Обоснование параметров аксиально-роторного молотильного устройства с сепарирующей приемной камерой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Шрейдер, Юрий Михайлович

• Шрейдер, Юрий Михайлович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шрейдер, Юрий Михайлович

Сокращения и условные обозначения

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ конструкций приемных камер

1.2. Обобщение результатов исследований аксиально-роторных молотилок. Цель и задачи

2. ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫМОЛОТА И СЕПАРАЦИИ ЗЕРНА В ПРИЕМНОЙ КАМЕРЕ А.-Р. МСУ

2.1. Полнота использования площади поверхности кожуха 21 приемной камеры

2.2. Показатели обмолота хлебной массы аксиально-роторным 24 МСУ

2.3. Энергозатраты в МСС с сепарирующей приемной камерой 31 ВЫВОДЫ

3. ПРОГРАММ/. И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Программа исследования

3.2. Конструкция и параметры экспериментальной установки

3.3. Методика проведения опытов

4. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ А.-Р. МСУ С ГЛАДКИМ И РЕШЕТЧАТЫМ КОЖУХАМИ

ПРИЕМНОЙ КАМЕРЫ

4.1. Вымолот зерна

4.2. Выделение зерна и половы в приемной камере с решетчатым кожухом

4.2.1. Сепарация зерна в зависимости от живого сечения поверхности кожуха

4.2.2. Влияние приведенной подачи массы на показатели работы приемной камеры '

4.3. Выделение зерна аксиально-роторным МСУ с щадким и решетчатым кожухами приемной камеры

4.4. Выделение половы и засоренность вороха

4.5. Дробление зерна 65 ВЫВОДЫ

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ МСУ С ВРАЩАЮЩИМСЯ КОЖУХОМ

5.1. Вымолот зерна

5.2. Сепарация зерна в приемной камере с вращающимся кожухом

5.3. Показатели работы роторного МСУ с вращающимся кожухом

5.4. Показатели работы роторного МСУ при различном состоянии хлебной массы

5.4.1. Измельчение хлебной массы

5.4.2. Изменение влажности обрабатываемой массы 86 ВЫВОДЫ

6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РОТОРНОГО МСУ

6.1. Энергоемкость технологического процесса

6.1.1. Составляющие мощности по длине МСУ

6.1.2. Влияние вращения-кожуха на энергетические показатели роторного МСУ

6.1.3. Влияние сорта, засоренности и влажности массы на энергетические показатели МСУ

6.2. Взаимное влияние качественных и энергетических показателей роторного МСУ

ВЫВОДЫ

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА С АКСИАЛЬНО-РОТОРНЫМ МСУ

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров аксиально-роторного молотильного устройства с сепарирующей приемной камерой»

Важнейшим этапом в комплексе работ по производству зерна является уборка урожая. Своевременность и качество уборки зависит от производительности и технического уровня зерноуборочного комбайна.

В последние годы получают широкое распространение комбайны с аксиально-роторными молотильно-сепарирующими системами (МСС). Работу по созданию и совершенствованию конструкции таких комбайнов проводят ведущие иностранные фирмы Case (бывшая International Harvester), Hew Holland, White, Massey Ferguspon - США, Laverda -Италия, Leader - Австралия и др. В России в 1995г. поставлен на серийное производство комбайн "Дон-2600" (Ростсельмаш), ПН-100 (Тула), разработан ряд опытных образцов "СК-10" (Таганрог), "Нива-Ротор" (МГАУ-Ростсельмаш), "Кедр-Ротор" (МГАУ-Красноярск) и др.

Исследования [52,58,71], испытания [11,34,35,39,41,55] и опыт использования [54,59,65,70] комбайнов с аксиально-роторными МСС выявили ряд преимуществ перед комбайнами "классической" схемы, имеющими барабанно-дековое молотильное устройство и соломотряс.

