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

пая /), то у комбайна с опытным молотильным аппаратом оно достигло лишь 2% (кривая 2). При подаче 5,0 кг/сек эта­ лонный комбайн СК-4А показал дробление зерна в 3,5%, а у опытного комбайна оно поднялось только до 2,5%. Величина

комбайна с совмещенным молотильным аппаратом и чередо­ ванием процессов обмолота и сепарации с диаметром бара­ бана 0,55 м, дробление зерна было такое же, как у эталон­ ного комбайна СК-4. На опытном комбайне с барабаном уве­ личенного диаметра удалось обеспечить величину дробления зерна ниже, чем у эталона СК-4А. В этом сказалось преиму­ щество длинной деки, которая позволила осуществить режим обмолота при повышенных зазорах (с одновременным сохра­ нением высокого значения сепарации зерна).

В течение трех уборочных сезонов комбайн-макет прини­

нице урожайностью 34—35 ц/га. Основные технико-эксплуата­ ционные показатели опытного комбайна, установленные на основе статистической обработки хропометражных листов, были следующими:

Величины этих показателей оказались даже несколько выше, чем у серийных комбайнов. Следовательно, экспери­ ментальные узлы и прежде всего совмещенный молотильный аппарат с барабаном диаметром 0 , 8 м не менее надежны, чем серийные.

Исследование комбайнов с совмещенными молотильными аппаратами на обмолоте риса

Совмещенный молотильный аппарат имеет ряд особенно­ стей, позволяющих ему успешно справиться с обмолотом ри­ са. Оснащенность барабана выступающими над бичами зу­ бьями дает аппарату возможность в известном смысле осу­ ществлять очес метелок. Большой угол обхвата деки и нали­ чие обширных зон сепарации, где процесс выделения зерна протекает в режиме роторного соломоотделителя, создают условия для эффективного проведения процесса сепарации

ІЗІ

зерна риса (зерно риса легче зерна пшеницы, поэтому здесь особенно предпочтительна сепарация в поле центробежных сил). Чередование процессов обмолота п сепарации предпо­ лагает снижение повреждения зерна.

Таким образом, попытка исследования комбайнов с сов­ мещенным молотильным аппаратом па обмолоте риса пред­ ставляла определенный интерес. При этом казалось целесооб­ разным не подвергать комбайны никаким конструктивным изменениям, вплоть до сохранения клавишей соломотряса, применяемых на уборке колосовых. Исключение составляла ходовая часть: вместо передних мостов с ведущими колесами были установлены мосты с гусеничным движителем с комбай­ на СК.ПР-4.

Исследовались комбайны с совмещенным молотильным аппаратом (с двухсекционной декой) с барабаном диаметром 0,55 м и с чередованием процессов обмолота и сепарации — с диаметрами барабанов 0,55 и 0,8 м. Все исследования про­ водились в сравнении с серийными комбайнами CKJIP-4, ра­ ботающими одновременно с опытными.

Исследования проводились в опытно-показательном совхо­ зе «Красноармейский» Краснодарского края. Объектом обра­ ботки служила рисостебельная масса в валках, характери­ стика которой приведена ниже.

Характеристика рисостебельной массы ( сорт — Краснодарский 424)

132

п,%

Рис. 34. Агротехнические показатели опытных комбайнов на обмолоте ри­ са: а) потери за молотилками эталона СКПР-4 (У) и с совмещенным ап­ паратом (2); б) потери за молотилками эталона СКПР-4 (У), с совмещен­ ным аппаратом (2) и с совмещенным аппаратом с барабаном диаметром 0,8 м (3 ); в) невымолот за комбайнами с совмещенным аппаратом с двух­ секционной декой (У) и эталонным СКПР-4 (2); г) невымолот за ком­

133

Потери свободным зерном за молотилкой. Иа рис. 34а пси казаны графики изменения потерь свободным зерном за мо­ лотилкой в зависимости от подачи при обмолоте риса повы­ шенной влажности (зерна — 19,9, соломы — 47,9%) комбай­ ном СК-4 с совмещенным молотильным аппаратом и двухсек­ ционной декой (кривые 3 и 4) и эталонным комбайном СКПР-4 (кривые 1, 2). Режим настройки эталона был доволь­

поджата полностью; зазоры между больной декой и бараба­ ном составляли на входе 19, па выходе — 8 мм.

