Повышение эффективности работы воздушно-решетной очи- стки зерноуборочного комбайна
На правах рукописи
Романенко Василий Николаевич
Повышение эффективности работы воздушно-решетной очи-
стки зерноуборочного комбайна
05.20.01 – технологии и средства механизации
сельского хозяйства
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Балашиха - 2010
2
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государ ственный заочный аграрный университет» (ФГОУ ВПО РГАЗУ) доктор технических наук, профессор
Научный руководитель Славкин Владимир Иванович член-корреспондент РАСХН,
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Горбачев Иван Алексеевич доктор технических наук Чепурной Анатолий Иванович Федеральное государственное науч
Ведущая организация ное учреждение «Российский научно исследовательский институт инфор мации и технико-экономических ис следований по инженерно техническому обеспечению агропро мышленного комплекса» («Росин формагротех»).
Защита состоится «24» ноября 2010 года в 13:00 ч на заседании дис сертационного совета. Д 220.056.03 при ФГОУ ВПО «Российский государст венный аграрный заочный университет» по адресу: 143900 МО, г. Балашиха 8, ул. Ю.Фучика, 1, Учебно-административный корпус, зал заседания ректо рата, аудитория 114.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Рос сийский государственный аграрный заочный университет».
Автореферат разослан «_» 2010 г. и размещен на сайте ФГОУ ВПО РГАЗУ..
Ученый секретарь диссертационного совета О.П. Мохова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Пропускная способность существующих зерно уборочных комбайнов ограничивается производительностью молотильно сепарирующего устройства, а также эффективностью работы воздушно решетной очистки и соломотряса. Так по данным машинно-испытательных станций до 20% всего рабочего времени зерноуборочные комбайны простаи вают из-за забивания и поломок рабочих органов убираемой хлебной массы.
Устройство для воздушно-решетной очистки современных зерноубо рочных комбайнов представляет собой сложный рабочий орган, включаю щий вентиляторы, воздуховоды, транспортные доски, системы решет, скат ные доски, функциональное взаимодействие которых во многом определяет качество продукции. Поэтому исследования, связанные с разработкой и обоснованием рациональных параметров активатора зернового вороха для повышения эффективности выделения зерна на стадии очистки, обеспечи вающее повышение производительности и качественных показателей техно логического процесса, являются актуальными и имеют важное народнохо зяйственное значение.
Работа выполнялась в ФГОУ ВПО РГАЗУ по теме №29 «Разработка высокопроизводительных устройств для механизированной уборки зерновых культур» и являлась частью решения важных научно-технических проблем, связанных с постановлением правительства РФ №446 от 14.07.2007г. о госу дарственной программе развития сельского хозяйства на 2008-2012 годы, предусматривающей «…ускоренный переход к использованию высокопроиз водительных сельскохозяйственных машин и ресурсосберегающих техноло гий».
Цель работы. Разработка технических средств, обеспечивающих по вышение эффективности воздушно-решетной очистки зерноуборочного ком байна.
Объект исследований. Устройство воздушно-решетной очистки зер ноуборочного комбайна, оснащенное активатором зернового вороха.
Предмет исследования. Процесс сепарации зерна воздушно-решетной очисткой.
Методика исследования. Методика теоретических исследований ба зировалась на использовании методов теоретической механики, численного анализа, теории сельскохозяйственных машин, статистического моделирова ния и программирования. Разработанные частные методики лабораторных исследований базировались на методах математической статистики, стати стического и регрессионного анализа с использованием современных вычис лительных средств. Агротехнические, технико-эксплуатационные, энергети ческие и экономические показатели определялись в соответствии с дейст вующими ГОСТами, ОСТами и РТМ.
Научная новизна работы:
разработана математическая модель сепарации зерна на решетах очистки, позволяющая обосновать геометрические и кинематические параметры его привода;
разработана математическая модель движения частиц по прутку активато ра зернового вороха, позволяющая обосновать его геометрические и кинема тические параметры;
На защиту выносятся:
математическая модель сепарации зерна на решетах очистки;
математическая модель движения частиц по прутку активатора зернового вороха;
конструкция активатора зернового вороха с обоснованием его конструк тивных, кинематических параметров, а также с выдачей рекомендаций по его применению на зерноуборочных комбайнах;
результаты лабораторно-полевых и хозяйственных испытаний, оценка экономической эффективности разработки.
