книги из ГПНТБ / Липкович, Э. И. Процессы обмолота и сепарации в молотильных аппаратах зерноуборочных комбайнов (пособие для конструкторов зерноуборочных машин)

Рис. 30. Сепарирующее дейстшіе совмещенного молотильно­ го аппарата с барабаном диа­ метром 0,8 м: а) выделение зерна молотильной (/) и се­ парирующей (2) деками; б) по­ тери в солому на обмолоте озимой пшеницы (/) и ячменя (2); в) зональное выделение зерна; г) выделение зерна по углу обхвата; 0) зональное выделение дробленого зерна.

■І ' о . С М

121

Іколичество выделяемого зерна как молотильной декой (гра- 'фнк 1), так п сепарирующей (график 2) убывало по линей­ ному закону. При этом сепарирующее действие молотильной деки менялось от 76 до 67%. а сепарирующей — от 88 до 83% (от поступившего на нее зерна).

Общее сепарирующее действие аппарата с ростом подачи убывает. На рис. 306 показано изменение содержания зерна в сходящем с барабана ворохе (условно назовем эту вели­ чину потерями) в зависимости от подачи. При обмолоте ози­ мой пшеницы нарастание подачи от 2,5 до 5,0 кг/сек приво­ дило к росту потерь от 1,1 до 4,2% (кривая 1). Численное значение потерь свидетельствует о довольно высокой эффек­ тивности сепарации.

На этом же рисунке показан график потерь свободным зерном в солому при обмолоте ячменя (кривая 2). В этом случае потери свободным зерном в 1,5—2 раза выше, чем при обмолоте пшеницы. Интенсивность нарастания потерь свободным зерном с ростом подачи сравнительно невелика-

в 2,3 раза. Обращаясь к результатам лабораторных исследо­ ваний комбайна СК-4 в тех же условиях, видим, что при эквивалентных подачах (4,5—6,0 кг/сек) потери свободным зерном в солому увеличивались от 2,7 до 8%, или почти в 3 раза. При полевых исследованиях комбайна СК-4, когда условия опытов были благоприятнее (пониженная влажность, хорошая организация подачи из валка), потери свободным зерном в солому возрастали (в пределах рассматриваемых подач) от 1,25 до 4,5%, т. е. более чем 3,5 раза.

Рассмотрим теперь закономерности выделения зерна по длине подбарабапья (рис. ЗОв). При работе на малой пода­ че (2,51 кг!сек) выделение зерна в каждой последующей зо­ не меньше, чем в предыдущей. Однако чем больше подача, тем меньше зерна выделяется в первой зоне и тем больше его выделение во второй. Эти кривые по сути дела характеризу­ ют интенсивность (скорость) протекания процесса сепарации, и анализировать их следует на основе общі-fx закономерно­ стей процесса сепарации.

При малых подачах интенсивность обмолота велика, ко­ личество свободных зерен в подбарабанье растет быстро; не­ большая толщина потока вороха также более доступна для прохождения зерен под деку. Тем самым повышается интен­ сивность сепарации с одновременным смещением влево ее

122

.МаксимумаHö poet подачи приводит к ухудшению условий сепарации (толщина потока растет, число слоев пространст­ венной соломистой решетки увеличивается), интенсивность ее снижается, и максимум интенсивности смещается вправо.

На экспериментальных графиках зонального выделения зерна едва ли вообще можно установить истинную абсциссу максимума интенсивности сепарации. Однако, по изменению количества отсепарированного зерна в первых зонах можно в известной мере оценивать смещение экстремума интенсив­ ности. Так, с ростом подачи от 2,5 до 5,5 кг/сек количество выделенного зерна в первой зоне уменьшается от 36 до 16%, но во второй зоне растет от 24,5 до 35%• В третьей зоне та­ кой характер графиков продолжает сохраняться уже только для больших подач. Отсюда следует, что закономерность на­ копления выделенного зерна по длине подбарабанья не может быть отражена простой экспоненциальной функцией. На ран­ них стадиях процесса кривые накопленного выделения зерна (рис. ЗОг) носят вогнутый нарастающий характер, и лишь после точки перегиба они становятся выпуклыми, напоми­ нающими экспоненту. Особенно ярко это наблюдается на гра­ фиках, соответствующих большим подачам. Следовательно, молотильный аппарат, предназначенный для работы на уве­ личенных подачах, должен располагать длинной декой, что­ бы вобрать в себя хотя бы часть спокойно протекающего процесса с убывающей интенсивностью.

