Структурно-функциональная схема образования потерь при работе жаток и косилок-плющилок

УДК 631.3 
ГРНТИ 55.57.37

Структурно-функциональная схема образования потерь при работе жаток и косилок-плющилок

Примак В.Н., Иванцов В.И.; Ломкин М.С.; Рулевский А.М.,
Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, РФ

По данным проведённых исследований, среднестатистические потери зерна при скашивании составляют в среднем 40-50% и иногда достигают 80% от общих потерь за жаткой, подборщиком и молотилкой. Потери, зависящие только от конструктивных особенностей валковой жатки и подборщика, возникают в результате взаимодействий рабочих органов этих машин со стеблями (рисунок 1). Впервые анализ возникновения потерь при работе волковых жаток обоснован в трудах В.И. Иванцова.
Воздействие внешних условий на жатку рекомендовано описывать функциями N(t), X(t),V(t), где N(t)учитывает рельеф поля, воздействующий на подвески движителя и опорные башмаки жатки, вызывая её колебания; X(t)-состояние стеблестоя; V(t)-скорость движения агрегата. Оценочными характеристиками для данной системы являются потери за жаткой, подборщиком, молотилкой, на уборке зерновых культур. Их можно применить на заготовке кормов при работе кормоуборочных комбайнов и косилок-плющилок.

Общие потери при подборе валков зерновых культур применяется платформа-подборщик, оборудованная транспортёром с пружинными пальцами. Данная машина даёт потери свободным зерном от взаимодействий пружинных пальцев со стеблями, которые имеют низкую установку от земли. В дальнейшем срезанный поток стеблей подаётся к шнеку. В данном случае возникают потери, которые зависят от качества валка. При наличии его неравномерности по высоте срезанная масса толстым слоем подаётся на винтовую линию шнека, который выбивает свободное зерно и бутоны при перемещении массы под шнек и далее после выхода грабли транспортёра из потока стеблей по днищу и отсекателям установленным на боковинах ветрового щитка и внизу под шнеком.
В дальнейшем масса продвигается к центру и подаётся в наклонную камеру пальчиковым механизмом шнека. В месте стыка центральной части шнека и битера проставки, при его наличии возникает скопление потока стеблей, на который (при его наличии) воздействуют пальцы битера проставки, а при его отсутствии воздействие нижнего вальца транспортёра.
Указанные потери подаются на стрясную деку молотилки до поступления зерно-соломистого вороха в молотильный барабан.

Рассмотрим структурно-функциональную схему которую удобно записать в матричной форме для валковых жаток.
 
где А- передаточная матрица;
    к – число реализаций, полученных в разных условиях.
Для кормоуборочных комбайнов матрица аналогична, однако физический смысл образования потерь другой.
На скашивании кормовых, зерновых и зерно-бобовых, культур, платформа-подборщик не используется, а применяется подбирающее устройство с пружинными пальцами, что объясняется влажностью убираемых культур и наличием посторонних предметов, что может засорять массу и привести к серьёзным поломкам питающе-измельчающего аппарата.
В этом случае потери за подборщиком возникают вследствие ударного воздействия на слои валка при его подъёме и на сходе массы с пружинных граблин при подаче валка по шнеку. Применение в данном случае битеров поджимает слой валка и создаёт некоторый эффект, однако потери не устраняет.
Важным средством снижения потерь является наличие открытых боковин на подборщиках открытых боковин, которые устраняют задержки перемещения массы с обеих сторон подборщика, но потери свободным материалом и бабами не устраняет.
Другой вариант работы травяных жаток на скашивании травяных трав при заготовке силоса соответствует работе хидеров зерноуборочных комбайнов с той лишь разнице, что указанные жатки имеют глубину осадки шнека в каркасе машины и наличие мотовила с профилированной беговой дорожкой. В данном случае потери транспортируются в питающий аппарат и идут на измельчение.
Критерием оценки снижения потерь является стабильность работы двигателя комбайна. Существенное влияние на равномерность подачи массы оказывает положение щитка по отношению к нижнему вальцу и угла его установки при различной полеглости. При использовании косилок- жатвенного и ротационного типов, с сужением горловины выброса массы неравномерности потока стеблей существенно влияет на качество подбора, ускорения динамики сушки образуемых валков.
В данном случае на скашивании трав неравномерность подачи потока срезанных стеблей имеет существенное влияние на качество валка и ускорение динамики сушки. Неравномерность потока, в зависимости от состояния агрофона и направления полегания стеблей, в данном случае явные потери малочисленны( на скашивании озимой). Неравномерность воздействия вследствие особенности физико-механических свойств культуры данного типа не обеспечивает равномерности подготовки слоя стеблей при подаче его к шнеку. Дополнительно поток разрыхляется пальцами по ширине шнека и установкой в противофазе в центральной части витками шнека. Эта неравномерность и отслеживается при поступлении потока в плющильный аппарат, в котором его невозможно распределить по ширине. Наличие пучковой массы, проходящей через вальцы порой не до конца обрабатывается, в плане излома чередовании поверхностей. Поэтому валок получается рыхлым, тонкослойным особенно при работе косилок-плющилок ротационного типа с кондиционером.
В нашем представлении целесообразно применять на косилках-плющилках жатвенного и ротационного типа регулируемые щитки связанные автоматической системой их установки аналогичных косилок, которые показаны на рисунке 1.
Выводы
Уточнён физический смысл возникновения потерь при работе валковых жаток и кормоуборочных машин Проведенный анализ показал, что на скашивании кормовых трав структурно-функциональная схема образования потерь имеет определённое отличие от работы валковых жаток. Существенное значение в данном случае приобретают потери от неравномерности потока срезанной, массы поступающей в питающий аппарат или в плющение, кондиционер. Эта неравномерность влияет на энерго-затраты кормоуборочного комбайна и входит в состав критерия оценки качества работы кормоуборочных комбайнов.
Результат проведения анализа и практическое его применение показывает, что в качестве элемента (ячейки) матрицы можно принять конкретное значение реализации случайной функции для определённых условий. Каждый столбец матриц является результатом наблюдений над случайными функциями в различных условиях. Строки матриц характеризуют конкретные реализации.

