Форма № Н-9.02

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ КОНСТРУЮВАННЯ ТА ДИЗАЙНУ

КАФЕДРА ТРАКТОРІВ І АВТОМОБІЛІВ

Робота рекомендована до захисту

Рішенням кафедри тракторів і автомобілів

(протокол №9 від 03.06 2015 р.)

В.о. зав. кафедри тракторів і автомобілів

к.т.н. доцент ___________ Сєра К.М.

Пояснювальна записка до бакалаврської роботи

освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр»

На тему: «УДОСКОНАЛЕННЯ ОБЧІСУВАЛЬНОЇ ЖАТКИ ЖОН-6 ДЛЯ ОБМОЛОТУ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР»

01.08.БР.2461 «С».30.12.14.001.ПЗ

Виконав студент групи МАШ-1102

Бездітний Сергій Миколайович

__________________________

«підпис»

Керівник: Деркач Олексій Павлович

________________________ ______________________________________

«підпис» «допускається до захисту/не допускається до захисту»

Рецензент: Рибалко В’ячеслав Миколайович

___________________________ _____________

«підпис» «оцінка»

Київ 2015

Форма № Н-9.02

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Факультет конструювання та дизайну

Кафедра тракторів і автомобілів

Освітньо-кваліфікаційний рівень «Бакалавр»

Напрям підготовки 8.05050312 «Машинобудування»

Затверджую:

В.о. зав. Кафедри тракторів і автомобілів

к.т.н. доц._________________ К.М. Сєра

«___»червня 2015р.

ЗМІСТ

РЕФЕРАТ……………………………………………………………………….5

ВСТУП………………………………………………………………………….6

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ОБЧІСУВАННЯ

ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР 7

1. Тенденції розвитку технологій для збирання

зернових культур………………………………………………….7

2. Аналіз конструкцій пристроїв для обчісування

зернових культур…………………………………………..15

3. Пошукові дослідження з вибору обчісувального пристрою 26

РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ОБЧІСУВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ…………33

2.1 Аналітичні залежності з обмолоту зернових культур на корені …………………………………………………………..33

2.2 Графоаналітичний аналіз роботи обчісувального пристрою з бітером-відбивачем…………………………………………..39

2.3 Теоретичне визначення енергетичних параметрів обчісувального барабана і бітера-відбивача обчісувальної жатки……………………………………………………………53

РОЗДІЛ 3 ОБГРУНТУВАННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ОБЧІСУВАЛЬНОЇ ЖАТКИ…………………………………...63

3.1 Розрахунок параметрів бітера –відбивача……………………63

3.2 Будова та процес роботи удосконаленої жатки для обмолоту рослин на корені ……………………………………66

3.3 Розрахунок вала бітера-відбивача…………………………….71

РОЗДІЛ 4 ОЦІНКА ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЗЕРНОЗБИРАЛЬНОГО КОМБАЙНА З УДОСКОНАЛЕНОЮ ОБЧІСУВАЛЬНОЮ ЖАТКОЮ………………………………………

ВИСНОВКИ …………………………………………………………………………

СПИСКИ ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ …………………………………………

ДОДАТКИ ……………………………………………………………………………

Реферат

Тема дипломного проекту «Удосконалення обчісувальної жатки ЖОН-6 для обмолоту зернових культур».

Бакалаврська робота складається із пояснювальної записки і графічної частини. Пояснювальна записка дипломного проекту містить … сторінок, … таблиць, … схеми, … рисунків.

Пояснювальна записка включає такі розділи: аналіз технічних засобів для обчісування зернових культур; теоретичні передумови обґрунтування параметрів обчісувального пристрою; обґрунтування основних параметрів обчісувальної жатки; оцінка економічної ефективності використання зернозбирального комбайна з удосконаленою обчісувальною жаткою.

У дипломній роботі запропонована розробка конструкції обчісувальої жатки ЖОН-6 для обмолоту зернових культур з удосконаленням бітера відбивача. Використання даної конструкції допоможе зменшити втрати зерна осипом, та підвищує продуктивність жатки.

В розрахунково-пояснювальній записці баклаврської роботи розглянуто ефективність використання обчісувальної жатки для обмолоту зернових культур, розглянуті існуючі конструкції обчісувальних жаток, розрахована економічна ефективність проекту.

Ключові слова: жатка, бітер-відбивач, зернові культури, обчісувальний барабан, комбайн.