Дробление зерна. С возрастанием подачи от 2,5 до 4,0— 4,5 кг/сек дробление зерна нарастает от 1 до 1,25—1,35%. Особый интерес при этом представляет влияние угла обхва­ та, включая сепарирующую деку. С целью установления это­ го влияния определялось зональное выделение дробленого зер­ на (рис. ЗОд). Опыты показали, что по углу обхвата моло­ тильной деки среди выделившихся зерен процент дробленых нарастал при всех принятых в опытах подачах. На сепари­ рующей деке выделение дробленого зерна начинает убыватьЭто значит, что интенсивность процесса образования сово­ купности дробленых зерен снижается. Здесь наряду с выде­ лением дробленых зерен, получивших повреждение в преде­ лах сепарирующей деки, просеиваются дробленые зерна, об­ разовавшиеся еще в молотильном подбарабанье, но не успев­ шие там выделиться.

Таким образом, несмотря на значительно больший угол обхвата сепарирующей деки по сравнению с молотильной дробление зерна на этой деке оказывается меньшим, чем на

123

молотильной. Объясняется это не только меньшей агрессив­ ностью сепарирующей деки (отсутствием выступающих час­ тей поперечных планок с острыми ребрами), но и несколько иным режимом перемещения вороха на участке сепарирую­ щей деки. Здесь скорость продвижения вороха больше, она приближается к окружной скорости барабана. Отсюда мень­ шая величина относительной скорости барабана и свободных зерен, движущихся в потоке вороха, и, следовательно, мень­ шая сила удара при столкновении с бичами.

Однако повышенное повреждение зерна совмещенным ап­ паратом с двухсекционной декой сохраняется и здесь.

Энергоемкость совмещенного аппарата. При увеличении подачи от 2,3 до 4,9 кг/сек на обмолоте сноповой озимой пше­

чи значение удельных затрат сохраняется практически посто­ янным (на холостом ходу барабан потребляет 5,44 л. с.).

Стабилизация удельной энергоемкости на повышенных по­ дачах может быть понята, по-видимому, лишь с учетом осо­ бенностей технологического процесса в совмещенном аппара­ те. При сравнительно низких подачах зубья барабана эффек­ тивно прочесывают поток вороха в подбарабанье. С ростом подачи затраты энергии на прочесывание возрастают, что в определенной мере влияет (наряду с уже известными явле­ ниями) на рост удельных затрат энергии. Но, с другой сто­ роны, одновременно нарастает скорость вороха в молотиль­ ном и, следовательно, в сепарирующем подбарабанье. При больших подачах скорость потока вороха относительно зубь­ ев барабана заметно уменьшается, эффективность прочесыва­ ния падает, что и способствует проявлению тенденции к ста­ билизации удельной энергоемкости-

Представляет интерес изменение энергозатрат в услови­ ях меняющейся нагрузки. На рис. 31 приведены эпюры на­ грузок и среднее значение потребляемой энергии, а также удельные энергозатраты.

Опыты показали, что удельные затраты энергии при слу­ чайной стационарной подаче со средним значением (мате-

124

З^еого?»*?

л. с.

они оказались равными 4,1 —:— т. е. были на 11% выше.

кг/сек

Здесь действует стабилизирующее влияние повышенного мо­ мента инерции барабана увеличенного диаметра, которое мо­ жет быть выявлено при анализе приведенных на рисунке пер­ вых трех случаев изменения подачи. При переходе от мень­ шей величины подачи к большей на участке большей пода­ чи удельные затраты энергии должны быть ниже, чем в слу­ чае перехода на эту же величину подачи с более высокой подачи: барабан имеет достаточную кинетическую энергию, чтобы сгладить эффект от повышения подачи на определен­ ном участке (в условиях опытов длина этих участков состав­ ляла 5 л). В действительности при переходе со второго уча­ стка с подачей 3,46 кг/сек на участок III с подачей 4,6 кг/сек

кгісек

удельные затраты на втором участке были заметно выше —

л. с 3,91—:— здесь пришлось затратить дополнительную энер-

кг/сек

гию на некоторое увеличение скорости барабана.

