ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ОЧЕСА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Полезная модель относится к области с.-х. машиностроения в частности к лабораторным установкам для исследования параметров и режимов процесса очеса зерновых культур на корню.
Известна лабораторная установка для исследования параметров и режимов процесса очеса зерновых культур включающая раму с закрепленными на ней посредством вала очесывающего барабана цилиндрической формы со съемными гребенками, вращающимся на встречу подаче растений, корпусом в виде сборника очесанного вороха, переднего поворотного кожуха, боковин, одна из которых прозрачна, бегущее поле для указанных растений и привод лабораторной установки (Моисеенко О.В. Исследование параметров и режимов работы приспособления для образования стерневых кулис: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01/ Моисеенко Олег Викторович. - Челябинск: ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет», 2008. -с16, рис.6).
Лабораторная установка позволяет осуществлять исследование отдельных параметров съемных гребенок и очесывающего барабана в зависимости от оборотов очесывающего барабана, расположения переднего поворотного кожуха, скорости подачи растений бегущим полем и потерь зерна и колосьев в ходе технологического процесса очеса.
По совокупности существенных признаков данная лабораторная установка наиболее близка с предлагаемым техническим решением и принята за наиболее близкий аналог к полезной модели.
Главным недостатком лабораторной установки является ограниченность выполнения исследований параметров и режимов очеса зерновых культур применительно к конструкциям очесывающих устройств с одним очесывающим барабаном. В настоящее время, в с.-х. производстве кроме этих очесывающих устройств находят применение также и очесывающие устройства двухбарабанного конструктивного исполнения. Исследования по совершенствованию параметров и режимов функционирования таких, очесывающих устройств на данной лабораторной установке не возможно. Кроме этого, конструктивное исполнение лабораторной установки не позволяет также адекватно исследовать и оценить технологический процесс очеса зерновых культур на хлебостоях с разными характеристиками растений по высоте и полеглости, оценить потери зерна и колосьев на разных этапах протекания технологического процесса, а также в комплексе оценить совместное влияние отдельных факторов и параметров. То есть, на лабораторной установке невозможно смоделировать, исследовать и оценить в целом технологический процесс уборки зерновых культур очесом, аналогично процессам работы современных очесывающих устройств (жаток) однобарабанного или двухбарабанного исполнения.
В предлагаемой полезной модели решается техническая задача повышения исследовательских возможностей и характеристик лабораторной установки для исследования параметров и режимов процесса очеса зерновых культур за счет комплексного моделирования и исследования влияния разных факторов и параметров на протекание технологического процесса очеса на очесывающих устройствах однобарабанного или двухбарабанного исполнения.
Технический результат достигается тем, что предлагаемая лабораторная установка для исследования параметров и режимов процесса очеса зерновых культур включающая раму с закрепленными на ней посредством вала очесывающим барабаном цилиндрической формы со съемными гребенками, вращающимся навстречу подаче растений, корпусом в виде сборника очесанного вороха, переднего поворотного кожуха, боковин, одна из которых прозрачна, бегущее поле для указанных растений и привод лабораторной установки, согласно полезной модели рама лабораторной установки снабжена телескопическими стойками с возможностью регулирования высоты расположения очесывающего барабана относительно поверхности поля - грунта в зависимости от высоты и полеглости хлебостоя растений, также на раме за очесывающим барабаном дополнительно размещен на валу шнек с лопатками или витками, вращающийся по ходу подачи растений, при этом нижняя часть сборника очесанного вороха выполнена по форме ложа шнека с подвижным щитком с возможностью регулирования зазора между ним и концами вращающихся гребенок очесывающего барабана, кроме этого сборник очесанного вороха оборудован окном для выхода последнего из лабораторной установки, вал шнека закреплен на раме с возможностью регулирования зазора между лопатками шнека и поверхностью ложа, а передний поворотный кожух съемно смонтирован на валу очесывающего барабана и выполнен в виде объемной конструкции обтекаемой формы с закрытой внутренней и наружной поверхностью и возможностью регулирования по высоте глубины его погружения в хлебостой растений и зоны их захвата между ним и очесывающим барабаном с его съемными гребенками путем поворота объемной конструкции относительно вала очесывающего барабана и корпуса лабораторной установки, и наконец, съемные гребенки очесывающего барабана выполнены в виде многозубьевых штампованных полос с поперечным профилем прямоугольной или изогнутой формы в направлении вращения очесывающего барабана.