Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1 Технологии уборки семенников люцерны 8
1.2 Пути повышения производительности уборочных машин за счет совершенствования конструкции наклонной камеры 19
1.3 Цель и задачи исследований 34
2 Теоретические исследования работы очесывающего устройства наклонной камеры 36
2.1 Очес стеблей люцерны в наклонной камере полевой машины 36
2.2 Определение основных параметров и режимов работы подающего барабана 39
2.3 Перемещение стеблей люцерны подающим барабаном 50
2.4 Движение вороха по гребенке очесывающего барабана 61
2.5 Движение вороха по деке очесывающего барабана 73
Выводы 80
3 Программа и методика экспериментальных исследований 82
3.1 Программа экспериментальных исследований 82
3.2 Лабораторная установка 83
3.3 Методика определения коэффициента сцепления вороха при различной степени сжатия слоя стеблей люцерны 86
3.4 Методика исследования работы очесывающего устройства наклонной камеры 88
3.4.1 Общая методика исследований 88
3.4.2 Методика исследования влияния направления вращения и расположения очесывающего барабана относительно подающего на процесе работы очесывающего устройства наклонной камеры 91
3.4.3 Методика исследования влияния подачи вороха семенников люцерны, скоростных режимов и угла постановки гребенок на показатели работы очесывающего устройства 91
3.4.4 Методика определения мощности, затрачиваемой на рабочий процесс очесывающим устройством наклонной камеры 91
3.4.5 Методика исследования влияния влажности исходного вороха на очес бобов и измельчение стеблей очесывающим устройством 92
3.4.6 Методика определения скорости движения вороха на выходе с деки подающего барабана 93
3.4.7 Методика определения скорости движения вороха на выходе из очесывающего устройства 94
3.5 Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 95
4 Результаты экспериментальных исследований 96
4.1 Определение коэффициентов трения и сцепления вороха семенников люцерны 96
4.2 Влияние взаимного расположения подающего и очесывающего барабанов, направления их вращения на процесс работы очесывающего устройства наклонной камеры 98
4.3 Влияние частоты вращения очесывающего барабана и угла постановки очесывающих гребенок на очес семенников люцерны 101
4.4 Влияние частоты вращения очесывающего барабана и угла постановки очесывающих гребенок на степень измельчения стеблей люцерны при очесе 104
4.5 Влияние подачи вороха семенников люцерны в очесывающее устройство наклонной камеры на показатели его работы 107
4.6 Влияние влажности массы на показатели работы очесывающего устройства наклонной камеры 111
4.7 Влияние подачи вороха и частоты вращения подающего барабана на скорость схода массы с его деки 113
4.8 Влияние частоты вращения очесывающего барабана на скорость выхода массы из очесывающего устройства 114
4.9 Влияние частоты вращения очесывающего барабана и подачи вороха на мощность, затрачиваемую на процесс очеса бобов 115
Выводы 117
5. Экономическая оценка полевой машины с очесывающим устройством в наклонной камере 118
5.1. Общие положения методики расчета экономической эффективности очесывающего устройства .118
5.2 Расчет экономии затрат труда 122
5.3. Определение экономии эксплуатационных издержек 123
5.4. Расчет экономического эффекта за срок службы полевой машины 126
Общие выводы 129
Список использованной литературы 131
Приложения 146
- Пути повышения производительности уборочных машин за счет совершенствования конструкции наклонной камеры
- Перемещение стеблей люцерны подающим барабаном
- Влияние частоты вращения очесывающего барабана и угла постановки очесывающих гребенок на очес семенников люцерны
- Расчет экономического эффекта за срок службы полевой машины
Введение к работе
Одним из условий улучшения снабжения населения продуктами питания является решение задач, направленных на укрепление кормовой базы, обеспечивающей устойчивый рост производства продукции животноводства, что в значительной мере зависит от хорошо налаженного семеноводства многолетних трав. Из-за отсутствия эффективного комплекса машин и отработанных технологий уборки семенников трав, особенно в неблагоприятных погодных условиях, теряется значительное количество семян. Многочисленные исследования показывают, что при использовании традиционных комбайновых технологий потери семян достигают 30...70 % от биологического урожая [28, 96]. Такие высокие потери объясняются неправильным выбором срока и способа уборки и отсутствием нужной уборочной техники.