Практическая ценность.
разработан активатор сепарации зернового вороха воздушно-решетной очистки, установка которого на зерноуборочный комбайн позволяет повы сить его производительность на 10-15%;
разработана методика расчета параметров активатора, которая может быть использована при создании и расчете новых рабочих органов убороч ных сельскохозяйственных машин.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований ис пользованы ОАО «ВИСХОМ» при разработке активаторов сепарации зерно вого вороха для зерноуборочного комбайна и других сельскохозяйственных машин, а также кафедрами «Мобильные энергетические системы» и «Сель скохозяйственные машины» Института механики и энергетики ГОУ ВПО Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева и «Эксплуа тация машинно-тракторного парка» ФГОУ ВПО РГАЗУ при подготовке сту дентов и научных кадров.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены и одобрены на научно-технических конференциях ФГОУ ВПО РГАЗУ (г. Балашиха, 2000-2010 гг.);
на секциях отдела комплексов машин для уборки и обработки зерновых культур НТС ОАО «ВИСХОМ» (г. Москва 2000-2005 гг.);
на международных научно-практических конференциях «Энергосберегающие технологии и системы в АПК», «Повышение эффек тивности функционирования механических и энергетических систем» Инсти тута механики и энергетики ГОУ ВПО Мордовского государственного уни верситета им. Н.П. Огарева (г. Саранск, 2007-2009 гг.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 14 пе чатных работ (объем 2,86 п.л., из них лично автору принадлежит 2,34 п.л.), четыре из которых – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четы рех глав, общих выводов и содержит 154 страницы машинописного текста, 51 рисунок, 10 таблиц, список литературы, включающий 108 наименований, приложение на 33 страницах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, вы бран объект и предмет исследований, и сформулированы основные положе ния, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние вопроса, цели и задачи исследований» от ражено состояние проблемы. Проанализированы конструкции и схемы зер ноуборочных комбайнов, воздушно-решетных очисток и средств для актива ции сепарации зернового вороха на них.
В исследованиях С.А. Алферова, И.И. Наконечного, В.Д. Шеповалова, В.Н. Тимощенко и других исследователей установлено, что подача хлебной массы в комбайн колеблется в широких пределах вследствие изменения рельефа поля, физико-механических свойств почвы, скорости поступательно го движения, колебания урожайности, высоты среза растений, влажности, соломистости, спелости зерна, сорта и др. Приведенные причины влияют на работу зерноуборочных комбайнов, вызывают нарушение технологического процесса и приводят к забиванию и поломкам рабочих органов, для устране ния которых требуются значительные трудозатраты. На основании приве денного анализа построена технологическая модель, позволяющая обосновы вать необходимость применения активатора сепарации зернового вороха на воздушно-решетной очистке.
Общие принципы расчета зерноуборочных машин сформулированы академиком В.П. Горячкиным. Дальнейшее развитие они получили в работах С.А. Алфрова, Антипина В.Г., И.Ф. Василенко, Ю. А. Вантюсова, И.А.
Горбачева, Э.В. Жалнина, Н.И. Клнина, М.Н. Летошнева, А.Б. Лурье, М.В.
Михайлова, И.С. Нагорского, И.И. Наконечного, Н.Н. Настенко, М.А.
Пустыгина, А.И. Русанова, А.Г. Рыбалко, Г.Ф. Серого, Г.Д. Терского, Б.Г.
Турбина, В.Н. Тимощенко, В.М. Халанского, А.И.Чепурного, В.Д. Шепова лова и ряда других отечественных и зарубежных ученых.
