве и создания абсолютно новых зерноуборочных комбайнов.

Важную часть работы инженеров занимает модернизация молотильно-сепарирующего устройства, как основной технологической части зерноуборочного комбайна. Ведутся работы над усовершенствованием системы очистки, выполняющей одну из основных функций заложенных в комбайне.

В конструкции комбайна серии LEXION фирмы CLAAS большое внимание уделено дальнейшему усовершенствованию системы очистки зерна. Применение трехсекционных осевых вентиляторов обеспечивает равномерное распределение воздуха на всей площади решет.

Мощный вентилятор позволяет создать два потока воздуха - один направлен на ворох, сходящий с грохота, другой - непосредственно на решета. Решета и грохот секционные и состоят из двух продольных частей. Это позволяет снимать секции решет из стрясной доски для очистки их от растительных остатков, налипающих при работе на увлажненных и обильных сорняками зерновых культурах, а также при уборке кукурузы и риса.

Комбайны фирмы CLAAS оборудованы специальными динамическими системами, которые обеспечивают качественную работу комбайна на склонах до . Для работы на более крутых склонах (до ) используют специальные конструкции комбайнов серии MONTANA, где вся молотилка комбайна поддерживается в горизонтальном положении. В комбайнах CASE серии AF 2388, AFX 8019 очистка вороха осуществляется на двух решетах с помощью воздушного потока, который формируется вентилятором со специальным профилем лопастей. Равномерность потока воздуха обеспечивается тем, что воздух втягивается не по бокам, как в вентиляторах традиционных комбайнов, а через всю открытую зону лопастей.

Пространственная система очистки 3-D от фирмы КЛААС обеспечивает неизменную производительность комбайнов LEXION даже на склонах крутизной до 20%. Благодаря динамической компенсации крена достигается равномерное распределение зерновой массы при боковом крене, при этом полностью сохраняется пропускная способность.

John Deer

В классических роторных и комбинированных комбайнах JOHN DEER серии WTS, STS и CTS применяется унифицированная система транспортировки и очистки зерна, обеспечивающая очистку зерна в разных условиях уборки (рисунок 3.2). Система состоит из блока шнеков, подающих зерно на решето предыдущей очистки, где отделяется значительная часть легких примесей (полова, мелкая солома), которая выносится воздушным потоком за пределы молотилки. Далее очистка зерна осуществляется на верхнем и нижнем решете, где отделяются более тяжелые части зернового вороха (пустые колоски, стебли и т. п.). Равномерный мощный поток воздуха для очистки зернового вороха обеспечивает роторный вентилятор диаметром 500 мм.

Домолот колосков производится основным барабаном. Чтобы предотвратить потери зерна при работе комбайнов на склонах, в углах тыльной стороны верхнего лемеха предусмотрены квадратные отверстия, через которые зерновой ворох, накопившийся в молотилке, попадает в систему домолота. Специальные системы выравнивания решетного стана или молотилки отсутствуют.

New Holland

В комбайнах серий СХ и CR фирмы NEW HOLLAND отделение зерна от половы начинается на грохоте, который доставляет ворох на первую ступень верхнего решета, где наиболее легкую часть половы воздушный поток сдувает в кормовую часть молотилки. Основной поток зерна, проходя через первую ступень верхнего решета, попадает на нижнее решето и тем самым уменьшает нагрузку на верхнее решето (рисунок 3.3).

Чтобы разгрузить МСУ и избежать дробления зерна, которое поступает в необмолоченных колосках из решет очистки, в комбайнах серии СХ и CR используется автономное обмолачивающее устройство роторного типа. Верхнее и нижнее решета двигаются во встречных направлениях и имеют разную длину хода. Это повышает эффективность очистки, снижает вибрацию, предотвращает забивание сит соломой, а также уменьшает инерционную нагрузку на решетный стан. В комбайнах серии СХ предусмотрена возможность демонтажа секций грохота для их очистки в случае работы комбайна на уборке зерновых в условиях сверхвысокой влажности.

При работе на склонах допотери зерна предотвращает новая запатентованная разработка компании NEW HOLLAND - система автоматического выравнивания решетного стана Smart Sieve. Принцип таков: электрический силовой привод, который управляется выравнивающим сенсором, постоянно поддерживает решета, вентилятор и грохот в горизонтальном положении. Таким образом, зерновая масса равномерно распределяется по решетам, а воздушный поток, проходящий сквозь сита, гарантирует максимальную очистительную способность. Это позволяет работать при оптимальных скоростях на пересеченных местностях без потери скорости или качества обрабатываемого урожая.

