МАЛОГАБАРИТНАЯ МОЛОТИЛКА ДЛЯ ОБМОЛОТА ПОЧАТКОВ КУКУРУЗЫ В ОБЕРТКЕ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности, к машинам для послеуборочной обработки початков кукурузы и может быть использована для обмолота початков кукурузы в обертке в фермерских и крестьянских хозяйствах.
Уровень техники.
Существующие в настоящее время кукурузные молотилки обладают малой производительностью, низкой эффективностью разделения обработанного материала на фракции, допускают высокий процент повреждения зерна кукурузы. Использование в качестве семенного материала семян с травмами приводит к снижению урожайности и значительному недобору зерна, что оборачивается большими потерями всего зернового хозяйства страны. Влияние травм семян на их урожайность особенно сильно проявляется в условиях холодной и влажной весны.
Основными видами повреждения зерна в процессе обработки кукурузы являются внутренние и наружные трещины (эндосперма и зародыша), разрыв оболочки, отрыв части эндосперма или зародыша или всего зародыша и др.
Поэтому кукурузные молотилки должны отвечать следующим требованиям:
- степень обмолота початков кукурузы должна быть максимальной, а количество недообмолоченных зерен, остающихся на стержнях, не более 1,2% от веса стержней;
- качество обмолота должно быть высоким, а количество повреждений зерен наименьшим (при обмолоте семенной кукурузы не более 1,5%, а при обмолоте продовольственно-фуражной кукурузы не более 2,5%) [1].
Исходя из этого, актуальным становится разработка новых методов послеуборочной обработки кукурузы, совершенствование и внедрение новых, превосходящих по показателям качества и экономичности предыдущие поколения машин, соответствующих требованиям, предъявляемым современным уровнем развития техники и технологий.
Известны кукурузные молотилки «Красный Аксай», БКМ, МК-1100, ЗКМ-А, ДММ-1, НКМ, МКП-3, ШКГ-4, МШК-5, МКП-12, ДМК-1 [1].
Общим недостатком этих кукурузных молотилок является то, что в процессе обмолота, с одной стороны, початок удерживается декой, а с другой - увлекается ребристой частью барабана, в результате чего зерна отделяются от стержня. Однако при затягивании початков в рабочее пространство между барабаном и декой происходит сжатие частей зерен, что приводит к их повреждению. Кроме того, эти молотилки не пригодны для обмолота початков в обертке.
Известна кукурузная молотилка МКП-3,0, состоящая из питающего транспортера, молотильного барабана, цилиндра с отверстиями, транспортера для стержней початков, решетного стана, рукава для вывода легких примесей, зернового шнека, вентилятора и зернового элеватора. Молотильный барабан состоит из двух дисков, закрепленных на приводном валу. Диски охвачены цилиндром из листовой стали, над поверхностью которого выступают четыре ряда шипов, расположенных по винтовой линии. В верхней части цилиндра сделано окно для подачи початков, а сбоку - отверстие для прохода стержней [2].
Недостатком данной молотилки является наличие шипов, расположенные по винтовой линии, что приводит к возникновению больших ударных нагрузок, влекущее за собой травмирование и дробление зерен кукурузы. Данная конструкция также не пригодна для обмолота початков кукурузы в обертке и имеет большие энергозатраты.
Известна молотилка для семенной кукурузы, состоящая из загрузочного транспортера, направляющих вальцов, прижимного устройства, скатной пластины, молотильного барабана, ориентирующего вальца, деки, смотрового лючка, вентилятора, выходного патрубка, регулировочной заслонки, аспирационной колонки, ленточного транспортера, решета, шторки, винтового шнека [3].
Недостатком данной молотилки является неспособность осуществлять обмолот початков кукурузы различной влажности, непригодность для обмолота початков кукурузы в обертке и имеют большие энергозатраты.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является молотилка для обмолота початков кукурузы в обертке, состоящая из загрузочного бункера с заслонкой, цилиндрического барабана с защитным кожухом и выгрузным окном с шибером, молотильного барабана, конического редуктора, телескопического карданного вала, кронштейна, опорных стоек и перемычек, конусного выгрузного желоба и системы навески [4].