Наиболее эффективным путем снижения потерь урожая является изыскание новых технологий уборки, предусматривающих обработку невеяного или очесанного вороха на стационаре.
В настоящее время наука и практика накопила значительный опыт по уборке семенников трав с обработкой невеяного или очесанного вороха на стационаре. Наряду с сокращением потерь семян при этом практически полностью собирается мелкая часть вороха, являющаяся ценным кормом для животноводства. Вывозится с поля большая часть семян сорняков, что ведет к уменьшению засоренности полей и снижению пестицидной нагрузки агробио-ценозов.
Однако широкое внедрение перспективных технологий в производство сдерживается отсутствием высокоэффективных и надежных технических средств, для сбора невеяного или очесанного вороха в поле и последующей обработки его на стационаре. Полевые машины должны обеспечивать: высокую производительность при минимальном уровне травмирования семенного материала; допустимые потери при уборке семенников повышенной влажности; снижение техногенной нагрузки на почву.
Такую полевую машину целесообразнее всего разрабатывать на базе прицепного комбайна с молотильно-сепарирующей системой аксиально-роторного типа, которая обеспечивает пропускную способность до 2 кг/с и удовлетворительное качество уборки семенников трав, при этом имеет невысокую стоимость и массу менее 3 т [160].
Низкая пропускная способность машины при уборке семенников повышенной влажности предопределяет поиск путей повышения эффективности ее работы и производительности.
Увеличения пропускной способности полевой машины можно добиться за счет увеличения диаметра и длины МСУ. Этот путь малоэффективен, так как ведет к увеличению габаритных размеров, массы, а соответственно и стоимости машины. В связи с этим, более перспективным представляется увеличение пропускной способности за счет предварительного очеса массы в наклонной камере полевой машины.
Целью настоящей работы является повышение производительности полевой машины за счет совершенствования процесса обмолота семенников люцерны в наклонной камере.
Объектами исследований являются процессы перемещения и очеса семенников люцерны в наклонной камере полевой машины и устройства для их реализации.
Предметом исследований являются закономерности перемещения и очеса массы семенников люцерны в наклонной камере полевой машины.
Научная новизна состоит: в разработке процесса очеса семенников люцерны в наклонной камере полевой машины и устройства для его осуществления; в разработке математических моделей перемещения и очеса семенников люцерны очесывающим устройством наклонной камеры, с учетом режимов его работы и конструктивных параметров, а также физико-механических
7 свойств семенников.
Новизна технического решения подтверждена патентом на изобретение №2189723.
Методика исследований. Общая методика предусматривала проведение поисковых экспериментов, разработку теоретических предпосылок, экспериментальные исследования в лабораторных и лабораторно-полевых условиях и экономическую оценку результатов исследований. В теоретических исследованиях использованы методы теоретической механики, прикладной математики. В экспериментальных исследованиях применяли методы математической статистики и теории планирования эксперимента. Обработку полученных результатов производили с использованием ПЭВМ. Лабораторные и лабораторно-полевые исследования выполняли в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными методиками.
На защиту выносятся математические модели процессов перемещения и очеса массы семенников люцерны в наклонной камере полевой машины, устройство для реализации этих процессов, его конструктивные параметры и режимы работы.
Пути повышения производительности уборочных машин за счет совершенствования конструкции наклонной камеры
В нашей стране и за рубежом непрерывно ведутся работы по совершенствованию рабочих органов зерноуборочных комбайнов, направленные на снижение потерь и травмирования зерна, повышение производительности и надежности машин. Одним из важных резервов увеличения производительности молотилки зерноуборочных комбайнов является совершенствование процесса подачи растительной массы на обмолот.