Специалисты отмечают [56,60,64] компактность аксиально-роторной МСС, простоту и удобство обслуживания, более высокую (до 1,3.2 раза) производительность, повышенную на 4.7% полноту сбора зерна с единицы площади, в 1,5.3 раза меньше дрсбление зерна.

Аксиально-роторные МСС менее чувствительны к отклонению регулировочных параметров, неравномерности подачи хлебной массы, изменению ориентации стеблей в валке и т.д.

В то же время выявлено [57,70,66,68] два основных недостатка этих комбайнов: повышенная энергоемкость технологического процесса, а также сильное перебивание соломы, особенно при уборке культур с влажностью массы Wc < 8. 10%, которое приводит к перегрузке системы очистки комбайна половой, что к свою очередь увеличивает потери зерна за очисткой.

Повышенная энергоемкость технологического процесса аксиально-роторной МСС не позволяет реализовать ее высокую пропускную способность. Ряд авторов на основании результатов испытаний [38,39,67,62] указывают, что это увеличивает удельный расход топлива комбайном в 1,3. 1,5 раза. Кроме того, отмеченные случаи нарушения технологического процесса (забивание ротора), жгутообразование также связывают [41,42,40,59] с высокой энергоемкостью аксиально-роторной МСС.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями этого рабочего органа занимались многие специалисты [12,14,15,16,52,57].

Изучались технологические показатели работы аксиально-роторной МСС и ее составляющих (молотильно-сепарирующего устройства - МСУ и соломоотделителя - СО) в зависимости от различных факторов: подачи и влажности хлебной массы, окружной скорости ротора, живого сечения. сепарирующей решетки, угла наклона бичей ротора и винтовых направителей на кожухе, частоты и направления, вращения кожуха и т.д.

Было обращено внимание [30], что явление на входе МСС во многом определяют процессы при обмолоте и сепарации зерна. Также установлено [15], что на входе аксиально-роторной МСС на подаче массы £^«10кг/с затрачивается до 40% энергии, потребной на привод МСС.

В этом плане определенный научный и практический интерес представляет вопрос, связанный с активизацией вымолота и сепарации зерна на входе аксиально-роторной МСС. К настоящему времени он не изучен, а его решение увеличит пропускную способность комбайна и снизит энергозатраты без существенного изменения конструкции.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Шрейдер, Юрий Михайлович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Одно из направлений повышения эффективности аксиально-роторных МСУ - вымолот и сепарация зерна в приемной камере.

2. Хлебная масса движется по кожуху приемной камеры потоком, расширяющимся от входа к выходу. Замена гладкого кожуха приемной камеры решетчатым и попутное ротору его вращение увеличивает в 1,5.2,5 раза заполнение площади его поверхности слоем хлебной^ массы.

3. На входе приемной камеры при захвате стеблей из питающего транспортера лопасти ротора вымолачивают до 85% зерна.

4. В приемной камере с гладким кожухом полнота обмолота хлебной массы 0,1.0,15. Замена гладкого кожуха решетчатым повышает в Раз' и снижает сход £н невымолоченным зерном в молотильную секцию в 2 раза.

5. Через отверстия решетчатого кожуха приемной камеры сепарируются 25% зерна с дроблением не более 0,4%. (Подача массы 10 кг/с). Подача половы из приемной камеры на очистку комбайна-0,25 кг/с.

6. В а.-р. МСУ с углом обхвата ротора решетчатой поверхностью 360° замена гладкого кожуха приемной камеры решетчатым снижает сход н невымолоченным зерном в 2 раза ( О^ - 10 кг/с), свободным -в 2,6 раза, дробление зерна в 1,2. 1,4 раза. Удельная технологическая мощность , потребная на привод ротора, возрастает на 0,3 кВт(кг/с)'.

7. Попутное ротору вращение решетчатого кожуха приемной камеры с частотой 35 мин повышает полноту П выделения зерна в ней от 25 до ч<

40%, подачу половы на очистку в 1,4 раза ( = 10 кг/с). Встречное, с той же частотой, увеличивает на 3.4%, подачу ¿^половы в 1,1 раза. ^ " .

