IMPROVEMENT OF THRESHERS FOR THRESHING AND SEPARATION OF GRAIN LEGUMES

Full Text

Обоснование

Зернобобовые культуры обладают значительным потенциалом и играют важную роль в экономике страны. При условии точного соблюдения агротехнических требований и правил уборки, они способны приносить существенную прибыль, обеспечивать население необходимыми продуктами питания, положительно влиять на состояние почвы, обогащая ее, а также улучшать качество кормов для сельскохозяйственных животных. Однако, уборка урожая зачастую все еще осуществляется традиционным двухфазным методом, включающим обмолот и очистку зерна с помощью комбайнов. Такой подход нередко приводит к значительным потерям урожая, как прямым, так и косвенным. Дробление и травмирование семян при уборке превышает допустимые значения и в целом ограничивает, и затрудняет выполнение селекционно-семеноводческих работ по созданию районированных сортов сельскохозяйственных культур, в том числе зернобобовых культур. Здесь доктор биологических наук, профессор Сичкарь В.И. особое внимание уделил технологическому процессу обмолота и сепарации при уборке [1].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Опираясь на обширный массив научных данных и прогрессивный опыт в сфере разработки и применения техники и технологий в растениеводстве, в частности, в семеноводстве, предпринята попытка изучения и выявления существующих проблем, а также определения стратегий для повышения качества продукции по сравнению с текущими стандартами.

Ключевым исследовательским инструментом выступает анализ и систематизация имеющихся достижений в области совершенствования машинных технологий в семеноводстве. В рамках данной работы рассматриваются современные методы выращивания и уборки сельскохозяйственных культур, их соответствие научно обоснованным системам земледелия для конкретных агроэкологических условий, а также новейшим разработкам в области механизации производства и семеноводства. Особое внимание уделяется энергетической эффективности применяемых машин, их соответствию экономическим критериям и влиянию на качество выполняемых работ и получаемой продукции в сравнении с зарубежными аналогами.

Уборка урожая зернобобовых культур, зачастую осуществляется традиционным способом – с использованием комбайнов для обмолота и сепарации зерна. Это приводит к значительным потерям урожая (до 12%) и удлинению сроков уборочной кампании. Повреждение зерна молотильно-сепарирующими устройствами барабанного типа значительно превышает показатели роторных аналогов. [2].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В настоящее время используются молотилки, конструкции которых приведены в табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Анализ селекционных молотилок зернобобовых культур

Table 1 – Analysis of selection threshers for grain legumes

Схема молотилки, марка	Рабочий орган	Преимущества	Недостатки	Критерии оценки
				, кВт.ч/т
МС-400	Штифты	1. Надежность. 2. Устойчи-вость работы. 3. Возмож-ность подклю-чения к ВОМ трактора.	1. Низкая производи-тельность. 2. Травми-рованность семян.	51,2	1,94	3,41	1,25
МТПУ-300	Штифты обрезин. (эласт.)	1. Надежность. 2. Устойчи-вость работы. 3. Простота работы и настройки.	1. Низкая производи-тельность.	42,86	1,62	2,68	1,25
МТПУ-500	Штифты обрезин. (эласт.)	1. Надежность. 2. Универсаль-ность. (наличие 2-х сменных барабанов и 5 дек).	1. Низкая производи-тельность. 2. Сложность работы и настройки	31,43	1,19	2,35	1
МПСУ-500	Штифты. (2 бара-бана и 2 деки)	1. Сравнитель-но неплохая производитель-ность. 2. Устойчи-вость работы. 3. Надежность.	1. Сложность работы и настройки 2. Травмиро-ванность семян. 3. Ограни-ченная область применения.	26,41	1	1	2,50

 

Анализ машин, приведенный в таблице 1 целесообразно проводить при помощи эффективного метода системного анализа – метода расстояния к цели.

Его суть заключается в обосновании идеала и оценке меры приближения к нему каждого из вариантов.

Идеальный вариант характеризует такую систему, для которой каждый из критериев достигает своего потенциально возможного наилучшего значения. Такие значения могут быть обоснованы теоретически или отвечать лучшей реально достигнутой величине.

Сравнительную оценку рассматриваемых типов молотилок выполняем по следующим показателям: удельной материалоемкости, удельной энергоемкости и коэффициенту универсальности применительно к обмолоту различных культур.

Удельные показатели материалоемкости М_у находят по формуле [4]:

 кг^.ч/т                                              (1)

где М – вес молотилки, кг;

Q – производительность молотилки, т/ч.

Удельную энергоемкость находят по формуле:

 кВт^.ч/т                                              (2)

где N – паспортная мощность рассматриваемой молотилки, кВт.

Коэффициент универсальности обмолачиваемых культур находится по формуле:

К_у= 1/п,                                                   (3)

где п – количество культур, обмолачиваемых молотилкой.

Данные показатели сведем к одинаковым числовым значениям по правилам нормирования критериев, когда соответствующий критерий улучшается уменьшением: М_{у. норм.}, Э_{у.норм.,} К_у.норм.