Исследованиями В.П. Горячкина [30], И.Ф. Василенко[17], В.Г. Антипина [9, 10], М.А. Пустыгана [104], Н.И. Кленина [60, 61], К.Г. Колганова [63, 64, 65], Г.Ф. Серого [50, 79] и других ученых определены основные источники неравномерности подачи хлебной массы во времени, ее величина и пути ее устранения. По данным этих исследований,, неравномерность подачи хлебной массы во времени определяется неравномерностью урожайности культуры на поле, а также неравномерностью, создаваемой рабочими органами жатки и наклонной камеры. По данным И.Ф.Василенко [17] и М.В. Михайлова [91], коэффициент вариации подачи при обычных условиях работы комбайна в среднем равен 20%, т.е. при средней подаче 4 кг/с она может принимать значение от 1,6 до 6,8 кг/с. С целью устранения неравномерности подачи хлебной массы во времени исследователями и конструкторами были предложены различные системы автоматического регулирования (САР) загрузки зерноуборочных комбайнов, лучшие из которых рекомендованы к производству.
На основании анализа структуры потока хлебной массы и возможности вытягивания его в более тонкий равномерный слой К.В. Петроградовым были обоснованы конструкция и режимы работы приемного устройства, основным рабочим органом которого являются битеры с повышенной захватывающей способностью [65,98].
Приемное устройство (рисунок 1.6) состоит из двух битеров расположенных друг над другом, вращающихся синхронно навстречу друг другу. Использование такого приемного устройства, учитывающего структуру хлебного потока, позволяет равномерно распределять массу на выходе из наклонной камеры, задавать необходимую скорость подачи и изменять угол входа стеблей в молотильное устройство.
Задача битеров - разогнать стебли до оптимальной скорости и тонким слоем подать к барабану 7. Чтобы планки наклонного транспортера 1 не мешали битерам растягивать растительную массу, задняя часть днища наклонной камеры заменена подпружиненным щитком 2. Нижний битер установлен на подпружиненных рычагах 5. При увеличении толщины слоя стеблей он отходит вниз и назад, у входа в молотильный аппарат уменьшается, при уменьшении толщины слоя автоматически происходит обратная регулировка.
Экспериментальное приемное устройство испытывали как на однобара-банном комбайне СК-4, так и на двухбарабанном СКДР. В результате лабораторных и полевых испытаний установлено, что приемное устройство, способствует увеличению сепарации на 8... 12%, снижению недомолота в 1,5. ..2 раза, механических повреждений зерна в процессе обмолота в 1,3...1,6 раза. При этом пропускная способность комбайна СКДР возросла на 15...20% [64, 65].
Исследованиями В.Л.Санникова установлено, что неравномерность потока хлебной массы в рабочем пространстве жатки комбайна и наклонной камеры обусловлена нерациональными режимами работы транспортирующих органов (подборщика, шнека, транспортера наклонной камеры) и их компоновкой, физико-механическими свойствами обрабатываемой массы и захватывающей способностью транспортера наклонной камеры. Исходя из приведенных выше факторов, обоснованы конструктивно-кинематические параметры транспортирующих органов: рабочие органы должны обеспечивать тангенциальную подачу хлебной массы пальцев шнека 2,8 м/с и скорость транспортера 2,9 м/с; планки транспортера наклонной камеры должны иметь повышенную захватывающую способность. Использование в комбайне СКД-5 этих рекомендаций позволило повысить его производительность и снизить потери зерна [50, 79].
С целью разравнивания хлебной массы по ширине наклонной камеры и
устранения неравномерности потока хлебной массы по времени фирма «Аллис Чалмерс» в комбайне «Глинер» вместо плавающего транспортера использовала пальчиковые битеры, а фирма «Мэсси Ферпоссон» - двухлопастные битеры. Использование этих устройств, по данным фирм, позволяет увеличить производительность комбайна на 10% [127].
Чтобы оценить возможности увеличения пропускной способности комбайна без изменения его размеров, рассмотрим закономерности выделения зерна из соломы при однобарабанной и двухбарабанной схемах (рисунок 1.7).
