INCREASING THE EFFICIENCY OF THRESHING IN AN AXIAL ROTARY COMBINE

Full Text

Введение Роторные комбайны превосходят комбайны классической схемы по технологической эффективности за счет большей удельной пропускной способности (на 1 м ширины молотилки) и значительно меньшего дробления зерна (в 1,5-2,0 раза). Так, удельная пропускная способность роторного комбайна Torum 740 - 8 кг/(с м-1), а комбайна классической схемы Acros 530 - 6,3 кг/(с м-1). Таким образом, роторный комбайн по рассматриваемому показателю превосходит комбайн классической схемы на 27 %. При уборке озимой ржи дробление зерна комбайном «Дон-1500» составляло 0,6 %, а комбайном «Ротор» - 0,3 %. В то же время микроповреждение зерна снижается незначительно (табл. 1). Известно, что от уровня микроповреждения зависит стойкость зерна к хранению, его товарные, хлебопекарные, посевные и продуктивные показатели. Роторные комбайны уступают комбайнам классической схемы по экологичности из-за повышенных выбросов в атмосферу выхлопных газов, обусловленных более высокой энергоемкостью технологического процесса. Так, удельная (на единицу пропускной способности) энергонасыщенность комбайна Torum 740 составляет 33 л.с./(кг • с-1), а комбайна Acros 530 - 27 л.с./(кг • с-1). Цель исследования Повышенная энергоемкость технологического процесса обмолота является одним из основных недостатков аксиально-роторных комбайнов. Устранению этого недостатка может способствовать применению в качестве молотильных элементов ротора разновысоких зубовых рабочих элементов вместо рифленых бичей [1]. Как показали исследования и испытания опытных образцов комбайнов классической схемы [2], применение указанной разработки [3] позволяет снизить энергоемкость обмолота на 20-30 %, и соответственно, расход горючего на работу двигателя и выброс в атмосферу выхлопных газов на 13-20 %. Целью исследования является обоснование способа снижения энергоемкости технологического процесса, улучшение качественных показателей за счет уменьшения микротравмирования зерна, повышение пропускной способности аксиально-роторного молотильно-сепарирую-щего устройства путем применения разновысоких зубовых бичей вместо рифленых. Материалы и методы Приведенные результаты получены путем проведения лабораторных исследований, а также испытаний комбайнов классической схемы, оборудованных молотильными барабанами с разновысокими зубовыми бичами. При исследованиях использовались озимая и яровая пшеница, озимая рожь. Испытания проводились при уборке всех зерновых колосовых культур. Влажность зерна убираемых культур составляла 11-37 %, влажность стеблей достигала 52 %. Результаты и их обсуждение Исследования процесса обмолота показывают [4, 5], что увеличение высоты зуба h рабочего элемента (зубового бича) ведет к снижению энергоемкости N обмолота (рис. 1). Но при этом ухудшаются технологические показатели, в частности увеличивается недомолот Нг зерна (рис. 2). Компромиссным решением, учитывающим свойства колоса зерновых культур, является оснащение молотильных элементов зубьями разной высоты - назовем их высокими и низкими. Для снижения энергоемкости обмолота суммарная длина молотильных элементов с низкими зубьями должна быть минимальной. Предел минимализации данного параметра определяется обеспечением рациональных значений качественных показателей технологического процесса, в частности степени сепарации Сз и недомолота Нг зерна. Результаты экспериментального исследования зависимости энергетических и технологических показателей обмолота, проведенного на моделях тангенциального молотильного аппарата, от доли длины молотильных элементов с низкими зубьями /н в общей длине молотильных элементов l представлены на рис. 3 4. Как видно из рис. 3, существенное улучшение технологических показателей - снижение недомолота и повышение степени сепарации зерна наблюдается при значениях 1н/ l, близких к 0,25. При дальнейшем увеличении указанного отношения не наблюдается существенного изменения качественных показателей обмолота, но энергозатраты возрастают значительно -более чем на 20 % (рис. 4). На рис. 5 в разрезах представлено аксиальное молотильно-сепарирующее устройство для роторного комбайна с использованием для обмолота зубовых рабочих элементов с обоснованными выше рациональными параметрами. Устройство с приемной А, молотильной В и сепарирующей С зонами содержит ротор 7 и перфорированный кожух 2, установленный с возможностью вращения на опорах 3. На внутренней стороне кожуха 2 установлены расположенные по винтовым линиям направляющие ребра 4. Ротор снабжен заборными лопастями 5, молотильными элементами 6 и сепарирующими элементами 7. В