 

Предложена принципиальная и функциональная схема автоматического устройства, обеспечивающего ускорение динамики сушки валков при работе кормоуборочных машин и снижение потерь.

Принципиальная и функциональная схема устройства показана на рисунке 2. Устройство для формирования валка работает следующим образом. При изменении толщины слоя кормовых трав датчик 6 установленный на оси АА, соединяющий две продольные тяги 11, замеряет количество массы, поступающей в плющильные вальцы 1. Для задания определённой установки регулятора служит мостовая схема 12, при помощи которой настраивают регулятор на оптимальную подачу слоя от оптимальной изменяется положение ползунка датчика 6 и на выходе моста 12 возникает напряжение, которое усиливается усилением постоянного тока 7 и подается на реверсивный электродвигатель 8, по которому масло М под давлением из гидросистемы с помощью исполнительного механизма поступает в золотник 10 и далее на гидроцилиндры 4 и рычаги 3 механизма подпрессовки. Одновременно с этим рычаги 3, имеющие связь с поворотным устройством 13 обеспечивают изменение положения щитков валкоформителей 5, которые раздвигаются, уменьшая толщину выходящего из плющильных вальцев слоя стеблей. При уменьшении слоя стеблей, рычаги 3 возвращаются в исходное положение настройки датчика 6. Этому способствуют пружины возврата щитков 14, которые активизируют поворот щитков.
Процесс управления устройством сводится к изменения подпрессовки поступающего слоя кормовых трав в зависимости от состояния стеблестоя на корню. При этом рабочие скорости перемещения агрегата фиксируются в определенных решениях: на скашивании прямостоящих культур урожайностью 400-500 ц/га до 5 км/ч. Эту работу может обеспечить пальцевый режущий аппарат серийных травяных жаток кормоуборочных комбайнов и косилок-плющилок ротационных и жатвенного типа при минимальных потерях на прямостоячем агрофоне – 0,5%, полегшем – 1,5%. Объектом управления является плющильные вальцы или кондиционер с волкоформителем (ОУ) которые подвержены возмущениям N(t), возникающих при изменении густоты потока скошенной массы кормовых трав. Управление осуществляется по толщине массы, которая воспринимается датчиком 6 (воспринимающим органом ВО). Сравнение заданной величины с фактической (настройкой) происходит в сравнивающем органе СО – мосте 12. Задатчиком настройки является U3. Усилитель постоянного тока и гидрораспределитель на схеме, изображены как усилителные органы УО1 и УО2.
Электродвигатель с редуктором является исполнительными органами, которые подается напряжение U2, а с выхода снимается перемещение S. Регулирующим органом РО является гидроцилиндры 4 и рычаги 3 с поворотными устройствами 13, которые непосредственно воздействуют на объект (ОУ). Регулятор имеет два блока питания: БП1 – аккумуляторная батарея и БП2 – гидросистема с насосом.

Литература
< >Иванцов В.И. Валковые жатки - В.И. Иванцов. - М.:Машиностраение, 1984. - 2007с.Шуринов В.А. Проектирование додборщиков для зерноуборочных и кормоуборочных комбайнов - В.А. Шуринов, В.Н. Примак. - Практическое руководство. Гомель.: ГГТУ, 2002.-139с.