Для создания воздушного потока для очистки в комбайнах всего семейства NEW HOLLAND используются шестилопастные вентиляторы с диапазоном оборотов от 210 до 900 об/мин., которые регулируются из кабины с помощью компьютерной системы.

Challenger

В комбайнах Challenger 660,680 скатная доска длиной 1800 мм, совершающая возвратно-поступательные движения, обеспечивает эффективную подачу обмолоченного и сепарированного зерна в переднюю часть системы очистки Max Flow. Благодаря мощному воздушному потоку, решетный стан полностью находится под давлением, что обеспечивает максимальную очистку зерна для максимальной производительности в самых суровых условиях.

Весь недомолот поступает обратно на ротор, где проходит повторную обработку.

Выбирается частота вращения вентилятора, при которой на решетный стан подается поток воздуха, обеспечивающий оптимальное качество очистки зерна. Управление осуществляется либо при помощи терминала C2000, который отображает частоту вращения вентилятора, или посредством переключателя, расположенного слева в задней части комбайна.

Частота вращения вентилятора регулируется в двух диапазонах, а для уборки мелкосемянных культур возможна установка комплекта понижения оборотов вентилятора.

Проволочные и пластинчатые решета подбираются в зависимости от конфигурации комбайна и типа обрабатываемой культуры, что позволяет получить прекрасные образцы зерна [6].

Ростсельмаш (штатная система очистки)

Оригинальные решета НОВАТОР ПЛЮС (рисунок 3.5).

Основным отличием данных решет является оригинальная конструкция разделителей, в которых установлены демпфирующие элементы осей гребенок. Это обеспечивает плавную и равномерную регулировку открытия жалюзи решета, а также значительно уменьшает перетирание осей в процессе работы.

Оригинальный вентилятор НОВАТОР ПЛЮС (рисунок 3.6).

Вентилятор выполнен двухсекционным, в отличие от серийного односекционного, для возможности забора дополнительного объема воздуха между секциями. Оригинальная конструция равномерно распределяет поток воздуха по ширине очистки комбайна.

Универсальные Высокопроизводительные Решета

Решета зерноуборочного комбайна выполняют очистку зерна (сепарацию). Обмолоченная хлебная масса из под молотильного барабана попадает на решета. Зерно имеет больший удельный вес относительно соломы и половы, поэтому оно свободно проходит через решето вниз, а остальная масса потоком воздуха выносится из комбайна. По такому принципу работают решета любого зерноуборочного комбайна.

Основные преимущества УВР в отличии от штатных:

1. Гребенка УВР (рисунок 3.7) представляет собой плоскую пластину, что позволяет воздушному потоку, проходящему через зазор между пластинами, иметь четкое направление снизу вверх и от начала до конца решета. Меняя угол наклона гребенок, оператор регулирует воздушный поток.

Универсальные высокопроизводительные решета (УВР)

В жалюзийных ветрорешетных очистках современных комбайнов, активизацию процесса сепарации зернового вороха выполняет решетка, являющаяся продолжением транспортной доски и расположенная над верхним жалюзийным решетом. Однако такое предварительное разделение зернового вороха не всегда эффективно. Особенно при пониженной влажности (при пересохшей соломистой фракции) в молотильном аппарате комбайна увеличивается степень перебивания соломы и, как следствие, выход дополнительных соломистых фракций на очистку. Среди них, как правило, преобладает мелкая фракция. В процессе перемещения по транспортной доске ее частицы, достигнув края доски, не попадают на решетку ввиду малых их размеров, а поступают на верхнее жалюзийное решето сразу после схода с транспортной доски. Перемещение соломистой части вороха с транспортной доски на решетку и дальнейшее ее движение по всей поверхности решетки - процесс вероятностный, так как происходит он не только при колебании решетки, но и в зоне воздушного потока, создаваемого вентилятором. Вероятность попадания соломистой фракции на решетку зависит не только от ее размеров, но и от расположения частиц в процессе перемещения по поверхности транспортной доски. Если частицы по отношению к направлению движения расположены поперек и имеют длину большую, чем шаг решетки, то вероятность их попадания на ее поверхность и перемещения затем по всей ее длине увеличивается. Соломистые частицы, находящиеся под углом к пальцам решетки, смогут перемещаться по ней, если будут контактировать с рядом расположенными пальцами своими концами. Частицы же, расположенные вдоль направления движения, на решетку не попадают и поступают вместе с их мелкой фракцией на поверхность верхнего решета, способствуя существенному увеличению толщины слоя вороха. Вынос соломистых частиц воздушным потоком вентилятора с поверхности верхнего решета уменьшается, что приводит к ухудшению сепарации в самом слое вороха (прохождению зерна из верхних слоев в нижние, т. е. к поверхности решета).