Результаты исследований молотильного аппарата с барабаном диаметром 0,8 м и чередованием процессов

обмолота и сепарации

Сепарирующее действие. На рис. 32а представлены графи­ ки содержания свободного зерна в выбрасываемом бараба­ ном ворохе у комбайна СК-4А (кривая /) и комбайна-ма­ кета с совмещенным аппаратом и барабаном диаметром 0,8 л (кривая 2). Опыты выполнялись на сноповой озимой пшени­ це Безостая 1 с отношением зерна к соломе 1 : 0,96 и влаж­ ностью зерна 9—10, соломы 10—11%. Зазоры в подбарабанье СК-4А составляли: на входе — 16, в конце первой секции— 6, на выходе второй секции — 4 мм.

Из сравнения графиков видно, что при увеличении пода­ чи от 4,7 до 6,5 кгісек опытный молотильный аппарат остав­ ляет в выбрасываемом барабаном ворохе в 2,3 раза меньше

126

Рис, 32. Сепарирующее дей­ ствие совмещенного молотиль­ ного аппарата с составной пятисекционнон декой и бараба­ ном диаметром 0,8 м: а) со­ держание зерна в выбрасыва­ емом барабаном соломистом ворохе; б) выделение зерна по углу обхвата; в) зональное вы ­ деление зерна.

зерна, чем аппарат СК-4А. При подаче 6,0 кг/сек содержание зерна в сходящем с совмещенного аппарата ворохе состав­ ляет 6,5%, а у серийного аппарата СК-4А — 14%. Следует отметить, что и новый серийный молотильный аппарат, как видно из результатов лабораторного исследования, обладает повышенным сепарирующим действием-

Рассмотрим теперь характер выделения зерна по длине деки совмещенного аппарата, разделенной на пять зон-, со­ ответствующих длинам секций (рис. 326,в). При изменении подачи от 6,52 до 8,1 кг/сек выделение зерна первой секцией составило 14—16%. Наибольшее выделение зерна осуществ­ ляется третьей секцией: в пределах указанных подач оно достигает 26,6—32,4%. Вторая молотильная и последняя се­ парирующая секции выделяют примерно одинаковое количе­ ство зерна — в среднем 13—14%.

127

Потери за молотилкой. Комбайн-макет е опытным моло­ тильным аппаратом исследовался в полевых условиях в сравнении с серийным комбайном СК-4А на подборе валков озимой пшеницы и ячменя. Величины зазоров в подбарабанье

п р и в е д е н ы в т а б л и ц е .

Таблица зазоров

При принятых зазорах никаких следов невымолота не об­ наруживалось. Окружная скорость барабана составляла: по бичам — 25,9, по вершинам зубьев — 26,8 м/сек (число обо­ ротов барабана — 620 об./мин.). Режим работы молотиль­ ного аппарата эталонного комбайна СК-4А настраивался так­ же по показателю невымолота. Зазоры в подбарабанье остава­ лись такими же, как и в лабораторных опытах. Окружная скорость барабана на холостом ходу составляла 29 м/сек (число оборотов барабана — 1010—1020 об./мин.).

На рис33а,б представлены графики изменения потерь за соломотрясом и очисткой опытной и эталонной молотилок в зависимости от величины приведенной подачи (при отноше­ нии зерна к соломе 1 : 1,5).

