Расчет конструктивных параметров измерительных средств определения потерь зерна за зерноуборочным комбайном

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.57.076 Тронев С.В.

Кандидат технических наук, Волгоградский государственный аграрный университет РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ЗЕРНА ЗА ЗЕРНОУБОРОЧНЫМ КОМБАЙНОМ

Аннотация

Разработан порядок расчета параметров контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой и молотилкой, который учитывает конструктивные и кинематические параметры зерноуборочного комбайна. По результатам расчета были изготовлены измерительные средства в виде резиновых ковриков (форма № 1 с размерами 750x750x20 мм и форма № 2 - 750x100x20 мм). Применение резиновых ковриков формы № 1 и № 2 позволяет исключить систематическую ошибку измерения, вызванную субъективными факторами ручного сбора потерянного зерна с учетной рамки.

Ключевые слова: измерительные средства, потери зерна, зерноуборочный комбайн.

Tronev S.V.

PhD in Engineering, Volgograd state agrarian university CALCULATION OF CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF MEASURING FACILITIES FOR DETERMINATION OF GRAIN LOSSES OF GRAIN HARVESTER

Abstract

The procedure for calculation of the control section parameters for determination of the grain losses behind the header and thresher has been developed; it takes into account the design and kinematic parameters of the harvester. According to the results of calculation, measuring means are made in the shape of rubber mats (shape No. 1 with dimensions of 750x750x20 mm and shape No. 2 - 750x100x20 mm). The use of rubber mats of shapes No. 1 and No. 2 makes it possible to exclude a systematic measurement error caused by subjective factors of manual collection of lost grain from the accounting frame.

Keywords: measuring means, grain losses, grain harvester.

Определение потерь зерна является сложно определяемым показателем качества функционирования зерноуборочного комбайна. В соответствии ГОСТом 28301-2015 [3] при полевых испытаниях рекомендовано использовать пробоотборники (одноленточный, многоленточный, прицепной рамочный, эластичный резиновый). В условиях эксплуатации при оперативном контроле применяют измерительные средства: комбайн-контролер [2], [4], щит с резино-тканевой лентой [1], кассета со сборниками [5], емкость с внутренней подвижной перегородкой [6], мерный стаканчик [16], [17], а также используют ручной сбор [15].

Измерительные средства определения потерь зерна за зерноуборочным комбайном можно разделить на две группы: первая используется для сплошного сбора и вторая - дискретного отбора.

В основном дискретный отбор используется для оперативного контроля, т.к. является менее трудоемким и не требует обработки большого объема выходного материала [12], [13]. Однако для получения истинного значения измеряемой величины необходимо устранить систематические ошибки, вызванные несовершенством измерительных устройств [11].

При многообразии измерительных средств дискретного отбора отсутствуют методики расчетов параметров пробоотборников. Поэтому необходимо разработать порядок расчета параметров контрольного участка для обоснования геометрических размеров измерительных средств оперативного контроля.

В соответствии ГОСТом 28301-2015 [3] ширина контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой равна ширине захвата жатки, а за молотилкой - ширине укладки валка соломы или разбрасывания незерновой части урожая.

Для снижения трудоемкости и объема обрабатываемого выходного материала необходимо минимизировать площади контрольных участков при определении потерь зерна за жаткой S* и молотилкой S™ зерноуборочного комбайна. Поэтому S* и S™ рассчитываются по формуле:

8ж

- Lmin ' B ,

Ьж т мл

min и L min - соответственно минимальная длина контрольного участка при определении потерь зерна за

Т"> ж Т-) мл

молотилкой, м; B и B - соответственно ширина контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой и молотилкой, м.

Минимальная длина контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой L^ и молотилкой L™n равна

т ж

mm к mm

где и - скорость движения зерноуборочного комбайна, м/с; 1 жп и 1 ™п - соответственно минимальное время прохождения контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой и молотилкой, с.

С учетом периодичной работой органов жатки и молотилки время 1ж и 1 ™п определим из выражения периода

^ (мл ) _ _ 60

тт ж

ш п

Шр Пр ,

^ ж

где Шр и п - соответственно угловая скорость и частота вращения рабочих органов жатки и молотилки.