Кроме того наблюдается завихрение воздуха, струи устремляются куда попало, а его скорость в конце решета падает в четыре с лишним раза, чего не должно быть. В результате масса здесь задерживается, переполняет все, происходит перегруз решет зерновым ворохом, отсюда образование пробок, которые влияют на подачу хлебной массы в молотильный аппарат.

Таким образом, имеет место увеличение потерь зерна за очисткой сходом, которая на сегодняшний уже малоэффективна.

Универсальные высокопроизводительные решета (УВР), изготовленные по немецкой технологии для комбайнов "Енисей-1200", "Нива", "Дон-1500", "Дон-Вектор" и других моделей из высокопрочной стали, способны работать без замены не один сезон, но главное их достоинство заключается в тонкости регулировок и стабильности в работе на установленных режимах с минимальными потерями.

Отличительная особенность (УВР)-решет от штатных решет заключается в том, что гребенка УВР-решета представляет собой плоскую пластину, что позволяет воздушному потоку, проходящему через зазор между пластинами, иметь четкое направление снизу вверх и от начала до конца решета. Меняя угол наклона гребенок, оператор регулирует воздушный поток (рисунок 3.17). Форма гребенок - ударно направлены с обратно загнутым отбойным пальцем и эффективная аэродинамика обеспечивают высокую очистку от грязи на верхнем решете.

Гребенка универсальных высокопроизводительных решет (УВР)

По сути дела в основу производства решет УВР, принято решение проблем, имеющихся на сегодняшний день в стандартных решетах, как Европейского так и Российского производства. Это высокая турбулентность от конструкции гребёнки, это слабая сепарация.

Исследования аэродинамических свойств ветрового потока, проходящего через стандартные решета, в аэродинамической трубе показывают, что стандартные гребёнки штатных решет имеют - большую протечку между пальцами, что приводит к задуванию молотильного барабана. Направление воздушных потоков снизу вверх, вперёд.

Причина такого движения воздушного потока заключается в том, что в штатных же решетах гребенки отформованы (имеют выгнутую форму), что приводит к столкновению воздушных потоков и, как результат, отраженный воздух начинает двигаться хаотически. К тому же, зуб имеет форму конуса, поэтому воздух, проходящий под ним, сжимается на выходе, и создаются завихрения (рисунок 3.19).



Конусообразные гребенки стандартных решет очистки комбайнов

Вихревые потоки создают область повышенного давления воздуха при выходе из комбайна и масса, обмолоченная из под барабана задувается назад. Таким образом, часть воздушного потока с обмолоченной массой сдерживается.

Гребенка стандартных решет имеет сплошную юбку (рисунок 3.20). Как показали проверки, сплошная юбка гребенки отрезает часть воздушного потока, подаваемого от вентилятора. Наиболее эффективно забирают на себя воздух гребенки первой части решета.

Гребенка штатных решет очистки комбайнов

Кроме всего этого, конусообразный, выпуклый палец отражает направление воздушного потока вырабатываемого вентилятором, с различными векторами отражения опять вниз под решётное пространство. Потоки воздуха исходящие из-под пальцев гребёнки завихряются и тем самым нарушают линейность необходимого направления. В межрешетном пространстве формируется движение воздуха сплошного, хаотического направления. Все эти процессы и есть высокая турбулентность. При замерах скорости прохождения ветрового потока через решето получили следующие результаты: в начале решета скорость -17 м/с, а в конце решета - 3 м/с. При средней длине решета в 1,5 м получаем резкое затухание ветрового потока. Причина заключается в сплошных юбках гребёнки. Отбор воздуха осуществляется сразу в начале решета. Все эти причины и снижают сепарацию на решетах, отсюда снижение производительности комбайна. В связи, с чем была изменена гребенка решет. Для того чтобы поток воздуха не терял силу и равномерно обдувал решето по всей длине, на юбке сделаны просечки (рисунок 3.17 и рисунок 3.18).