ВСТУП

При вирощуванні врожаю зерна, операції по його збиранню складають в загальному балансі енергозатрат біля 30…40%. Аналіз конструкцій сучасних зернозбиральних комбайнів показує, що майже 80% енергії, яка використовується на обмолот, витрачається безпосередньо на зминання, подрібнення та розрив стебел, а значна частина зерна при цьому отримує пошкодження.

Альтернативним напрямком зменшення енергозатрат і підвищення пропускної здатності комбайнів є принцип подачі хлібної маси до молотарки з мінімальним вмістом у ній стебел соломи. Зменшити кількість соломи в хлібній масі можливо завдяки застосування методу обчісування рослин на корені без зрізання стебла. При цьому забезпечується зменшення надходження технологічної маси в комбайн, що дає змогу підвищити його продуктивність, а також знизити питому енергоємність процесу і відповідні витрати палива.

Відомі обчісуючі жатки переважно призначені для обчісування рису та насіневих коробочок льону. Однак, значну частину посівних площ України займають зернові колосові культури, підвищення ефективності збирання яких на корені залишається перспективною і актуальною проблемою. Якість збирання врожаю зернових колосових культур обчісуючими жатками поки що не достатня, тому дана технологія потребує дослідження та вдосконалення.

РОЗДІЛ 1.

АНАЛІЗ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ОБЧІСУВАННЯ

ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР

1.1 Тенденції розвитку технологій для збирання зернових культур.

Виробництво зернових культур характеризується багатьма способами їх вирощування і збору врожаю. Збирання зернових культур є найбільш інтенсивний період не тільки для сільського господарства, а й для переробки сільськогосподарської сировини галузей промисловості. Таким чином, технології та засоби збору врожаю зернових культур постійно удосконалюються. Цей процес дав спеціальний імпульс необхідності подальшої активізації зернового господарства. Тільки шляхом подальшого зростання виробництва є збільшення обсягів вирощування культури.

Кінцева мета полягає в тому, щоб збільшити продуктивність, скоротити втрати під час збору врожаю, збереження високої якості зерна під час збору врожаю. Всі ці фактори залежать від прийнятої технології очищення.

Створення та використання нової високопродуктивної сільськогосподарської та зручної техніки безпосередньо веде до підвищення продуктивності , кращого завантаження техніки, зменшена металоємкість та покращення основних економічних показників.

Всі машині технології збирання зернових можна розділити на комбайнові і не комбайнові (рис. 1.1).

В комбайнових технологіях в якості основного польового агрегата використовується зернозбиральний комбайн, потоки зерна і не зернової частини при цьому розділені .

З розвитком матеріально-технічної бази сільського господарства в збиральних технологіях широке поширення набуває комбайнове збирання зернових. Комбайни складні агрегати, які поєднують у собі функції жатки, молотарки і копнувач. Використання прямого збирання зменшує збиральний час, знижує витрати, збільшує продуктивність ручної праці.

З іншого боку складності і недосконалість конструкцій комбайнів, погана якість зборки, використання необхідних, але ненадійної електроніки призвело до збільшення відсотків дроблення і втрат зерна. Пряме збирання ефективне якщо вміст вологи не більше 20% в районах де погані умови (туман, дощ, сильна роса) строки збирання затягуються, втрати зростають. Недоліком даної технології є залежність від погодних умов, складність використання у вологих кліматичних зонах і на полях з низькою соломістистю, а також підвищеня втрати зерна і низька якість прибирання не зернової частини врожаю.

Машинні технології

Комбайнові Не комбайнові

Роздільне збирання

Пряме комбайнування

Стаціонарні Невейка Кубанська Латвійська

Мобільно-стаціонарні Рулонна Стрічкова Стогова

Технологія обчісування рослин на корені

Рис. 1.1. Класифікація збиральних технологій.

Комбайни в даний час основні машини, які прибирають зернові, зернобобові та круп'яні культури, рис, кукурудзу на зерно, соняшник, насінники трав і ряд інших технічних і овочевих культур. Спеціальні пристосування для комбайнів дозволяють збільшити число збираних культур до 50 видів. Перевагою прямого комбайнування є те, що зерно збирається в результаті проходу однієї машини, це позитивно позначається на структурі прибраного поля. Недолік - низька продуктивність на засміченою хлібній масі.

В основних зернових регіонах України оптимальним варіантом прибирання є поєднання прямого комбайнування і роздільного збирання. До переваг роздільного збирання слід віднести можливість отримання сухого зерна, висока чистота зернової маси зменшує витрати на післязбиральні обробки. Роздільна технологія дозволяє проводити прибирання на засмічених полях схильних до вилягання та осипання, а також на нерівномірно дозріваючих зернових культурах.

