Аналитические зависимости по обмолоту зерновых культур на корню

Анализ способов уборки зерновых культур, способов осуществления уборки зерновых культур с обмолотом растений на корню и классификации очесывающих устройств позволил выделить несколько направлений теоретических исследований в данной области.

Теоретические исследования и результаты экспериментальных исследований приведены в работах ученых занимающихся проблемой обмолота растений на корню Шабанова П.А. [125], Повиляя В.М. [93], Данченко Н.Н. [38], Цыбульникова В.Н. [113], Гончарова Б.И. [35], Шкиндер В.Н. [126], Самохвалова А.И. [101, 102], Тараненко Г.А. [106], Чуксина П.И. [116], Чеботарева В.П. [114], а также в последних работах Талах Л.А. [105], Шабанова Н.П. [121].

Большая часть работ по обмолоту растений на корню включает в себя теоретическое и экспериментальное исследование архитектоники и физико-механических свойств растений, обмолачиваемого материала. Так, при обмолоте растений на корню важными параметрами для изучения процесса и проведения дальнейших исследований являются параметры, зависящие от физико-механических свойств растений: усилия, необходимые для вырывания растений с корнем, в зависимости от влажности и плотности почвы; усилия разрыва стеблей различных культур, в зависимости от их влажности; усилия отрыва соцветия от стебля; усилия отделения зерна от колоса или метелки; для риса также усилия на разрыв метелки. Более полные данные по изложенным характеристикам приведены в работах Шабанова П.А. [125], Гончарова Б.И. [35], Данченко Н.Н. [38].

В большинстве работ рассматриваются теоретические основы взаимодействия рабочих органов очесывающих устройств с растениями. Так, в работе Данченко Н.Н. [38] составлена классификация механических воздействий приводящих к разрушению связей колосков с метелкой (рис. 2.1) и выбран рациональный способ воздействия при обмолоте метелок на корню.

Рис. 2.1. Классификация механических воздействий на метелку.

Взаимодействие гребенок, щеток и других рабочих органов с растениями рассматриваются почти во всех вышеуказанных работах. Так, в работе Чеботарева В.П. [114], рассмотрено воздействие зубьев на стеблестой (рис. 2.2), изменение плотности и получено дифференциальное уравнение (2.1).

, (2.1)

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств обрабатываемого материала;

– коэффициент характеризующий деформирующую способность зубьев данного рабочего органа;

– деформирующее усилие, прилагаемое зубьями к материалу в элементарном объеме .

Составлено уравнение состояния обрабатываемого растительного материала (2.2), находящегося в фазе непосредственного очесывания.

, (2.2)

где – приведенная плотность материала в элементарном объеме до начала процесса очесывания;

– количество прочесов зубьями материала в элементарном объеме;

– шаг расстановки гребенок.

Рис. 2.2. Схематическое изображение воздействия очесывающих зубьев на стеблестой.

Также приведена схема (рис. 2.3) для вывода “уравнения состояния” материала при очесывании [114].

Рис. 2.3. Схема к выводу “уравнения состояния” материала при очесывании.

Теоретические исследования проведены для обоснования конструктив­ных параметров очесывающего устройства и его рабочих органов. Такие задачи были решены в работе П.А. Шабанова [125]. Представлена схема к определению ширины очёсывающего пальца (рис. 2.4).

 

 

Рис. 2.4. Схема к определению ширины очёсывающего пальца.

Получены уравнения (2.3) для расчёта количества рядов гребёнок очёсывающего барабана Z, рабочей длины пальца l_p,ширины очёсывающего пальца b, длины заострённой части входящей в стеблестой l_bx, общей длины очёсывающего пальца l_o.

, (2.3)

,

,

,

.

Параметры определены с учётом скорости движения комбайна V_м, количества прочёсов необходимых для полного вымолота соцветия n_o, угло­вой скорости вращения барабана ω, радиуса барабана Ro, количества стеблей обмолачиваемых за рабочий ход одним пальцем Q, зазора между очёсываю­щими пальцами , густоты стеблестоя р, угла заострения пальца β.

В работах Данченко Н.Н. определены углы разбрасывания зерна оче­сывающим барабаном в зависимости от высоты стеблестоя (рис. 2.5) [37, 38].

Рис. 2.5. Предельные углы разбрасывания зерен.

Также в работах Шабанова П.А., Повиляя В.М. [91], Данченко Н.Н. [38], получено уравнение для расчета диаметра очесывающего барабана (2.4) однобарабанного очесывающего устройства.

, (2.4)

где – среднее расстояние от центра тяжести выпрямленного растения до почвы;

– среднее расстояние от вершины наклоненного растения до почвы;

– средняя длина стебля;

– среднеквадратичное отклонение;

– величина нормального распределения заданного уровня значимости ;

, , , , – (рис. 2.6).

Согласно представленной схеме (рис. 2.7) в работе [38], также определен угол “разбрасывания зерен” очесывающим барабаном (2.5).

, (2.5)

Рис. 2.6. Схемы для определения диаметра очесывающего барабана.

 

Рис. 2.7. Схема к определению “угла разбрасывания” зерна очесывающим барабаном.

Наряду с теоретическими исследованиями по изучению и обоснованию прочностных, геометрических параметров и характеристик обмолачиваемого материала, параметров рабочих органов гребенок, щеток, барабанов, транспортеров и т.д., нельзя не отметить теоретические исследования по доработке очесанного вороха в наклонной камере [117, 118, 120], в молотилках зерноуборочных комбайнов [34, 113]. Для решения вопросов доработки, сепарации очесанного вороха, предусмотрено множество конструкций, устройств, как правило, сопровождаемые теоретическими обоснованиями и подтвержденные лабораторными и полевыми исследованиями.

В результате анализа представленного обзора теоретических исследований, а так же других научных трудов установлено, что менее изученным остается вопрос применения двухбарабанной конструкции очесывающего устройства. В связи с применением битера-отражателя не изученным остается вопрос влияния его геометрических параметров на технологический процесс работы, а именно на качественные показатели, устойчивость работы устройства, влияния на потери зерна при обмолоте.