Теперь это прямая пластина без выпуклостей на пальцах. Пальцы на гребёнке укорочены, расширены и имеют овальную плоскость, между пальцами располагаем соломоотбойный палец, имеющий выпуклость, но по направлению воздушного потока, повышая этим чистоту бункерного зерна. Тем самым получаем чётко направленный ветровой поток снизу вверх и вперёд, и без протечек. Полностью устраняется турбулентность, освобождаются нижние решета от подпора воздуха верхними решетами. На юбке гребёнки сделаны вырезы, которые образуют на нижней поверхности решета множество воздушных каналов, посредством чего обеспечивается оптимальное распределение воздушного потока по всей площади решета.

Просечки расположены по всей длине юбки и располагаются строго напротив просечек последующей гребенки. По сути дела в нижней части решета образуются каналы, по которым воздушный поток проходит от начала до конца решета, сохраняя интенсивность обдува. Создается более равномерное распределение воздушного потока по решету. При замерах скорости прохождения ветрового потока через решето (УВР) получены следующие результаты: в начале решета скорость - 20 м/с, а в конце решета - 10 м/с. Замеры воздушного потока по скорости прохождения через решето (УВР) комбайнов "Енисей-1200", "Нива", "Дон-1500", "Дон-Вектор" показали, что они равномерно распределяют воздушный поток: в начале решета его скорость 20 м/с, в конце - около 12 м/с. Наличие такой геометрии гребёнки, позволило использовать решето для уборки всех видов культур. Отсюда нет замедления движения зернового вороха и образования пробок и все проходит равномерно через молотилку, она остается недозагруженной. Таким образом, можно увеличить подачу массы из под барабана, увеличивая скорость комбайна, а это увеличение производительности машин и сокращение сроков уборки урожая.

На гребенках УВР-решет имеется соломоотбойный зуб (рисунок 3.18). Это небольшой элемент гребенки, который выполняет две функции: сдерживание попадания крупных фрагментов массы после обмолота (соломы) и образование «воздушного флажка» на выходе воздушного потока за гребенку. Воздух обтекает зуб с двух сторон и, объединяясь за ним, несколько ускоряется. Таким образом, по всей площади решета образуется множество воздушных «флажков», которые как бы «прошивают» массу над решетом, улучшая сепарацию. По сути дела образуется эффективное вентилирование.

Решета (УВР) комбайна как дефлектор, с помощью множества аэродинамических каналов усиливают, стабилизируют и ускоряют прохождение воздушного потока. Отсюда несложное использование и точная настройка, часто только лишь вентилятора.

За счёт высокой сепарации значительно увеличилась производительность машин, снизились потери. Решета имеют высокую самоочистку и ряд других преимуществ по сравнению со стандартными или штатными решетами.

Вышеизложенные достоинства позволяют эффективно использовать воздушный поток от вентилятора комбайна. При этом оптимальный результат очистки обеспечивается при умеренной мощности вентилятора. Это позволяет значительно увеличить скорость уборки как при прямом комбайнирование, так и при подборе валков хлебной массы, получить чистое зерно без примесей (при условии правильной регулировки решет зависимости от условий уборки) при минимальной потери зерна.

Полностью открываемые решета при высоком до максимального использования воздушного потока и при большом содержании мелкой соломы и половы, проросшего зерна дают возможность повысить скорость уборки. Большой объем очищающейся массы зернового вороха находится во взвешенном состоянии и продвигается гораздо быстрей[9].

Таким образом, проведенные скоростные замеры показывают, что решета УВР, в отличии от штатных решет выгодно отличаются по ряду показателей. Рекомендуется заменить стандартные решета на решета УВР.

В большинстве современных комбайнов установлена ветрорешетная очистка с жалюзийными решетами в виде рядов гребенок.

Многолетние наблюдения за потерями зерна комбайнов свидетельствуют, что в основном количественные потери за молотилкой приходятся на очистку (таблица 6).