Проведенный анализ литературных источников и состояния вопроса позволил сформулировать основные задачи исследования:
разработать математическую модель сепарации зерна на решетках очист ки зерноуборочного комбайна;
разработать математическую модель движения частицы по прутку актива тора зернового вороха;
разработать конструкцию активатора зернового вороха для воздушно решетной очистки с обоснованием его кинематических и конструктивных параметров;
провести сравнительные лабораторно-полевые и хозяйственные испыта ния самоходного зерноуборочного комбайна, оборудованного активатором зернового вороха воздушно - решетной очистки;
определить экономическую эффективность и выдать рекомендации по применению активатора зернового вороха воздушно-решетной очистки на зерноуборочных комбайнах.
Вторая глава «Теоретические исследования сепарации зернового во роха на решетах очистки» посвящена разработке математических моделей.
Механизированная очистка вороха выполняется после его обмолота и перво начальной обработки на соломотрясе. Как известно, устройство очистки со стоит из транспортной доски, рештного стана с двумя колеблющимися жа люзийными решетами, центробежного вентилятора и шнеков для отвода зе рен и половы. Для интенсификации сепарации зерна на верхнем решете в устройство очистки введн новый рабочий орган – активатор. Вращаясь, он приподнимает соломистую часть вороха, расширяя пространство для просеи вания зерна.
y E 5l K D y x x L B H b 4R А a r2 C 0 W Рисунок 1 – Расчётная схема привода верхнего решета очистки: – решето;
2 – кривошип, 3 – шатун, 4 – коромысло, 5 – подвеска-коромысло Введм следующие обозначения (рис. 1):
0 – условно неподвижная, жестко связанная с комбайном декартова систе ма координат с горизонтальной осью 0 и вертикальной 0;
0xy – подвижная, жестко связанная с верхним решетом декартова система ко ординат с осью 0x, направленной по поверхности решета, и перпендикуляр ной осью 0y;
r, b - длины кривошипа и шатуна, м;
R, l - длины коромысла под и над решетом соответственно, м;
a – расстояние между опорами кривошипа 2 и коромысла 4, м;
L - длина решета, м;
t –время, с;
– угловая скорость вращения кривошипа, рад/с;
– угол поворота кривошипа с отсчтом от вертикальной оси, рад;
– угол, образуемый вертикальной осью и шатуном, рад;
– угол, образуемый осью 0x (решетом) и горизонтальной осью, рад;
B, B – координаты подвижной точки В коромысла и шатуна относительно неподвижной системы координат 0;
Е, Е – координаты неподвижной точки Е подвески относительно неподвиж ной системы координат;
W, H – расстояния между опорами коромысел (тт. С, Е) по горизонтали и вертикали (по осям 0, 0), м;
m – масса частицы вороха, кг;
g – величина ускорения свободного падения частицы, м/с2;
– коэффициент трения частицы вороха с решетом;
k – коэффициент парусности, Н/[кг м2/с4)];
v, v – проекции на оси 0, 0 скорости воздуха над решетом, м/с;
– угол наклона лепестка жалюзи (относительно оси 0х), рад;
N - величина нормальной составляющей реакции решета, Н;
F - величина силы трения частицы с решетом, Н;
T, T – проекции на оси 0, 0 силы, действующей на частицу со стороны потока воздуха, создаваемого вентилятором, Н.
Примем, следующие допущения:
1) угловая скорость кривошипа постоянна (движение механизма привода пе риодическое);
2) вектор скорости частиц воздуха над решетом параллелен нижней плоско сти лепестка жалюзи;
3) величина Т силы, действующей на частицу со стороны потока воздуха, создаваемого вентилятором, прямо пропорциональна квадрату скорости час тицы относительно потока в данной точке, а направление – противоположно вектору относительной скорости;
4) под движением частицы по решету понимается е движение по «шерохо ватой поверхности» параллельно плоскости решета, на которой находятся вершины жалюзи;
ребристость поверхности учитывается коэффициентом трения.
Закон движения т. B коромысла в координатном виде относительно не подвижной системы координат запишем так:
(1) Откуда найдем:
, (2) (3) (4) Запишем выражения для проекций скорости и ускорения т. В относи тельно неподвижной системы координат:
(5) (6) Откуда найдем:
(7) (8) Запишем уравнения связи между проекциями произвольной т. K вороха на оси неподвижной и подвижной систем координат:
(9) Рассмотрим слой вороха на уровне поверхности решета (у=0). Проекции абсолютной скорости и абсолютного ускорения точки вороха этого слоя с учтом (9) можно записать так, (10) (11) Освободим частицу на решете (у=0) от связи (решета), приложив реак ции связи (нормальную составляющую и силу трения ).