На вход в молотильный аппарат поступает масса Уо с содержанием семян 100%. В результате обмолота и сепарации в молотильном аппарате снижается количество семян на выходе (кривая 1), которое в зависимости от режима работы молотильного аппарата и физико-механических свойств массы изменяется в пределах 10...30%. Далее семена и бобы выделяются из соломы в соло-мосепараторе, сход семян с которого по агротехническим требованиям не должен превышать 1,0%. Установлено, что с увеличением подачи значение его возрастает.
В двухбарабанных молотилках, вследствие интенсификации процесса обмолота и сепарации семена выделяются полнее, чем в однобарабанных. При равномерной подаче мелкий ворох в двухбарабанной молотилке выделяется на более коротком участке соломосепаратора. Наличие свободной длины соломо-сепаратора позволяет увеличить пропускную способность комбайна [79, 80].
Чтобы уменьшить потери, нужно увеличить длину соломосепаратора, что влечет за собой увеличение габаритных размеров и массы комбайна. Целесообразнее оставить параметры МСУ неизменными и использовать рабочий объем наклонной камеры, назначение которой перемещать хлебную массу от шнека жатки к молотильному аппарату.
Если в наклонной камере установить молотильно-сепарирующее устройство, то можно повысить интенсивность сепарации зерна (кривая 2). В этом случае значительная его часть будет вымолачиваться и выделяться через сепарирующую решетку молотильного аппарата наклонной камеры.
На выходе из молотильно-сепарирующего устройства наклонной камеры и молотильного аппарата содержание зерна в соломе более интенсивно снижается, на соломосепаратор поступает ворох с меньшим количеством семян и бобов. При таком количестве семян в ворохе они могут выделиться на более коротком расстоянии X. Оставшаяся часть соломосепаратора может быть использована для увеличения пропускной способности комбайна.
Перемещение стеблей люцерны подающим барабаном
Интерес представляет комбайн Arkus-2500 фирмы «Кейс», в котором вместо наклонного транспортера установлены два ротора длиной 2500 мм и диаметром 450 мм. Для вымолота и выделения оставшегося зерна позади роторов расположен еще один поперечный отделяющий ротор [50,90].
Совмещение операций транспортирования и частичного вымолота зерна из колоса или метелки реализовано в конструкции наклонной камеры комбайна MF-760 фирмы Massey Fergusson. Вместо цепочно-планчатого транспортера в ней установлены двухлопастные битеры, обеспечивающие выравнивание и растаскивание слоя хлебной массы с частичным обмолотом при повышении пропускной способности молотилки на 8...12% [145].
Как показали исследования и практика эксплуатации зерноуборочных комбайнов, применение двухфазного обмолота по сравнению с однофазным имеет большие преимущества как по качественным показателям (меньшие недомолот и травмирование зерна), так и по энергетическим показателям. При этом изменились функции и технологический процесс обмолота и сепарации хлебной массы.
Рабочие органы наклонной камеры должны вымолотить биологически ценное зерно при минимальном дроблении и травмировании, осуществить захват, протаскивание и деформацию хлебной массы с минимальным ее измельчением. Основной барабан молотилки должен обеспечить вымолот оставшегося зерна из деформированной хлебной массы и частично выделить его через отверстие деки.
Бильный барабан в чистом виде не удовлетворяет требованиям первой фазы обмолота. Он имеет большую энергоемкость, малую захватывающую способность бичей. Ряд исследователей (М.А. Пустыгин, К.Г. Колганов, П.А. Шабанов, Б.Н. Четыркин, Г.М. Гинько и др.) отмечают наличие проскальзывания бичей относительно хлебной массы, что ведет к снижению качества обмолота, увеличению травмирования зерна, а также способствует увеличению степени измельчения соломы [64, 128, 149,152].
По данным К.Г. Колганова, П.А. Шабанова, М.А. Пустыгина и других ученых для двухфазного обмолота более всего подходит модернизированный бильный барабан с повышенной захватывающей способностью рабочих элементов. В ЧГАУ были разработаны несколько вариантов такого барабана [64, 149, 152].