Потери зерна за комбайнами при уборке урожая

Марка комбайна	Недомолот в 100 колосьях	Потери зерна (3 стакана по 200 мл)
		в полове	в соломе	всего, г
	шт.	г	шт.	г	шт.	г
Прямое комбайнирование, пшеница мягкая, Ур = 10-12 ц/га, Wз = 16,0-18,0 %
СК-5М «Нива» Вж = 5 м	8-38	0,19-1,13	9-77	0,14-2,00	9-45	0,17-1,3	0,31-3,3
«Енисей-1200Н» Вж = 5 м	12-37	0,29-0,31	12-61	0,77-1,12	21-48	0,25-0,97	1,02-2,09
«Дон-1500Б» Вж = 6 м	5-10	0,06-0,27	8-23	0,11-0,56	12-35	0,07-0,88	0,18-1,44
Подбор валков, пшеница мягкая, Ур = 10-14 ц/га, Wз = 16,2-18,5 %
СК-5М «Нива» Вж = 6 м	24-51	0,55-0,91	9-31	0,22-0,57	18-28	0,22-0,29	0,44-0,86
СК-5М «Нива» Вж = 12 м	99-102	0,82-0,96	39-47	0,84-0,87	29-49	0,34-0,50	1,18-1,37
«Енисей-1200Н» Вж = 6 м	84-101	1,05-2,10	29-43	0,82-1,39	8-18	0,21-0,53	1,03-1,92
«Енисей-1200Н» Вж = 12 м	81-137	2,18-2,92	64-164	1,82-3,87	7-76	0,20-1,22	2,02-5,09
«Дон-1500Б» Вж = 20 м	12-37	0,32-0,81	12-26	0,41-0,71	6-12	0,16-0,23	0,57-0,94

Данные таблицы 6 показывают, что независимо от способа уборки зерновых культур, то есть прямое комбайнирование или раздельный способ, недомолот зерна в колосе в 1,2-3,7 раза меньше, чем потери за очисткой комбайнов. Кроме того, независимо от способа уборки зерновых культур и марки комбайна, с повышением технологической загрузки комбайнов по пропускной способности молотилки наблюдается увеличение потерь зерна за очисткой. Причину такой ситуации можно объяснить тем, что в технологи-ческом процессе сепарации грубого (соломы) и зернового вороха по-прежнему имеются недостатки (хотя и находятся они в рамках агротехнических требований), выражающиеся в дроблении зерна (до 2,0 %), его макро- и микроповреждении, потерях зерна за соломотря-сом и очисткой (в совокупности 1,5 %).

В жалюзийных ветрорешетных очистках современных комбайнов активизацию процесса сепарации зернового вороха выполняет решетка, являющаяся продолжением транспортной доски и расположенная над верхним жалюзийным решетом. Однако такое предварительное разделение зернового вороха не всегда эффективно. При пониженной влажности (при пересохшей соломистой фракции) в молотильном аппарате комбайна увеличивается степень перебивания соломы и, как следствие, выход дополнительных соломистых фракций на очистку. Среди них, как правило, преобладает мелкая фракция. В процессе перемещения по транспортной доске ее частицы, достигнув края доски, в силу своих малых размеров не попадают на решетку, а поступают на верхнее жалюзийное решето сразу после схода с транспортной доски. Перемещение соломистой части вороха с транспортной доски на решетку и дальнейшее ее движение по всей поверхности решетки - процесс вероятностный, так как происходит он не только при колебании решетки, но и в зоне воздушного потока, создаваемого вентилятором. Вероятность попадания соломистой фракции на решетку зависит не только от ее размеров, но и от расположения частиц в процессе перемещения по поверхности транспортной доски. Если частицы по отношению к направлению движения расположены поперек и имеют длину большую, чем шаг решетки, то вероятность их попадания на ее поверхность и перемещения затем по всей ее длине увеличивается. Соломистые частицы, находящиеся под углом к пальцам решетки, смогут перемещаться по ней, если будут контактировать с рядом расположенными пальцами своими концами. Частицы же, расположенные вдоль направления движения, на решетку не попадают и поступают вместе с их мелкой фракцией на поверхность верхнего решета, способствуя существенному увеличению толщины слоя вороха. Вынос соломистых частиц воздушным потоком вентилятора с поверхности верхнего решета уменьшается, что приводит к ухудшению сепарации в самом слое вороха (прохождению зерна из верхних слоев в нижние, т. е. к поверхности решета).

Кроме того, наблюдается завихрение воздуха, струи устрем-ляются хаотично, а его скорость в конце решета падает в четыре с лишним раза, чего не должно быть. В результате масса здесь задерживается, переполняет все, происходит перегруз решет зерновым ворохом, отсюда образование пробок, которые влияют на подачу хлебной массы в молотильный аппарат. По сути дела имеет место увеличение потерь зерна за очисткой сходом, которая на сегодняшний день уже малоэффективна.

Для повышения эффективности ветрорешетной очистки комбайнов разработан новый тип решет (ООО ТПК «Евросибагро», г. Омск), которые называют универсальными высокопроизводительными решетами (УВР.