Уравнения движения частицы в координатном виде относительно не подвижной системы (относительно комбайна) координат примут вид, (12) где.
Подставив в (12), из (11), получим систему двух уравнений с двумя неизвестными функциями x(t), N(t). Исключив из не N(t), придм к обыкно венному дифференциальному уравнению второго порядка относительно x(t), позволяющему найти движение зерна по решету относительно решета,, (13) где.
Уравнение (13) можно упростить, исключив N:
Для решения полученного дифференциального уравнения необходимо задать начальное положение и начальную скорость зерна относительно ре шета.
Если реакция (величина N силы) решета неотрицательна и частица нахо дится на решете, то движение е относительно комбайна определяется из системы уравнений с тремя неизвестными,, N:
.
Полученная система уравнений сводится к дифференциальному уравне нию 2-го порядка относительно переменной.
, (14) где ;
;
;
;
;
.
Необходимо учесть ещ одно условие, не принимаемое часто во вни мание: движение частицы по решету из состояния покоя возможно лишь то гда, когда абсолютная величина суммы проекций активных сил на плоскость решета превышает величину силы трения-скольжения. При этом, в соответ ствии с принципом Даламбера, к активным следует отнести и силы инерции.
Обозначим – проекции на оси 0, 0 переносного ускорения (уско рения точки решета, находящейся на расстоянии х от его начала т. В). Вос пользовавшись (11) при х = const, найдм, где.
С учтом этого условия уравнение примет вид:
, Решение дифференциального уравнения второго порядка (14) с задан ными начальными условиями осуществлялось численным методом Рунге Кутта четвртого порядка.
а б Рисунок 2 – Перемещение (а) и ускорение (б) т.В решета по вертикали Активатор сепарации зернового вороха (рис. 4) устанавливается над верхним жалюзийным решетом очистки зерноуборочного комбайна. Он пред назначен для исключения забиваний его зерновым ворохом, а также для уменьшения потерь, снижения травмирования и дробления зерна поступающе го в бункер комбайна.
Технологический процесс работы активатора осуществляется следую щим образом. Вращающая часть активатора захватывает его соломистую фрак цию из нижних слоев, поднимая его над верхним жалюзийным решетом и од новременно перемещая его на ходу движения вороха. Длинная соломистая фракция, попавшая на решето с соломотряса и захваченная пальцами 10 (рис.4), во избежание наматывания на них и на вал 8, снимается прутком 12 съмника зернового вороха. В результате этого, в слое вороха освобождается пространст во, ранее занятое соломистой фракцией, для прохождения зерна из верхних слов в нижние, то есть, ускоряя его прохождение через слой вороха к поверх ности решета с последующим более быстрым прохождением через его отвер стия. Пальцы активатора работают при движении решета в обоих направлени ях.
а б Рисунок 3 – Перемещение частицы относительно решета:
а – вдоль решета;
б – поперек решета Рисунок 4 – Устройство очистки с активатором сепарации зернового вороха:
1 – транспортная доска;
2 – пальцевая решетка;
3 – верхнее решето;
4 – удлинитель;
5 -.нижнее решето;
6 – кронштейн крепления активатора к корпусу комбайна;
7 – подшипниковые опоры;
8 – вал активатора;
9 – диск крепления пальцев;
10 – палец;
11 – вал съемника;
12 – палец съемника;
13 – шайбы с гайками для крепления съемника.
На рисунках приведены данные расчетов перемещения и ускорения т.В в вертикальной плоскости решета (рис.2), а также перемещение частицы вдоль и поперек решета (рис.3). Используя эти зависимости можно оценить время схода частицы с решета.
Рассмотрим движение частицы вороха единичной массы по прутку акти ватора, при этом под прутком будем понимать его осевую линию.