При работе зерноуборочного комбайна на прямом комбайнировании потери зерна за жаткой вызваны некачественной работой мотовила, режущего аппарата и шнека жатки [10].

Из анализа периодической работы органов жатки определим минимальную длину контрольного участка Ь которая должна быть кратна: - шагу планки мотовила

ж _ 60-Ок

ж

min ,

Ьж ^

> к

min м

7 • П

•^м х1м

где км - целое число циклов, выполненных планкой мотовила; z* - число планок мотовила, шт.; пм - частота вращения мотовила, мин-1;

- периоду работы режущего аппарата

Lln > кр ^

ПР ,

где кр - целое число периодов, выполненных режущим аппаратом; пр - частота колебаний сегментов режущего

-1

аппарата, мин ;

- периоду работы шнека

60-и

ж \ т.-- к

Ьж. > к

min ш

Пш , (6) где кш - целое число периодов, выполненных шнеком жатки; пш - частота вращения шнека жатки, мин-1. С учетом наложения друг на друга контрольных участков при определении потерь зерна за рабочими органами жатки получим

ж 60-и„

Ьж

™ > к.

м

П м • 7 м

L- > к

min р

пр

т* ъ 60-и L • > к

_к_

min — А

ж

min

ш

Для расчета минимальной длины контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой Ь необходимо в выражение (7) подставить конструктивные и кинематические параметры жатки РСМ-081.27 c приводом «Шумахер» [5], которая используется зерноуборочными комбайнами РСМ-101 «Вектор - 410» и РСМ-142 «ACROS-530». При этом скорость движения зерноуборочного комбайна необходимо перевести из м/с в км/ч, а частоту вращения мотовила выберем из рекомендаций [10]. Результаты расчета представим в форме графика (рисунок 1).

Рис. 1 - Расчет минимальной длины контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой L^in в зависимости от конструктивных и кинематических параметров мотовила (♦), шнека жатки (), режущего аппарата (•), а

также скорости движения зерноуборочного комбайна ик

Расчеты по выражению (7), представленные на рисунке 1, показали, что при скорости движения зерноуборочных комбайнов ик до 5 км/ч минимальная длина контрольного участка при определении потерь зерна должна быть не

меньше 0,5 м, а при ик = 5.. .8 км/ч > 0,75 м.

Потери зерна за молотилкой обусловлены некачественной работой молотильного аппарата, соломотряса, верхнего решета, удлинителя, нижнего решета и устройства домолачивающего при работе зерноуборочного комбайна на прямом комбайнировании [10].

Так как данные рабочие органы расположены внутри молотилки, то минимальная длина контрольного участка

Щ зависит от суммарных колебаний подачи хлебной массы, вызванных периодическими воздействиями рабочих органов молотилки. При суммировании колебаний с разными частотами следует учитывать только низкочастотные колебания, так как высокочастотные составляющие колебаний подводимого потока хлебной массы в молотильном устройстве, соломотрясе и решетах очистки демпфируются [14].

Из анализа периодической работы органов молотилки с низкой частотой колебаний определим минимальную

Ьмл ^

min, которая должна быть кратна:

- периоду работы соломотряса

L". > к ^

min — с

2с  Пс ,

где кс - целое число циклов, выполненных соломотрясом; zG - число клавиш соломотряса, шт.; n<. - частота вращения приводного вала соломотряса, мин-1.

- периоду работы очистки

тмл . 60 и,,

L  > к

оч

П оч ,

где коч - целое число циклов, выполненных очисткой; ПдЧ - частота вращения вала привода очистки, мин-1. С учетом наложения друг на друга контрольных участков при определении потерь зерна за рабочими органами молотилки получим

Ь™ > к ^

Ь™ > к

Ш1П ~

Ъ • П

с с

60-и„

П

тг „ т мл

Для расчета минимальнои длины контрольного участка при определении потерь зерна за молотилкои Ьт;п необходимо в выражение (10) подставить конструктивные и кинематические параметры молотилок зерноуборочных комбайнов РСМ-101 «Вектор - 410» [6] и РСМ-142 «АСК08-530» [7]. При этом скорость движения зерноуборочного

комбайна необходимо перевести из м/с в км/ч. Результаты расчета представим в форме графика (рисунок 2 и 3).

