Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследование 9
1.1 Технологии возделывания рапса 9
1.11 Общие положения, основные понятия и определения 9
1.1.2 Возделывание рапса в Р.Ф. 9
1.2. Технологии уборки семян рапса 13
1.2.1. Сельскохозяйственные машины для уборки рапса прямым комбайнированием
1.2.1.1. Классическая схема компоновки органов зерноуборочного комбайна
1.2.1.2 Схема компоновки аксиально-роторных комбайнов 17
1.2.1.3 Схема компоновки зерноуборочных комбайнов с гибридной системой обмолота 710
1.3 Биологические особенности рапса 21
1.4 Анализ исследований по механизированной уборке семян рапса 23
1.5 Анализ исследований по обоснованию режимов работы тттплтплт сельскохозяйственных агрегатов
1.6Контроль качества уборки семян рапса 30
1.6.1 Виды и методы контроля качества уборки семян рапса 30
1.6.2 Обеспечение качества выполнение уборочных работ 32
1.6.3 Определение потерь при уборке рапса 36
1.6.4 Контроль потерь семян за жаткой
1.6.4.1 Потери семян за молотилкой 38
1.6.4.2 Определить качество семян в бункере 40
1.6.5 Особенности условий уборки семян рапса в Северо-Западном 41
регионе Российской Федерации
1.6.6 Сроки уборки рапса
1.7 Цели и задачи исследования 49
2 Теоретические основы повышения эффективности уборки рапса в условиях Северо-Запада России 51
2.1 Теоретические предпосылки сроков уборки рапса 51
2.1.1 Исходная информация и основные закономерности для прогнозирования созревания рапса
2.1.2 Влияние сроков уборки на количество необходимых зерноуборочных комбайнов
2.1.3 Влияние состояния растительной массы на пропускную способность зерноуборочного комбайна
2.2 Обоснование режимов работы зерноуборочного комбайна 65
2.3 Обоснование количества зерноуборочных комбайнов 67
2.3.1 Определение выработки и количество зерноуборочных комбайнов в условиях производственной эксплуатации
3 Программа и методика экспериментальных исследований процесса обмолота семян рапса повышенной влажности
3.1 Программа экспериментальных исследований 79
3.2 Характеристика объекта исследований 80
3.3 Методика планирования экспериментов 81
3.3.1 Планирования эксперимента по определению регулировок молотилки .
3.3.2 Планирование эксперимента по зависимости потерь семян от их влажности, урожайности и скорости движения комбайна
3.3.3 Методика экспериментальных исследований 86
3.4 Методика определения общих потерь за комбайном 91
3.5 Определение оптимальных рабочих параметров молотильно- сепарирующего устройства комбайна
3.6 Приборы применяемые при проведении исследований 96
3.7 Оценка погрешности измерений и точности результатов исследований
3.7.1 Погрешность приборов измерения 100
4 Результаты экспериментальных исследований 101
4.1 Статистическая и размерено массовая характеристики ярового рапса сорта Оредеж 4
4.2 Выбор критериев оценки эффективности работы зерноуборочного комбайна
4.3 Определение потерь за зерноуборочным комбайном при различных технологических настройках
4.3.1 Определение границ области нахождения оптимальных технологических настроек
4.3.2 Определение оптимальных сроков уборки семян рапса 115
4.4 Анализ расчётов многофакторных моделей планирования 120
4.4.1 Анализ результатов эксперимента технологической настройки зерноуборочного комбайна
4.4.2 Влияние фазы вегетации, урожайности растительной массы убираемой культуры и скорости перемещения комбайна на потери семян молотилками комбайна
4.4.3 Определение оптимального скоростного режима работы 126
комбайна
4.5 Программа по вычисления потерь семян комбайна в зависимости 130
от различных факторов
5 Технико-экономическая оценка эффективности 133
результатов исследований
Общие выводы и предложения 140
Литература 142
- Классическая схема компоновки органов зерноуборочного комбайна
- Влияние сроков уборки на количество необходимых зерноуборочных комбайнов
- Планирования эксперимента по определению регулировок молотилки
- Определение оптимальных сроков уборки семян рапса
Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время в мире наблюдается тенденция к переходу от ископаемых видов топлива на виды топлива, получаемые из возобновляемых ресурсов. Одним из самых распространённых видов топлива, получаемого из возобновляемых ресурсов, является метиловый эфир рапсового масла, который производят из семян рапса. Рапс культивируется во многих районах страны, в том числе широкое распространение он получает на Северо-Западе России. Но в виду климатических особенностей региона при возделывании рапса, а именно при его комбайновой уборке, возникают проблемы с большими (до 25%) потерями семян.