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что съемные гребенки смонтированы на очесывающем барабане поворотно с возможностью синхронного регулирования их угла наклона относительно радиуса очесывающего барабана.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что очесывающий барабан выполнен по форме шести или восьми, или девятигранной призмы.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что передний поворотный и съемный кожух снабжен приемным барабаном с гребенками, смонтированным посредством вала на дугообразной направляющей на раме лабораторной установки с радиусом ее кривизны относительно вала очесывающего барабана с возможностью регулирования высоты расположения приемного барабана с передним поворотным кожухом относительно поверхности поля - грунта, глубины их погружения в хлебостой растений и зоны их захвата между приемным и очесывающим барабанами и их гребенками.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что в зоне захвата растений хлебостоя между передним поворотным кожухом и гребенками очесывающего барабана или гребенками приемного и очесывающего барабанов, а также в зонах прохождения очесанного вороха между гребенками очесывающего барабана и подвижным щитком ложа шнека, и в зоне входа очесанного вороха из лабораторной установки установлены контейнеры для сбора потерь зерном и в колосьях, а также всего очесанного вороха.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что бегущее поле для растений выполнено в виде бруса на роликах с рейками и прижимами для комелей растений, а также ограничителем для перемещения бруса с растениями вдоль лабораторной установки.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что привод лабораторной установки для вращения приемного барабана, очесывающего барабана и шнека выполнен с регулированием числа их оборотов от электродвигателя осуществляется посредством цепных передач через звездочки на промежуточных валах и звездочки на валах приемного барабана, очесывающего барабана и шнека с фиксированным числом зубьев на них, и перемещения бегущего поля для растений - с регулированием скорости их подачи.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что электродвигатель привода лабораторной установки выполнен с регулированием числа его оборотов.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что в привод лабораторной установки включен комплект сменных звездочек с числом зубьев отличным от фиксированного, для регулирования числа оборотов приемного барабана, очесывающего барабана и шнека посредством установки указанного комплекта сменных звездочек.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что привод перемещения бегущего поля для растений выполнен в виде блока шкивов разного диаметра, установленного на валу шнека посредством фрикционной муфты, направляющего ролика и тягового троса, один конец которого запасован на брусе бегущего поля, а второй зафиксирован на одном из шкивов блока с возможностью регулирования скорости подачи бруса с растениями путем фиксации троса на шкиве с отличающимся диаметром.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что корпус лабораторной установки оборудован открывающимися гнездами для монтажа датчиков для измерения скорости движения воздушного потока при выполнении технологического процесса очеса растений на разных ее участках.
Кроме того полезная модель характеризуется тем, что ширина захвата приемного барабана, очесывающего барабана и шнека лабораторной установки соответствует ширине одного или двух рядков посева зерновых культур.
Предложенная конструкция обеспечивает повышение исследовательских возможностей и характеристик лабораторной установкой за счет комплексного моделирования и исследования влияния разных факторов и параметров на протекание технологического процесса очеса на очесывающих, устройствах однобарабанного или двухбарабанного исполнения.
Сущность заявленного технического решения дополнительно поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлена лабораторная установка в однобарабанном исполнении, вид сбоку слева.
На фиг.2 представлена лабораторная установка в двухбарабанном исполнении, вид сбоку слева (а), сверху (б) и спереди (в).
На фиг.3 представлены варианты исполнения очесывающего барабана цилиндрической формы с синхронным регулированием угла наклона его съемных гребенок (а, б) и очесывающего барабана по форме шестигранной призмы (в).
На фиг.4 представлена технологическая схема проведения исследований на лабораторной установке в однобарабанном (а) или двухбарабанном (б) исполнении.