Универсальные высокопроизводительные решета, изготовленные по немецкой технологии для комбайнов "Енисей-1200", "Нива", "Дон-1500", "Дон-Вектор" и других моделей из высокопрочной стали, способны работать без замены не один сезон, но главное их достоинство заключается в тонкости регулировок и стабильности в работе на установленных режимах с минимальными потерями.

Отличительная особенность УВР от штатных решет заключается в том, что гребенка УВР представляет собой плоскую пластину, что позволяет воздушному потоку, проходящему через зазор между пластинами, иметь четкое направление снизу вверх и от начала до конца решета. Меняя угол наклона гребенок, оператор или комбайнер регулирует воздушный поток (рисунок 9). Форма гребенок обеспечивает эффективную аэродинамику и очистку от грязи на верхнем решете.

По сути дела производство решет УВР решило проблемы стандартных решет как европейского, так и российского производства - это высокая турбулентность от конструкции гребёнки и слабая сепарация.

Исследования аэродинамических свойств ветрового потока, проходящего через стандартные решета, в аэродинамической трубе показывают, что стандартные гребёнки штатных решет имеют большую «протечку» между пальцами, что приводит к задуванию молотильного барабана. Направление воздушных потоков идет здесь снизу вверх вперёд (рисунок 10).

Гребенка универсальных высокопроизводительных решет

Причина такого движения воздушного потока заключается в том, что в штатных решетах гребенки отформованы (имеют выгнутую форму), что приводит к столкновению воздушных потоков, и отраженный воздух начинает двигаться хаотически. К тому же зуб имеет форму конуса, поэтому воздух, проходящий под ним, сжимается на выходе, создавая завихрения (рисунок 11).

Вихревые потоки создают область повышенного давления воздуха при выходе из комбайна, и обмолоченная масса из-под барабана задувается назад.

Гребенка стандартных решет имеет сплошную юбку (рисунок 12). Как показала проверка, сплошная юбка гребенки отрезает часть воздушного потока, подаваемого от вентилятора. Наиболее эффективно забирают на себя воздух гребенки первой части решета.

Конусообразные гребенки стандартных решет очистки комбайнов

Гребенка штатных решет очистки комбайнов

Кроме всего этого, конусообразный выпуклый палец отражает направление воздушного потока, образуемого вентилятором, с различными векторами отражения опять вниз в подрешётное пространство. Потоки воздуха, исходящие из-под пальцев гребёнки, завихряются и тем самым нарушают линейность необходимого направления. В межрешетном пространстве формируется движение воздуха сплошного хаотического направления. Все эти процессы и есть высокая турбулентность. При замерах скорости прохождения ветрового потока через решето получены следующие результаты: в начале решета скорость составляет 17 м/с, а в конце решета - 3 м/с. При средней длине решета 1,5 м получаем резкое затухание ветрового потока. Причина заключается в сплошных юбках гребёнки. Отбор воздуха осуществляется сразу в начале решета. Все это и снижает сепарацию на решетах, и как результат - производительность комбайна. В связи с этим была изменена гребенка решет. Для того чтобы поток воздуха не терял силу и равномерно обдувал решето по всей длине, на юбке сделаны просечки (рисунок 13. 14).

Гребенка универсальных высокопроизводительных решет

Теперь это прямая пластина без выпуклостей на пальцах. Пальцы на гребёнке укорочены, расширены и имеют овальную плоскость. Между пальцами расположен соломоотбойный палец, с выпуклостью по направлению воздушного потока, что повышает чистоту бункерного зерна. Тем самым получаем чётко направленный ветровой поток снизу вверх и вперёд, без протечек. Полностью устраняется турбулентность, освобождаются нижние решета от подпора воздуха верхними решетами. На юбке гребёнки сделаны вырезы, которые образуют на нижней поверхности решета множество воздушных каналов, посредством чего обеспечивается оптимальное распределение воздушного потока по всей площади решета.