Введм следующие обозначения (рис. 5):
, –система полярных координат, связанная с прутком АВ активатора;
n, – частота и угловая скорость вращения прутка;
v –величина скорости частицы относительно прутка (проекция вектора скоро сти на ось касательной к прутку);
– угол, образуемый радиусом и осью касательной к прутку;
r – радиус кривизны прутка в рассматриваемой точке;
R – радиус прутка, изогнутой по окружности, м;
A, h– расстояние от оси вращения активатора до потока вороха на решете (до ближайшей точки А прутка), м;
В – расстояние от оси вращения активатора до наиболее удалнной точки В прутка), м;
H – высота потока вороха на решете, м;
m – радиальный угол охвата прутка активатора, рад;
a – угол поворота прутка активатора за время движения частицы, уменьшен ный на угол m, рад;
L – дальность полта частицы вороха после схода с активатора, м;
N, T, C, K,G,F – величины приложенных к частице сил: реакции прутка, силы трения, центробежной и кариолисовой сил инерции, веса, вертикальной силы сопротивления со стороны сжимающегося слоя вороха на единицу массы, Н/кг;
– коэффициент трения – скольжения частицы относительно прутка;
k – коэффициент сопротивления вороха сжатию по вертикали, Н(/м кг);
g – ускорение свободного падения материальной точки, м/с2.
Уравнения движения свободной материальной точки в естественном виде по прутку можно записать так:
, (15) где ;
.
Пусть уравнение линии прутка задано в виде:
.
Пусть s – дуговая координата (длина части прутка, отсчитываемая от т.
А), тогда:
t h A a H ds d B Рисунок 5 – Схема расчёта движения частицы по прутку АВ активатора Используя это выражение, получим После определения N из второго уравнения и подстановки N в первое система уравнений (15) сводится к дифференциальному неоднородному уравнению первого порядка относительно функции v 2:
, где ;
Введм новую переменную x() такую, что x() = v2. Тогда последнее уравнение можно переписать в виде.
По определению,.
Последние два равенства образуют систему дифференциальных уравне ний первого порядка функций x и t от где.
Начальные условия зададим в виде:
x(A)=0;
t(A)=0.
Величина va абсолютной скорости частицы в момент схода, когда = B, определяется выражением (21) Уравнения (20) и (21) позволяют найти такую форму прутка, которая обеспечивает минимальную работу Е на подъм частицы на заданную высоту над поверхностью слоя вороха.
Определим формулу для расчта дальности L полта частицы. Пренеб регая сопротивлением воздуха, вычислим дальность полта из уравнений свободного падения точки с начальной скоростью под углом к горизонту, (22) где T определяется как положительный корень уравнения, ;
cos.
Пусть Е – механическая энергия частицы на единицу массы, равная сумме приобретнных кинетической и потенциальной энергий в момент схо да с прутка, (23) где va – абсолютная скорость частицы;
h1 – высота подъма частицы над уровнем слоя.
По значению Е можно судить об удельной работе, затрачиваемой на вспушивание слоя.
В третьей главе «Экспериментальные исследования и хозяйственные испытания самоходного зерноуборочного комбайна СК-5М-I «Нива», обору дованного активатором зернового вороха» отражены результаты сравнитель ных экспериментальных исследований и хозяйственных испытаний.
Экспериментальные исследования и хозяйственные испытания само ходного зерноуборочного комбайна проводились ФГУ «Владимирская го сударственная зональная машиноиспытательная станция», на полях ООО «Куриловское СХУМЭС», Собинского района, Владимирской области в 2004 г. и в ООО «Сердинское и компания» Шаховского района Московской области в 2003-2010 гг., на период уборки зерновых культур. Условия испы тания определялись согласно ГОСТ 20915-75. Агротехническая оценка про водилась в соответствии с ОСТ 108.1-99 и сопоставлялась с отечественными агротехническими требованиями на самоходные зерноуборочные комбайны.
В программу полевых исследований на первом этапе, входила проверка полученных расчетным методом конструктивных и кинематических пара метров активатора зернового вороха воздушно-решеточной очистки зерно уборочного комбайна. На втором этапе проводился сравнительный анализ качества работы комбайна с активатором зернового вороха воздушно решеточной очистки, на основании эксплуатационных и технологических показателей. Для экспериментальной проверки теоретических выводов были проведены сравнительные полевые испытания по оценке качества работы зерноуборочного комбайна СК-5М-I «Нива» с активатором зернового воро ха и без него.