Изменение частоты ( Г}^ - 0.35 мин ') и направления вращения кожуха приемной камеры, приведенной подачи от 5 до 11 кг/с не влияет на вымолот и дробление зерна в ней.

8. Вращение кожухов приемной камеры и молотильной секции в сборе не изменяет сход 8- н невымолоченным зерном из МСУ. Попутное ротору вращение кожухов с частотой Лк = 0.35 мин по сравнению с неподвижными снижает сход ¿:с свободным зерном из МСУ в 1,6 раза, дробление ¿Г зерна на 10%, у величивает подачу С^ половы на очистку на 10% и мощность А/у, потребную на привод ротора, на 8. 10%.

117

Встречное вращение с той же частотой - снижает на 10%, мощность

Мд на 8. 10%, и не изменяет подачу половы и дробления 5" зерна по сравнению с неподвижным кожухом.

9. Повышение влажности обмолачиваемой массы от 10 до 30% увеличивает сход из МСУ с вращающимся попутно ротору ( Г)к= 0.35 мин решетчатым кожухом приемной камеры и молотильной секции невымолоченным £н зерном в 3 раза, свободным £с зерном в 4 раза. Вымолот и сепарация зерна в приемной камере при этом не изменяются. Сход зерна растет снижением полноты обмолота и выделения зерна в молотильной секции.

10. На подаче С^ = 10 кг/с из МСУ с гладким кожухом приемной камеры и углом обхвата ротора решетчатой поверхностью в молотильной секции 360° суммарный (свободным и недомолотом) сход зерна ~ 5% достигается при длине ротора ¿/р = 2,2 м, удельная технологическая мощность Ну, потребная на его привод, составляет 6,8 кВт(кг/с)'.

Применение решетчатого кожуха приемной камеры снижает Ь р до 1,7 м, а

Иу до 6,2 кВт(кг/с) '. Попутное ротору вращение решетчатого кожуха приемной камеры и молотильной секции с частотой 35 мин 1 в тех же условиях снижает и р до 1,4 м, а до 5,7 кВтОкг/с)"1.

Мощность Нк , потребная на привод кожуха в сборе, не превышает 3% от. Ну .

11. Экономический эффект от применения решетчатого кожуха приемной камеры составляет 44 700 руб. в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шрейдер, Юрий Михайлович, 2000 год

1. Акт о сравнительных испытаниях комбайнов CK-10 с серийной битерной наклонными камерами 2-85А2-28, ГСКБ, Таганрог, 1985 г.

2. Алферов С.А. Брагинец B.C. Обмолот и сепарация зерна, как единый вероятностный процесс. Тракторы и сельхозмашины.-1972-N4-С.23.26.3. A.c. СССР N946447.

3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике Москва изд. "Наука" 1986 544 стр.

4. Высоцкий A.A. Динамометрирование в сельхозмашиностроении. М.: Машиностроение, 1968, 291 с.

5. Гетьманов А.И. Обоснование и исследования бильного молотильного устройства с интенсификацией обмолота и сепарации зерна. Д.к.-М.: МИИСП, 1976.-187 с.

6. Гольтяпин В .Я. Современные самоходные зерноуборочные комбайны.: "Тракторы и сельхозмашины", 1997, N 3, стр.35.

7. ГОСТ 23729-88 Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки специализированных машин.

8. Испытания роторных комбайнов в США и Канаде. Обзорная информация N 074 15.09.79.: ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш, 1979.

9. Изыскания способов повышения эффективности работы аксиально-роторного МСУ на уборке зерновых культур повышенной, влажности и риса ( научный отчет по теме 3.83). Гос. регистрационный N 81093989. М.: МИИСП, 1984.

10. ИрковИ.И. Обоснование снижения энергозатрат аксиально-роторным соломоотделителем. Д.к. М.МИИСП, 1988.