Найбільш слабкою ланкою в традиційних технологіях є зернозбиральний комбайн, хоча на зміну малопродуктивним причіпним машинам 50 ... 60 років прийшли самохідні СК-5, СК-6, пропускна здатність яких при вологості зерна 10 ... 15% становить 5 ... 6 кг / с. В останні роки "Ростсельмаш" випускає високопродуктивні комбайни ACROS, VECTOR, з пропускною здатністю від 6.5 до 9.7 кг / с. Для прибирання не зернової частини врожаю комбайни обладнуються копичником або подрібнювачем соломи, комплектація залежить від використовуваної в господарстві технології. Солома - це цінний корм для тваринницького комплексу. Залишити в полі якомога менше соломи - одне з важливих завдань будь-якої технології. Дослідження показали, що після проходу зернозбирального комбайна на полі залишається до 3% соломи.

У не комбайнових технологіях зерно і солома у вигляді цільної або подрібненої хлібної маси прибираються з поля одночасно і обробляються в єдиному потоці на стаціонарі. Не комбайнові технології можна розділити на стаціонарні, напівстаціонарні й стаціонарні пересувні. Польові машини тут працюють на інших принципах, ніж комбайни, виконуючи більш прості операції зі збирання врожаю.

Не торкаючись конструктивних подробиць, розглянемо нові технології, їх переваги та недоліки.

Одна з перших стаціонарних технологій - трифазна. На початку 60-х років проходило її випробування. Збиральний процес складався з наступних операцій: скошування у валки, підбір валків з подрібненням, вивезення хлібної маси на стаціонарний пункт, обробка врожаю з відділенням зерна і соломи, очищення зерна. Переваги: висока якість зерна, можливість використання електроенергії,

отже, економія дизельного палива. Основні недоліки технології в слабкому матеріально-технічному забезпеченні: низькопродуктивні машини, відсутність надійних транспортерів, труднощі з перевезенням всього біологічного врожаю.

У самий ранній період розвитку переваги та ефективність стаціонарних технологій підтверджувалися дослідженнями вчених. Продуктивність збільшувалася на 20%, підвищувалася врожайність на 0,1 ... 0,2 т / га, зменшувалися витрати праці.

Кубанська технологія принципово не відрізнялася від трифазної. Використання спеціальної польової машини дозволяє уникнути операції скошування у валок і підбір валків, тобто виключається одне з джерел втрат. Дві технологічні операції об'єднуються в одну. При проходженні подрібненої хлібної маси по сушильно-сепаруючої лінії виділяється виключно незбиране, нетравмоване зерно з високими посівними і технологічними якостями. Надалі маса проходить домолот на високопродуктивному агрегаті складається з комбайна СК-6 або СК-10. Незернова частина (солома і полова) транспортується і складується. При відстані перевезення понад 5 км доцільно використовувати напів-стаціонарні пункти обробки маси. Очисне обладнання пункту розраховане на прибирання за добу 35 ... 40 га врожайністю до 10 т хлібної маси.

ВІМ у співдружності з низкою науково-дослідних і конструкторських організацій розробив індустріально-потокові технології - "невейка" і "стрічкова". У технологіях використаний принципово новий пневмоінерційнний спосіб сепарації зернової маси. Продуктивність сепаратора із засміченістю зернової маси до 30% склала 72 т/год, а чистота зерна 98,5 ... 99,0%. "Стрічкова" технологія на відміну від "невейкі" передбачає укладання скошеної у валок зернової маси на поліетиленову стрічку, тим самим виключаються втрати на поверхню поля. Потім спеціальна причіпна молотарка підтягує стрічку з укладеною масою і обмолочує останню. У даній технології виключений елемент перевезення всієї біологічної маси, що веде до зниження витрат на 1 га в порівнянні з "невейкой". Недолік технології в слабкій надійності ланцюжка: стрічка-валок-молотарка.

Скиртова технологія збирання полягає в тому, що скошена або підібрана з валків маса збирається в кузов жатки-скиртостворювача, вивозиться на край поля і вивантажується у вигляді завершених скирт. При зборі хлібної маси в кузов відбувається її ущільнення. Це підвищує опірність скирт вітрової ерозії і опадів. У такому стані стоги можуть перебувати досить тривалий час. Потім стоги обмолочують мобільною молотаркою, солома і полова збираються спільно або роздільно. Обмолот проводять не в спішному порядку за 10 днів, а за 30 ... 50 діб. Скорочується число молотарок, послаблюється транспортна напруженість, зменшується потреба в механізаторських кадрах.