Сравнительные лабораторные полевые испытания проводились по ра бочей программе-методике, утвержденной директором ФГУ «Владимиров ская МИС» от 22 августа 2004 г. Пахотный горизонт полей, где проводились испытания, имел уклон до 2° и был практически не засорен камнями. Влаж ность почв составляла 18,1% и 20%, соответственно. Перед началом испыта ний проводили отладку и регулировку зерноуборочного комбайна. После подбора рациональных режимов и высоты среза, проводили опыты по срав нительной оценке влияния активатора сепарации вороха на качественные показатели технологического процесса. Качество работы определялась по следующим показателям: потери зерна в полове Пзп%, качество зерна в бун кере, % (дробление Д в %, сорной примеси П с в %). Остановки в период взя тия проб не допускались.
В результате проведенных испытаний установлено следующее:
- подтверждены полученные расчетным методом конструктивные и кинема тические параметры активатора зернового вороха воздушно-решетной очи стки (ширина активатора ВА = 1,100 м;
масса активатора МА =13,5 кг;
количе ство прутков по окружности nn= 6 шт.;
расстояние между прутками Ln= 0,04 м;
расстояние от оси вращения до начала прутка r л = 0,04 м;
расстоя ние от оси вращения до конца прутка rв = 0,135 м;
радиус прутка, изогнутого по окружности Rn = 0,220 м;
угловая частота вращения активатора n = мин-1).
- потери зерна в полове при работе комбайна с активатора на скорости дви жение 1,1 м/с и 1,6 м/с составили 0,1% и 0,2%, а при работе без активатора на этих же скоростях составили 0,6% и 0,9% соответственно. Повышение потерь зерна у комбайна без активатора обусловлено содержанием зерна в ворохе, что связано с ухудшением сепарации на решетах;
- наличие сорной примеси в зерне из бункера при работе комбайна с актива тором в 1,57-2, 67 раза ниже, чем в зерне, убираемом комбайном без актива тора;
- количество дробленого зерна в ворохе, в сравниваемых вариантах не пре вышает значений, указанных в ТУ, – не более 2% и находится в пределах 0,25-0,28% у комбайна с активатором и 0,28-0,32 % у комбайна без активато ра.
Проведенное на среднесуглинистых почвах тензометрирование и с по следующей обработкой результатов показало снижение дисперсий DM д ( t ) - в 1,55 раза;
Dд(t) - в 1,49 раза и снижение общей нагрузки на двигатель в 1, раза при изменении крутящего момента Мд(t) (Нм), и угловой скорости вра щения вала муфты сцепления двигателя СМД-21 д(t) (рад/с). При этом коэффициент стабилизации по нагрузке КСТ. МД = VМД / VМДА = 1,1;
по угловой скорости КСТ. Д = VД / VДА = 1,26, где VМД, VМДА, VД, VДА – коэффициенты вариации при работе комбайна без активатора и с ним.
В результате проведенной эксплуатационно-технологической оценки установлено следующее: производительность в час основного, технологиче ского, сменного и эксплуатационного времени соответственно составляет 9,54;
8,53;
6,7;
6,1 га в час у комбайна с активатором, а у комбайна без акти ватора – 8,54;
7,75;
6,11;
5,54 га в час, что соответствует повышению произ водительности в среднем на 11%.
Коэффициенты использования сменного и эксплуатационного времени у комбайна СК-5М-I с активатором составляет 0,75 и 0,66, а у комбайна СК 5М-I без активатора – 0,72 и 0,65. На снижение коэффициентов использова ния сменного и эксплуатационного времени повлияли технологические отка зы, затраты времени на повороты и технологическое обслуживание.
Хозяйственные испытания показали, что зерноуборочный комбайн СК-5М-I «Нива», оборудованный активатором, работал устойчиво со средней скоростью 1,74 м/с (6,25 км/ч). При таких же условиях комбайн СК-5М-I без активатора работал со средней скоростью 1,58 м/с (5,68 км/ч), работы же на более высокой скорости были невозможны из-за увеличения примесей и за бивания жалюзийных решет.