Недостатком данной молотилки является громоздкость, большая металлоемкость и большие энергозатраты.
Для повышения эффективности послеуборочной обработки кукурузы кукурузные молотилки должны обеспечивать качественный обмолот початков кукурузы в обертке при различной их влажности и малых энергозатратах.
Раскрытия полезной модели.
Задачей полезной модели является улучшение качественных показателей работы кукурузной молотилки путем обеспечения оптимальных условий работы молотилки при обмолоте початков кукурузы в обертке при различной их влажности и малых энергозатратах.
Технический результат предлагаемой полезной модели сводится к повышению качества обмолота початков кукурузы в обертке при различной их влажности и малых энергозатратах за счет изменения конструкции кукурузной молотилки и параметров установки зубьев на барабане.
Технический результат достигается тем, что малогабаритная молотилка для обмолота початков кукурузы в обертке содержит загрузочное устройство, цилиндрический барабан с горизонтальными пазами, молотильный барабан, зубья, металлический стержень, отражатель, металлическую сетку, опорные стойки и перемычки, ременную передачу, электродвигатель, вентилятор и пульт управления.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.
Предлагаемая конструкция включает в себя молотильный барабан, выполненный в виде П-ого металлического диска, в верхней части которого по параболическим линиям, по четырем сечениям установлены металлические зубья высотой 15 мм с шагом 15 мм, при этом в центральной части молотильного барабана вертикально установлен металлический стержень, а на поверхности цилиндрического барабана прорезаны два горизонтальных паза, расположенные параллельно относительно друг друга, причем с левой нижней части паза установлены зубья высотой 15 мм, направленные вверх по поверхности цилиндрического барабана под углом 45° с шагом 15 мм, а с правой верхней части паза установлены такие же зубья, направленные вниз под углом 45° по поверхности цилиндрического барабана.
В днище цилиндрического барабана сделан секторный вырез, равный половине длины горизонтального паза, а в верхней части цилиндрического барабана установлено загрузочное устройство, выполненное в виде усеченного металлического шара с отверстием в нижней части, при этом с внешней стороны цилиндрического барабана, напротив горизонтальных пазов, прикреплен отражатель, выполненный в виде металлической коробки с пятью направляющими стенками, причем нижняя стенка наклонена под углом 30°.
Благодаря оптимальной схеме размещения зубьев на молотильном и цилиндрическом барабанах улучшаются качественные показатели обмолота початков кукурузы в обертке при различной их влажности и малых энергозатратах.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1(а) показана конструктивная схема малогабаритной молотилки для обмолота початков кукурузы в обертке, на фиг. 1(б) показан вид сверху по сечению Α-A, на фиг. 1(в) показана развертка поверхности цилиндрического барабана.
На фиг. 2 показана схема сил, действующих на зерна кукурузы во время обмолота.
Осуществление полезной модели.
Изображенная на фиг. 1 малогабаритная молотилка для обмолота початков кукурузы в обертке состоит из рамы, состоящая из двух пар Г-образных стоек 1, выполненных в виде металлических угольников. Стойки 1 в верхней части соединены между собой металлическим листом 2 посредством болтовых соединений (на фиг. не показаны), а по бокам соединены перемычками 3, причем между правой стойкой 1 и металлическим листом 2 имеется зазор (на фиг. не пронумерован). К верхней части левой стойке 1 крепится электродвигатель 4 с пультом управления 5. К валу 6 электродвигателя 4 прикреплены ведущий шкив 7 ременной передачи и вентилятор 8 посредством муфты 9. Ведущий шкив 7 соединен клиновым ремнем 10 с ведомым шкивом 11, жестко прикрепленный к нижней части вертикального вала 12, установленного в корпусе опорного подшипника 13. Корпус опорного подшипника 13 крепится к металлическому листу 2 посредством болтовых соединений (на фиг. не показаны). Верхняя часть вертикального вала 12 посредством гайки (на фиг. не пронумерован) соединен с молотильным барабаном 14, выполненный в виде П-образного металлического диска, размещенный внутри цилиндрического барабана 15 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, причем в верхней части молотильного барабана 14 по параболическим линиям, по четырем сечениям установлены металлические зубья высотой 15 мм с шагом 15 мм (фиг. 1, б), при этом в центральной части молотильного барабана 14 вертикально установлен металлический стержень 17. На поверхности цилиндрического барабана 15 прорезаны два горизонтальных паза 18 и 19 шириной 30 мм и длиной 325 мм, расположенные параллельно относительно друг друга, причем с левой нижней части паза 18 установлены зубья 20 высотой 15 мм, направленные вверх по поверхности цилиндрического барабана 15 под углом 45° с шагом 15 мм, а с правой верхней части паза 19 установлены такие же зубья 21 направленные вниз под углом 45° по поверхности цилиндрического барабана 15 (фиг. 1, в). Металлический лист 2 крепится к корпусу цилиндрического барабана 15 и к стойкам 1 посредством болтовых соединений (на фиг. не показан), образуя днище цилиндрического барабана 15.