Рис. 2 - Расчет минимальной длина контрольного участка при определении потерь зерна за молотилкой Ь зерноуборочного комбайна РСМ-101 «Вектор - 410 в зависимости от конструктивных и кинематических параметров соломотряса (), очистки (•), а также рабочей скорости движения ик

<

1,0 0,9 0,8 0,7

Рис. 3 - Расчет минимальной длина контрольного участка при определении потерь зерна за молотилкой Ь™.

зерноуборочного комбайна РСМ-142 «АСК08-530» в зависимости от конструктивных и кинематических параметров соломотряса (—), очистки (х), а также рабочей скорости движения ик

Расчеты по выражению (10), представленные на рисунках 2 и 3, показали, что при скорости движения зерноуборочных комбайнов РСМ-101 «Вектор - 410» и РСМ-142 «АСЯ08-530» ик до 5 км/ч минимальная длина

контрольного участка при определении потерь зерна за молотилкой Ь™п должна быть не меньше 0,35 м, а при ик = 5...8 км/ч Ьж;п > 0,55 м.

В соответствии с расчетом минимальной длина контрольного участка при определении потерь зерна за жаткой и молотилкой зерноуборочного комбайна были изготовлены резиновые коврики формы № 1 с размерами 750x750x20 мм (рисунок 4) и формы № 2 с размерами 750x100x20 мм (рисунок 5).

Рис. 4 - Резиновый коврик формы № 1 с размерами 750x750x20 мм

Рис. 5 - Резиновый коврик формы № 2 с размерами 750x100x20 мм

При одинаковой продолжительности операций расчетное значение математического ожидания суммарных потерь зерна за зерноуборочным комбайном, полученное с использованием резиновых ковриков формы №1 и №2, выше 0,2.. .0,3 % по сравнению с математическим ожиданием ручного сбора с учетной рамки.

Применение резиновых ковриков формы №1 и №2 исключает систематическую ошибку измерения, вызванную субъективными факторами ручного сбора потерянного зерна с учетной рамки. Так как зерно и колос в процессе движения работающей машины просыпается на поверхность поля, проникает в расщелины почвы, а также оставшаяся стерня затрудняет подсчет потерь.

Список литературы / References

1. А. с. 843839 СССР, МКИ A01D 75/00. Устройство для определения потерь за зерноуборочным комбайном/ Ф.М. Скачков. - № 2857504/30-15; заявл. 25.12.79; опубл. 07.07.81, Бюл. № 25.

2. Васильев, Д.И. Оперативный контроль потерь зерна за комбайнами/ Д.И. Васильев// Технологии и комплексы машин для уборки зерновых культур и семенников трав в Сибири. - Новосибирск, 1989. - С. 34-38.

3. ГОСТ 28301-2015 Комбайны зерноуборочные. Методы испытаний/ Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинфорагротех» (КубНИИТиМ). - М.: Стандартинформ, 2016. - 33 с.

4. Ерохин, Г.Н. Оценка методов определения потерь зерна за молотилкой зерноуборочных комбайнов в условиях реальной эксплуатации/ Г.Н. Ерохин, В.А. Саяпин, В.Н. Жданов// Механизация и автоматизация технологических процессов в агропромышленном комплексе. Ч. 4. - М, 1989. - С. 58.

5. Жатка РСМ-081.27. Руководство по эксплуатации. Версия 5 / ООО «КЗ «Ростсельмаш» - г. Ростов-на-Дону: ООО «КЗ «Ростсельмаш». - 75 с.

6. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-101 «Вектор». Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Версия 8 / ООО «КЗ «Ростсельмаш» - г. Ростов-на-Дону: ООО «КЗ «Ростсельмаш». - 450 с.

7. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-142 «ACROS». Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию. Версия 10/ ООО «КЗ «Ростсельмаш» - г. Ростов-на-Дону: ООО «КЗ «Ростсельмаш». - 528 с.

8. Пат. 2125786 РФ, МПК A01D 75/00. Устройство для отбора проб соломы и половы зерноуборочных комбайнов/ В.Ф. Шолохов, Ф.В. Ковлягин, Н.Д. Антипец, Н.А. Записоцкий; опубл. 10.02.1999. Бюл. № 4. - 6 с.