В процессе испытаний установлено, что оборудование активатором зернового вороха зерноуборочного комбайна СК-5М-I «Нива» улучшает про цесс сепарации зерна на жалюзийных решетах, исключает забивания и по вышает производительность на 10…11%, улучшает качественные показатели технологического процесса, сокращает простои из-за забивания и перегрузки воздушно-решетной очистки и улучшает условия труда комбайнера.
В четвертой главе «Эффективность применения активатора сепарации зернового вороха зерноуборочного комбайна СК-5 М-1 «Нива» » определена экономическая эффективность разработанного активатора сепарации зерно вого вороха зерноуборочного комбайна СК-5 М-1 «Нива». Для этого были сравнены два варианта согласно ГОСТ 23728-79, при этом комбайн СК-5 М- был принят базовый вариант.
В соответствии с расчетами экономический эффект от эксплуатации одного зерноуборочного комбайна СК-5 М-1 «Нива», оборудованного акти ватором сепарации зернового вороха, составит 80721,12 рублей, в ценах г. Указанный экономический эффект достигается за счет повышения произ водительности на 10-11%.
Общие выводы 1. Анализ тенденций развития зерноуборочной техники показывает, что основным сдерживающим фактором повышения производительности мо лотильно-сепарирующего устройства является неравномерность подачи на него убираемой хлебной массы.
2. Разработанная математическая модель движения частицы на верх нем решете устройства очистки позволяет определить кинематические харак теристики и время пребывания частицы на решете с учтом изменчивости геометрических и кинематических параметров привода и решета, свойств ма териала, скорости воздушного потока.
3. Разработанная математическая модель движения частицы по прут ку активатора позволяет определить кинематические характеристики и время пребывания частицы на прутке с учтом изменчивости геометрических и ки нематических параметров активатора, свойств материала. Установлено, что активатор позволяет «вспушить» слой вороха, увеличивая высоту слоя в среднем на 50%. При этом активатор с прутками, изогнутыми по окружности, эффективнее активатора с прямыми, радиально выходящими прутками.
4. Разработанная на основе статистического моделирования матема тическая модель сепарации зерна через ворох позволяет определять массо вую долю зерна на сходе с верхнего решета устройства очистки. Установле но, что применение активатора позволяет уменьшить массовую долю зерен в ворохе при сходе с решета с 0,7% до 0,4%.
5. Лабораторно полевые и хозяйственные испытания подтвердили правильность полученных расчетным методом конструктивных и кинемати ческих параметров активатора зернового вороха воздушно-решетной очист ки (ширина активатора ВА = 1,100 м;
масса активатора МА =13,5 кг;
коли чество прутков по окружности nn= 6 шт.;
расстояние между прутками Ln= 0,04 м;
расстояние от оси вращения до начала прутка r л = 0,04м;
расстоя ние от оси вращения до конца прутка rв = 0,135 м;
радиус прутка, изогнуто го по окружности Rn = 0,220 м;
угловая частота вращения активатора n = мин-1), а также целесообразность применения его на зерноуборочных ком байнах.
6. Проведенное на среднесуглинистых почвах тензометрирование и с последующей обработкой результатов показало снижение дисперсий DM д ( t ) - в 1,55 раза;
Dд(t) - в 1,49 раза и снижение общей нагрузки на двигатель в 1,13 раза, при изменении крутящего момента Мд(t) (Нм), и угловой скорости вращения вала муфты сцепления двигателя СМД-21 д(t) (рад/с). При этом коэффициент стабилизации по нагрузке К СТ. МД = 1,1;
по угловой скоро сти КСТ. Д = 1,26.