Лабораторная установка включает в себя раму 1 (фиг.1 и 2) на которой установлены на валу 2 очесывающий барабан 3 со съемными гребенками 4, на валу 5 шнек 6 с лопатками 7, корпус 8, бегущее поле 9 для подачи растений и привод. Рама 1 лабораторной установки снабжена телескопическими стойками 10, обеспечивающими возможность регулирования высоты расположения рамы 1 и очесывающего барабана 3 относительно поверхности поля - грунта. Очесывающий барабан 3 может иметь цилиндрическую форму или выполнен по форме шести, или восьми или девятигранной призмы (фиг.3).
гр
Съемные гребенки 4 выполнены в виде многозубъевых штампованных полос с поперечным профилем прямоугольной или изогнутой формы в направлении вращения очесывающего барабана 3. Съемные гребенки 4 могут быть закреплены на очесывающем барабане 3 жестко - посредством резьбовых соединений 11 или поворотно - с возможностью регулирования угла наклона (α) относительно радиуса очесывающего барабана 3. В этом случае, съемные гребенки 4 закреплены на втулках 12, которые посредством хомутов 13 смонтированы на очесывающем барабане 3. Каждая из втулок 12 оборудована поводком 14 с пальцем 15, который сопряжен с радиальным пазом 16 поворотного диска 17. Поворотный диск 17 соединен с очесывающим барабаном 3 посредством дугообразных пазов 18 и резьбового соединения 19. Такое соединение обеспечивает возможность углового перемещения поворотного диска 17 относительно очесывающего барабана 3 при ослабленном их резьбовом соединении 19, а также изменение угла наклона съемных гребенок 4 к радиусу очесывающего барабана 3 посредством радиальных пазов 16, пальцев 15 и поводков 14 втулок 12.
Корпус 8 выполнен в виде каркаса из боковин 20, верхней части 21 и сборника очесанного вороха - ложа 22 шнека 6. Ложе 22 оборудовано подвижным щитком 23 с возможностью регулирования зазора между ним и концами вращающихся съемных гребенок 4 очесывающего барабана 3. Корпус 8 имеет окно 24 для выхода очесанного вороха из лабораторной установки. Передняя боковина 20 выполнена прозрачной с возможностью визуального наблюдения технологического процесса очеса растений, а так же проведения фото и киносъемки. Вал 5 шнека 6 закреплен на раме 1 с возможностью регулирования зазора между его лопатками 7 и поверхностью ложа 22. В передней части корпус 8 оборудован передним поворотным кожухом 25, который смонтирован съемно и поворотно на валу 2 очесывающего барабана 3 и подвижно относительно корпуса 8. Передний поворотный кожух 25 в однобарабанном исполнении лабораторной установки выполнен в виде объемной конструкции обтекаемой формы 26 с внутренними и наружными поверхностями 27 и имеет возможность регулирования по высоте глубины его погружения в хлебостой растений и зоны их захвата между ним и очесывающим барабаном 3 и его съемными гребенками 4.
В двухбарабанном исполнении лабораторной установки ее передний поворотный кожух 25 выполнен так же съемным и снабжен приемным барабаном 28 с гребенками 29. Приемный барабан 28 смонтирован на валу 30 на дугообразной направляющей 31 рамы 1 лабораторной установки с радиусом ее кривизны относительно вала 2 очесывающего барабана 3. Такой монтаж обеспечивает возможность регулирования высот расположения переднего поворотного кожуха 25 и приемного барабана 28 относительно поверхности поля - грунта, глубины их погружения в хлебостой растений и зоны их захвата между приемным 28 и очесывающим 3 барабанами и их гребенками 4 и 29. В корпусе 8 лабораторной установки и передних, поворотных и съемных кожухах 25 оборудованы открывающиеся гнезда 32 для монтажа датчиков 33 для измерения скорости движения воздушного потока при выполнении технологического процесса очеса (фиг.4). Ширина захвата приемного 28, очесывающего 3 барабанов и шнека 6 лабораторной установки выполнена равной по ширине посева одного или двух рядков зерновых культур. Бегущее поле 9 для растений состоит из бруса 34 на роликах 35, реек 36 с прижимами для комелей растений и ограничителя 37.