В днище цилиндрического барабана 15 (ниже горизонтального паза 18) сделан секторный вырез 22, равный половине длины горизонтального паза 18, а в верхней части цилиндрического барабана 15 установлено загрузочное устройство 23, выполненное в виде усеченного металлического шара с отверстием 24 в нижней части, при этом с внешней стороны цилиндрического барабана 15 (напротив горизонтальных пазов 18 и 19) прикреплен отражатель 25, выполненный в виде металлической коробки с пятью направляющими стенками, причем нижняя стенка наклонена под углом 30° (на фиг. не показан).
Высота зубьев 16, 20 и 21 равная 15 мм, принята конструктивно для улучшения процесса отделения зерен кукурузы от стержней в зависимости от размера зерен кукурузы, исключения проникновения зубьев 16 в стержни кукурузы и уменьшения излишнего проворачивания початков кукурузы.
Зазор между молотильным барабаном 14 и цилиндрическим барабаном 15 принят конструктивно равным 5 мм для улучшения горизонтального вращения молотильного барабана 14.
Размеры горизонтальных пазов 18 и 19 приняты конструктивно равными: ширина 30 мм и длина 325 мм для исключения забивания пазов 18 и 19 стержнями и обертками кукурузы.
Сбоку цилиндрического барабана 15 сделано выгрузное окно (на фиг. не показано), для извлечения забившихся стержней и оберток кукурузы. Выгрузное окно закрыто шибером (на фиг. не показан).
Под днищем цилиндрического барабана 15 установлена металлическая сетка 26 для отделения зерен кукурузы от стержней и обертки.
Молотилка работает следующим образом.
-1
Оператор посредством пульта управления 5 включает электродвигатель 4. Крутящий момент от вала 6 электродвигателя 4 через ведущий шкив 7, клиновый ремень 10, ведомый шкив 11 передается на вертикальный вал 12, который приводит во вращение молотильный барабан 14 с частотой вращения 700 мин.
После этого с помощью ленточного транспортера (на фиг. не показан) или вручную в загрузочное устройство 23 загружают початки кукурузы в обертке, которые по боковым стенкам (на фиг. не пронумерованы) загрузочного устройства 23 перемещаются вниз и через отверстие 24 поступают в центральную часть молотильного барабана 14, заполняя пространство внутри цилиндрического барабана 15.
Процесс обмолота происходит за счет сложного движения початков кукурузы. Початки кукурузы перемещаются по поверхности молотильного аппарата 14 вдоль зубьев 16 по параболическим линиям и относительно друг друга. Кроме этого, во вращательном движении початки кукурузы поворачиваются относительно своей оси вокруг некоторого полюса (т.е. зубьев 16, которые разрезают обертку кукурузы) и одновременно поворачиваются относительно друг друга за счет сил трения и сил, действующих в зацеплении между початками кукурузы и металлическим стержнем 17. Вследствие этого происходит обмолот початков кукурузы.