Снижение потерь семян рапса при уборке - важное условие увеличения рентабельности его производства. Изучение качества работы комбайнов в хозяйственных условиях показывает, что из-за неправильной настройки и несоблюдения требуемых режимов работы, а также при отсутствии удлиняющей приставки на жатку (рапсовый стол) потери доходят до 25% от всего намолоченного объёма семян.
Уборка урожая в Северо-Западном регионе РФ часто осуществляется при повышенной влажности семян 21-26% и более. При ранее проведённых исследованиях, в основном, изучали обмолот при средней и низкой влажности семян, а исследования, касающиеся сроков начало уборки рапса, не проводились.
Кроме того, в исследованиях нет единого мнения в оценке влияния влажности семян на качество вымолота, сепарацию и повреждения семячн.
Существующие рекомендации по выбору режимов работы молотилки комбайна разработаны без учёта влияния этих факторов на потери семян.
В связи с этим, обоснование сроков уборки рапса, рациональных режимов работы зерноуборочного комбайна при обмолоте семян повышенной влажности и полной спелости, позволяющее снизить потери и повысить качество убираемых семян в условиях Северо-Запада, имеет важное значение и является актуальной задачей.
Целью работы является повышение эффективности уборки семян рапса путём обоснования рациональных сроков уборки и режимов работы зерноуборочного комбайна.
Объект исследования: Объектом исследования является процесс уборки семян рапса зерноуборочным комбайном «Sampo 500».
Предмет исследования: Предметом исследования является молотильно- сепарирующее устройство зерноуборочного комбайна.
Методика исследований: Проведены экспериментальные исследования процесса обмолота семян рапса повышенной влажности на примере комбайна «Sampo 500». Экспериментальные исследования были выполнены методом полнофакторного эксперимента; результаты исследований обрабатывались с применением программ Statistica 6.0, MS Excel и других.
Научная новизна заключается в следующем:
Получены математические зависимости потерь семян от их влажности, подачи растительной массы, частоты вращения молотильного барабана и величины молотильных зазоров, в условиях повышенного увлажнения;
Получена математическая модель прогнозирования сроков уборки семян рапса в стадии полной спелости в условиях повышенного увлажнения.
Практическая значимость:
В результате исследований получены оптимальные режимы работы зерноуборочного комбайна при уборке рапса повышенной влажности 21-26%, которые позволили уменьшить потери более чем в 3 раза;
Разработана методика прогнозирования сроков уборки семян рапса в стадии полной спелости в условиях повышенного увлажнения. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы механизаторами, наладчиками-контролерами, специалистами сельского хозяйства в их практической работе.
Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований, полученных с использованием современных измерительных устройств, при достаточном количестве повторностей опытов, с обработкой опытных, данных с использованием методов математической статистики.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции: «Вклад молодых учёных в развитие АПК» Великолукской государственной сельскохозяйственной академии, 2009 год; выставке «Агрорусь 2009» - Семинар «Техническое оснащение фермерских хозяйств и хозяйствующих объектов малого агробизнеса»; международной научно-практической конференции молодых учёных «Энергоресурсосберегающие технологии и технические средства для их обеспечения в сельскохозяйственном производстве», 2010 год; научной конференции профессорско- преподавательского состава, научных работников и аспирантов Санкт- Петербургского государственного аграрного университета, 2011 год.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в их числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 116 наименований, из них 9 на иностранных языках и приложений. Основная часть диссертации содержит 153 страницы компьютерного текста, включая 40 рисунков, 25 таблиц.