качестве молотильных элементов 6 использованы зубовые рабочие элементы, представляющие собой ряды изогнутых зубьев 8 с общими основаниями 9. На двух диаметрально противоположных рабочих элементах установлены обтекаемые планки 10 длиной, равной половине длины молотильного элемента. Возможны другие, по сравнению с рис. 5, варианты размещения обтекаемых планок, в том числе при длине последних, равной У длины молотильного элемента (рис. 6). Планки 10 частично перекрывают зубья 8 по высоте, так что рабочая часть 11 последних остается короче, чем зубья при отсутствии планок. Передний край каждой обтекаемой планки выполнен в виде поверхности, обеспечивающей плавное сопряжение рабочей поверхности 12 планки 10 с поверхностью основания 9. Зубья 8 рабочих элементов могут быть расположены на роторе по винтовой линии или шахматном порядке так, что соседние следы зубьев частично перекрывают друг друга, а вершины всех зубьев лежат на одной цилиндрической поверхности. Аналогичным образом зубовые рабочие элементы могут быть использованы в аксиальном молотильно-сепарирующем устройстве с неподвижным кожухом (рис. 6). В этом случае в зоне В устройства в нижней части кожуха размещается молотильная дека 13. Аксиальное молотильно-сепарирующее устройство работает следующим образом. Подаваемая растительная масса в приемной зоне устройства заборными лопастями 5 ротора и приемными элементами кожуха увлекается в винтообразное движение. Значительная часть зерна при этом вымолачивается. Переходя из приемной зоны в основные зоны -молотильную В и сепарирующую С, масса под действием молотильных элементов 6 и сепарирующих элементов 7 ротора и направляющих ребер 4 кожуха 2 продолжает двигаться с относительно малой осевой скоростью в направлении, приобретенным ею в приемной зоне. При этом происходит окончательный вымолот зерна и сепарация его через отверстия кожуха 2 или молотильной деки при неподвижном кожухе. Благодаря использованию в качестве молотильных элементов зубовых рабочих элементов с перекрытием части их длины обтекаемыми планками ударное воздействие на обмолачиваемую массу оказывается на двух уровнях интенсивности - высоком и низком, что обеспечивает уменьшение травмирования зерна, энергоемкости обмолота и расхода топлива на работу комбайна. Благодаря рациональному сочетанию ударного, вытирающего и очесывающего воздействий молотильного устройства на обмолачиваемую культуру повышается пропускная способность комбайна (на 20...25 %), уменьшаются потери зерна и его травмирование. Для ориентировочной прогнозной сравнительной оценки эффективности применения ротора с зубовыми бичами используем полученные при исследовании молотильного аппарата с зубовыми бичами зависимости сепарации зерна и недомолота в грубом ворохе, а также потребной на обмолот удельной мощно- Представленные зависимости позволяют сти от значения зазора между барабаном и под- спрогнозировать повышение эффективности барабаньем на входе молотильного аппарата обмолота зерновых культур аксиально-ротор- (рис. 7 - рис. 9). ным МСУ, указанное в табл. 2. Таблица 2 Нг 10 15 20 25 йбх, им Рис. 8. Недомолот зерна в грубом ворохе в зависимости от зазора между барабаном и подбарабаньем на входе молотильного аппарата: ----------- молотильный аппарат с зубовыми бичами; бильный молотильный аппарат Заключение Как следует из табл. 2, применение в молотильной зоне ротора зубовых бичей вместо рифленых может обеспечить повышение степени сепарации зерна в этой зоне на 4-7 %, снижение степени недомолота зерна и потребной удельной мощности, соответственно, на 0,71,6 % и 21-24 %. Это соответствует значениям тех же показателей для обычного молотильного аппарата (4; 0,6 и 21 %) или несколько превышает их. Отмеченное позволяет ожидать от применения зубовых бичей в роторном МСУ достижения тех же показателей эффективности комбайна, которые отмечены при государственных испытаниях различных модификаций комбайнов, оснащенных молотильным аппаратом с зубовыми бичами [4, 5], а именно: уменьшение потерь зерна или повышение пропускной способности при сохранении уровня потерь зерна, снижение энергоемкости и степени микротравмирования зерна, а также упрощение технологического обслуживания за счет устранения необходимости регулировать зазоры между декой и ротором. Уменьшение количества выбрасываемых в атмосферу выхлопных газов, обусловленное меньшей энергоемкостью технологического процесса, улучшает экологичность комбайна.

About the authors

M. I Lipovskiy

nstitute of Agroengineering and Environmental Problems of Agricultural Production

Email: aperekopskii@mail.ru
DSc in Engineering

References

Supplementary files