Первый вариант предложен А.С. Вишняковым. Его суть сводится к тому, что для повышения качественных и количественных показателей работы первого барабана двухбарабанного молотильно-сепарирующего устройства можно использовать рациональное размещение бичей на нем. Сравнительные исследования показали, что рациональной схемой расположения бичей на первом барабане является шевронная, когда бичи, равные половине длины барабана, расположены под углом 14...15 к его образующей. Испытания комбайна СКДР показали, что дробление и микроповреждения зерна снижены на 40%, недомолот - на 35...40%, на 5...6% увеличена сепарация, на 15% снижена потребляемая мощность [50, 79].
Второй вариант повышения КПД молотильного аппарата с барабаном бильного типа - снижение сопротивления подбарабанья. Исследования З.И. Воцкого, различных подбарабаний с учетом режима работы молотильно-сепарирующего устройства комбайна СКДР, характера и величины подачи хлебной массы позволили сделать вывод о целесообразности установки в первый молотильный аппарат комбинированного, а во второй - решетчатого под барабанья. Установлено, что это позволяет при неизменном травмирование зерна и недомолоте снизить потери свободного зерна (в полову и солому), затраты энергии на работу молотильно-сепарирующего устройства в целом и на работу первого молотильного аппарата. При этом производительность комбайна увеличилась на 10... 15%, содержание примесей в ворохе, поступающем на очистку, снизилось на 12...16% [20,21].
В третьем варианте обоснована целесообразность установки на барабане бичей и захватывающих гребенок.
Наиболее рациональным оказался 6-бильный барабан с тремя гребенками, которые устанавливались равномерно на дисках барабана между бичами (рисунок 1.13). Захватывающая способность модернизированного барабана возросла в 1,5 раза. Полевые и хозяйственные испытания комбайна СКДР с таким барабаном показали, что его производительность возросла на 15...20%, а затраты энергии снизились более чем на 20%, при этом степень измельчения соломы снизилась в 1,5...2 раза при снижении травмирования на 38% и потерь на 40% [79].
По данным исследований К.Г. Колганова, М.А. Пустыгина, В.И. Воробьева, Ю.И. Вильданова, А.Г. Рыбалко, А.П. Шабанова и других, снижения ударных воздействий лопастей битера на свободное зерно и. его чистоты, неснижая эффективности выделения зерна из обмолоченной массы, можно добиться за счет выбора координат расположения битера, применения гребенчатых лопастей и выбора направления их вращения. Так, гребенчатая поверхность позволяет уменьшить количество столкновений свободного зерна в промежуточной зоне и снизить его травмирование [50, 114, 128, 152].
Наряду с положительными моментами замечены и недостатки данного молотильно-сепарирующего устройства: увеличен удельный расход мощности (на 20%), повышена степень измельчения соломы в 1.5...7 раз, возрос на 20% выход соломистых фракций на очистку комбайна [95,103].
Отличительной особенностью семенников многолетних трав, таких как клевер и люцерна, является то, что в период созревания бобиков плодоножки теряют эластичность, становятся хрупкими и легко обламываются даже при незначительных воздействиях. При уборке семенников трав по способу "невейка" не ставится задача полного вымолота семян из бобов, поэтому при выборе способа воздействия на обрабатываемый материал рабочих органов наклонной камеры, на наш взгляд, целесообразно перейти от обмолота к очесу растений в наклонной камере.
Для этого необходимо осуществить выбор исполнительных рабочих органов, которые должны удовлетворять следующим требованиям: наиболее полно обеспечивать очес бобов при минимальном измельчении стеблей; обеспечивать постоянство протекания технологического процесса при повышенной влажности массы; иметь повышенную захватывающую способность; обеспечивать равномерную, тонкослойную подачу массы в МСУ.
Анализ исполнительных элементов рабочих органов, отличающихся друг от друга способом воздействия на стебли растений позволяет классифицировать их по этому признаку на пять видов: щеточный метод, гребневый метод, метод захлестывания, метод защемления и метод протяжки.