При возрастании подачи от 2 до 3 кг/сек. потерн свобод­ ным зерном в солому за опытным комбайном увеличивались

байном. При величине потерь свободным зерном за молотил­ кой в 1,5% пропускная способность эталонного комбайна СКПР-4 составила 1,1 кг/сек, а опытного комбайна с совме­ щенным аппаратом — 2,65 кг/сек, или в 2,4 раза выше.

Крайне незначительной была величина сходов с очистки: количество соломистой фракции, поступающей на очистку, составляло не более 2 % при всех подачах.

65% имел высокую технологическую надежность, не забивал­ ся и не заматывался.

Иной порядок величин пропускной способности наблю­ дался при подборе и обмолоте валков «сухого» риса опытны­ ми комбайнами с совмещенными молотильными аппаратами и чередованием процессов обмолота и сепарации. Здесь ус­ ловия работы комбайнов были значительно легче. Режимы работы молотильных аппаратов приведены ниже.

1. Комбайн СК-4 с совмещенным аппаратом и составной пятисекционной декой с барабаном диаметром 0,55 м:

134

На рис. 346 представлены графики изменения потерь сво­ бодным зерном за исследуемыми комбайнами в зависимости от подачи. При возрастании подачи от 2 до 7 кг/сек потери свободным зерном в солому у опытного комбайна СК-4 нара­

135

Эталонный комбайн СКПР-4 при общих потерях свобод­ ным зерном в 1,5% развил пропускную способность в 4.0 кг/сек (кривая 1'). При этой подаче потерн свободным зерном в солому у опытного комбайна СК-4 составили 0,54%, или в 2,7 раза меньше, чем у эталона. Таким образом, ве­ личина пропускной способности опытного комбайна СК-4 пре­ восходила величину пропускной способности эталона на 45%. Более высокую, чем 4,5 кг/сек, подачу на эталонном комбай­ не СКПР-4 осуществить не удалось из-за несоответствия производительностей зернового элеватора и молотилки, хотя молотильный аппарат этого комбайна при несколько больших подачах заметной перегрузки не обнаруживал.

Особый интерес представляет изменение величины потерь свободным зерном за опытным комбайном с совмещенным аппаратом п барабаном диаметром 0,8 м. При возрастании

ниже, чем у комбайна СК-4 с совмещенным аппаратом п ба­ рабаном диаметром 0,55 м. Объясняется это высоким сепа­ рирующим действием совмещенного аппарата с барабаном диаметром 0 , 8 м.

Невымолот в соломе. На рпс. 34в показаны графики изме­ нения невымолота в зависимости от подачи при уборке риса высокой влажности комбайнами СК-4 с совмещенным аппа­ ратом и двухсекционной декой н эталонным СК.ПР-4. В пре­ делах подач 2,5—3,0 кг/сек невымолот у обеих машин прак­ тически был одинаков и составлял 6 —8 % (как известно, об­ молот валков риса пока что осуществляется за два прохода). С дальнейшим увеличением подачи невымолот за опытным комбайном нарастал быстрее, чем за эталонным, и при подаче 4.0 кгісек достигал 11%. Эти результаты показали, что одно­ барабанный совмещенный аппарат в пределах рабочих подач справляется с обмолотом риса высокой влажности с таким же качеством, как и двухбарабанный аппарат специального рисового комбайна.

На обмолоте «сухого» риса невымолот был меньше (рис. 34г). С ростом подачи от 1,3 до 7 кг/сек у комбайна

136

ізая /), в то время как у опытного комбайна CR-4 при этих же подачах невымолот был равен 2,8—-3,2%, или в 1,5—1,7 раза ниже. При такой величине невымолота второго обмолота рисового валка уже не требовалось. Однако на рабочих по условиям сепарации подачах для этого комбайна, равных 5—5,5 кг/сек, невымолот и здесь приблизился к величине

4-4,6% .