Недоліки: складність дозування хлібної маси з стогів, незначне скорочення вантажно-розвантажувальних робіт, втрати зерна, низька якість зерна при тривалому вимоканні стогів. Для зон підвищеної і надмірної вологості розроблена (ВІМ, ЛатвНІІМЕСХ, СібІМЕ, ВІЕСХ, ЦНІІМЕСХ) технологія збирання "гігрокомплекс". Хлібна маса в таких зонах характеризується високою вологістю зерна і не зернової частини (25 ... 35%), полеглістю і засміченістю хлібостою, високою соломистістю і нерівномірним дозріванням, важкими умовами пересування по полях і дорогах. Застосування комбайнової технології веде до зниження продуктивності праці і великим до 10% втратам. Щоб уникнути втрати і зберегти якість зерна і не зернової частини при будь-яких погодних умовах, в схему збиральної технології включають сушку. Нові технології для таких умов розробили фахівці Латвійської СХА. Збирання проводять в наступній послідовності. Хлібну масу скошують з одночасним подрібненням, завантажують в транспортний засіб і перевозять на стаціонар, де проводять спочатку сушку, а потім обмолот. В якості польової машини використовують Е-281 і КСК-100 налаштовані на максимальну довжину різання 120 ... 150 мм. Використання технології дозволяє скоротити втрати зерна і соломи в середніх умовах з 9 до 4%, а у важких умовах з 17 до 5%.

Перевірка технології показала, що польова машина вимолочує 60 ... 90% зерна, перед обмолотом цю масу необхідно відсепарувати так як в молотарці зернозбирального комбайна зерно отримає ушкодження. Випробування дозволили зробити висновок про неефективність зернозбиральних комбайнів в стаціонарних

технологіях. Друга схема стаціонарного пункту передбачає сушку всього врожаю до обмолоту. Подрібнена маса завантажується шаром 1,5 ... 2 м в підлогові сушарки, після 2 ... 3 днів активного вентилювання атмосферним або теплим повітрям проводять обмолот за першою схемою. Підлогові сушарки знаходяться в критих приміщеннях. Використання теплогенераторів, вентиляторів і повітроводів накладає на технологію додаткові капіталовкладення, що кілька здорожує собівартість одержуваної продукції.

В основу технології СібІМЕ покладені дослідження з дозріванню врожаю в стогах і скиртах, сформованих у фазі воскової стиглості. Польовий агрегат скошує хлібну масу і завантажує повітряним потоком у візок. Хлібну масу на стаціонарі формують в скирти (2,5×9,0×9,0 м) з вентиляційним каналом. Просушують і обмолочують комбайнами. Недолік технології у великій кількості вантажно-розвантажувальних робіт, а це додаткові втрати зерна, підвищена витрата палива. По шляху вдосконалення технології збирання зернових в умовах підвищеної вологості працюють вчені та практики в країнах Західної Європи. Так, наприклад, в Англії, де кліматичні умови не дозволяють вирощувати високоякісне зерно, фуражне зерно отримують шляхом обмолоту з попереднім подрібненням хлібної маси.

Ще на початку 50-х років інженери по сільськогосподарській техніці з університету в Дурхеме застосували одну з різновидів силосозбиральні комбайни, подальше вдосконалення якого призвело до створення спеціальних польових машин. У ряді НДІ України, а також ближнього і далекого зарубіжжя знаходить застосування технологія збирання зернових культур методом обмолоту рослин на корені. Як показують пошукові дослідження, дана технологія може здійснюватися різними способами:

1. З використанням серійного зернозбирального комбайна

2. З використанням КПС-5Г або інших енергетичних засобів таких як "Морал", МПУ-150, з подальшим домолотом і зерноочисткою на стаціонарі.

3. З використанням причіпного комбайна, енергетичним засобом для яких передбачено трактор.

4. У перспективі створення принципово нового зернозбирального комбайна, спеціально для роботи з навісними очісуючими пристроями. Альтернативним напрямком істотного зменшення напруженості при збиранні зернових культур, зменшення витрат і потреби в техніці є підвищення в 1,5-2 рази пропускної здатності комбайна шляхом оснащення їх жниварками очісуючого типу.