Влияние частоты вращения очесывающего барабана и угла постановки очесывающих гребенок на очес семенников люцерны
Качество работы очесывающего устройства наклонной камеры будет в большой степени определяться конструктивными параметрами. В качестве подающего барабана использовали - битер проставки наклонной каме ры комбайна ПН-100 "Простор" - шириной 650 мм и диаметром 390 мм. Ширину очесывающего барабана приняли так же равной 650 мм, а его диаметр 400 мм.
Исследовали влияние относительного расположения подающего и очесывающего барабанов, а так же направления их вращения на работу очесывающего устройства наклонной камеры. Оценку работы устройства осуществляли по производительности, степени очеса бобов и постоянству протекания технологического процесса.
Их анализ показал, что при разнонаправленном вращении подающего и очесывающего барабанов максимально возможная подача материала составит 1 кг/с, что втрое меньше максимальной подачи при однонаправленном вращении барабанов.
Такая закономерность может объясняться направлением действия сил на обрабатываемую массу. При разнонаправленном вращении барабанов ворох должен подниматься на высоту верхнего края очесывающего барабана, при этом движущей силой является только реакция между очесывающей гребенкой и элементами вороха. Силами же сопротивления движению являются - сила тяжести, сила трения вороха по кожуху устройства, а так же сила сцепления вороха. Под воздействием сил инерции и воздушного потока создаваемых очесывающим барабаном происходит затягивание вороха подающим барабаном. При подачах материала свыше 1 кг/с, гребенки очесывающего барабана не способны гарантированно захватить и перемещать соломистый ворох к молотильно-сепарирующему устройству, преодолевая силы сопротивления движению.
При однонаправленном вращении подающего и очесывающего барабанов вектор силы тяжести вороха имеет сходное направление с направлением движения вороха и вместо создания сопротивления способствует перемещению вороха гребенками очесывающего барабана. В связи с этим транспортирующая способность очесывающего барабана увеличивается.
Сравнив количество очесанных бобов при одно- и разнонаправленном вращении очесывающего и подающего барабанов (подача вороха 1 кг/с), видим, что в первом случае степень очеса бобов составляет 94...99%, тогда как во втором варианте максимальная степень очеса 92%. Это объясняется тем, что при однонаправленном вращении барабанов происходит перегиб потока стеблей, в результате чего увеличивается рила, удерживающая стебли от массового перемещения, а это в свою очередь способствует более полному очесу бобов.
Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности использования для очесывающего устройства наклонной камеры подающего и очесывающего барабанов с одинаковым направлением вращения. Очесывающее устройство наклонной камеры является механизмом для транспортировки обрабатываемого вороха от жатки к молотильно-сепарирующему устройству (МСУ). Поэтому оно должно иметь необходимый угол подъема для размещения за ним МСУ, стабильно обеспечивать максимальную подачу вороха в МСУ, осуществлять максимально возможный очес бобов. Из таблицы 4.1 видно, что наибольший угол наклона межосевой линии между барабанами, при котором достигается подача 3 кг/с - 20 градусов, при дальнейшем увеличении этого угла пропускная способность очесывающего устройства понижается при 30 до 2 кг/с и при 40 до 1 кг/с. При попытках увеличить подачу материала свыше указанной происходило забивание очесывающего устройства. При максимально возможной подаче растительного вороха в очесывающее устройство, равной 3 кг/с степень очеса бобов достигает наибольшего значения при расстоянии между барабанами, равном 50 мм. Увеличение или уменьшение этого расстояния приводит к забиванию устройства и необходимости уменьшения подачи вороха семенников люцерны. Таким образом, для обеспечения качественной работы очесывающего устройства необходимо расположить очесывающий барабан на расстоянии 50 мм от подающего барабана с наклоном межосевой линии барабанов под углом 20 и использовать схему с однонаправленным вращением барабанов. Одними из главных параметров, определяющих качество работы очесывающего устройства являются частота вращения очесывающего барабана и угол наклона его гребенок. Очевидно, что чем больше разница частот вращения подающего и очесывающего барабанов, тем интенсивнее будет проходить очес бобов. Частота вращения подающего барабана должна быть минимально возможной, однако достаточной для работы наклонной камеры с максимальной производительностью. В ходе предварительных экспериментов было установлено, что для имеющихся размерных характеристик наклонной камеры ( ширина — 0,65 м ) максимальная производительность подающего барабана наклонной камеры, для вороха влажностью 16%, составляет 3 кг/с при частоте вращения 250 мин"1. Результаты проведенных экспериментов (рисунок 4.2) показали, что при увеличении частоты вращения очесывающего барабана с 320 мин"1 до 760 мин 1 очес бобов возрастает на 20 — 35 %. С увеличением утла наклона гребенок от 0 до 30, очес бобов уменьшается на величину до 25% . На графиках (рисунок 4.2) отображено изменение степени очеса и степени обмолота при увеличении частоты вращения очесывающего барабана от 320 до 760 мин"1 , при подаче материала 2,5 кг/с, и углах наклона гребенок 0, 15 и 30.
