Развитие способов обмолота зерновых культур

Алгоритм технико-экономической оценки включает, с одной стороны, определение затрат труда, топлива, электроэнергии, удобрений, средств защиты, а также затрат на амортизацию и закупку новой техники, с другой стороны, определяется стоимость готовой продукции в зависимости от ее структуры. Окончательная оценка производства производится по расчетной прибыли и срокам окупаемости.

Чтобы определить границы, в которых экономическая выгода находится на достаточном уровне, целесообразно все экономические расчеты производить для 3 уровней урожайности: действительно-возможная урожайность (Упо), наиболее вероятная урожайность (с учетом уровня агротехники в хозяйстве) и урожайность, фактически достигнутая в хозяйстве.

Получено 01.03.02. УДК 631.354.2

М. И. ЛИТОВСКИЙ, д-р техн. наук

РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ ОБМОЛОТА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Освещено развитие способов обмолота, начиная с однофазного, осуществляемого бильным молотильным аппаратом. Применяемый в двух-барабанных комбайнах двухфазный обмолот, а также предложенный дифференцированный не обеспечивают комплексного повышения качества работы. Сделан вывод о необходимости разработки более эффективного способа обмолота, позволяющего уменьшить травмирование зерна и энергоемкость технологического процесса.

Изобретенный шотландцем Андре Мейки в 1785 году биль-ный молотильный аппарат остается в современном комбайностроении преобладающим рабочим органом для обмолота зерновых колосовых, крупяных и зернобобовых культур. Созданный позже, в 1831 году, американцем С. Тернером штифтовый молотильный аппарат применяется, в основном, только в специальных, например, рисоубо-

рочных машинах. Такое положение обусловлено рядом преимуществ бильного молотильного аппарата, к которым можно отнести: универсальность, сравнительно высокую сепарирующую способность, меньшее измельчение соломы, большую простоту эксплуатационной регулировки, технологичность в изготовлении. Вместе с тем, бильно-му молотильному аппарату присущи и существенные недостатки: недостаточная вымолачивающая способность при уборке культур с повышенной влажностью, высокая энергоемкость технологического процесса, значительное повреждение зерна (дробление и микротравмирование), высокая чувствительность к отклонению регулировочных параметров (зазоров между барабаном и подбарабаньем, частоты вращения) от оптимальных значений.

Осуществляемый бильным молотильным аппаратом (как и штифтовым) технологический процесс, получивший название однофазного обмолота, не соответствует физико-механическим и биологическим свойствам обрабатываемого продукта, в частности, прочности связи зерна с колосом. Для характеристики последней приведем график (рис.1) [1] изменения окружной скорости молотильного барабана, необходимой для вымолота зерен, расположенных в различных рядах колоса. Очевидно, что работа молотильного аппарата с любым промежуточным (между минимальным и максимальным) значением скорости будет происходить при избыточном энергетическом воздействии на часть зерен, в то время как другие зерна окажутся невымо-лоченными. При работе со скоростью, близкой к максимальной, зерна средней части колоса будут вымолачиваться при энергетическом воздействии примерно в два раза большем, чем это требуется. Излишнее энергетическое воздействие связано с повышенным травмированием зерна и бесполезной тратой энергии.

Рис. 1. Обмолачиваемость зерен по длине колоса в зависимости от скорости обмолота

С учетом физико-механических свойств колоса зерновых культур разработан двухфазный обмолот, предполагающий возрастающее двухуровневое энергетическое воздействие на обмолачиваемую культуру. Первый патент на двухбарабанное молотильно-сепарирующее устройство (МСУ), позволяющее реализовать двухфазный обмолот, выдан в 1888 г. Устройство содержит два бильных барабана с подбарабаньем. Третий барабан изображен без подбараба-нья и предусмотрен в качестве соломосепаратора. Двухбарабанное штифтовое МСУ было запатентовано в 1898 г., причем, подбарабанье первого барабана выполнено без штифтов. Однако плодотворная идея не была востребована 50 лет.