Классическая схема компоновки органов зерноуборочного комбайна
Классическая схема компоновки рабочих органов на примере зерноуборочного комбайна КЗС-9-1 «Славутич» производства ОАО "Херсонские комбайны" состоящего из следующих основных частей (рисунке. 1.2): жатки с наклонной камерой 1; молотильного аппарата с одним, двумя, тремя или четырьмя барабанами 2; соломотряса 3; очистки 4; зернового бункера 5; двигателя с механизмами привода 6; ходовой части 7; гидравлической системы, электрооборудования и системы контроля за технологическим процессом [28, 49, 50, 106].
Комбайн при работе производит скашивание убираемых растений жаткой. Затем убранная масса с семенами, соломой и примесями транспортёром наклонной камеры подаётся в молотильный аппарат. В молотильном аппарате осуществляется выделение основного количества зерна, которое направляется на очистку. Оставшееся зерно выделяется из соломы при протряхивании её на соломотрясе.
Схема зерноуборочного комбайна КЗС-9-1 Система очистки комбайна, включающая решёта, устройство для выделения необмолоченных колосьев, вентилятор и шнеки, производит отделение зерна от половы и других примесей. Очищенное зерно поступает в бункер комбайна, а солома и полова направляется к измельчающему устройству или расстилаются на полове [28, 50, 112, 113, 114, 115, 116].
Молотильный аппарат состоит из битеров и барабанов с подбарабаньем. Снизу находится камера камнеуловителя, куда могут отбиваться подаваемые с растеньями камни. Бильный молотильный барабан имеет закреплённые на валу диски с планками, расположенными параллельно оси барабана. К планкам прикреплены рифленые бичи. Бичи с правым и левым направлением рифов размещают на барабане поочерёдно, что способствует лучшему обмолоту из-за различной направленности ударов по обмолачиваемой массе. Снизу барабана шарнирно установлено решётчатое подбарабанье. Оно имеет боковины и поперечные планки, расположенные параллельно оси барабана. Через отверстия планок пропущены прутки. При ударном воздействии бичей и протаскивании зелёной массы в молотильном зазоре между барабаном и подбарабаньем происходит вымолот 70-90% семян. Оптимальный режим работы молотильного аппарата устанавливают регулировкой частоты вращения. Регулировка частоты вращения барабана дополняет регулировку зазоров, которая корректируется в зависимости от условий работы. Зазор между бичами барабана и планками подбарабанья регулируется при помощи специального рычажного механизма [4, 28,50,106, 107, 108,109,110,111].
Подбарабанье можно опускать специальным рычагом из кабины или электромотором и устанавливать требуемые зазоры по условиям работы. При этом сохраняется тенденция уменьшения зазора по мере продвижения массы в молотильном аппарате. Молотильные аппараты зарубежных фирм различаются компоновкой и устройством барабанов и бичей, в качестве устройств в аппаратах классического типа. Соломотряс предназначен для протряхивания соломы и выделения из неё остатков зерна. Он состоит из клавиш, смонтированных на коленчатых валах. При вращении ведущего вала клавиши подбрасывают и растягивают солому. Зерно и мелкие примеси перемещаются вниз, просыпаются через чешуйчатые отверстия и по днищу клавиш направляются на очистку. На территории Северо-Западного региона широкое распространение получили зерноуборочные комбайны классической компоновки.
Молотильный агрегат комбайна состоит из корпуса 1 (рисунок 1.3), ротора 2, кожуха 3, молотильной решетки 11, сепарирующей решетки 9, очистки 10, домолачивающего устройства 5,транспортирующих устройств и бункера 4 [50 стр. 89]. Ротор 1 и подается к бичам 3 (рисунок 1.4). Бичи, ударяя по колоскам, вымолачивают зерно и увлекают массу во вращение. Ударяясь о винтовые направляющие 5, масса перемещается от входа к выходу. Зерно и мелкие примеси проходят через отверстия решеток и подаются на очистку. Ротор установлен в кожухе с определенным сужающимся зазором, обеспечивающим оптимальные условия входа зерновой массы в молотильную зону сепарации. Взаимодействуя с кожухом, молотильной и сепарирующей решетками ротор выполняет функции обмолота, сепарации и транспортирования зерновой массы [50 стр.90].