11. Исследование и разработка молотильно-сепарирующих устройствс аксиальной подачей массы ( научный отчет по теме 5.81 ). Гост, регистрационный N 81093989, инв. N 0080795. М.: МИИСП, 1982.

12. Исследование молотильно-сепарирующего тракта роторного комбайна CK-10В осевого типа (научный отчет по теме 9-82). Гос. регистрационный N 81093989, инв. N 0048991. М.: МИИСП, 1982.

13. Кленин Н.И. Исследования вымолота и сепарации зерна: Дис.докт. техн.наук М.: МИИСП, 1976, 424 стр.

14. Клецкин М.И.,Русанов А.И. Зерноуборочные комбайны одиннадцатой пятилетки. Тракторы и сельхозмашины N2, 1982, стр.5,6.

15. Колганов К.Г. О механических повреждениях семян зерновых культур при обмолоте. Сборник трудов по земледельческой механике т.З, М.: МИИСП, 1956, стр. 231.246.

16. Комплексная оценка эффективность мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса (Методические рекомендации ). А.И. СССР, 1989, стр. 11.18.

17. Лачуга Ю.Ф. Исследование процесса обмолота хлебной массы на входе в молотильное пространство. Д.к. М.:МИИСП, 1972, 231 стр.

18. Липкович Э.И., Новак К.С. К обоснованию оптимального скоростного режима двухбарабанного молотильного устройства. Труды ВНИИМЭСХ. 1970, вып.13, стр.121.128.

19. Ломакин С.Г. Исследование влияния параметров молотильного устройства на качественные и энергетические показатели процесса обмолота. Д.к.М.: МИИСП, 1972, 231 стр. / f ■

20. Ломакин С.Г. Шевцов A.B. Ирков И.И. Исследование аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства с изменяемой геометрией рабочих элементов ротора и кожуха. Сборник научных трудов МИИСП, 1987, стр.65.

21. Макаров P.A. Тензометрирование в машиностроении. М.: Машиностроение, 1975.

22. Маслов Г.Г. и др. Комбайны Дон-1500 в условиях Краснодарского края. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1988,N9, стр.52,53.

23. Мелег Ян. Исследования обмолота и сепарации ячмемя двух-барабанным молотильным устройством с расширенной зоной сепарации. Д.к. М.: МИИСП, стр.161.

24. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1979, стр.399.

25. Мыслевцев В.Н. Обоснования параметров и показателей работы аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства. Д.к.1. М.: МИИСП, 1985

26. Нормативно-справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: ЦНИИТЭИ, 1988, стр.328.

27. Омутов А.Ф. О влиянии различных факторов на производительность уборочных комбайнов. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1982, N9, стр. 16. 19.

28. О результатах испытаний зерноуборочных комбайнов в различных зонах страны. Сводный отчет Госкомсельхозтехники СССР 1983

29. Протокол N 24 61-63-83 испытаний зерноуборочного комбайна СК-10. зерноград: Сев.-Кав. МИС, 1983,

30. Протокол N 24-79-84 испытаний зерноуборочных комбайнов. Зерноград: Сев.-Кав. МИС, 1984,

31. Протокол N 29-68-83 испытаний опытного образца зерноуборочного комбайна СК-10. Гребенки: ВНИИМОЖ, 1983,

32. Протокол N 29-108-84 государственных приемочных испытаний зерноуборочного комбайна СК-10. Гребенки: ВНИИМОЖ, 1984.

33. Протокол N 31-46-81 Государственных приемочных испытаний комбайна СК-10. Солнечногорск: ЦМИС, 1981.

34. Протокол N31-53-80 испытаний импортногр образца зерноуборочного комбайна Вайт-9700. Солнечногорск: МИС, 1980, стр.76.

35. Протокол N 31-68-84 государственных приемочных испытаний опытного образца зерноуборочного комбайна СК-ЮНЧЗ. Солнечногорск: ЦМИС, 1984,стр.85.

36. Протокол N 31-75-86 государственных приемочных испытаний опытного образца зерноуборочного комбайна СК-10В. Солнечногорск: ЦМИС, 1986,стр.8.