                                         (4)

где u_{i опт.} – критерий оптимального варианта.

Для каждого оцениваемого решения задаются параметры оценки, которые отображаются на радиальных осях координат (x, y, z). Ориентация шкал такова, что улучшение показателя направлено к центру (нулевой точке).

Соединив отметки на осях, соответствующие i-му решению, формируется многоугольник. Аналогично, строится многоугольник для идеального решения, представляющего собой наилучшие значения по всем критериям. Обобщенный показатель близости к идеалу μi рассчитывается как отношение площади многоугольника i-го решения к площади многоугольника идеального решения:

                                              (5)

 

где S_i, S₀ – соответственно площади многоугольников i-го и оптимального вариантов, мм².

Графическое построение по методу расстояния к цели применительно к исследуемым молотилкам (см. табл. 1) представлена на рис. 1.

Рисунок 1 – Многокритериальная оценочная модель исследуемых молотилок серийного производства

Figure 1 – Multi-criteria evaluation model of the studied serial production threshers

 

В результате построения многокритериальной оценочной модели были рассчитаны площади многоугольников (таблица 2), что позволило определиться с выбором идеального устройства и прототипа оптимальной конструкции молотилки.

 

Таблица 2 – Результаты расчета показателя расстояния до цели

Table 2 – Results of calculating the distance to the target indicator

 

Тип и марка машины	Критерии оценки
	Рассчетная площадь Si, мм2	Идеальная площадь Sо, мм2	Критерий расстояния к цели, μi
Стационарно-передвижная молотилка МС-400	576,44	154,13	3,74
Молотилка-терка пучковая МТПУ-300	420,76		2,73
Молотилка-терка пучковая МТПУ-500	274,35		1,78
Стационарная молотилка МПСУ-500	260,48		1,69

 

Анализ полученных данных и аргументация в пользу сделанных заключений демонстрируют, что наиболее многообещающими устройствами оказываются молотилки МТПУ-500 и МПСУ-500, принцип действия которых основан на сочетании ударного воздействия рабочих органов и перетирающим с применением эластичных элементов, что позволяет свести к минимуму механические повреждения семян при обмолоте и сепарации, то есть повысить эффективность выделения зерна семенного целевого назначения.

Разработанное на кафедре «Технический сервис в АПК» ФГБОУ ВО Луганского ГАУ молотильно-сепарирующее устройство (МСУ) вписано в конструкцию серийной молотилки МС-400, в перспективе с внедрением в прицепные безмоторные комбайны ПН-100 и(или) МН-130 и исследовано в лабораторных условиях [5]. Аксиально-роторное планетарное молотильно-сепарирующее устройство (АРПМСУ) имеет привод планетарного ротора через клиноременной вариатор, огражденный защитным кожухом (рисунок 2) от электродвигателя ILA7164-2AA60 или посредством карданной передачи через ВОМ трактора класса 9,0 кН

Устройство, в дальнейшем молотилка, относится к технологическим аппаратам для обмолота снопов зерновых, зернобобовых и других сельскохозяйственных культур.

Рисунок 2 – Молотилка АРПМСУ:

1 – основание; 2 – молотильно-сепарирующее устройство; 3 – шнек-питатель;

4 – подающий транспортер; 5 – тахометр контроля оборотов ротора; 6 – площадка оператора; 7 – штурвал регулирования оборотов ротора; 8 – защитный кожух клиноременного вариатора; 9 – электродвигатель.

Figure 2 – ARPTSD thresher:

1 – base; 2 – threshing and separating device; 3 – auger feeder; 4 – feed conveyor; 5 – rotor speed control tachometer; 6 – operator platform; 7 – rotor speed control steering wheel; 8 – protective cover of V-belt variator; 9 – electric motor.

Заключение

В данной работе проведено изучение и оценка эффективности молотильных устройств, применяемых в комбайнах, разработанных специально для уборки зернобобовых культур. Целью анализа явилось определение оптимальных конструктивных решений и технологических параметров, обеспечивающих минимальные потери зерна при обмолоте и максимальную производительность. Рассматриваются различные типы молотильных аппаратов, их конструктивные особенности и влияние на качество обмолота. Особое внимание уделяется анализу факторов, влияющих на травмирование зерна в процессе обмолота, а также способам снижения этих повреждений. Результаты исследования могут быть использованы для совершенствования конструкции зернобобовых комбайнов и повышения эффективности уборки урожая.

About the authors

Zakhid Godzhaev

Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow

Email: fic51@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1665-3730
SPIN-code: 1892-8405
Russian Federation, 109428, Russia, Moscow, 1st Institutsky proezd, 5

Aleksey Kolesnikov

Luhansk Voroshilov State Agricultural University

Author for correspondence.
Email: ya.aleks88@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-2492-3307
SPIN-code: 7794-9925

Старший преподаватель кафедры: "Технический сервис в АПК" 

Russian Federation, Russia, 291008, Luhansk, ter. LNAU, 1

References

Supplementary files