В процессе эксплуатации рабочие кромки бичей изнашиваются и теряют свои эксплуатационные качества. Такие бичи необходимо заменить новыми.
Рабочее направление вращения ротора правое, если смотреть на него со стороны привода. Вращение ротора осуществляется от двигателя через контр приводной вал, конические редукторы, карданный вал, клиноременные передачи и коробку передач ротора. Привод обеспечивает ротору ступенчатую частоту вращения (10 ступеней) за счет переключения коробки передач и перестановки шкивов клиноременного привода [50 стр. 90]. Ротор может быть как один большой модели комбайнов «Acros Torum 740» (Ростсельмаш) , «John Deer 9880 STS», так и два «New Holland СХ CR9000» [37 стр. 177,].
Из-за своей конструкции роторные комбайны имеют большую пропускную способность, но плохо обмолачивают высоковлажные семена и зёрна различных культур [38].
Гибридная система обмолота включает в себя сразу две схемы: 1 - классическая схема, представленная двухбарабанным молотильно -сепарирующим устройством, которая выполняет основной обмолот культуры; 2 - аксиально роторная схема: после основного обмолота растительная масса поступает в ротор, который проводит дальнейшую сепарацию растительной массы и обмолот трудно вымолачиваемых зерен или семян. Так как данная схема включает в себя все преимущества классической схемы и аксиально роторной, то можно сделать вывод, что она более перспективная в будущем комбайновом производстве. TUCANO с «APS HYBRID SYSTEM» отличается эффективной сепарацией остаточного зерна с повышением скорости передачи зерновой массы между роторами и подбарабаньями в 10 раз, а также увеличенной центробежной силой, и принципиально новой технологией сепарации по сравнению с обычными соломотрясами [96].
Рапс - растение «длинного дня», холодостойкое, требовательное к влаге и плодородию почвы, хорошо произрастает в умеренной зоне. При укорочении светового дня вегетативная масса увеличивается, а семенная продуктивность снижается. Размножается рапс семенами. Семена рапса ярового прорастают при температуре 1.. .3 град С, (озимого -0,1 град С), всходы переносят заморозки до -5 град С (взрослое растение до -8 град С), оптимальная температура для прорастания 14... 17 град С [2, стр.48]
Рост и развитие растений до фазы стеблевания происходят медленно. В это время образуется мощная корневая система и розеточные листья. Растения имеют сильно развитый стержневой корень, проникающий в почву на глубину более двух метров. Стебель прямой округлый, высотой 0,3-1,5 м, ветвистый, покрытый восковым налетом сизо-зеленой или сизо-фиолетовой окраски. Розеточные листья лировидно-перистонадрезанные имеют очень редкое опушение; стеблевые листья - от лировидных (нижние) до удлиненно-ланцетных (верхние). Конечная лопасть нижнего листа крупная, тупо - овальная, по краю неравнозубчатая; боковые лопасти (от 2 до 4 пар) мелкие, овальные или тупо треугольные. Через 2 недели после отрастания начинаются фазы стеблевания и бутонизации. Период бутонизации - цветения продолжается 20...25 дней [95, стр.70].
