Экспериментальные исследования функционирования решёт очистки из полимерного материала СВМПЭ в отделениях зерноуборочных комбайнов

Экспериментальные исследования функционирования решёт очистки из полимерного материала СВМПЭ в отделениях зерноуборочных

комбайнов.

М.Н.Московский,Муратов Д. К., Бойко А.А.

Донской Государственный Технический Университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: В данной статье представлены исследования по изучение вопросов повышения качества семян зерновых по показателям всхожести и травмированности в отделениях транспортирующих устройств при вариации основного рабочего органа. Ключевые слова: семена зерновых, полимерные материалы, транспортирующие устройства конвейерного типа.

В последнее время всё большее применение в конструкциях зерноуборочных машин находят новые виды полимеров. Их применение обусловлено не только эстетическими свойствами, используемыми в дизайне машин, но и свойствами, применяемыми непосредственно в конструкциях изделий и сборочных единиц.

Разработанное в ДГТУ решето из полимерного материала СВМПЭ применялось и хорошо себя зарекомендовало при работе в отделениях зерноочистительных агрегатов. [1-3]

На основе данных исследований было разработано экспериментальное комбинированное решето из полимера СВМПЭ, для работы в отделении очистки зерноуборочного комбайна.

Рисунок 1. Комбинированное решето на основе полимерного

материала СВМПЭ.

Для решения данных вопросов были проведены многоплановые

лабораторные испытания. В качестве лабораторной установки

использовалась экспериментальная установка для исследования процесса сепарации.

Рисунок 2. Экспериментальная установка блока очистки зерноуборочного комбайна . 1 - подающие устройство; 2 - стрясная доска; 3 - решенный стан; 4 - вентилятор; 5 - блок шнеков; 6 - бункер зерна; 7 -колосовой бункер; 8 - блок управления

При проектировании установки учтены следующие условия: блок очистки и входящие в него сборочные единицы 2, 3, 4, 5 (см. рисунок 2.) могут быть заменены аналогичными СЕ зерноуборочного комбайн «Дон 1500», «ВЕКТОР», «АКРОС».

В качестве подающего устройства имитирующего стрясную доску устанавливаем подающий транспортер (1) со следующими техническими характеристиками: длина - 5м, высота бортов - 0,25м. Секундная подача материала варьируется в пределах 3-7 кг/мс и обеспечивается показателями -скорость ленты и высота подаваемого зернового вороха. Скорость подачи вороха определяется эмпирическим путем и максимально приближена к скорости передвижения вороха по стрясной доске.

С учетом движения компонентов зернового вороха по стрясной доске для зерна 0,18 м/с, для половы 0,23 м/с, для соломы 0,24 м/с. Средняя скорость вороха

составляет 0,22 м/с. В эксперименте закладывался зерновой ворох массой 1кг состоящий из 700гр. зерна , 250гр. половы и 50гр. соломы. Произведены замеры расстояния прошедшими отдельными компонентами зернового вороха от начала стрясной доски за время 1 Для подачи в стенд на ленту транспортера укладывался заранее приготовленный зерновой ворох с расчетной загрузкой массы на один погонный метр.

Сам же стенд выполнен в натуральном масштабе с сохраненным геометрическим расположением основных узлов и сборочных единиц конструкции комбайна «Дон-1500».

Фиксированная ширина стенда выполненного с учетом боковых стенок размером 420мм.

Учтены следующие условия проведения эксперимента:

-ширина приближена к максимальной (1500 мм), более точно описывает процесс очистки;

- максимальная ширина потребует увеличение трудоемкости проведения опытов, загрузки установки, регулировки и внесения конструктивных изменений;

- исследования показали что сепарация зерна в рабочей зоне 120 - 380 мм.незначимо отличается от сепарации в отделении зерноуборочного комбайна.

Определенны площади решет очистки приняв соотношение зерна к

соломе при подаваемой фракции зернового вороха 1:1,5 и подачи в комбайн

Я =6-16 кг/с

Таблица 1

Необходимая площадь модернизированных решет очистки от загрузки

комбайна.