В 1934 г., выступая на заседании Научного Совета ВИМа, посвященного итогам испытаний Северного комбайна в 1934 г., академик В. П. Горячкин обосновал целесообразность применения двухба-рабанного молотильного аппарата: «Я думаю, что молотилки нужно делать не с одним, а с двумя барабанами вот по каким соображениям: зерно в колосе прикреплено к стеблю не с одинаковой прочностью. Для отделения всего зерна надо поднимать подбарабанье, в результате чего получается большое количество дробленого зерна и падение числа оборотов; наряду с дроблением получается и невымолоченное зерно. Поэтому нужно делать два барабана: первый будет вымолачивать зерно слабое, а второй домолачивать прочно сидящее зерно. Если второй барабан и будет дробить зерно, то это будет зерно низкого качества. Первый барабан должен делать меньше оборотов, чем второй...».

Впервые предложение В. П. Горячкина было реализовано во Всесоюзном институте Северного зернового хозяйства и зернобобовых культур, где О. А. Клия установил на северном комбайне СКАГ-5 вместо первого соломочеса второй молотильный аппарат, частота вращения которого составляла 900 -1000 мин [2]. Первый молотильный барабан имел частоту вращения 450 -500 мин 1. Испытания переоборудованного комбайна СКАГ-5А показали, что первый молотильный аппарат вымолачивает до 90% зерна, а второй - только оставшееся щуплое и недозрелое зерно. При уборке ржи комбайном СКАГ - 5А с одним молотильным аппаратом в поле и при стационарном обмолоте дробление зерна было в среднем 3,1%, а с двумя - 0,7%. При уборке овса в первом случае голых зерен было 1,57%, а во втором - 0, 53%.

Агротехническое обоснование технологии двухфазного обмолота зерновых и зернобобовых культур было выполнено профессором К. Г. Колгановым. [3].

В 1961 г. конструкторским бюро Красноярского комбайнового завода (ныне АО «Красноярский завод комбайнов») при активном участии ЧИМЭСХ была начата работа по созданию двухбарабанного комбайна на базе комбайнов СК-3 и СК-4, которая завершилась в 1969 г. постановкой на серийное производство комбайна СКД-5.

В дальнейшем на производство были поставлены более совершенные модели комбайнов СКД-5М, СКД-6, «Енисей-1200». Практика многолетней эксплуатации и испытаний подтвердила большую эффективность двухфазного обмолота, реализованного в двухбарабанных комбайнах типа «Сибиряк», в сравнении с однобара-банным комбайном типа «Нива». Результаты наблюдений за работой комбайнов в Центральном районе Нечерноземной зоны при уборке озимой ржи, озимой и яровой пшеницы и ячменя обобщены в табл. 1, составленной по материалам работы [4].

Таблица 1

Агротехнические показатели работы зерноуборочных комбайнов в хозяйственных условиях

Показатели «Сибиряк» «Нива»

Общие потери зерна, кг/га 76 -108 109 -144

Дробление и обрушивание зерна, % 0,5 -0,8 0,5-2,1

Микроповреждения зерна, % 21,7-48,7 22,3 - 50,6

Производительность (по зерну) 3,2-3,8 2,8-3,6

за час основного времени, т

Урожайность зерна, ц/га 20,5 - 30,2 20,5 -30,2

Очевидное преимущество двухбарабанных комбайнов по дроблению зерна проявляется при уборке культур с высокой влажностью. При уборке сухих культур меньше дробят зерно однобарабан-ные комбайны [5]. Микроповреждение зерна комбайнами обоих типов, как видно из табл. 1, примерно одинаковое. Удельные затраты энергии одно- и двухбарабанными комбайнами характеризуются данными табл. 2 [6].

Таблица 2

Удельные затраты энергии на обмолоте комбайнами, л.с. на 1 кг/с

Место испытаний СК-4А СКД-5 СК-5 СК-5П

КубНИИТИМ 9,0 9,5 9,0 9,2

Северо-Кавказская МИС 8,8 10,6 9,9 -

Украинская МИС - - 10,4 12,5

Центральная МИС - 11,7 8,5 11,1

Применение двухбарабанных комбайнов повышает расход энергии на 2 - 30% в зависимости от культуры, а также от их регулировки. Двухбарабанные комбайны более материалоемки. Усложнено их технологическое обслуживание (регулировка).