Высота растений составляет в среднем: ярового 1,00-1,30 м, озимого до 1,80 м. Вегетационный период у рапса озимого составляет 290...320 дней, у рапса ярового - 80... 120 дней. Соцветие у рапса - кистевидное (несет от 20 до 40 цветков), отцветающее снизу до верха. Цветки сравнительно крупные, желтые, редко белые, цветоножки от 14 до 25 мм. Лепестки от 9 до 18 мм длины, сверху закругленные, с постепенным переходом в короткий ноготок. Внутренние тычинки 7-10 мм длины, прямостоячие. Наружные - 5,0-8,5 мм длины. Продолжительность цветения отдельного цветка - три дня. Рапс -факультативный самоопылитель, образующий в среднем 70% семян от самоопыления цветков и 30% от перекрестного опыления насекомыми и ветром. Стручки длинные (50-100 мм), узкие (30-40 мм), гладкие или слабобугорчатые. В стручке в среднем от 15 до 30 серовато-черных, черно-коричневых или желто-коричневых семян округлой или шаровидной формы диаметром 1,5-2,5 мм. Масса тысячи штук варьирует от 2,6 - 5,0 грамм у ярового рапса и до 4,0 - 7,0 грамм у озимого. Семена сохраняют всхожесть 5-6 лет. Рапс - растение влаголюбивое. За период вегетации рапс потребляет в 1,5...2 раза больше воды, чем зерновые культуры. Поэтому в засушливые годы его урожайность сильно снижается, хорошие урожаи рапс дает на умеренно засоленных почвах с кислотностью, близкой к оптимальной (рН 6,5...6,8). Однако рапс не переносит сырые почвы с близким залеганием грунтовых вод, заболоченные и тяжёлые глинистые участки. Рапс предъявляет высокие требования к плодородию почвы, поэтому отзывчив на внесение минеральных удобрений. Потребности рапса к условиям произрастания высоки. На формирование 1 ц. основной продукции он расходует азота, фосфора и калия в 2 раза, а кальция, магния, бора, серы в 3-4 раза больше, чем зерновые культуры. Максимальное потребление элементов минерального питания приходится на период бутонизации-цветения. С урожаем 20 ц семян с 1 га растения выносят из почвы 110 кг азота, 60 кг фосфора и 100 кг калия. Наиболее опасные вредители рапса: крестоцветные блошки, рапсовый пилильщик, рапсовый цветоед, капустная тля. К наиболее распространённым болезням рапса относятся альтернариоз, мучнистая роса, ложная мучнистая роса, чёрная ножка, корневые гнили.
Влияние сроков уборки на количество необходимых зерноуборочных комбайнов
Основой для прогнозирования сроков и темпов созревания рапса является имеющаяся на определённый момент времени информация об объекте прогнозирования.
Информация, в зависимости от времени её поступления, может быть априорной или вырабатываться непосредственно в процессе решения задачи [88 стр. 34]..
Например, при прогнозировании предполагаемых сроков наступления полной спелости рапса на корню и в валках перед началом уборки могут быть уже известны для определённых территорий основные метеорологические данные: среднесуточная температура и относительная влажность воздуха, сумма выпавших осадков за период от начала сева до момента разработки прогноза на период уборки. Кроме того, на основании ранее проведённых исследований имеются закономерности, по которым можно провести необходимые расчёты, связанные с прогнозированием ожидаемой ситуации, а также определить фактические сроки сева рапса.
Разработка плана предполагаемого хода уборки на определённой площади начинается за 10-15 дней до начала уборки. На основании ранее проведённых исследований выявлены зависимости, по которым, зная фактические метеоданные и сроки сева рапса по полям, рассчитываются сроки наступления той или иной фазы спелости [64 стр.45]. Важнейшими путями повышения эффективности уборки рапса являются определение сроков и темпов уборки, применения технологических средств и их технологических настроек.
Ежегодно скорость созревания рапса на полях одного и того же хозяйства в течение одного сезона характеризует значительной неравномерностью. В качестве критерия готовности рапса к проведению на нём механизированных работ могут приниматься: влажность обрабатываемого материала (стебли, стручки), количество спелых стручков, потери урожая и т.д.
Заключение о готовности полей к проведению на них механизированных работ принимается инженерно-агротехническими службами тем или иным способом, включая и субъективные оценки с ориентацией на оптимизационное решение по критерию минимальных потерь урожая [22 стр. 48]. Так для начала уборки - наименьшие потери урожая, которые находятся, путём оптимизации потерь недозревшим семенем и осыпания семян полной спелости (рисунок 2.1).
Минимуму будет соответствовать оптимальная готовность конкретного поля к началу уборочных работ. Увеличение сроков уборки (от t] до t2) а также при сильной засорённости поля возможно при использовании десикантов. Но целесообразность их использования остаётся под вопросом, так как прибавка к урожайности не всегда покрывает затраты на покупку препарата и его использование.