Загрузка комбайна кг/с 6 8 10 12 14 16

Необходимая площадь жалюзийных решет м2 1,92 2,56 3,20 3,84 4,48 5,12

Проведенный анализ сравнительной оценки потерь за стандартной и модернизированной воздушно-решётной очисткой показал следующие результаты.

Таблица 2

Потери за стандартной воздушно-решётной очисткой.

№ Полова , гр. Солома, гр. Мелкий сор, гр. Крупный сор,гр. Зерно, гр. Потери зерна, %

1 406 25 38 28 3 0,6

2 375 46 43 31 5 1,0

3 422 24 30 16 8 1,6

Ср 401 31,7 37,0 25,0 5,3 1,07

Таблица 3

Потери за модернизированной воздушно-решётной очисткой.

№ Полова, гр. Солома, гр. Мелкий сор, гр. Крупный сор,гр. Зерно, гр. Потери зерна, %

начальный участок активно-сепарирующей поверхности 100 мм

1 404 27 32 30 7 1,4

2 399 33 37 28 3 0,6

3 411 32 29 24 4 0,8

Ср 404,7 30,7 32,7 27,3 4,7 0,93

начальный участок активно-сепарирующей поверхности 300 мм

1 407 34 24 30 5 1,0

2 413 28 35 22 2 0,4

3 426 22 31 18 3 0,6

Ср 415,3 28 30 23,3 3,3 0,67

начальный участок активно-сепарирующей поверхности 500 мм

1 430 19 32 17 2 0,4

2 422 24 28 25 1 0,2

3 420 27 26 23 4 0,8

Ср 424 23,3 28,7 21,7 2,3 0,47

Таблица 4

Основные компоненты, содержащиеся в бункерном зерне после стандартной воздушно-решётной очистки.

№ Чистое зерно, гр. Колоски, гр. Мелкий сор,гр. Полова, гр. Крупный сор (фураж), гр. Чистота зерна в бункере, %

1 951,0 6 6 1 36 95,1

2 910,0 15 5 2 68 91,0

3 938,0 6 8 1 47 93,8

Ср 933,0 9,0 6,3 1,3 50,3 93,3

Таблица 5

Основные компоненты, содержащиеся в бункерном зерне после модернизированной воздушно-решётной очистки.

№ Чистое зерно, гр. Колоски, гр. Мелкий сор,гр. Полова, гр. Крупный сор (фураж), гр. Чистота зерна в бункере, %

начальный участок активно-сепарирующей поверхности 100 мм

1 918,0 13 7 1 61 91,8

2 950,0 8 4 1 37 95,0

3 959,0 11 5 0 25 95,9

Ср 942,3 10,7 5,3 0,7 41,0 94,2

начальный участок активно-сепарирующей поверхности 300 мм

1 956,0 7 3 0 34 95,6

2 932,0 12 8 1 47 93,2

3 964,0 9 6 0 21 96,4

Ср 950,7 9,3 5,7 0,3 34,0 95,1

начальный участок активно-сепарирующей поверхности 500 мм

1 963,0 10 6 0 21 96,3

2 957,0 5 4 0 34 95,7

3 952,0 8 2 0 38 95,2

Ср 957,3 7,7 4,0 0,0 31,0 95,7

Исходя из ранее проведенных экспериментов, нами определены параметры работы решета:

- угол жалюзи передней части решета открыт на 80°;

- настройка воздушного потока вентилятора (скорость)4 - 6 м/с;

- открытие гребенок верхнего решета (задняя часть) 0,014 м;

- открытие гребенок верхнего решета (удлинитель) 0,016 м;

- открытие гребенок нижнего решета 0,01 м.

Остальные размеры и настройки взяты со стандартной работы очистки зерноуборочного комбайна «ДОН 1500»

Принята доверительная вероятность проводимых опытов- 0.9; допустимая ошибка измерений - ±3% [4].

и

Рисунок 3. Результаты сравнительного анализа травмированности семян зерновых при сепарации на стандартном решете и решете из полимерного материала СВМПЭС.