37. Протокол N 31-80-85 государственный приёмочных испытаний образцов самоходных зерноуборочных комбайнов СК-10 "Ротор". Солнечногорск: ЦМИС, 1985,стр.105. 5 ; ; ^нпкЬт ¿ ■ iV

38. Пугачев A.H. Особенности механических повреждений зерна двухбарабанным молотильным аппаратом комбайна СКД 5 . Труды ЧИМЭСХ, вып.48, Челябинск, 1970, стр.45.61.

39. Пугачев А.Н. Влияние повышения производительности моло-тигтьного аппарата на механические повреждения зерна пшеницы и ржи. Труды ЧИМЭСХ вып.62, Челябинск, 1973, стр. 11 .24/

40. Русанов А.И. и др. Расчет мощности двигателя зерноуборочного комбайна. Тракторы и сельхозмашины, N2, 1983,стр. 10.

41. Серый Г.Ф. и др. Зерноуборочные комбайны. М.: Агропромиздат, 1986, сгр.248.

42. Солдатенков В.В. Обоснование параметров и режимов работы аксиально-роторного .хшомоотделителя. Д.к. М.: МИИСП, 1986.

43. Сравнительная оценка зерноуборочных комбайнов американских фирм. Оперативная информация N 153-07.05.02. ЦНИИТЭИ трактор-сельхозмаш.

44. Степнов М.Н. Статические методы обработки результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1985.

45. Цветков А.Н. Прикладные программы для микро ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1984.

46. Шевцов A.B. Обоснование параметров молотильно-сепарирующего устройства аксиально-роторного комбайна.1. Д.к. М.: МИИСП, 1989.

47. A.G. Engineers compare rotores and con ventional modeles.Implement and Tractors,April, 1979, 7.

48. Detailed Test Procedure. Self Propelled and Pull-typeGrain combines. PAMY. 1987. ,

49. Axilflub-Mabders IH-1460 im Vergleieh-DLZ September, 1975

50. Die Bestimmung der Iutbeweguny in Axialdresehweerken. Irndlagen der Landtechnik. Bd 30, 1980, N4, у 101.104.

51. Dinizi I. Single rotor combine increases yield, saves time. Canadian Farm Egipment Dealer, 1977, N6, v73.

52. Dmitrewski I. et al Przegleud rozwiazn konstrukcyinych respolow robocruch kombinow zboizwych. Maszyny Ciogniki Rolnicze. 1977, N1, p 7.10.122

53. Donver I. Les moissonneus Batteuses a bottage axial SIMA. Bulletin de Lisoon.

54. Eimler E. Axialdrusch-geeigetes Dreschprinzip fur Mitteleuropa. Land technik, 1980, 6.

55. Enginiering aspects of axial-flow combine desing. Transacition of the ASAE, 77-150.

56. Gloster K.G. Ertahrungen mit verschidenen Mahdrchkonzepten Scwies Landtechnik, 1984, N8, 46.--

57. Holdmeyer M. New vau to harvester grain. Wisoonsin Agrokulturist, 1977, 21, 104.

58. Hurray Donald A. Progress in Grop Harvester Egvipment ASAE Peper, 1977, 77076.

59. International Axial-Flow combines -AD-32600-G1 Ian. 1978.

60. Return of the trailed combine Powerr Farming, 1981, N2, v 60. 66. Rotor combine on Test-Power. Farming Magasine, September 1979.

61. Rumpier I. Rabe P. Axialtlubmahdrecher Betrachtungen zum Leistungsstand. Agratechnik, 1984, N6, 274.277.

62. Spiess E. Axialmah dreshererste Vergleichsver suche. Schwezer Landtechnik 1980, N6, v 42.

63. Standart ASAE S396 Combine Capicity Test Procedure.

64. Three new combine developments. Implement and Tractors, 1982, 4.

65. Une novell generation. Motorisation et technigue agricole, 1985, 74, 81.87.