Анализ показателей технологического процесса

ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

 

Хлебная масса с поля поступает на рабочие органы зерноуборочного комбайна, которые должны быть согласованы между собой по производительности. Однако изменение условий уборки (влажности, урожайности, соотношения зерна и соломы и др.) неодинаково влияет на производительность каждого рабочего органа (мотовила, режущего аппарата, молотильного аппарата, соломотряса, очистки и др.), поэтому их работу необходимо согласовать при соблюдении агротехнических требований.

Ежесекундно на рабочие органы жатки поступает хлебная масса q (секундная подача, кг/с), которая передается в молотильный аппарат (МА). За счет удара бичей барабана и протаскивания массы в зазор между барабаном и подбарабаньем происходит обмолот зерна и первый этап разделения хлебной массы на мелкий ворох q' _мв (просеваемый через решетку подбарабанья) и грубый ворох q' _гв (солома, полова и непросеянное через подбарабанье зерно). Грубый ворох поступает на очистку (Оч), а грубый – на соломотряс (С). Соломотряс выделяет из соломы (грубого вороха) мелкий ворох q'' _мв и направляет его на очистку (рисунок 1.1). На очистку поступает

q _мв = q' _мв + q'' _мв. (2.1)

На очистке из мелкого вороха выделяется зерно (q _з), которое поступает в бункер. Чистота зерна поступающего в бункер с очистки согласно агротребованиям должна быть не менее 95 %.

При выполнении технологического процесса часть зерна теряется. Суммарные потери

∑p = p _ж+ p _с + p _о, (2.2)

где ∑ p – суммарные потери при выполнении технологического процесса;

p _ж – потери за жаткой (p _ж ≤ 1 %);

p _с – потери за соломотрясом (p _с ≤ 0,5 %);

p _о – потери за очисткой (p _о ≤ 0,3 %).

Суммарные потери за комбайном не должны превышать согласно агротребованиям 1,5 %.

Структурно-технологическая схема рабочего процесса зерноуборочного комбайна выполняется с учетом основных параметров рабочих органов в соответствии с исходными данными и расчетами.

Основные параметры рабочих органов приводятся в расчетно-пояснительной записке и графической части курсового проекта.

Из рабочих органов зерноуборочного комбайна наиболее производительными являются мотовило и режущий аппарат, а пропускная способность (секундная подача) и, следовательно, производительность молотильного аппарата зависят от параметров и режимов работы соломотряса и очистки. Если один из этих рабочих органов будет перегружен, то технологический процесс комбайном не будет выполняться в соответствии с агротехническими показателями (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Алгоритм расчета производительности зерноуборочного

комбайна для заданных условий уборки

 

Целью анализа показателей выполнения технологического процесса комбайном является определение пропускной способности рабочих органов при допустимых потерях. Наименьшая [ q ]_{ф min} из них определяет рабочую скорость и производительность комбайна.

Алгоритм расчета рабочей скорости и производительности зерноуборочного комбайна приведен на рисунке 2.1.

 

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ

МОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА

Работа молотильного аппарата определяется пропускной способностью, условиями уборки, урожайностью и состоянием убираемой культуры.

При аттестации зерноуборочных комбайнов указывают номинальную пропускную способность молотилки q _н, соответствующую уборке прямостоящей пшеницы продовольственного или фуражного назначения со следующими показателями: влажность 15…18 %, масса 1000 зерен – не менее 40 г, длина срезанных стеблей 0,70…0,90 м, коэффициент соломистости хлебной массы β_о = 0,60 и засоренность не более 1%.

Номинальная пропускная способность q _н молотильного аппарата зерноуборочных комбайнов составляет для «ДОН-1200» – 6…7 кг/с, «ДОН-1500» – 8…10 кг/с, КЗС-7 – 7…8 кг/с, «ЛИДА-1300» – 7,5…8,4 кг/c.

Абсолютная влажность хлебной массы при уборке находится в пределах w = 14…26 % (нормативная – 14…15 %, средняя – 16…17 %, высокая – 18…26 %). По высоте хлебостой подразделяют на нормальный (L _ср = 0,4…0,8 м), короткостебельный (L _ср ≤ 0,4 м) и длинностебельный (L _ср ≥ 0,8 м).