Спосіб збирання зернових, насінників трав, рису та інших культур з використанням очісуючих жаток (на відміну від традиційних, коли зрізається і подається в молотарку комбайна вся хлібна маса з бур'янами) полягає в обмолоті (очісувані) класів або суцвіть без зрізання стебел. При цьому збираються найбільш цінні складові врожаю - зерно і полова, забезпечується значне зменшення надходження маси в комбайн, що дає можливість майже в двоє збільшити його продуктивність, зменшити втрати і пошкодження зерна, а так само майже на половину знизити витрати палива, уникнути поломок і передчасного старіння комбайнів.

Проведені в УкрЦВТ багаторічні випробування очісуючого жаток свідчать, що при обладнанні комбайна СК-5 "Нива" очісуючого жаткою, його продуктивність зростає вдвічі і становить 12-14 т/год, при допустимих втратах зерна до 1,5 %, тобто дорівнює продуктивності комбайна "ДОН-1500". При цьому значно (на 50-60%) знижуються витрати палива, комбайн працює з меншим навантаженням і практично без поломок. Така технологія збирання хлібів все більше знаходить застосування в Канаді, США, Англії, Франції, Китаї, Австралії та інших країнах. Для цього застосовуються відпрацьовані комбайни та високоефективні конструкції очісуючих жаток фірми "Шельборн Рейнольдс" (Англія). У 1990 році в Англії комбайн "Командор 228" фірми "Клаас" з такою очісуючою жаткою встановив світовий рекорд по продуктивності, намолотивши за день 358 тонн зерна з площі 44,5 га. При цьому його продуктивність з мінімальними втратами (до 1%) і високою якістю обмолоту склала 44,8 т / год або 5,6 га / год, середня швидкість комбайна

9 км / год .У 1998 році 6-метрова жатка цієї фірми пройшла випробування в Україні при збиранні озимої пшениці, ячменю і рису. Комбайн ТС-57 фірми "Нью-Холланд" (аналог комбайна СК-5 "Нива") на збиранні ячменю забезпечив продуктивність 16,7 т / год або 5,1 га /год, тоді як звичайною жаткою - 5,6 т / год (1,7 га / год). На збиранні озимої пшениці продуктивність такого комбайна з очісуючого жаткою майже втричі вище в порівнянні зі звичайною і склала 21,7 т / год.

При збиранні рису в Херсонській області вітчизняний комбайн "Лан", обладнаний очісуючого жаткою "Шельборн Рейнольдс", прибирав рис за один прохід, а зі звичайною здійснював подвійний обмолот після скошування у валок. Продуктивність комбайна "Лан" з очісуючим пристроєм склала 9,8 т / год, втрати до 2%, а дроблення до 3%, що задовольняє агровимоги і значно вище в порівнянні з традиційними технологіями збирання.

Одним з важливих переваг технології в тому, що збирання врожаю з високою продуктивністю можливе при високій вологості соломи, засміченості і полеглості рослин. Це дає можливість не тільки збільшити продуктивність, але і збільшити період роботи комбайна протягом дня, в ранкові та вечірні години. В результаті огляду технологій збирання зернових культур, проаналізувавши переваги і недоліки яких, можна визначити два найбільш прийнятних способи. Перший спосіб - це пряме комбайнування, що є в даний час найбільш використовуваним не тільки на Україні, але й у світі. Другий найбільш перспективний - це обмолот рослин на корені. Як видно з огляду технологій обмолот рослин на корені має ряд серйозних переваг, при збиранні різних зернових культур. При збиранні рису обмолот рослин здійснюється за один прохід. При збиранні трав значно зменшуються втрати осипом в результаті створення повітряного потоку очісуючими робочими органами. При збиранні способом обмолоту рослин на корені має місце м'який режим обмолоту, що дозволяє забезпечити наявність насіннєвого не травмованого матеріалу.

Як показали дослідження даного способу збирання зернових культур, очісуючого пристрою, навішує на серійні зернозбиральні комбайни, також дозволяють забезпечити повний збір урожаю, збільшити якість прибирання при

збільшенні робочих швидкостей, скорочення термінів збирання та зниженні витрат палива на одиницю продукції. Все це прямим або непрямим чином позитивно позначається на екології в порівнянні з існуючими способами збирання. Аналіз технологій збирання зернових культур показує, що очісуючий пристрій і серійний зернозбиральний комбайн є ефективним поєднанням для реалізації технології очісування рослин зернових культур на корені рис.