0 100 300 500

Длина активно-сепарирующего начального участка, мм

Рисунок 4. Зависимость чистоты бункерного зерна от длины начального участка верхнего модернизированного и стандартного решета

Рисунок 5. Зависимость потерь зерна модернизированного и стандартного решета

0,8 0,6  0,4 . 0,2

Решето из полимера СВМПЭ

— М еталлическое решето ^^^

Тихоходный Среднеходный Быстроходный

Рисунок 6. Травмированность зерна в отделении блока очистки зерноуборочного комбайна при различных режимах работы.

Решето из полимерного материала СВМПЭ, показало следующие результаты сепарации:

1. Потеря зерна составила 0,47%, что соответствует показателям качества з/у комбайна;

2. Потеря зерна снизились по сравнению со стандартным решетом из металла на 7 %.

3. Чистота бункерного зерна при работе модернизированного решета из полимера СВМПЭ возросла на 1,2 % по сравнению срешетом из металла.

Нами рассмотрено не только влияние типов решёт на показатели

микротравмированности, зерна при сепарации на стандартных режимах работы, но и изменение указанных параметров при различных подачах. Ранее определенны рациональные скоростные режимы работы воздушно решётной очистки с различными типами решёт обеспечивающих более «мягкий» щадящий режим воздействия на зерновой материал: 1 - тихоходный режим, подача (0 = 3,5 кг/с*м); 2 - среднеходный режим, подача (0 = 6,1 кг/с*м); 3 -быстроходный режим, подача (0 = 8,25 кг/с*м).

Однако сравнительный анализ макро и микроповреждений зерна показал (с доверительной вероятностью 0,95), снижение повреждения зародыша после прохода под решёта из полимеров на 12 %, повреждение эндоспермы на 10 %. Наблюдается явное снижение микротравмированности зерна до 35 %, при малых подачах на решето. Последующие изделия по показателям износостойкости выявили наработку решёт из полимеров на 72,4 % выше по сравнению с металлическими решётами в пределах одного агросрока.

Литература

1. Московский М. Н., Бутовченко А. В. Сравнительная оценка основных макро и микро повреждений семян ячменя, при очистке на решетных модулях, изготовленных из листового металла и из материала СВМПЭ // Инженерный вестник Дона, 2013, № 1URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2013/1584.

2. Московский М. Н., Бутовченко А. В. Оценка основных показателей функционирования решетных сепараторов, изготовленных из полимерных материалов на основе СВМПЭ при семенной очистке пшеницы // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. -№ 4(2), с.528-530.

3. Пехальский И. А., Московский М. Н. Снижение травмированности семян решётами / Сельский механизатор; - Москва, 2015. -

- №9. -С. 16-20.

4. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - Москва: Наука, 1976. - 280 с.

5. Скворцова Ю. Г., Ионова Е.В. Посевные качества семян озимой мягкой пшеницы. Научно - производственный журнал «Зернобобовые и крупяные культуры.2014 г. №4(12). С.52-55.

6. Московский М.Н., Пахомов В.И., Веснин В.Н. Исследование взаимодействия компонентов убираемого зернового материала на поверхность рабочих органов комбайна, снабженных покрытием из СВМПЭ //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. -№ 4(2), с. 531 - 533

7. Тарасенко А. Н. Влияние влажности зёрнам при уборке и послеуборочной обработке на посевные качества семян / Хранение и переработка зерна; - Днепропетровск, 2000. - №2. - С. 12-13.

8. Скворцова Ю. Г. Ионова Е. В. Травмирование и посевные качества семян озимой мягкой пшеницы. // Зерновое хозяйство России. -2012 - №6 (24) - с. 31-34.

9. Ионова Е. В., Скворцова Ю. Г. Изменение посевных качеств озимой пшеницы при различных условиях выращивания // Зерновое хозяйство России. - 2013. №4 (28) - .с 27-29.