Наиболее низкая величина невымолота оказалась у ком­ байна с совмещенным аппаратом и барабаном диаметром 0,8 м: при изменении подачи от 2 до 5,5 кгісек невымолот за

Таким образом, совмещенные молотильные аппараты с че­ редованием процессов обмолота и сепарации как с барабаном диаметром 0,55 м, так и с барабаном диаметром 0,8 м ус­ пешно справляются с обмолотом риса, обеспечивая комбай­ нам меньшую величину невымолота по сравнению с серийной машиной СКПР-4.

Особый интерес представляет характер обмолота. После прохода через совмещенный молотильный аппарат на стеблях почти полностью сохранялись плодоножки. Имея в виду, что процесс обработки рисостебелыюй массы в подбарабанье протекал при увеличенных зазорах, можно сделать вывод об участии режима очеса в обмолоте метелок. Наличие зубьев на барабане и чередование сепарирующих и молотильных секций позволяет привнести элементы этого режима в про­ цесс обмолота в совмещенном аппарате.

Повреждение зерна. Под повреждением зерна риса пони­ мается его дробление и обрушивание. С возрастанием подачи от 1,5 до 5,5 кг/сек (рис. 34д) обрушивание зерна при высо­ кой влажности у опытного комбайна СК-4 с совмещенным

с совмещенным аппаратом и двухсекционной декой, хотя и ниже предельно допустимой агротребованиями величины, но больше, чем у эталона. Применение же чередования процес­ сов обмолота и сепарации сыграло и здесь положительную роль. На рис. 34е представлены графики изменения повреж­ дения зерна в зависимости от подачи при обмолоте валков «сухого» риса опытными комбайнами с совмещенными аппа­ ратами с чередованием процессов обмолота и сепарации.

137

Допустимому по агротребованиям общему повреждению зерна риса в 5% удовлетворял только опытный комбайн с ба­ рабаном диаметром 0,8 м (кривая 3) при подачах 4,5 кг/сек и выше. У комбайна СК-4 и эталона общее повреждение зерна составило 6,5—7%. Наибольшее повреждение (около 8 %) по­ казал эталонный комбайн при подаче 2,5 кг/сек.

Пониженное повреждение зерна, которое обеспечивает опытный комбайн с барабаном диаметром 0 , 8 м, объясняется установкой несколько меньшей окружной скорости барабана: она составила 25,5 м/сек, а у опытного СК-4 с аппаратом такой же конструкции, но с барабаном диаметром 0,55 м — 27,6 м/сек. Пониженную окружную скорость оказалось воз­ можным установить из-за увеличенной длины деки, не опа­ саясь роста невымолота.

Таким образом, осуществление процесса обработки рисостебелыюй массы в молотильном устройстве в режиме чере­ дования обмолота и сепарации (с помощью установки пяти­ секционной декн) позволило снизить повреждение зерна риса, величина которого была не выше, чем у эталона, а в случае применения аппарата с барабаном диаметром 0 , 8 м — замет­ но ниже.

Г Л А В А IX

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

ВДВУХБАРАБАННОМ МОЛОТИЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ

ИЭЛЕМЕНТЫ ЕГО ОПТИМИЗАЦИИ

Закономерности процесса обмолота и сепарации в двухбарабанном молотильном устройстве

Двухбарабанное молотильное устройство возникло как реализация принципа двухфазного обмолота с целью сниже­ ния повреждения зерна при уборке. Снижение окружной ско­ рости первого барабана привело, однако, к падению захваты­ вающей способности (жеркости) молотильного устройства. Если в период возникновения двухбарабаиного устройства ве­ личина подачи растительной массы в молотилку составляла 2,5—3 кг/сек (комбайны С-4, СК-3), и первый барабан при пониженном скоростном режиме успешно справлялся с про­ цессом, то в настоящее время при росте подач до 4—5 кг/сек (при неизменной ширине молотилки) оказалось необходимым поднять окружную скорость барабана до 2 2 и даже до