9. Пат. 2137346 РФ, МПК A01D 75/00. Устройство для определения потерь зерноуборочного комбайна/ Ю.Д. Ахламов, Г.А. Гоголев, С.А. Отрошко, Н.И. Переправо, А.В. Шевцов; опубл. 20.09.1999. Бюл. № 26. - 5 с.

10. Руденко, Н.Е. Технологические возможности комбайнов «Дон-1500»: учебное пособие / Н.Е. Руденко, В.Г. Захарченко, С.А. Овсянников; под ред. Н.Е. Руденко. - Ставрополь: АГРУС, 2006. - 72 с.

11. Румшинский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. - М.: «Наука», 1971. - 192 с.

12. Ряднов, А. И. Метод оценки качества работы зерноуборочных комбайнов / А. И. Ряднов, С. В. Тронев, И. П. Скворцов // Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем. Материалы Международной научно-практической конференции 31января-2 февраля 2012 г., г. Волгоград. - 2012. - Т. 3. - С. 205-208.

13. Ряднов, А. И. Теоретическое обоснование нового способа оценки качества работы зерноуборочного комбайна / А. И. Ряднов, С. В. Тронев, И. П. Скворцов // Стратегическое развитие АПК и сельских территорий РФ в современных международных условиях: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Победы в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг., 03-05 февраля 2015 года. - Волгоград. - Том 2. - С. 41-44.

14. Серый, Г.Ф. Зерноуборочные комбайны/ Г.Ф. Серый, Н.И. Косилов, Ю.Н. Ярмашев, А.И. Русанов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 248 с.

15. Табашников, А.Т. Оптимизация уборки зерновых и кормовых культур. - М.: Агропромиздат, 1985. - 159 с.

16. Fechner, W. Ökonomische Bewertung von Kornverlusten/ W. Fechner, Z. Al-Ibrahim// Neue Landwirtsch., 1999; no. 6. - P. 74-77.

17. Fechner, W. Kornverluste einfacher bestimmen/ W. Fechner, Z. Al-Ibrahim// Neue Landwirtsch., 1998; no. 12. - P. 79-81.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Skachkov F.M. Ustrojstvo dlja opredelenija poter' za zernouborochnym kombajnom [The device for determining the loss of the combine harvester] A. s. 843839 SSSR, IPC A01D 75/00. Publ. 07.07.81, Bul. №25. - 3 р. [in Russian]

2. Vasil'ev D.I. Operativnyj kontrol' poter' zerna za kombajnami [Operational control of losses for grain harvesters]/ D.I. Vasil'ev// Tehnologii i kompleksy mashin dlja uborki zernovyh kul'tur i semennikov trav v Sibiri. Novosibirsk, 1989 [Technologies and machines complexes for harvesting crops and grass seeds in Siberia]. - Р. 34-38. [in Russian]

3. GOST 28301-2015 Kombajny zernouborochnye. Metody ispytanij [Grain-harvesting combines. Test methods]/ Novokubanskij filial FGBNU «Rosinforagroteh» (KubNIITiM). - M.: Standartinform, 2016. - 33 р. [in Russian]

4. Erohin, G.N. Ocenka metodov opredelenija poter' zerna za molotilkoj zernouborochnyh kombajnov v uslovijah real'noj jekspluatacii [Evaluation of methods for determining grain loss of the thresher combine harvester in a real operation]/ G.N. Erohin, V.A. Sajapin, V.N. Zhdanov// Mehanizacija i avtomatizacija tehnologicheskih processov v agropromyshlennom

komplekse. Ch. 4. M, 1989 [Mechanization and automation of technological processes in the agricultural sector. Vol. 4]. - P. 58. [in Russian]

5. Zhatka RSM-081.27. Rukovodstvo po jekspluatacii. Versija 5 [Maize PCM 081.27. Manual. Version 5]/ OOO «KZ «Rostsel'mash» - g. Rostov-na-Donu: OOO «KZ «Rostsel'mash». - 75 p. [in Russian]

6. Kombajn zernouborochnyj samohodnyj RSM-101 «Vektor». Instrukcija po jekspluatacii i tehnicheskomu obsluzhivaniju. Versija 8 [Self-propelled harvester RSM-101 "Vector". Instructions for use and maintenance. Version 8]/ OOO «KZ «Rostsel'mash» - g. Rostov-na-Donu: OOO «KZ «Rostsel'mash». - 450 p. [in Russian]