Расчет экономического эффекта за срок службы полевой машины
В зависимости от погодно-климатических условий в период уборки влажность семенников люцерны может быть достаточно значительной. Это обуславливает особые требования к процессу уборки и рабочим органам очесывающего устройства наклонной камеры полевой машины.
Исследования влияния влажности исходного вороха семенников люцерны на очес бобов и измельчение стеблей в экспериментальной наклонной камере проводили с целью выявления потенциальных возможностей очесывающего устройства. Экспериментальные исследования проводили при изменении влажности вороха W от 15,3 до 66,2%. Подача вороха в устройство составляла 3 кг/с, частота вращения очесывающего барабана п=600 мин"1, угол наклона очесывающих гребенок GF=15. Результаты исследований по составу очесанного вороха представлены в таблице 4.2.
Из таблицы 4.2 видно, что с увеличением влажности очесываемой массы от 15,3 до 66,2 % количество очесанных бобов и семян уменьшается. Выход половы существенно не изменяется, а выход мелкой фракции соломы длиной от 0 до 5, от 5 до 10, от 10 до 20 и от 20 до 30 см уменьшается — в 2,56; 1,69; 2,13 ив 1,64 раза соответственно. Выход крупной соломы длиной от 30 до 40 см и более наоборот увеличился - на 6,5.. .12,4%.
Из рисунка 4.8 видно, что с увеличением влажности исходной массы с 15 до 66% степень очеса бобов и степень измельчения соломы снижаются с 65 до 42% и с 1,95 до 1,7, соответственно. Уменьшение степени измельчения стеблей, при повышении влажности массы является положительным моментом работы очесывающего устройства. Таким образом, влажность очесываемого вороха не является фактором ограничивающим применение очесывающего устройства наклонной камеры полевой машины. Зависимость между режимными параметрами подающего барабана (частота вращения и подача вороха) и скоростью на выходе из подающего барабана представлена на рисунке 4.9. Эти исследования проводили для определения коэффициента к3, который отражает захватывающую способность подающего пальцевого барабана очесывающего устройства. Анализ результатов исследований показывает, что с увеличением частоты вращения подающего барабана скорость схода вороха с деки увеличивается. Так при частоте вращения подающего барабана 100 мин 1 скорость схода вороха равна 1,8...2,2 м/с, а при п = 300 мин"1 - VM = 5...6 м/с. При увеличении подачи вороха происходит повышение скорости движения массы. 4.8 Влияние частоты вращения очесывающего барабана на скорость выхода вороха из очесывающего устройства Масса из наклонной камеры полевой машины направляется в моло-тильно-сепарирующее устройство. От скорости выхода вороха из наклонной камеры во многом зависит интенсивность обмолота и сепарации вороха в МСУ. Нами были проведены опыты по выявлению влияния частоты вращения очесывающего барабана на скорость компонентов вороха на выходе из очесывающего устройства, при установленных его параметрах: угол наклона очесывающих гребенок а = 15, ширина очесывающих гребенок 1 = 0,04 м, зазор между очесывающими гребенками и декой Ь=0,015м, радиус деки 0,255 м. Результаты экспериментов представлены на рисунке 4.10. Для построения теоретической зависимости скорость вороха на выходе из устройства определяли следующим образом. По уравнениям (2.49 и 2.50) находили скорость перемещения вороха подающим барабаном очесывающего устройства, которая явилась начальным условием для следующего этапа расчетов. По уравнению (2.66) определяли скорость перемещения вороха по гребенке и скорость схода