Отношение незерновой части урожая к общему количеству хлебной массы оценивается коэффициентом соломистости

β = m _c / (m _з + m _c), (3.1)

где m _с –– масса незерновой части срезанных стеблей;

m _з –– масса зерна.

Коэффициент соломистости β убираемых культур изменяется в широких пределах: больше для длинностебельных малоурожайных и меньше для короткостебельных высокоурожайных культур. Среднее значение β для пшеницы составляет 0,5–0,6; ржи – 0,65–0,75; ячменя и овса – 0,48–0,52.

Содержание зерна в хлебной массе оценивается коэффициентом

δ = m _з / (m _з + m _с). (3.2)

Коэффициенты между собой связаны зависимостью

δ = 1 – β. (3.3)

В условиях, отличных от номинальных, фактическая пропускная способность q _ф молотильного аппарата зависит от соотношения зерна и незерновой части хлебной массы. Характер изменения фактической подачи q _ф от величины d представлен на рисунке 3.1.

 

 

Рисунок 3.1 – Характер зависимости фактической подачи хлебной массы

от содержания зерна

 

С увеличением содержания зерна в хлебной массе фактическая подача q _ф увеличивается, и наоборот. Когда δ_о = δ, то q _н и q _ф равны. При δ > δ_о фактическая q _ф подача превышает номинальную.

Фактическая подача q _ф зависит также от вида, засоренности, влажности культуры и других показателей. Влияние указанных факторов учитывается коэффициентом σ использования номинальной пропускной способности. С увеличением засоренности и влажности (w ≥ 20%) хлебной массы его величина уменьшается. В зависимости от урожайности численное значение коэффициента σ изменяется от 0,25 до 1,5 (для пшеницы σ = 0,5 при урожайности 19,0 ц/га, σ = 1,0 – при 39,6 ц/га и σ = 1,5 – при 79,2 ц/га). Чем больше масса 1000 зерен, тем выше значения σ.

 

Фактическая пропускная способность молотильного аппарата зависит от следующих входных параметров:

– убираемая культура;

– марка зерноуборочного комбайна;

Q_з – урожайность зерна, ц/га;

M * – число бичей молотильного барабана, шт.;

L _б* – длина молотильного барабана, м;

q ₀ – допустимая удельная нагрузка на единицу длины бича, кг/м·с;

β – коэффициент соломистости хлебной массы;

β₀ – эталонное значение коэффициента соломистости (при проектировании молотилок зерноуборочных комбайнов и оценке их работы принимают β₀ = 0,60);

σ – коэффициент использования пропускной способности комбайна;

w – абсолютная влажность хлебной массы, %;

ε – коэффициент сепарации зерна декой;

ψ – коэффициент засоренности (ψ = m _м / m _в – отношение массы мякины к массе вороха, поступающего на очистку, ψ = 0,11…0,18);

* – отмеченные звездочкой значения выбираются из технических характеристик зерноуборочных комбайнов (таблица 2).

Допустимая подача хлебной массы в молотильный аппарат при номинальной пропускной способности комбайна и эталонной соломистости

 

[ q ] = q ₀ M L _б , кг/с. (3.4)

[q] = 0,6∙10∙1,484 = 9,05 кг/с

При влажности 14…20 % допустимая удельная нагрузка q _o на единицу длины бича барабана для комбайнов «ДОН», КЗС-7, «ЛИДА-1300» составляет 0,60…0,70 кг/м×с. Меньшие значения принимаются для длинностебельного хлебостоя, большие – для короткостебельного.

При выборе значения q _о необходимо учитывать урожайность, соломистость и влажность. Большие значения q _о следует принимать при меньших значениях коэффициента β (большем содержании зерна δ в хлебной массе) и абсолютной w влажности. При этом следует учитывать, что рожь и пшеница обмолачиваются легче, ячмень – более трудно.

Если при уборке в молотильный аппарат хлебная масса поступает с показателями, отличными от эталонных, то фактическая пропускная способность молотильного аппарата

 

[ q _ма]_ф = [ q ] (1– ψ) σ β / β₀, кг/с. (3.5)

[ q _ма]_ф = [9,05] (1– 0,15)∙0,76∙0,7/0,60 = 6,8 кг/с.

Полученное расчетным путем значение фактической пропускной способности молотильного аппарата необходимо увязывать с пропускной способностью соломотряса и очистки и выбрать наименьшую из них.