Привод лабораторной установки включает привод для вращения приемного 28, очесывающего 3 барабанов и шнека 6, и перемещения бегущего поля 9 для растений. Привод вращения приемного 28, очесывающего 3 барабанов и шнека 6 выполнен из электродвигателя 38 и цепных передач через звездочку Z1 на валу электродвигателя 38, звездочки Z2, Z3, Z4 и Z5 на промежуточных валах 39 и 40, звездочки Z6, Z7 и Z8 на валах 30, 2 и 5 приемного 28, очесывающего 3 барабанов и шнека 6.Указанные звездочки Z1-5, 6-8 выполнены с фиксированным числом их зубьев. Для обеспечения возможности регулирования числа оборотов приемного 28, очесывающего 3 барабанов и шнека 6 электродвигатель 38 выполнен с регулятором оборотов его вала. В комплектацию лабораторной установки так же включен дополнительный набор сменных звездочек с числом зубьев, отличным от фиксированного значения.
Привод бегущего поля 9 состоит из блока шкивов 41 с разным диаметром, который установлен на валу 5 шнека 6 посредством фрикционной муфты, направляющего ролика 42 и тягового троса 43. Крутящий момент, передаваемый фрикционной муфтой, обеспечивает вращение блока шкивов 41 совместно с валом 5 шнека 6 и перемещение бруса 34 бегущего поля 9 с растениями вдоль лабораторной установки. При фиксации бруса 34 ограничителем 37 относительно поля - грунта фрикционная муфта обеспечивает остановку блока шкивов 41 относительно вала 5 шнека 6. Один конец тягового троса 43 запасован на брусе 34, а второй зафиксирован на одном из шкивов блока 41 с возможностью регулирования скорости подачи бруса 34 с растениями путем фиксации тягового троса 43 на шкиве с другим диаметром. Для сбора потерь зерном и в колосьях, а так же всего очесанного вороха хлебостоя растений в разных зонах протекания технологического процесса очеса в комплектацию лабораторной установки входят контейнеры K1, K2 и К3 (фиг.4).
гр
ат
ат
Подготовка лабораторной установки осуществляется следующим образом. Согласно с принятой программой исследований, комплектуют лабораторную установку: устанавливают необходимый тип очесывающего барабана 3, закрепляют на нем съемные гребенки 4 с требуемым углом их наклона (α) к радиусу очесывающего барабана 3 или регулируют его величину (фиг.3); монтируют необходимый передний поворотный съемный кожух 25 - без (фиг.4а) или с приемным барабаном 28 (фиг.4б); регулируют и фиксируют величины исследуемых параметров (зазоров) между поверхностью переднего поворотного кожуха 25 и съемными гребенками 4 очесывающего барабана 3 (P1) или между гребенками 29 приемного 28 и гребенками 4 очесывающего 3 барабанов; регулируют и фиксируют величину зазора между съемными гребенками 4 очесывающего барабана 3 и подвижным щитком 23 ложа 22 шнека 6 (Р2); регулируют и фиксируют величину зазора между лопатками 7 шнека 6 и ложе 22 (Р3). На брусе 34 бегущего поля 9 закрепляют посредством реек 36 с прижимами комели растений хлебостоя зерновых культур, количество и густоту их размещения производят аналогично с их посевом в рядках на поле. Брус 34 с растениями (фиг.4) устанавливают вдоль лабораторной установки так, чтобы начало хлебостоя растений контактировало с передним поворотным кожухом 25, затем брус 34 стопорят ограничителем 37 на поле - грунте. Второй конец тягового троса 43 фиксируют на одном из шкивов блока 41 (фиг.2б). В гнезда 32 корпуса 8 и переднего поворотного кожуха 25 лабораторной установки монтируют датчики 33 для измерения скорости движения воздушного потока. В соответствии с высотой растений хлебостоя (Нхлеб.), посредством телескопических стоек 10, устанавливают и фиксируют глубину погружения (Нпогр.) переднего подвижного кожуха 25 в хлебостой, его угол атаки (α(К)) и угол атаки (α(б)) приемного барабана 28 (фиг.4). В зонах 1, 2 и 3 лабораторной установки устанавливают порожние контейнеры (K1, К2, К3). Измеряют и фиксируют величину длины бегущего поля 9 (Lполя) с растениями.