10. Paulsen M. R., Nave W. R. Corn damage from conventional and rotary combines // Transactions of the ASABE.23 (5): 11001116. @1980 : URL:elibrary.asabe.org/abstract.asp?search=1&JID=3&AID=34729 &CID=t1980&v=23&i=5&T=1&urlRedirect=[anywhere=on&keyword=&abstract =&title=&author=&references=&docnumber=&journals=All&searchstring=&pg= &allwords=grain%20near%20clean&exactphrase=&0neWord=&Action=Go&Pos t=Y&qu=]&redirType=newresults.asp

11. Wang Y. J., Chung D. S., Spillman C. K., Eckhoff S. R., Rhee C., Converse H. H. Evaluation of laboratory grain cleaning and separating equipment

// Transactions of the ASABE. 37(2) 507-513. 1994:

URL:elibrary.asabe.org/abstract.asp?search=1&JID=3&AID=28105&CID=t1994

&v=37&i=2&T=1&urlRedirect=[anywhere=on&keyword=&abstract=&title=&aut

hor=&references=&docnumber=&journals=All&searchstring=&pg=&allwords=gr

am%20near%20cleanmg&exactphrase=&OneWord=&Action=Go&Post=Y&qu=]

&redirType=newresults.asp

12. Скурятин Н.Ф., Мерецкий С.В. Совершенствование процесса посева зерновых на склоновых почвах // Инженерный вестник Дона, 2012, №1. URL:ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/662.

13. Строна И.Г., Убоженко В.И. Значение крупности семян в семеноводстве. Ж. Селекция и семеневодство, 1971, №1. с.48-51.

References

1. MoskovskijM. N., ButovchenkoA. V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus).2013, № 1 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2013/1584.

2. MoskovskijM. N., ButovchenkoA. V. Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk. 2013. № 4(2), p. 531 - 533.

3. Pehal'skijI. A., MoskovskijM. N. Sel'skij mehanizator. 2015. №9,p. 16-20.

4. Adler Ju. P. Planirovaniej eksperimenta pri poiske optimal'nyh uslovij.[Plan of experiment in searching optimal solution]. M.: Nauka, 1976. 280 p.

5. SkvorcovaJu. G., Ionova E.V. Nauchno-proizvodstvennyj zhurnal «Zernobobovye i krupjanye kul'tury №4 (12) 2014 g.p.52-55.

6. MoskovskijM.N., PahomovV.I., VesninV.N. Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk. 2013. № 4(2), p. 531 - 533

7. Tarasenko A. N. Hranenieipererabotkazerna; Dnepropetrovsk, 2000. №2. p. 12-13.

8. Skvorcova Ju. G. Ionova E. V. Zernovoe hozjajstvo Rossii. 2012.№6 (24) p. 31-34.

9. Ionova E. V., SkvorcovaJu. G. Zernovoe hozjajstvo Rossii. 2013. №4 (28) p. 27-29.

10. Paulsen M. R., Nave W. R. Transactions of the ASABE.23 (5): 11001116. @1980:URL:elibrary.asabe.org/abstract.asp?search=1&JID=3&AID=34729 &CID=t1980&v=23&i=5&T=1&urlRedirect=[anywhere=on&keyword=&abstract =&title=&author=&references=&docnumber=&journals=All&searchstring=&pg= &allwords=grain%20near%20clean&exactphrase=&0neWord=&Action=Go&Pos t=Y&qu=]&redirType=newresults.asp

11. Wang Y. J., Chung D. S., Spillman C. K., Eckhoff S. R., Rhee C., Converse H. H. Transactions of the ASABE. 37(2) 507-513. 1994: URL:elibrary.asabe.org/abstract.asp?search=1&JID=3&AID=28105&CID=t1994 &v=37&i=2&T=1&urlRedirect=[anywhere=on&keyword=&abstract=&title=&aut hor=&references=&docnumber=&journals=All&searchstring=&pg=&allwords=gr ain%20near%20cleaning&exactphrase=&OneWord=&Action=Go&Post=Y&qu=] &redirType=newresults.asp

12. Skurjatin N.F., Mereckij S.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №1. URL:ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/662.

13. Strona I.G., Ubozhenko V.I. . Zh. Selekcija i semenevodstvo, 1971, №1p.48-51.