вороха с гребенки. По уравнению (2.71), рассчитывали скорость движения вороха по деке очесывающего устройства, при различных частотах вращения очесывающего барабана. Теоретическая зависимость также представлена на рисунке 4.10. Анализ результатов исследований показывает, что с увеличением частоты вращения очесывающего барабана увеличивается скорость вороха на выходе из устройства. Характер изменения скорости вороха от частоты вращения барабана очень близкий к линейному. При этом скорость, рассчитанная по теоретическим зависимостям и скорость вороха полученная экспериментально отличаются незначительно - на 2...6%. Расхождение результатов экспериментальных и теоретических исследований объясняется погрешностью измерений при проведении опытов и принятыми при теоретических исследованиях допущениями. Влияние частоты вращения очесывающего барабана и подачи вороха на мощность, затрачиваемую на процесс очеса бобов Мощность, потребляемая очесывающим устройством, зависит от режима его работы - частоты вращения очесывающего барабана и величины подачи. Результаты исследований представлены на рисунке 4.11. Из приведенных данных видно, что с увеличением частоты вращения очесывающего барабана мощность, потребляемая на очес, возрастает. При подаче вороха 3 кг/с, с увеличением частоты вращения молотильного барабана от 320 до 760 мин"1, потребляемая мощность возрастает с 0,73 до 1,46 кВт. При увеличении подачи вороха в очесывающее устройство мощность, потребляемая на очес бобов, также возрастает. Так при частоте вращения очесывающего барабана 600 мин"1 и подаче вороха 1 кг/с, потребляемая мощность составила 0,45 кВт, при подаче 2 кг/с - 0,72 кВт, а при подаче 3 кг/с -,03 кВт. Увеличение затрат мощности, на рабочий процесс, при увеличении подачи вороха, происходит за счет роста затрат энергии на очес дополнительного количества вороха. Анализ результатов экспериментальных исследований позволяет сделать следующие выводы: 1. Для повышения сепарирующей способности МСУ необходимо производить предварительный очес бобов в наклонной камере полевой машины. 2. Очесывающее устройство в наклонной камере полевой машины может обеспечивать степень очеса бобов - 74% при подаче вороха 3 кг/с и рациональных режимах работы (п = бООмин"1; а = 15) . Повышение частоты вращения очесывающего барабана до 760 мин " и уменьшение угла наклона гребенок до 0 увеличивает степень очеса бобов до 79 % , однако это приводит к усиленному измельчению стеблей люцерны (степень измельчения стеблей увеличивается с 2,8 до 3,65) при очесе. 3. При увеличении подачи вороха степень очеса бобов снижается. При рациональных параметрах устройства и подаче вороха 2 кг/с степень очеса бобов составляет 74%, а при подаче 2 кг/с - 85%. 4. Рациональные значения параметров и режимов работы очесывающего устройства следующие: расстояние между барабанами 0,05 м, угол подъема очесывающего барабана относительно подающего 20, частота вращения подающего барабана 250 мин " , угол постановки очесывающих гребенок 15, частота вращения очесывающего барабана 600 мин 1. 5. При повышении влажности вороха до 66,2 % технологический процесс протекает устойчиво, однако степень очеса бобов снижается на 22 % , а степень измельчения стеблей на 14%. 6. Мощность, потребляемая на очес бобов, возрастает при увеличении подачи материала и частоты вращения очесывающего барабана. При рациональных параметрах и режимах работы очесывающего устройства затраты мощности составляют 0,45; 0,72 и 1,03 кВт для подач 1, 2 и 3 кг/с, соответственно.