Одним из факторов повышения эффективности использования комбайнов является правильная настройка для уборки семян рапса повышенной влажности (частота вращения рабочих органов, величина зазора и т.д.) В таких случаях агрономам и комбайнёрам нужно совместно искать возможности успешно вести обмолот вопреки тяжёлым условиям работы, благодаря разумным компромиссам и тщательной настройке комбайнов, получить максимум семян в бункере и высокую производительность.
Из-за длительности сроков цветения посевов рапса созревание стеблестоев протекает неравномерно и растянуто. С этим связаны определённые трудности при правильном определении сроков уборки. Когда верхние стручки уже созрели и даже могут растрескиваться, налив семян в нижних стручках ещё продолжается.
В связи с этим сроки наступления фазы спелости верхнего яруса стручков с семенами определяются датами сева рапса по отдельным полям, период роста и развития растения от сева до фазы спелости семян в стручках верхнего яруса. Это определяется по формуле, рассчитанной на основе методики, предложенной Г.Е. Чепуриным [87] для определения срока наступления восковой спелости зерновых культур [15]: где tc - дата наступление фазы спелости верхнего яруса; tcee - дата сева рапса; твег - период роста и развития растения от сева до фазы спелости верхнего яруса. Продолжительность развития растения от сева до фазы спелости верхнего яруса зависит от условий тепловлагообеспеченности и сорта культуры. [15, 51, 52, 71,80]
Тепловлагообеспеченность определяется суммой осадков и положительных температур за период развития растений, поэтому для расчёта продолжительности вегетации рапса от сева до фазы спелости верхнего яруса предлагается формула [15,22 стр. 51]:
При определении продолжительности вегетации по формуле используют метеоданные в среднем за 100 дней после даты сева рапса, это связано с тем, что средний период вегетации рапса - 98 дней. В зависимости от момента прогнозирования (tnp) при расчёте периода вегетации используют фактические метеоданные за период ti= То - туп где туп - продолжительность упреждения прогноза. Как правило, тУП равен 10-15 дням. Так как за эти дни фактических метеоданных нет, сведения о температуре и осадках берутся по многолетним
данным близлежащей метеостанции. Поэтому на этот период сведения о рассматриваемом объекте будут обладать недостаточной полнотой, так как фактические данные могут отличаться от среднемноголетних.
Планирования эксперимента по определению регулировок молотилки
Целью экспериментальных исследований является проверка установленных теоретических предпосылок процесса обмолота семян рапса повышенной влажностью и определение оптимальных параметров и режимов работы зерноуборочного комбайна. Программа исследований включает в себя проведение лабораторных и производственных опытов. Программа исследований в лабораторных условиях предусматривает: - определение размерно-массовых характеристик рапса на примере сорта «Оредеж 4»; - определение размера потерь за комбайном при соответствующих технологических настройках; - определение рациональных параметров технологических регулировок для уборки семян рапса. В производственных условиях программа исследований предусматривает: изучение влияния технологических настроек селекционного зерноуборочного комбайна «Sampo 500» на эффективность обмолота семян рапса повышенного увлажнения; - определение технологических параметров состояния сепарирующего устройства; - определение потерь семян за комбайном при различных технологических настройках; - определение технико-экономических показателей комбайна
Целью экспериментальных исследований является проверка установленных теоретических предпосылок процесса обмолота семян рапса повышенной влажностью и определение оптимальных параметров и режимов работы зерноуборочного комбайна.
Программа исследований включает в себя проведение лабораторных и производственных опытов. Программа исследований в лабораторных условиях предусматривает: - определение размерно-массовых характеристик рапса на примере сорта «Оредеж 4»; - определение размера потерь за комбайном при соответствующих технологических настройках; - определение рациональных параметров технологических регулировок для уборки семян рапса. В производственных условиях программа исследований предусматривает: изучение влияния технологических настроек селекционного зерноуборочного комбайна «Sampo 500» на эффективность обмолота семян рапса повышенного увлажнения; - определение технологических параметров состояния сепарирующего устройства; - определение потерь семян за комбайном при различных технологических настройках; - определение технико-экономических показателей комбайна
Основная задача планирования экспериментов заключается в определении оптимальных режимов работы молотильно-сепарирующего устройства, для обеспечения минимальных потерь во время уборки по качественным и количественным показателям с помощью алгоритма распознавания.