7. Kombajn zernouborochnyj samohodnyj RSM-142 «ACROS». Instrukcija po jekspluatacii i tehnicheskomu obsluzhivaniju. Versija 10 [Self-propelled harvester RSM-142 «ACROS». Instructions for use and maintenance. Version 10]/ OOO «KZ «Rostsel'mash» - g. Rostov-na-Donu: OOO «KZ «Rostsel'mash». - 528 p. [in Russian]

8. Sholohov V.F., Kovljagin F.V., Antipec N.D., Zapisockij N.A. Ustrojstvo dlja otbora prob solomy i polovy zernouborochnyh kombajnov [Device for the selection of samples of straw and chaff combine harvesters]. Pat. Rus. Fed. № 2125786. IPC A01D 75/00. Publ. 10.02.1999, Bul. № 4. - 6 p. [in Russian]

9. Ahlamov Ju.D., Gogolev G.A., Otroshko S.A., Perepravo N.I., Shevcov A.V. Ustrojstvo dlja opredelenija poter' zernouborochnogo kombajna [Apparatus for determining the loss Harvester]. Pat. Rus. Fed. № 2137346 RF, IPC A01D 75/00. Publ. 20.09.1999, Bul. № 26. - 5 p. [in Russian]

10. Rudenko N.E. Tehnologicheskie vozmozhnosti kombajnov «Don-1500»: uchebnoe posobie [Technological capabilities combine harvesters "Don-1500": a training manual]/ N.E. Rudenko, V.G. Zaharchenko, S.A. Ovsjannikov; pod red. N.E. Rudenko. - Stavropol': AGRUS, 2006. - 72 p. [in Russian]

11. Rumshinskij L.Z. Matematicheskaja obrabotka rezul'tatov jeksperimenta [The mathematical processing of the experimental results]. - M.: «Nauka», 1971. - 192 p. [in Russian]

12. Rjadnov, A. I. Metod ocenki kachestva raboty zernouborochnyh kombajnov [Quality Assessment Method of work of combine harvesters] / A. I. Rjadnov, S. V. Tronev, I. P. Skvorcov // Agrarnaja nauka - osnova uspeshnogo razvitija APK i sohranenija jekosistem. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii 31janvarja-2 fevralja 2012 g., T. 3. g. Volgograd., 2012 [Agricultural science - the basis for successful development of agriculture and the preservation of ecosystems. International scientific-practical conference on February 31 January-February 2012, Vol. 3]. - P. 205-208. [in Russian]

13. Rjadnov A. I. Teoreticheskoe obosnovanie novogo sposoba ocenki kachestva raboty zernouborochnogo kombajna [The theoretical justification for a new method of evaluating the performance of the combine harvester]/ A. I. Rjadnov, S. V. Tronev, I. P. Skvorcov // Strategicheskoe razvitie APK i sel'skih territory RF v sovremennyh mezhdunarodnyh uslovijah: materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 70-letiju Pobedy v Velikoj Otechestvennoj vojne 1941-1945 gg., 03-05 fevralja 2015 goda. Tom 2. 2015 [Strategic development of agro-industrial complex and rural territories of the Russian Federation in the current international context: materials of the International scientific-practical conference dedicated to the 70th anniversary of Victory in the Great Patriotic War of 1941-1945, 03-05 February 2015. Vol. 2]. - P. 41-44. [in Russian]

14. Seryj G.F. Zernouborochnye kombajny [Combine harvesters]/ G.F. Seryj, N.I. Kosilov, Ju.N. Jarmashev, A.I. Rusanov. - M.: Agropromizdat, 1986. - 248 p. [in Russian]

15. Tabashnikov A.T. Optimizacija uborki zernovyh i kormovyh kul'tur [Optimization of harvesting grain and forage crops]. - M.: Agropromizdat, 1985. - 159 p. [in Russian]

16. Fechner W. Okonomische Bewertung von Kornverlusten/ W. Fechner, Z. Al-Ibrahim// Neue Landwirtsch., 1999; no. 6. -P. 74-77.

17. Fechner W. Kornverluste einfacher bestimmen/ W. Fechner, Z. Al-Ibrahim// Neue Landwirtsch., 1998; no. 12. - P. 79-81.