Из графиков видно, что общие потери за молотилкой ком­ байна с совмещенным аппаратом (кривая 3) нарастают зна­ чительно медленнее, чем за молотилкой эталонного комбай­ на (кривая 1). При допустимой величине потерь за молотил­ кой в 1,5% пропускная способность эталонного комбайна СК-4А составила 4,1 кг/сек, а комбайна с опытным молотиль­ ным аппаратом — около 6 кг/сек (точнее 5,94 кг/сек) или на 45% выше. В условиях, когда эталонный комбайн развивал пропускную способность в -5,05 кг/сек, пропускная способ­ ность опытного комбайна достигала 6,75 кг/сек, или на 35% выше. Столь 'высокое увеличение пропускной способности ком­ байна с шириной молотилки 1,2 м достигнуто впервые. По данным КубНИИТиМ, при пропускной способности комбай-

128

Рис. 33.

Изменение агротехнических показателей молотилки в зависимости от подачи: а, б — потерн за молотилками эталона СК-4А (1, 2) и комбайна с барабаном диаметром 0,8 м (3, 4); в — потери за молотилками экспе­ риментальных комбайнов (по данным КубНИИТиМ); г) дробление зерна эталоном СК-4А ( Г) н опытным комбайном (2).

на СК-4А в 4,1 кг/сек номинальную подачу в 5,9 кг/сек раз­ вил лишь комбайн СК- 6 (рис. ЗЗв).

Анализ характера кривой потерь за соломотрясом у опыт­ ного комбайна (кривая 4) показывает, что в молотильно-се- парирующем аппарате процесс протекает нормально во всем диапазоне принимавшихся при опытах подач: 3,5—10,0 кгіеек. При подаче 9 кг/сек величина потерь за соломотрясом не превосходила 3%. Если принять величину потерь в солому в 1 %в качестве допустимой, то пропускная способность моло- тильно-сепарирующего аппарата составит 6,7 кг/сек, или на 62% выше, чем у эталона в первом случае. Однако для реа­ лизации такой возможности молотнльно-сепарирующего ап­ парата требуется интенсифицировать работу очистки.

129

Но, несмотря на перегрузку очистки совмещенный моло­ тильный аппарат с барабаном диаметром 0 , 8 м позволил поднять пропускную способность комбайна на 35—45% и тем самым подтвердил возможность доведения номинальной по­ дачи в комбайн до величины пропускной способности моло­ тильного аппарата.

Выделение соломистых фракций на очистку. Общее коли­ чество соломистых фракций, выделяемое на очистку совме­ щенным аппаратом, определяется повышенным углом обхва­ та п повышенной степенью перебивания соломы (величина последней сама есть следствие увеличенной длины деки, а также большей агрессивности барабана из-за наличия па нем зубьев).

С ростом подачи выделение соломистых фракций на очист­ ку снижается. При подачах 3—5 кг/сек молотильно-сепари- рующнй аппарат комбайна СК.-4А выделял 38—35% соломи­ стых фракций, а комбайн с опытным молотильным аппара­ том— 43—37%; при рабочем для него диапазоне подач, 5,75—6,5 кг/сек, эта величина составила около 36%. На об­ молоте хлебов повышенной сухости опа поднимается до 40—43%. Если иметь в виду, что сами эти подачи, даже при

нормальном содержании соломистых фракций в зерновом ворохе, являются практически непосильными для установлен­ ной на комбайне очистки, то становится понятной повышен­ ная величина потерь свободным зерном в сходах с очистки.

Дробление зерна. У обеих машин величина дробления зерна оказалась повышенной н нарастающей с увеличением подачи. С возрастанием подачи до 5 кг/сек дробление зерна у опытного комбайна значительно меньше, чем у эталона. Однако нарастание дробления зерна у опытного комбайна идет быстрее, чем у эталонного, и при больших подачах до­ стигает довольно значительной величины. Объясняется это повышенным поступлением свободного зерна в колосовой шнек с очистки вследствие перегрузки последней и вторич­ ной подачи его в барабан.

При опытах на хлебной массе влажностью 12—14% дроб­ ление зерна с ростом подачи убывало, достигая минимума при величине подачи 3,5—4 кг/сек. Дальнейшее увеличение подачи вызывало интенсивное повышение дробления (рис. ЗЗг). Однако и здесь абсолютное дробление зерна у комбайна с опытным молотильным аппаратом оказывалось значительно меньше, чем у эталона. Так, если минимальное дробление зерна у эталона при подаче 4 кг)сек составило 3,0% (кри-

130