об
Работает лабораторная установка следующим образом. Включают электродвигатель 38 привода приемного 28 или очесывающего 3 барабанов и шнека 6 и набирают номинальные обороты их вращения (n), величину которых контролируют с помощью тахометра. При этом блок шнеков 41, благодаря его фрикционной муфте и ограничителю 37 бруса 34 бегущего поля 9, остается неподвижным на валу 5 шнека 6. Одновременно снимают ограничитель 37 бруса 34 бегущего поля 9 и фиксируют секундомером продолжительность очеса растений лабораторной установкой. После чего выключают секундомер и электродвигатель 38 привода. Очесанный хлебостой растений снимают с бруса 34 бегущего поля 9 и проверяют на наличие колосьев с не вымолоченным зерном, их обмолачивают и собирают отдельно. Все полученные в результате опыта потери зерна (зона 1 - в контейнере К1, зона 2 - в контейнере К2, зона 3 - в контейнере К3) отделяют от соломистых фракций и взвешивают каждую в отдельности.
Определяют общие по зонам потери зерна:
1
2
Н
где П, П, П - соответственно масса потерь зерна в зоне 1, зоне 2 и недомолот в очесанном хлебостое, г.
Определяют долю потерь по зонам в технологическом процессе очеса растений:
3
где Q - масса сбора зерна на выходе лабораторной установки в зоне 3 (контейнер К3), г.
Определяют скорость подачи хлебостоя растений в лабораторную установку:
поляj
очесаj
где L, T - соответственно длина бруса бегущего поля с растениями (м), продолжительность очеса (опыта, с) j повторности опыта.
При данной настройке параметров лабораторной установки измерения проводят в нескольких повторностях. После этого, аналогично вышеописанной последовательности изменяют или регулируют величину одного из параметров настройки (зазоров) и продолжают опыты.
Лабораторная установка обладает широкими исследовательскими возможности. В ходе исследований могут быть смоделированы, исследованы и оценены величины следующих характеристик и параметров:
1. Хлебостой растений: высота, неравномерность по высоте; угол наклона растений к поверхности поля; влажность растений.
ат
ат
ат
2. Лабораторная установка: погружение переднего поворотного кожуха (Нпогр) в хлебостой; угол атаки переднего поворотного кожуха (α(К)) и приемного барабана (α(Б)) в двухбарабанном исполнении; зазор между передним поворотным кожухом и гребенками очесывающего барабана (однобарабанное исполнение) или гребенками приемного и гребенками очесывающего барабанов (двухбарабанное исполнении) - Р1; зазор между гребенками очесывающего барабана и передним подвижным щитком ложа шнека - Р2; зазор между лопатками шнека и его ложе - Р3; угол наклона гребенок очесывающего барабана к его радиусу (α); форма очесывающего барабана - цилиндрическая, призма; частота вращения: приемного барабана, очесывающего барабана, шнека, электродвигателя привода; скорость подачи (V) растений.
Исследования на лабораторной установке могут осуществляться в течение всего года, при заготовке хлебостоя растений в снопах. На основе данных результатов исследований осуществляют их статистическую обработку на базе стандартных пакетов программ.
Использование лабораторной установки позволит адекватно смоделировать, исследовать и оценить технологический процесс очеса хлебостоя растений зерновых культур с разными характеристиками на базе очесывающих устройств однобарабанного или двухбарабанного исполнения, установить оптимальные параметры и режимы технологического процесса и определить перспективы и направления его совершенствования.