Просечки расположены по всей длине юбки строго напротив просечек последующей гребенки. По сути дела в нижней части решета образуются каналы, по которым воздушный поток проходит от начала до конца решета, сохраняя интенсивность обдува. Создается более равномерное распределение воздушного потока по решету. При замерах скорости прохождения ветрового потока через УВР получены следующие результаты: в начале решета скорость - 20 м/с, в конце решета - 10 м/с. Замеры воздушного потока по скорости прохождения через УВР комбайнов "Енисей-1200", "Нива", "Дон-1500", "Дон-Вектор" показали, что они равномерно распреде-ляют воздушный поток: в начале решета его скорость 20 м/с, в конце - около 12 м/с. Такая геометрия гребёнки позволила использовать решето для уборки всех видов культур. При этом нет замедления движения зернового вороха и образования пробок, все проходит равномерно через молотилку, оставляя её недозагруженной. Таким образом, можно увеличить подачу массы из-под барабана, увеличи-вая скорость комбайна, а это повышение производительности машин и сокращение сроков уборки урожая.

На гребенках УВР имеется соломоотбойный зуб (рисунок 14). Это небольшой элемент гребенки, который выполняет две функции: сдерживание попадания крупных фрагментов массы после обмолота (соломы) и образование «воздушного флажка» на выходе воздушного потока за гребенку. Воздух обтекает зуб с двух сторон и, соединяясь за ним, несколько ускоряется. Таким образом, по всей площади решета образуется множество воздушных «флажков», которые как бы «прошивают» массу над решетом, улучшая сепарацию. По сути дела образуется эффективное вентилирование.

За счёт высокой сепарации значительно увеличилась производительность машин, снизились потери. Решета имеют высокую самоочистку и ряд других преимуществ по сравнению со стандартными или штатными решетами (рисунок 15).

Названные достоинства позволяют эффективно использовать воздушный поток от вентилятора комбайна. Оптимальный результат очистки обеспечивается при умеренной мощности вентилятора.

Это позволяет значительно увеличить скорость уборки как при прямом комбайнировании, так и при подборе валков хлебной массы, получить чистое зерно без примесей (при правильной регулировке решет) при минимальной потере зерна.

Конструктивные особенности универсальных высокопроизводи-тельных решет обеспечивают следующие положительные эффекты:

- получается высокое качество очистки зерна;

- очистка никогда не забивается при экстремальных условиях уборки (моросящий дождь);

- высокая самоочистка и соломоотбойные пальцы исключают попадание соломы;

- возможна уборка всех злаковых при одной и той же основной регулировке;

- пропускная способность молотилки возрастает на 15,0 %;

- при одинаковых потерях зерна скорость комбайнов возрастает до 3 км/ч;

- на 30,0 % меньше потерь зерна по сравнению со штатными решетами.

ООО ТПК «Евросибагро» (г. Омск) выпускает универсальные высокопроизводительные решета (УВР) для следующих марок комбайнов.

Для оценки эффективности работы универсальных высокопроиз-водительных решет были проведены сравнительные испытания двух комбайнов Лида-1300 со штатными и новыми решетами Сибирской МИС в условиях КФК «Файфер В.Р.» (Омская область) на прямом комбайнировании яровой пшеницы (сорт «Дуэт»). Условия характеризовались как нетипичные для зоны: высокая урожайность - 40 ц/га и более из-за обилия осадков летом. Влажность почвы была в пределах 27,0-28,0 %, полеглость растений до 20,0 %, влажность зерна и соломы соответственно 16,0 % и 18,0 %, соломистость - 0,43 и соотношение зерна к соломе 1:1,31, засоренность 1,5-2,8 %.

Агротехническая оценка по СТО АИСТ 8.1-2006 «Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний» показала, что пропускная способ-ность молотилки (расчетная) комбайна Лида-1300 с решетами УВР выше на 0,22 кг/с, чем у того же комбайна со штатными решетами; качество бункерного зерна выше, общие потери зерна меньше (таблица 8).

Эксплуатационно-техническая оценка показала, что производи-тельность комбайна Лида-1300 с УВР за час основного времени выше на 0,6 т/ч. Рабочая скорость движения комбайна увеличилась с 7,06 до 8,58 км/ч (жатка - 7 м), то есть возросла на 21,5 %. Наработка на отказ УВР составила более 120 часов.

По результатам агротехнической и эксплуатационной оценки была произведена экономическая оценка (ГОСТ Р 53056-2008) с учетом производительности и качества бункерного зерна. Данные таблицы 9 свидетельствуют о преимуществе УВР в сравнении со штатными решетами комбайна. Из приведенных показателей следует, что применение УВР на зерноуборочном комбайне Лида-1300 экономически выгодно. Затраты на покупку решет практически окупаются за одну уборку. Сибирская МИС рекомендует применение данных решет на зерноуборочных комбайнах.

Однако если не отрегулированы как надо все предыдущие узлы, замена решет ничего не даст. Деньги будут выброшены на «ветер».