7. Применение активатора сепарации зернового вороха в зерноубо рочном комбайне СК-5М-1 «Нива» дат годовой технико-экономический эф фект в размере 80,7 тыс. рублей в ценах 2009 года. Указанный экономиче ский эффект достигается за счет увеличения производительности на 10-11%, вследствие повышения скорости уборки до 6,25 км/час.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах 1.Романенко, В.Н. Высокопроизводительная очистка зерноуборочного ком байна с активатором сепарации вороха. [Текст] / В.Н.Романенко // Тракторы и сельхозмашины. 2007. – №9. – С.31-33. (0,28 п.л.) 2.Романенко В.Н. Математическая модель сепарации зерна на решетах очи стки. [Текст] / Белов М.И., Романенко В.Н. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2008. - № 5 – С. 10 – 13. (0,44/0,22 п.л.) 3.Романенко В.Н. Математическая модель движения частицы по решету очистки. [Текст] / Белов М.И. Романенко В.Н., Славкин В.И. // Тракторы и сельхозмашины. – 2008. - №5. – С. 33-36. (0,45/0,15 п.л.) 4.Романенко В.Н. Результаты испытаний зерноуборочного комбайна обору дованного активатором зернового вороха. [Текст] / Романенко В.Н., С // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. - №9. – С. 36-37. (0,16 п.л.) 5.Романенко В.Н. Совершенствование конструкции мотовила зерноубороч ного комбайна для уборки полеглых хлебов. [Текст] / Романенко В.Н. // Энергосберегающие технологии и системы в АПК: Межвуз. Сб. науч. тр./М во образования и науки РФ, МГУ им. Н.П.Огарва, ин-т механики и энерге тики;
Саранск: Тип. «Крас.Окт.», 2006.- С. 91-92. (0,1 п.л.) 6.Романенко В.Н. Совершенствование очистки зерноуборочного комбайна.
[Текст] / Романенко В.Н. // Энергосберегающие технологии и системы в АПК: Межвуз. Сб. науч. тр./М-во образования и науки РФ, МГУ им.
Н.П.Огарва, ин-т механики и энергетики;
Саранск: Тип. «Крас.Окт.», 2006. С.93-96. (0,2 п.л.) 7.Романенко В.Н. К решению проблемы полеглых хлебов. [Текст] / Романен ко В.Н. // Вестник РГАЗУ. Научный журнал №1(6), М.: 2006. – С. 207-208.
(0,1 п.л.) 8.Романенко В.Н. Высокопроизводительная очистка зерноуборочного ком байна. [Текст] / Романенко В.Н. // Вестник РГАЗУ. Научный журнал №1(6), М.: 2006. – С. 209-211. (0,15 п.л.) 9.Романенко В.Н.Высокопроизводительная очистка зерноуборочного ком байна с двухсекционным активатором сепарации. [Текст] / Романенко В.Н. // Вестник РГАЗУ Научный журнал №3 (8). М.:2007.,С.158-163. (0,25 п.л.) 10.Романенко В.Н. Снижение потерь зерна выбиванием планками мотовила.
[Текст] / Романенко В.Н. // Вестник РГАЗУ Научный журнал № (9).М.:2008., С.143-144. (0,1 п.л.) 11.Романенко В.Н. Высокопроизводительный соломотряс зерноуборочного комбайна. [Текст] / Романенко В.Н. // Вестник РГАЗУ Научный журнал № (9).М.:2008., С.144-145. (0,1 п.л.) 12. Романенко В.Н. Рабочий процесс сепарации зерновой смеси на решете в условиях воздушного потока и активатора. [Текст] / Романенко В.Н. // Вест ник РГАЗУ (Агроинженерия). – М.: 2004. С. 28 – 30. (0,1 п.л.) 13. Романенко В.Н. Активация сепарации зерновой смеси на решотах кобай нов. [Текст] / Романенко В.Н. // Вестник РГАЗУ (Агроинженерия). – М.:
2004. С. 30 – 32. (0,13 п.л.) 14. Романенко В.Н., Анализ факторов определяющих качество работы зерно уборочного комбайна. [Текст] / Романенко В.Н., Васьков А.А., Краснящих К.А. // Вестник РГАЗУ Научный журнал №8 (13).М.:2010., С.123-127.
(0,3/0,1 п.л.) Подписано в печать 10.09.10. Формат 68х84х16. Печать офсетная. Объем 1, п.л. Заказ Тираж 100 экз.
Издательство ФГОУ ВПО РГАЗУ 143900, Балашиха - 8, Московской области.