С целью определения влияния технологических настроек молотильно -сепарирующего устройства (МСУ) на потери семян при уборке, был применён метод полного факторного эксперимента, в процессе которого на объект подавалась совокупность входных воздействий Xj и оценивалась совокупность выходных величин Y; - суммарных потерь за МСУ, %.
В качестве входных воздействий Xj выбирались следующие факторы: Xi -частота вращения молотильного барабана, мин" ; Х2 - зазор на выходе между барабаном и подбарабаньем, мм.
Контроль работоспособности объекта исследования представляла собой проверку статистических гипотез, которые рассматривались как некоторые предложения относительно поведения диагностических признаков - функций отклика, полученных в результате эксперимента.
При определённой работоспособности возникает необходимость выбора наилучшего правила сопоставления результатов выполнения исследований с принимаемым решением [42 стр.12, 43] Оптимальная процедура принятия решения включает и планирование эксперимента, и построение алгоритма обработки полученных данных [11, 12]. План эксперимента и решающее правило выбиралось в соответствии с принятым критерием оптимальности. В ходе экспериментальных исследований уровни факторов были строго фиксированы. Величина зазора в подбарабанье на выходе, которая характеризует интенсивность обмолота, изменяется при помощи регулировочных тяг и проверяется при помощи щупов из комплекта КИ-11382-ГОСНИТИ.
Частота вращения молотильного барабана контролировалась с помощью бортового тахометра.
Эксперимент был реализован по матрице З2. При каждой комбинации факторов осуществлялась трёхкратная повторность опыта. Основной целью применения математических методов планирования эксперимента является отыскание характерного фактора, однозначно связанного с основным параметром, который характеризует эффективность работы МСУ комбайна. При рассмотрении функции отклика, зависящего от многих факторов, результаты наблюдений представляют полиномиальную модель с получением уравнения связи параметров технического состояния и диагностического признака [77, 78, 79, 94].
С целью определения характера действительных зависимостей функциональных показателей в МСУ от технического состояния его составных частей и скоростного режима был проведён полнофакторный эксперимент. Как уже отмечалось ранее, факторами, определяющими функциональные показатели МСУ, были приняты: частота вращения молотильного барабана п, мин"1 и величина суммарного зазора в подбарабанье S, мм. Сначала проводится предварительная серия опытов по измерению суммарных потерь семян при повышении частоты вращения от минимальной до максимальной и при увеличения зазора от 7 мм (так как меньший зазор считается нецелесообразным, из-за большой травмированности семян) до 12 мм (более большой зазор нецелесообразен из-за увеличении потерь семян).
Определение рациональных режимов диагностирования МСУ определялось на основе постановки полнофакторного эксперимента 3 . Применение планов такого типа, как отмечается, позволяет добиться рационального размещения экспериментальных точек в факторном пространстве. Для двукратного ортогонального плана величины звёздных плеч равны а ± 1(50) [48 стр.113, 63, 72,91].
Определение оптимальных сроков уборки семян рапса
Убираемая культура - рапс сорта «Оредеж 4». Скорость движения комбайна поддерживалась в пределах 3,6-4,7 км/ч.
При проведении экспериментальных исследований потери семян молотилками изменялись в широких пределах: от 5,48 до 17,41%.
При агротехнически оптимальных сроках уборки ярового рапса в условиях Ленинградской и Псковской области в течение 3 дней, Тр =3 . Возможное время чистой работы в день в среднем tp=7,5 часа, за сезон комбайн может теоретически убрать 20 га. Отсюда производительность за час чистой работы комбайна на уборке ярового рапс из выражения (2.31) будет равна \(x v = 0,89 га/ч.