Вентилятор очистки входит в систему очистки комбайна, которая состоит из верхнего и нижнего стана как жалюзийных так и лепестковых решет, находящиеся один под другим; стрясной доски, располагающейся перед решетными станами; вентилятора, создающего воздушный поток над решетами и доской, тем самым просеивая подаваемы на решета зерновой ворох и разделяя его на фракции. После разделения полноценные зерна проходят через решето и попадают на зерновой шнек, располагающийся в блоке шнеков. Крупные, недомолоченные колосья сходят с решет и попадают на колосовой шнек. Из зернового шнека зерна попадают в бункер комбайна, а из колосового на домолачивающее устройство и снова в систему очистки (рисунок 3.21).

Технологическая схема очистки зернового вороха

При замерах скорости прохождения ветрового потока через штатное решето получили следующие результаты: в начале решета скорость -17 м/с, а в конце решета - 3 м/с. При средней длине решета в 1,5 м получаем резкое затухание ветрового потока. Причина заключается в сплошных юбках гребёнки.

При замерах скорости прохождения ветрового потока через лепестковое решето (УВР) получены следующие результаты: в начале решета скорость - 20 м/с, а в конце решета - 10 м/с. Замеры воздушного потока по скорости прохождения через решето (УВР) комбайнов "Енисей-1200", "Нива", "Дон-1500", "Дон-Вектор" показали, что они равномерно распределяют воздушный поток: в начале решета его скорость 20 м/с, в конце - около 12 м/с. Наличие такой геометрии гребёнки, позволило использовать решето для уборки всех видов культур. Отсюда нет замедления движения зернового вороха и образования пробок и все проходит равномерно через молотилку, она остается недозагруженной. Таким образом, можно увеличить подачу массы из под барабана, увеличивая скорость комбайна, а это увеличение производительности машин и сокращение сроков уборки урожая.

Но такое усовершенствование ведет за собой обоснование создания и уточнения конструкторских параметров вентилятора, позволяющего обеспечить нагнетание воздуха в систему очистки большего и необходимого для надежной сепарации с применением решет УВР.

Касаемо предлагаемой конструкции вентилятора, помимо существующего крылача предлагается установить два осевых вентилятора на валу крылача. Тем самым, увеличивая всасывающую мощность воздушного потока вентилятором. Еще одним способом повышения всасываемого воздуха в единицу времени за счет образования окна в кожухе вентилятора непосредственно под крылачём (рисунок 3.22).

Вентилятор системы очистки зерноуборочного комбайна

Двигаясь прямолинейно, комбайн захватывает воздух из окна в нижней части кожуха вентилятора, а также посредством работы всасывающих осевых вентиляторов, расположенных на валу, примыкающих к торцам кожуха вентилятора. После, воздух, захватываемый осевыми вентиляторами перемещается к крылачу и далее в свою очередь посылает поток воздуха через канал под решета очистки комбайна.

6. Безопасность труда

Охрана труда -- система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно- профилактические, реабилитационные и иные мероприятия[27].

Охрана труда охватывает мероприятия по облегчению и оздоровлению условий труда на основе механизации и автоматизации тяжёлых и вредных производственных процессов, широкое внедрение современных средств техники безопасности, устранение причин, порождающих травматизм и профессиональные заболевания рабочих и служащих, создание на производстве необходимых гигиенических и санитарно-бытовых условий. Безопасность труда - состояние условий труда, при котором исключено воздействие опасных и вредных производственных факторов на рабочих.

Несмотря на то, что сегодня в России принято новое законодательство об охране труда, которое полностью отвечает современным мировым стандартам, положение дел с производственным травматизмом и профессиональными заболеваниями оставляет желать лучшего: уровень производственного травматизма в отечественной экономике в 4 - 5 раз выше, чем в развитых странах Европы. Особенно высок уровень производственного травматизма в агропромышленном комплексе страны - в 2 раза выше, чем в целом по всем отраслям экономики.

Из-за неблагоприятных условий труда в АПК по болезни ежегодно выбывает порядка 60 тыс. работников трудоспособного возраста. По данным Росстата только 3,5% объектов сельского хозяйства отвечают санитарно-гигиеническим требованиям (против 13% в целом по всем отраслям экономики). Надо иметь в виду, что профзаболевания и производственный травматизм - это две стороны одной медали: больному работнику легче получить травму. Основными причинами производственного травматизма и профессиональных заболеваний в АПК являются: