Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 8
1.1. Культура сорго, ее значение и использование 8
1.1.1. Хозяйственное использование сорго 13
1.1.2. Раннеспелые сорта 15
1.2. Анализ существующих технологий и средств уборки сорго веничного.. 17
1.2.1. Основные технологии уборки сорго веничного 17
1.3. Анализ работ по обмолоту растений методом очеса 35
1.4. Цель и задачи исследования 49
2. Теоретические основы выбора технологии уборки веничного сорго 50
2.1. Классификация факторов, влияющих на показатели эффективности технологии уборки 50
2.2. Выбор частных показателей эффективности технологии уборки сорго веничного 52
3. Программа и методика экспериментальных исследований 65
3.1. Программа экспериментальных исследований . 65
3.2. Методика определения необходимого количества опытов и точности их проведения 68
3.3. Методика проведения опытов по определению технологических свойств растений сорго веничного 70
3.4. Экспериментальная лабораторная установка 75
3.5. Методика планирования многофакторного эксперимента 83
3.7. Методика лабораторно-полевых испытаний опытного образца комбайна для сбора всего урожая сорго веничного 90
3.7.1. Порядок проведения лабораторно-полевых испытаний 90
3.8. Методика проведения экспертного оценивания показателей эффективности уборки сорго веничного 91
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 94
4.1. Размерно-массовые и физико-механические характеристики растений веничного сорго 94
4.2. Результаты оптимизации основных конструктивно-технологических показателей МСУ 98
4.4. Совершенствование технологии уборки сорго веничного 127
4.5. Анализ эффективности технологии уборки сорго веничного 135
4.5.1. Значения частных показателей эффективности технологий 135
4.5.2. Расчет комплексного критерия эффективности технологии уборки...138
4.6. Выводы по главе 4 140
5. Расчет экономической эффективности новой технологии уборки сорго веничного 143
Общие выводы 152
Список использованной литературы 154
- Культура сорго, ее значение и использование
- Классификация факторов, влияющих на показатели эффективности технологии уборки
- Программа экспериментальных исследований
- Размерно-массовые и физико-механические характеристики растений веничного сорго
Введение к работе
Решение народно-хозяйственных задач с высокой эффективностью возможно только с использованием опыта предыдущих поколений человечества и современных научных и технических разработок.
Сельскохозяйственная культура сорго в общем, и сорго веничное в частности, имеют свои особенности: пластичность и неприхотливость по отношению к почвам и обеспеченности влагой, законченность биологического цикла созревания семян на зеленых растениях, неравномерность созревания семян в метелке, что в совокупности с устройством метелки приводит к осыпанию части семян при растягивании сроков уборки, экзотичность в промыш-ленно развитых странах и непервостепенное значение в жизни этих стран. Подход к возделыванию этой культуры заключается в том, чтобы максимально использовать эти ее особенности.
Высокая урожайность сорго, засухоустойчивость и солевыносливость позволяет возделывать его в засушливых, полузасушливых и зонах недостаточного увлажнения страны.
Чтобы возделывать и исследовать культуру сорго, получать стабильные урожаи в условиях Нижнего Поволжья, относящейся к зоне недостаточного увлажнения, необходимо знать ее биологические особенности, технологии возделывания и уборки.
Современное сельскохозяйственное производство настоятельно требует решение проблемы уборки сельскохозяйственных культур с минимальными затратами труда и средств и высоким качеством. Особую актуальность имеет проблема снижения или полного исключения доли ручного труда при уборке сорго веничного.
Решение перечисленных проблем требует разработки технологии и технических средств уборки сорго веничного. Существующая технология уборки и рабочие органы для ее выполнения не отвечают агротехническим требованиям по качеству обмолота метелок (в метелках остается до 3% необмоло-
5 ченного зерна, метелка сохраняется только на 90% и менее), уборка требует значительных затрат ручного труда.
Цель исследования — совершенствование технологии уборки венично-го сорго с разработкой комбайна, оборудованного прямоточной выносной молотильной камерой с оптимизированными кинематическими и геометрическими параметрами.
Объекты исследований - технологический процесс уборки веничного сорго комбайном с выносной молотильной камерой, оборудованной щелевыми битерами с транспортирующей платиной.
Предмет исследования - взаимосвязи и зависимости геометрических и конструктивных факторов щелевого битера с показателями обмолота веничного сорго; щелевой битер с транспортирующей пластиной; сорговеничный комбайн.
Научная новизна работы:
разработан метод выбора технологии уборки веничного сорго по комплексному критерию эффективности;
изучены размерно-массовые и физико-механические свойства веничного сорго в условиях Нижнего Поволжья;
обоснованы геометрические и кинематические параметры молотиль-но-сепарирующего устройства с рабочим органом «Щелевой битер с транспортирующей пластиной»;
- разработана технологическая схема и конструкция сорговеничного
комбайна;
- усовершенствована технология уборки веничного сорго.
Практическая ценность — предложенная технология уборки веничного сорго комбайном с выносной молотильной камерой, оборудованными щелевыми битерами, обеспечивает полноту вымолота зерна из метелки и сохранность метелки до 99 %, потери метелок во время уборки и хранения до 5 %, суммарные потери зерна во время уборки и хранения до 1,4 %, снижение трудоемкости уборки до 10 чел. ч./га.
Реализация результатов исследований - результаты исследований
внедрены в ОАО «Червленое» Светлоярского района и ОПХ «Новожизне-
нское» Городищенского района Волгоградской области. Отдельные элементы диссертации используются в учебном процессе и дипломном проектировании студентов факультета механизации сельского хозяйства Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии.
Апробация работы - основные результаты диссертации обсужде
ны и одобрены на научных конференциях профессорско-
преподавательского состава и молодых ученых Волгоградской ГСХА
» (2000-2004г.), СПбГАУ (2003г.), Рязанской ГСХА (2004 г.). Макетные
образцы выносной молотильной камерой и щелевых битеров демонстрировались на выставках: Продэкспо — Фермер Поволжья (2003 г.), научных достижений ученых агроуниверситетского научно-образовательного комплекса г.Волгограда (2004 г.), достижений ученых ВГСХА к 60-летию сельскохозяйственной академии (2004 г).
Публикации - по теме диссертационной работы опубликовано 12
печатных работ, в том числе 2 патента РФ на изобретения.
На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:
метод выбора технологии уборки веничного сорго по комплексному критерию эффективности;
размерно-массовые характеристики сортов веничного сорго, районированных в Нижнем Поволжье;
оптимизация геометрических и кинематических параметров моло-тильно-сепарирующего устройства, оборудованного щелевыми битерами с транспортирующей пластиной;
схема и конструктивные особенности сорговеничного комбайна;
технология уборки веничного сорго.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит
, из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений.
Содержание работы изложено на 166 страницах машинописного текста, вклю-
7
чает 62 рисунка, 18 таблиц, список литературы содержит 157 наименований
# работ, в том числе 3 на иностранных языках.
(*
Культура сорго, ее значение и использование
Сорго является важнейшей кормовой, технической и продовольственной культурой, которая занимает широкий ареал возделывания. В мировом земледелии площади зернового-сорго в 1990 г. составили 44,5 млн. га, а валовые сборы зерна - около 60 млн. тонн [70, 71, 28]. Оно занимает пятое место после пшеницы, риса, кукурузы и ячменя, и третье - среди зернофуражных культур. Распространение сорго в странах Африки, а также большое разнообразие встречающихся дикорастущих форм на этом континенте свидетельствует о том, что родиной зернового сорго являются обширные просторы Африки.
На египетских древних памятниках, построенных за 2200 лет до нашей эры, обнаружены рисунки уборки сорго и найдены зерна сорго, что свидетельствует о возделывании этой культуры с незапамятных времен. Древность его подтверждается памятниками старины в странах Восточной и Южной Азии. В литературе есть указания на то, что некоторые формы его имеют индийское происхождение, где возделыванием сорго занимались около 3000 лет до нашей эры. Поэтому происхождение сорго может быть в равной степени связано с Африкой, Индией и Китаем. В этих странах земледельческая культура возникала самостоятельно в каждом ареале [152, 153].
На европейском континенте о культуре сорго узнали гораздо позже. Первое упоминание о ней содержится в описании «Естественной истории в 37 книгах» Плиния Старшего (23-79 гг. н.э.), где сообщается, что сорго было завезено в Рим из Индии и Египта [153].
Свое название эта культура получила за высокорослость (от латинского «sorgos» — возвышаться, выситься). Высота различных видов сорго колеблется от 0,6...0,8 м у карликовых сортов до 2...3м на богаре и до 4...5 м на орошении у высокорослых сортов [153].
Различные народы мира культуру сорго называют по-разному: в Сред ней Азии — джугара, в Индии - джовар, в Китае — гаолян, хундзу, шошу, в Корее — су-су, Грузии — гоми, в странах Малой Азии — доры, в африканских странах — дурра, зоррат, Испании и Франции — sorgo, Англии — sorghum, Германии—Molirenhirse [153, 129].
Распространение сорго по земному шару связано в основном с исключительной засухоустойчивостью, нетребовательностью к почвам, высокой урожайностью, широким спектром использования [29, 53, 104, 47, 80].
Сорго потребляет мало влаги, поэтому его можно возделывать в зонах аридного земледелия, к каковым относится Нижнее Поволжье. Установлено, что в сравнимых условиях сорго (зерновое, сахарное, сорго-суданковый гибрид), потребляя 100 мм влаги из почвы, формирует 24,5 ц/га зерна, в то время, как кукуруза — 17,5 ц/га, озимая пшеница — 10 ц/га [74, 75].
Практика показала, что сорго способно выдерживать высокие температуры, губительные для всех других злаков, в том числе кукурузы. Одна из особенностей произрастания сорго заключается в том, что в периоды резкой недостачи влаги эта культура замедляет рост и развитие, временно замирает, но при первом выпадении осадков быстро восстанавливает вегетацию [70]. В крайне засушливых районах с осадками 200...300 мм/год на слабогумусовых почвах в сочетаниях с засоленностью почвы, сорго обеспечивает получение 10...20 ц/га зерна и 80... 120 ц/га зеленой массы [77].
Сорго — культура-освоитель. Она в значительной мере улучшает физико-химические свойства засоленных почв, повышает плодородие благодаря хорошо развитой надземной массе и мощной корневой системе. Корни сорго проникают на глубину до 2 м [104, 132].
Ареал возделывания сорго охватывает огромные территории между пятидесятыми параллелями в северном и южном полушариях [153, 70]. Сорго относится к семейству мятликовых (Роасеае), род сорговых (Sorghum Moench). Древняя и широко распространенная на земном шаре культура, сорго обладает большим эколого-географическим разнообразием. Ботаниками описано 63 вида сорговых растений: 33 культурных вида и 30 диких однолет них и многолетних видов, возделываемых в тропических, субтропических и умеренных широтах [153].
Видный сорговед Е.С. Якушевский предложил историко-географичес-кий принцип деления рода Sorghum на обособленные виды. Сорта и образцы каждого вида обладают своими специфическими, только им присущими морфологическими признаками и биологическими свойствами. В результате исследований все возделываемые в различных странах мира местные формы, коллекционные образцы и селекционные сорта сорговых культур Якушевский объединил в следующие виды, подвиды и сортовые группы, которые распространены в определенных эколого-географических районах формообразования: гвинейское, кафрское, негритянское, хлебное (с подвидами арабское, нубийское, эфиопское); китайское (с подгруппами гаолян обыкновенный и вос-ковидный); сахарное (с подгруппами развесистое и сжатое); веничное (с подгруппами восточно-евразийское и западно-евразийское), суданская трава [153].
Широкое распространение сорго в мировом растениеводстве обусловлено многими хозяйственно-полезными качествами этой культуры и универсальностью использования: оно дает продовольственное и фуражное зерно, силос и зеленую массу, сено и сенаж, как пастбищная культура, как техническая культура [20, 21, 25, 42, 47, 63].
Сорго по кормовой ценности схоже с кукурузой. Химический анализ зерна сорго показывает, что оно по содержанию протеина, безазотистых веществ и основным незаменимым аминокислотам составляет примерно 92% питательной ценности кукурузы, отличаясь меньшим содержанием жира. По утверждению специалистов комбикормового завода агрофирмы «Гигант», зерно зернового сорго является хорошим компонентом комбинированного корма и удачно заменяет зерно кукурузы и ячменя. В зерне сорго содержится 12...15% сырого протеина, 3,5...4% жира, 71...82% безазотистых веществ экстрактивных веществ, 2,4...4,8% клетчатки. В 1 ц соргового зерна содержится 118...130 корм. ед. Зерно сорго можно вводить в рационы всем животным, а также использовать для промышленной переработки на крахмал, муку, крупу, спирт [53].
Сахарное сорго, убранное на зеленую массу в фазе восковой спелости зерна накапливает в соке стеблей до 15...16% Сахаров, 6,4...8,0% сырого протеина. В 100 кг такой массы содержится до 26...28 корм. ед. [53].
Сорго-суданковые гибриды в 1ц зеленой массы, убранной до начала или в начале выметывания метелки, содержат до 14...16% сырого протеина и 18...20 корм. ед. [53].
Классификация факторов, влияющих на показатели эффективности технологии уборки
На эффективность технологии уборки влияет ряд организационно-технических факторов. К таким факторам, в частности, можно отнести агрономические, конструкционные, технологические, эксплуатационные и другие [108,109,110, 111,116].
Агрономические факторы определяются сортом, размерно-весовыми характеристиками, густотой стеблестоя, влажностью растений, засоренностью, равномерностью созревания, выдвинутостью ножки метелки, разбросом по высоте растений и другими характеристиками.
Конструкционные факторы определяются типом машинно-тракторного агрегата, видом рабочего органа и т.п.
Технологические факторы определяются числом операций в технологии, качеством работы МТА (потери метелок, зерна, засоренность зернового вороха, недомолот зерна из метелки), уровнем механизации (ручной, частичная и комплексная механизация, автоматизированный).
Эксплуатационные факторы определяются скоростным режимом МТА, подготовленностью агрегата к работе, квалификацией комбайнера, нагрузкой на 1 комбайн. Анализ факторов позволил выделить основные, наиболее существенно влияющие факторы на эффективность уборки, а именно: агрономические, конструкционные, технологические и эксплуатационные. Каждый из основных, в свою очередь, зависит от определяющих факторов.
Классификация основных и определяющих факторов эффективности уборки веничного сорго представлена на рис.2.1. Приведенные факторы прямо или косвенно влияют на эффективность 1. Важность в системе показателей — определения наиболее существенных показателей характеризующих эффективность уборки; показатели должны учитывать достигнутый уровень эффективности уборки и определять пути ее совершенствования. 2. Сферы применения — возможность задавать количественные значения показателей в агротребованиях, определять их на стадиях планирования, при осуществлении технологии, по итогам уборки; позволять оценивать аналогичные технологии в различных условиях сельскохозяйственного производства. 3. Стройность структуры — показатели должны быть качественно однородными в каждой группе, не допускать повторения оценки эффективности уборки, не должно быть избыточности показателей. 4. Совместность — увязка показателей эффективности уборки с некоторыми показателями качества. 5. Подтверждаемость — возможность определения и повторной проверки показателей. 6. Практичность — показатели должны позволять рассчитывать экономический эффект от увеличения эффективности уборки (например, при снижении трудоемкости уборки). Перечисленные требования предопределяют состав и структуру показателей эффективности уборки при их выборе. Для выбора перечня показателей, отвечающему целям практической оценки эффективности уборки был использован метод экспертных оценок [25, 86], позволивший учесть смысловой характер оцениваемых показателей , профессиональный опыт и научную интуицию группы специалистов инженерного, агрономического и экономического профилей, занимающихся исследованием процесса уборки сельскохозяйственных культур. Выбраны следующие частные показатели: 1. Засоренность метелок невымолоченным зерном; 2. Себестоимость метелок; 3. Изреженность метелок; 4. Потери метелок во время уборки; 5. Потери зерна во время уборки; 6. Трудоемкость уборки; 7. Производительность комбайна; 8. Материалоемкость технологии уборки; 9. Энергоемкость технологии уборки.
Методы экспертного оценивания используют во всех случаях, когда оцениваемые объекты или их характеристики субъективны и поэтому получить требуемые данные о них путем объективных измерений невозможно.
Под методом экспертного оценивания понимают комплекс логических и математических процедур, направленных на получение от специалистов-экспертов информации, ее анализ и обобщение с целью выбора рационального решения [86].
Экспертное оценивание состояло в том, что для получения необходимой новой информации из имеющейся исходной, сформировали группу экспертов, которые провели интуитивно-логический анализ вопроса с целью вынесения качественного суждения по нему.
Суждения экспертов обрабатывали с использованием соответствующего математического аппарата, в результате чего получили так называемые экспертные оценки.
Экспертная оценка — это не решение, а лишь полезная информация, помогающая выработать основное решение. При оценивании характеристик технологии эксперты проводили «измерение» важности показателей эффективности технологии уборки сорго венич-ного. Принимает решение на основе своих предпочтений лицо, принимающее решение, и оно несет за них ответственность, эксперты несут ответственность только за свои рекомендации. После получения информации от экспертов в необходимой форме проводился ее анализ и обработка с целью выявления согласованности мнений отдельных экспертов и формирования коллективного мнения. Экспертное оценивание включало следующие основные этапы: 1. Формирование цели и задач оценивания; 2. Формирование группы управления и оформление решения на проведение оценивания; 3. Выбор метода получения экспертной информации и способа ее обработки; 4. Подбор экспертной группы и формирование анкет опроса; 5. Опрос экспертов; 6. Обработка и анализ результатов экспертизы; 7. Интерпретация полученных результатов; 8. Составление отчета.
Экспертную группу подбирали в несколько этапов. Вначале установили отрасли знаний, связанные с рассматриваемой проблемой. Затем наметили список потенциальных экспертов, которые по своим профессиональным качествам компетентны в этих областях знаний. Предварительный отбор проводился на основе информации о профессиональной подготовке кандидата — должность, ученое звание, ученая степень, стаж практической деятельности, число публикаций. Группа не должна состоять из представителей одной отрасли или одной узкой специальности. В окончательный список экспертной группы включают тех кандидатов, которые являются наиболее компетентными.
Программа экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования проводятся с целью проверки и подтверждения основных теоретических зависимостей, полученных в предыдущей главе. Для этого изучаются физико-механические свойства растений сорго веничного применительно к их уборке методом очеса зерна на корню или обмолоту растений в стационарных условиях. Определяют оптимальные параметры и режимы работы очесывающего рабочего органа «щелевой битер».
В соответствии с поставленными в работе целью и задачами исследований, а также на основании аналитических выводов, программа экспериментов должна включать в себя следующее:
1. Определение свойств растений сорго веничного применительно к обмолоту на корню и в стационарных условиях, таких как: - урожайность зерна и листостебельной массы; - размерно-массовая характеристика семян, - влажность зерна и листостебельной массы, - весовое соотношение зерна и листостебельной массы, - высота растений, - длина метелок, - длина озерненной части метелок - диаметр стебля у основания метелки, - толщина необмолоченной метелки в распластанном виде, - критический радиус изгиба элементов метелки, - динамическая прочность плодоножки, - фрикционные свойства семян, - выдвинутость ножки метелки. 2. Изготовление экспериментальной установки для проведения поиско-# вых опытов. 3. Проведение поисковых опытов. 4. Изготовление экспериментальной лабораторной установки и сменных вальцов к ней. 5. Проведение лабораторных исследований процесса очесывания сорго веничного рабочим органом типа «Щелевой битер» с использованием методики оптимального планирования эксперимента. 6. Изготовление опытного образца комбайна для уборки урожая сорго веничного с удалением особого внимания параметрам и конструкции ПВМК. - Использование вальцов с рабочим органом «щелевой битер» с установленными транспортирующими пластинами; - Определение длины вальцов ПВМК и угла их наклона к горизонтали. - Определение места установки лопастного метателя зерна. 7. Проведение полевых испытаний комбайна уборки всего урожая сорго веничного. - определение качества сырья, собранного с помощью комбайна i; - проверка действительной производительности комбайна. - определение потерь за комбайном - энергетическая оценка привода ПВМК.
Понятие точности опытов связано с понятием ошибки, зависящей от ошибки применяемых приборов (их класса, системы), количества измерений одних и тех же величин (повторности опытов). Количество опытов определялось, исходя из надежности, обычно принимаемой в пределах от 0,5 до 0,999.
Для данной работы и опытов проведенных в ней, достаточна надежность Н=0,9[18]. Предельная ошибка измерений приближенно равна наибольшей возмож ной статической Дя « ±3а
Точность применяемых приборов, выпускаемых промышленностью (линеек, штангенциркулей и т.п.) указывается в их паспортах, а вновь изготовленных определяются на основе многократных измерений [18, 38, 39, 107].
Неточность измерений приборами характеризуется систематическими случайными ошибками. Предельные их величины приводятся в инструкциях и таблицах. Для наглядности составим таблицу (табл. 3.1) применяемых нами приборов и соответствующие им ошибки. Максимальная ошибка измерений будет равна сумме ошибок.
Исходя из принятой надежности Н=0,9 и предельных ошибок по таблице №5 [18] определяем повторность (для данной работы она колеблется от 3 до 5). Объем выборки для количественной изменчивости определялся по формуле [18]. t2S2 п=- -, (3.1) где t — критерий Стьюдента для принятого уровня вероятности (t )5 = 2); S — среднее квадратичное отклонение; А - планируемая ошибка средней; п - объем выборки. Показатель точности определяется при математической обработке полученных данных. Обработка исходной информации, полученной в результате экспериментов, осуществлялась с использованием методик Веденяпина Г.В. [18], Румши-ского Л.З. [107], Доспехова Б.А. [38], а также - теории вероятностей и математической статистики [19, 22].
Исследование основных физико-механических свойств сорго веничного, взаимосвязанных с процессом обмолота молотильно-сепарирующим устройством проводили в соответствии с методикой, изложенной в ОСТ 70.81-80 [91] и по методике разработанной ВИСХОМ [81], а также на основе современных рекомендаций, представленных в периодической печати [27, 76, 82, 154]. В ходе работы изучали следующее: - биологический урожай сорго веничного определяли на полях ОАО «Червленое» площадью 2 га. Поле орошаемое дождевальным агрегатом ДДА-100. Делянки выбирали визуально таким образом, чтобы стеблестой и спелость зерна были характерными для данного массива. Отбор проб осуществляли с помощью специальной рамки, размером 1x1 м2. При взятии проб рамку укладывали вдоль ряда, по диагонали. Все растения из проб разделяли на классы по длине - стебель, метелка; по диаметру — комель, ножка метелки; - длину растений измеряли с помощью классификатора, изготовленного из деревянной рейки размером 2000x100x20 мм3, шаг шкалы 1 см; - длину метелки измеряли на том же классификаторе; - диаметр растений в месте перехода ножки в метелку определяли специально изготовленной вилкой (рис. 3.1). Это соединенные под углом 15 два оцинкованных уголка, на которых нанесена шкала. Устройство позволило в несколько раз ускорить замер диаметров ножки метелки и комля стебля, по сравнению с обычными способами. Измерительная вилка измеряет не непосредственно диаметр окружности, а хорду (рис.3.1). Поэтому тарировку вилки произвели так: выбрали сверла диаметром 4, 8, 10, 14, 20, 24 мм, штангенциркулем измерили их диаметр, и вводя в вилку отмечали место контакта. По полученным точкам рассчитали и нанесли шкалу диаметров с шагом 1 мм.
Высоту растений изучали замером их на 10 участках поля расположенных по диагонали. Количество растений на одном погонном метре подсчитывали на зачетной делянке 30x1,4 м по известным методикам [38,39, 79]. Урожайность, весовое отношение зерна к листостебельной массе рассчитывали после взвешивания компонентов на весах.
Размерно-массовые и физико-механические характеристики растений веничного сорго
Определение размерно-массовых и физико-механических характеристик растений веничного сорго связано с разработкой конструкции МСУ и соргове-ничного комбайна.
Нами исследовались свойства растений веничного сорго сорта Украинское 20 и Донское 85. Параметры растений выбранных сортов характерны для данного вида рассматриваемой культуры.
Установлено, что урожайность этих сортов на орошении принимает следующие значения: Украинское 20 - 1,6 т/га зерна и 18 т/га листостебельной массы или сырья на 14500 веников; Донское 85 — 1,8 т/га зерна и 20 т/га листостебельной массы или сырья на 15600 веников. Урожайность определялась при влажности растений на период уборки в связи с тем, что разрабатывается вариант уборки культуры прямым комбайни-рованием. Влажность зерна составляет 24,3.. .28,0%, а листостебельной массы 64,5...71,6%. Весовое соотношение зерна и листостебельной массы у сорта Украинское 20 соответствует 1:6,1 - 1:6,8; у сорта Донское - 85 - 1:6,7 — 1:7,1. Высота растений, их выровненность, длина метелки и ее озерненной части — важные параметры с точки зрения уборки веничного сорго очесыванием на корню. Высота растений сорта Украинское 20 - 1,55...1,83 м, разброс по высоте 0,28 м, длина метелки - 0,41 ...0,59 м, длина озерненной части - 0,29...0,35 м; сорта Донское 85: высота -1,59...1,92, разброс по высоте — 0,33 м, длина метелки 0,49...0,81 м, длина озерненной части - 0,23...0,45 м. Важным показателем, характеризующим приспособленность растения к обмолоту на корню, является выдвинутость ножки метелки из раструба верхне го листа. Ножка метелки выдвинута у сорта Украинское 20 на 0...0,11 м, у Донского 85 - 0,21 ...0,29 м.
Стебель у основания метелки (ножка метелки) при обмолоте на корню проходит по обмолачивающему зазору изучаемого МСУ, поэтому диаметр ножки метелки должен быть меньше величины обмолачивающего зазора: диаметр ножки метелки у растений сорта Украинское 20 находится в пределах 0,005...0,008 м, а сорта Донское 85 — 0,008...0,010 м. Стебель обладает по сравнению с метелкой большей жесткостью и при обмолоте почти не изгибается, поэтому зазор между вальцами должен быть больше максимального диаметра стеблей. Диаметр стебля в комлевой части нами замерялся с тем, чтобы определить возможность применения жатвенного аппарата от зерноуборочного (76,5 мм) или кормоуборочного (92 мм) комбайна. Диаметр стебля замеряли на высоте 0,5 м - ориентировочной высоте среза растений высотой 1,55...1,83 м. У сорта Украинское 20 диаметр стебля в комлевой части равен 0,010...0,021 м, у сорта Донское 85 - 0,015.. .0,022 м.
При определении геометрических параметров обмолачивающих вальцов необходимо учитывать размерно-массовые характеристики зерна, размеры метелки в свободном и сжатом состояниях. Зерно веничного сорго сорта Украинское 20 имеет размеры: длина 3,1...4,2 мм, толщина 1,2...2 мм, ширина 1,8...2,4 мм, у сорта Донское 85 размеры зерна: длина 3,3...4,5 мм, толщина 1,2...2,2 мм, ширина 1,7...2,3 мм. Масса 1000 зерен у сорта Украинское 20 равна 4,7 г, у сорта Донское 85 - 5,1г. Объемная масса семян равна 520,3 г/л. При обмолоте исследуемым МСУ метелка под действием силы инерции распластывается по лопасти вальца. Толщина метелки в распластанном состоянии определялась сжатием метелки между двух плоскостей и замером расстояния между плоскостями. Толщина метелки у сорта Украинское 20 находится в пределах 7...12 мм, у сорта Донское 85 - 8... 14 мм. В свободном состоянии диаметр метелки составляет 28...53 мм.
В процессе очесывания метелок сорго МСУ с рабочим органом «щелевой битер с транспортирующей пластиной» зерновки взаимодействуют как с по верхностью лопасти, транспортирующей пластиной, так и между собой. При этом между взаимодействующими плоскостями возникают силы трения. В экспериментальных исследованиях были определены значения коэффициентов трения, динамических и статических, по следующим поверхностям: по шлифованной стали, окрашенной стали, фторопласту Ф4 и винипласту. Также определены угол естественного откоса зерна и внутренний угол трения скольжения зерна сорго.
Значения статических коэффициентов трения зерна сорго по шлифованной стали у исследованных сортов при влажности 16...18% находятся в пределах fCT. шл=0,24, при этом величина динамических коэффициентов трения равна Гд. шл=0,17. Влажность зерна оказывает влияние на величину коэффициента трения. Так, при влажности 22...26% значение динамического коэффициента трения по шлифованной стали равно г д. Шл=0,47, а статического fCT. шл=0,52.
Значения коэффициентов трения по окрашенной стали составляют: при влажности зерна 16...18% — динамический 0,29; статический 0,34; и при влажности зерна 23...26% динамический - 0,46; статический - 0,54. Значения коэффициентов трения по материалам фторопласт Ф4 и винипласт определялись потому что, они интересны с точки зрения покрытия ими рабочей поверхности лопасти для улучшения характеристик МСУ. Значения коэффициентов трения по фторопласту Ф4 составляют: при влажности зерна 16...18% - динамический 0,04; статический 0,06; и при влажности зерна 23...26% соответственно 0,08; 0,12; Значения коэффициентов трения по винипласту составляют: при влажности зерна 16...18% - динамический 0,12; статический 0,16; и при влажности зерна 23...26% соответственно 0,14; 0,2; Угол внутреннего трения скольжения зерна веничного сорго при влажности 23...26%, соответствующей периоду уборки, равен 32,2...34,1. Таким образом, установлено, что фрикционные свойства зерна веничного сорго зависят от влажности и материала поверхности трения. Выявлено, что при прочих равных условиях, коэффициенты трения наи меньшие по материалу фторопласт Ф4: і Дф4=0,12. По материалу винипласт коэффициенты трения выше, но при этом значительно ниже, чем по окрашенной и полированной стали. Материалы фторопласт Ф4 и винипласт — перспективные материалы для покрытия рабочих органов данного МСУ, они могут улучшить эксплуатационные характеристики: снизить энергоемкость процесса обмолота, снизить повреждаемость метелки.
С увеличением влажности зерна наблюдалось увеличение коэффициентов трения, поэтому при расчете МСУ для условий обмолота на корню с высокой влажностью растений необходимо брать максимальные значения коэффициентов трения, учитывать это при настройке рабочих органов для уборки венично-го сорго.
В процессе обмолота на изучаемом МСУ метелка веничного сорго совершает колебательные движения от вальца к вальцу, при этом она изгибается, повторяя очертания контура вальца. Различные элементы метелки изгибаются на различные радиусы кривизны. В связи с хозяйственным назначением веничного сорго, важно, чтобы ветви метелки сохранялись в неповрежденном виде: не отрывались, не надламывались, не насекались.