Принимаем характерные для условий Ленинградской области значения на уборке ярового рапса урожайность, влажность и засорённости:С) с=17,98 ц/га; 5СМ=0,486; 5СТ=0,9, W c=40%, W CM=26%, W CT=32%, є\=0,\, Q p=75 ц/га Тогда из выражения (2.31) расчётная пропускная способность комбайна на уборке ярового рапса, с учётом принятых величин, должна быть равна: gp = 1,85 кг/с. 106 Расчётная скорость перемещения, при ширине захвата жатки 2,43 м по выражению (2.32) будет равна Vp = 3,66 км/ч. Для рапса при .W c=40%, W CM=26%, W CT=32%, имеем а"р=0,3 Возможная (приведённая) пропускная способность комбайна на уборке семян с фактическим содержанием семян, по Антипину В.Г. [7] определяется выражением (3.4). Возможная пропускная способность комбайна (при расчётной 1,85 кг/с) на уборке будет равна :gB = 2,375 кг/с Количество растительной массы рапса при урожайности Qc=17,98 ц/га и найденных ранее значениях, Qp=75 ц/га. Подставим известные данные в выражения (2.35) и получим: Vq = 4,69 км/ч, Полученная по возможной пропускной способности скорость перемещения комбайна практически приемлема по условиям работы (состояния поверхности поля). Поэтому на уборке ярового рапса в стадии оптимальной спелости целесообразно применять жатку с шириной захвата 2,43 м.
Коэффициент относительного изменения пропускной способности комбайна в зависимости от влажности семян, стручков, стеблей и засорённости растительной массы по выражению (2.26) составит: Оф = 1,27. Производительность комбайна по убранной плошади, исходя из выражения (2.63), будет равна: ш3 = 0,85 га/ч. Тогда из выражения (2.36) возможная производительность комбайна будет равна: шв = 0,87 га/ч. Погрешность между: расчётным значением cos ишв равняется Ла =2,33%. Рассчитанная производительность комбайна на уборки рапса нормальной влажностью Wc=13% в результате расчётов составляет cos2 = 1,02 га/ча. Производительно при уборке семян влажностью 25%, стручков 32%, стеблей 38% и засоренности посевов 3% производительность комбайна составляла OJS3 = 0,865 га/ч. Производительность комбайна снизилась на 15,2%, зависимость производительности от состояния растительной массы подтверждена.
Для определения влияние разных факторов на потери при комбайновой уборке рапса были проведены предварительные исследования. В качестве факторов, влияющих на показатель потерь, кроме прочего, были приняты: частота вращения вентилятора, мин"1; зазор между барабаном и подбарабаньем на выходе, мм; частота вращения молотильного барабана, мин" .
При определении потерь зерна за молотилкой использовалась методика наложения контрольных рамок. Методика проведения эксперимента представлена в 3 главе.
Потери при каждом опыте определялись при следующих технологических настройках: частота вращения молотильного барабана 800 мин"1; зазоры на выходе устанавливались следующие: Zi=7; Z2=9; Z3=ll мм. При каждом соответствующем зазоре комбайн на установившемся режиме проходил 10-15 м. В трёх различных местах на образовавшийся валок накладывали рамку так, что бы две стороны были параллельны направлению движению комбайна. На площади, ограниченной рамкой, собирались все полноценные семена, в том числе и из необмолоченных стручков. Все собранные с площадок семена, а также вытертые из стручков взвешивались. Полученный результат делили на число контрольных площадок, с которых собраны семена.
Для получения максимальной производительности зерноуборочного комбайна нужно было проверить его работу на различных технологических режимах. Главными факторами, влияющими на производительность комбайна, являются частота вращения молотильного барабана п мин"1 и зазоры в подбарабанье Z мм.
Выбор частоты вращения барабана основывался на конструктивных особенностях комбайна. Нами было принято решение предварительно исследовать работу комбайна на всём диапазоне частот вращения молотильного барабана: от 600 до 1200 мин" . Аналогично проведены опыты по установке зазоров в подбарабанье на выходе от 7 до 11 мм (таблица 4.3, рисунок 4.12, 413, 4.14). Принятая нижняя граница зазоров обусловлена конструктивной особенностью комбайна.