138

23 м/сек. По своей величине она приблизилась к рабочей ско­ рости барабана в однобарабаниом молотильном устройстве. Появилась возможность использовать двухбарабаииое устрой­ ство для увеличения пропускной способности комбайна: ра­ ботая при указанном скоростном режиме первого барабана, двухбарабанное устройство обладает большим сепарирующим действием, чем однобарабанное.

Понижение скорости первого барабана приводит к мень­ шему повреждению зерна нм. Но одновременно уменьшается и процент сепарации зерна от общего количества обмолочен­ ных зерен. Попавшие во второе подбарабанье свободные зер­ на (обмолоченные первым барабаном, но не выделенные им) подвергаются интенсивному воздействию бичей, получая по­ вышенное повреждение (следует иметь в виду, что вышедшие с ворохом из первого подбарабанья зерна обладают уже по­ ниженной прочностью вследствие воспринятого ими опреде­ ленного количества ударов в первом подбарабанье). Отсюда следует, что общее количество поврежденных в двухбарабан­ ном устройстве зерен должно иметь минимум в зависимости от окружной скорости первого барабана. Таким образом, вы­ является первый характерный режим двухбарабаиного уст­ ройства: режим минимального повреждения зерна. Перемен­ ным элементом здесь является окружная скорость первого барабана.

Второй характерный режим двухбарабанного молотильно­ го устройства— это режим наибольшего сепарирующего дей­ ствия. Здесь уже качество зерна отодвигается на второй план.

С увеличением скорости первого барабана нарастает ко­ личество обмолоченного зерна, увеличивается его сепарирую­ щее действие. Одновременно снижается сепарирующее дей­ ствие второго барабана ввиду сокращения совокупности по­ ступающего на него зерна как в свободном, так и в необмо­ лоченном состоянии. Наоборот, при снижении окружной ско­ рости первого барабана и, следовательно, уменьшении коли­ чества обмолоченного им зерна и падении сепарирующего действия возрастает сепарирующее действие второго бараба­ на. Имеет место как бы перекладывание основных усилий по обмолоту II сепарации с одного барабана на другой в зави­ симости от окружной скорости первого барабана. Отсюда следует, что должен существовать такой скоростной режим первого барабана, при котором общее сепарирующее дейст­ вие окажется экстремальным.

139

Уравнения, описывающие процессы обмолота и сепарации в двухбарабанном молотильном устройстве, имеют некоторые отличия от установленных ранее, что отражает особенности двухфазного обмолота. Так, уравнение процесса обмолота для первого барабана должно иметь коэффициенты а и ß в виде функций от окружной скорости барабана, поскольку послед­ няя переменна. Число слоев потока вороха в подбарабанье первого молотильного аппарата представляется не только

Первый барабан в двухбарабанном молотильном устрой­ стве технологически допускает невымолот. Поэтому поступа­ ющее во второе подбарабанье общее количество зерен состо­ ит из двух совокупностей: обмолоченных в первом подбара­

банье, но не отсепарированных в нем зерен и из не обмоло­ ченных в первом подбарабанье колосьев, процесс высвобож­ дения зерен из которых идет обычным для однобарабанного аппарата путем. Разные величина и характер совокупности зерен, формирующей интенсивность процесса сепарации, вли­ яют на общее количество отсепарнроваиного зерна.

На основе разработанной ранее вероятностной стационар­ ной модели запишем основные уравнения процессов для двухбарабанного молотильного устройства.

где \ѵі — окружная скорость первого барабана.

2. Содержание хпі необмолоченного зерна в ворохе, сошед­ шем с первого барабана:

(232)

где Ті — время движения порции вороха в первом подбарабанье.

3. Сепарирующее действие первого молотильного аппа­ рата:

140