Отмеченные недостатки двухфазного обмолота, а также комбайнов для его реализации стимулируют поиски более эффективных принципов обмолота. В работе [7] предложен дифференцированный обмолот, суть которого состоит в обеспечении однозначного соответствия обмолачивающих воздействий множеству степеней прочности связи зерна с колосом. Авторы предложили осуществлять дифференцированный обмолот молотильным устройством в форме усеченного конуса. Для исследований в полевых условиях комбайн СК-4 был оборудован конусным молотильным аппаратом. Барабан молотильного аппарата (рис. 2) выполнен в виде двух усеченных конусов, обращенных друг к другу малыми основаниями. Подбарабанье также двухсекционное прутково-планчатое. Угол обхвата барабана подба-рабаньем 300°, конусность 15°. При работе с подачей 5 кг/с на уборке пшеницы экспериментальный комбайн допускал потери зерна на 30% меньше, чем эталонный комбайн СКД-5. Дробление зерна было меньшим на 50%, а микроповреждения по абсолютной величине отличались незначительно.

В работах [8, 9] для реализации дифференцированного обмолота предложено использовать молотильный аппарат с переменной скоростью бича. Изменение скорости бичей достигается с помощью планетарного редуктора. В предложенном молотильном аппарате достигается перепад скорости 1,45 - 1,50.

При лабораторно-полевых исследованиях экспериментального комбайна зафиксировано улучшение качественных показателей, но потребная удельная мощность возросла более чем на 30%. Таким образом, реализуемый в комбайнах классической схемы однофазный обмолот связан с избыточным энергетическим воздействием на обмолачиваемую культуру, что обусловливает повышенные энергоемкость технологического процесса, дробление и микроповреждение зерна.

Осуществляемый двухбарабанными комбайнами двухфазный обмолот позволяет снизить дробление зерна, однако удельная энерго-

емкость двухфазного обмолота выше, чем однофазного, и практически сохраняется уровень микроповреждений.

Рис. 2. Конусный молотильный аппарат комбайна классической схемы:

1 - приемный битер; 2 - подбарабанье; 3 - барабан; 4 - вентилятор; 5 - кожух

Предложенный с целью улучшения качественных показателей работы дифференцированный обмолот связан с коренным изменением конструкции молотильного устройства и существенным усложнением конструкции комбайна, повышением энергоемкости.

Необходимо разработать более эффективный способ обмолота зерновых культур, изыскать возможность осуществлять обмолот при пониженном энергетическом воздействии на обмолачиваемую куль-

туру на основе учета физико-механических и биологических особенностей колоса, без существенного усложнения конструкции молотильного устройства, обеспечив снижение травмирования зерна и энергоемкости технологического процесса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колганое К.Г., Четыркин Б.Н., Воцкий З.И. Комбайны двухфазного обмолота зерновых культур,- Челябинск. - 1971. - 140 с.

2. Клия О. А. Из работ Всесоюзного НИИ северного зернового хозяйства и зерновых культур //Механизации и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1938. - №1. - С. 56-59.

3. Колганое К. Г. Исследование выделения семян при двухфазном обмолоте //Труды ЧИМЭСХ,- Челябинск, 1955. - Вып. 5. -С. 62-66

4. Пугачев А. И. К снижению потерь зерна при созревании и уборке хлебов в условиях Центральных районов Нечерноземной зоны РСФСР //Интенсификация процессов уборки зерновых культур. - М.: ВИМ, 1987,- Т. 113,-С. 148-153.

5. Рекомендации по снижению травмирования зерна при комбайновой уборке //Техника в сельском хозяйстве. - 1979. - № 6. -С. 13.

6. Омутов А. Ф. Итоги испытаний однобарабанных и двух-барабанных комбайнов //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1974. - №8. - С. 16-18.

7. Четыркин Б. И., Черньшов Н. А. Дифференцированный обмолот зерновых культур //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1974. - №6. - С. 13-16

8. Есхожин Д. 3. Исследование молотильного аппарата с переменной скоростью бича: Дис... канд. техн. наук. - Алма-Ата, 1973.-24 с.

9. Безлер О. Ф. Исследование и обоснование технологического процесса молотильного аппарата с переменной скоростью бича: Дис... канд. техн. наук. - Рязань, 1979. - 18 с.

Получено 04.03.02.