Таким образом, переносное движение является сложным, представляющим собой совокупность поступательного движения подвижной системы вместе с полюсом и сферического движения вокруг этого полюса. Данное сферическое движение в каждый момент времени можно рассматривать как вращение подвижной системы с угловой скоростью вокруг мгновенной оси, проходящей через полюс.
1
2
На грани каждого соседнего нагруженного зерна действуют две силы (P и P), направленные под углами α и φ к вертикали (фиг. 2). Схема сил, действующих на зерна кукурузы во время обмолота показана на фиг. 2.
1
к
2
Сила P является равнодействующей силы трения F, возникающей от давления массы G початков кукурузы и силы трения от действия кориолисовой силы F. Сила P является равнодействующей центробежной силы и массы початков G:
Под действием суммарных сил трения происходит разрушение связи зерна со стержнем в продольном направлении. Разрушение зерновой ножки возможно при условии:
Величина 2α возрастает с уменьшением количества рядов зерен на початке, а f уменьшается с понижением влаги в зерне.
e
На эффективность обмолота початков кукурузы также влияет направление приложенной к початку центробежной силы P. По мере продвижения початка кукурузы к краю молотильного аппарата 14 влияние центробежных сил на обмолот значительно возрастает, при этом процесс обмолота интенсифицируется, если центробежная сила действует на початок выше его центра, что обеспечивается соблюдением условия:
n
n
где r и d - соответственно, радиус и диаметр початка кукурузы, м.
Таким образом, при соблюдении условия (4) трение качения початка заменяется трением скольжения его по поверхности, а некоторые початки могут быть защемлены, что еще более интенсифицирует процесс обмолота. Это наиболее благоприятные условия обмолота початков кукурузы и необходимо стремиться к тому, чтобы в этой фазе технологического процесса вымолачивалось максимальное количество зерна при минимальном их травмировании.
Легкие стержни кукурузы, свободные от зерен, под действием центробежных сил выбрасываются с поверхности молотильного барабана 14, при этом часть стержней кукурузы и частицы оберток, перемещаются вниз по зубьям 20 и выталкиваются наружу через горизонтальные пазы 18 и 19 под действием центробежных сил и воздушного потока, создаваемого вентилятором 8. Другая часть стержней кукурузы, прошедшие горизонтальные пазы 18 и 19, по зубьям 21 опускаются вниз и попадают в основную массу початков кукурузы (что способствует интенсификации процесса обмолота). Удаленные стержни кукурузы и частицы оберток, попадая на металлическую сетку 26, перемещаются к месту утилизации.
Обрушенные зерна кукурузы под действием центробежных сил перемещаются к краю молотильного аппарата 14 и через секторный вырез 22 попадают на металлическую сетку 25 и осыпаются вниз. Другая часть зерен кукурузы, вылетевшая через горизонтальные пазы 18 и 19, попадая о стенки отражателя 25, направляются на металлическую сетку 26 и также осыпаются вниз.
Процесс очистки и сортировки зерен кукурузы аналогичен существующим технологиям.
Предлагаемая конструкция по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- высокая производительность;
- способность осуществления обмолота початков кукурузы в обертке при различной их влажности;
- минимизация травмирования зерен кукурузы при обмолоте початков;
- значительная экономия электроэнергии;
- простота конструкции.
Источники информации.
1. Креймерман, Г.И. Обмолот початков кукурузы / Г.И. Креймерман. - М., 1966. - 104 с.
2. Карпенко, А.Н. Сельскохозяйственные машины / А.Н. Карпенко, А.А. Зеленев. - М.: Колос, 1965. - С.299-300.
3. Курасов, B.C. Молотилка для семенной кукурузы / B.C. Курасов // Кукуруза и сорго. - 1998. - №6. - С.13-14.
4. Пат. 62769 Российская Федерация, МПК A01F 11/06. Молотилка для обмолота початков кукурузы в обертке / Б.Х. Жеруков, Л.М. Хажметов и др. Заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. - №2006142715/22; заявл. 01.12.06; опубл. 10.05.07, Бюл. №13 - 2 с.: ил.