Исследование инновационного процесса теребления стеблей в аппаратах с поперечными ручьями

Автор: Ростовцев Роман Анатольевич, Ковалев Михаил Михайлович, Перов Геннадий Анатольевич, Просолов Сергей Викторович

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Агроинженерия

Статья в выпуске: 3, 2022 года.

Бесплатный доступ

Введение. При уборке льна-долгунца рабочие органы активно взаимодействуют с растениями. Для льнотеребильного аппарата с поперечными ленточно-дисковыми ручьями характерно разделение технологических потоков растений, приводящее к потерям семян и повреждениям стеблей. Цель работы - теоретическое и экспериментальное обоснование изменений конструкции теребильного аппарата с поперечными ленточно-дисковыми ручьями за счет исключения разделения технологических потоков растений при их тереблении. Материалы и методы. Экспериментальные исследования по обоснованию параметров и режимов работы теребильного аппарата проводили по имеющимся и разработанным методикам, а оценку льнопродукции - по действующим ГОСТам. Определялось влияние фаз спелости и урожайности льна, а также типа теребильного аппарата на показатели разделения технологических потоков растений и потерь семян. Устанавливали влияние типа теребильного аппарата, ширины захвата теребильной секции и скорости агрегата на показатели переработки льнотресты. Результаты исследования. Получена зависимость для определения комлевой растянутости стеблей с учетом сцепления семенными коробочками. Конструкцию модернизированного теребильного аппарата использовали для того, чтобы оценить, как уменьшение растянутости и устранение разделения технологических потоков растений при тереблении влияет на снижение потерь семян и повышение выхода длинного волокна. В усовершенствованной машине элементы рамы расположены за теребильным аппаратом. Благодаря модернизации теребильного аппарата льнотреста имела более высокие показатели качества: 1,5 номера у ТЛН-1,9М и 1,25 номера у ТЛН-1,9П. Обсуждение и заключение. Модернизированный теребильный аппарат ТЛН-1,9М при уборке посевов в фазе ранней желтой спелости, по сравнению с аппаратом ТЛН-1,9П, позволяет снизить потери семян на 1,4-2,0 %, на 1,3 % возрастает выработка длинного волокна и увеличивается на 0,45 его номер.

Еще

Лен-долгунец, растения, стебли, теребильный ручей, комлевая растянутость, коробочки, семена, треста, длинное волокно

Короткий адрес: https://sciup.org/147238931

IDR: 147238931   |   УДК: 631.358:677.112   |   DOI: 10.15507/2658-4123.032.202203.355-372

Studying the innovative flax pulling process in apparatuses with transverse pulling channels

Introduction. During fiber-flax harvesting, the working tools of pulling units actively interact with the flax plants. The flax pulling unit with transverse tape-disc pulling channels is characterized by the separation of technological plant flows resulting in the loss of seeds and damage to the flax stems. The aim of the work is the theoretical and experimental substantiation of changes in the design of the pulling units with transverse tape-disc pulling channels by eliminating the separation of technological plant flows during flax pulling. Materials and Methods. Experimental studies to substantiate the parameters and modes of the pulling unit operation were carried out according to available and newly developed methodologies, while the evaluation of flax products was carried out according to current GOSTs (Russian National standards). There was determined the influence of the flax ripeness stages, flax yield, and a type of pulling unit on the indicators of separation of technological plant flows and on seed losses. The influence of the pulling unit type, operating width of the pulling section, and the pulling unit speed on the indicators of processing flax straw was also established. Results. There was obtained the dependence for determining the flax stem base elongation, taking into account the seed boll cohesion. The design of the modernized flax pulling unit was used to assess the effect of reducing the flax stem base elongation and eliminating the separation of technological plant flows during pulling on the reduction of seed loss and increase in the yield of flax longs. In the improved flax harvester, the frame elements are positioned behind the pulling unit. Thanks to the modernization of the pulling unit, the flax straw was of higher quality: 1.5 numbers at THLN-1.9M and 1.25 numbers at THLN-1.9P. Discussion and Conclusion. The modernized pulling unit THLN-1,9M during flax harvesting in the stage of early yellow ripeness, compared with the unit THLN-1,9P, can reduce seed loss by 1.4-2.0%, increased output of long fiber by 1.3%. The production of flax longs increases to 0.45 of its number.

Еще

Текст научной статьи Исследование инновационного процесса теребления стеблей в аппаратах с поперечными ручьями

Потребность развития льняной отрасли АПК России обуславливается необходимостью производства сырья для текстильных предприятий. Основные задачи льняной отрасли – поставки качественного длинного волокна и производство семенного материала. Выполнение этих задач возможно за счет увеличения сборов льнопродук-ции и путем повышения ее качества [1–3]. Механизмы и рабочие органы льноуборочных машин при выполнении технологических процессов активно взаимодействуют с растениями льна-долгунца (дальше льна) [4–6]. При этом растения льна видоизменяются: растягиваются, сжимаются, скручиваются и др. [7; 8]. Это может негативно сказаться на сборах льно-продукции и качестве длинного волокна и семян [9]. Для уборки льна применяют пять типов технологий: сноповая, комбайновая, раздельная, комбинированная и дифференцированная. Они направлены на производство высококачественной волокнистой продукции или получение посевных семян.

Основная технологическая операция – теребление льна. Механизированное теребление льна на больших площадях обеспечивает получение семенной и волокнистой доли урожая в ограниченные сроки. Следовательно, улучшение рабочих органов необходимо для сохранения всего урожая на любом этапе уборки [10; 11]. Теребление льна оказывает влияние на качественные и количественные параметры урожая [12; 13]. Однако особенности конструкции рабочих органов, которые используются для теребления в российских и зарубежных льнотеребилках и льнокомбайнах, могут оказывать механическое влияние на стебли, что заметно ухудшает как количественные, так и качественные показатели [4; 5].

Цель работы – теоретическое и экспериментальное обоснование изменений конструкции теребильного аппарата с поперечными ленточно-дисковыми ручьями за счет исключения разделения технологических потоков растений при их тереблении.

Обзор литературы

Теребление – технологическая операция по извлечению созревших растений из земли вместе с корнями при уборке сельхозкультур1. Применяется в технологиях производства лубяных культур, в селекционно-садоводческом процессе и др. В льноводстве для теребления растений используются многочисленные методы и разнообразные устройства. Достоинства и недостатки каждого из известных теребильных аппаратов позволяют определить цель использования технических средств при уборке культур и учесть особенности технологического процесса2 [2].

Основное применение при уборке льна-долгунца получили теребильные аппараты непрерывного действия, включающие теребильные ручьи (секции), спереди оборудованные делителями, выполненными в форме многогранных клиньев, и выводящие расстилочные устройства [9; 12].

Конструкция теребильных ручьев оказывает определяющее влияние на качество и надежность работы аппарата. Теребильные ручьи состоят из прижатых друг к другу бесконечных ремней (ленточно-роликовые различной формы) или из ремней и обрезиненных дисков (ленточно-дисковые), между которыми зажимаются стебли и выдергиваются из почвы (рис. 1)3. Существует несколько видов этих конструкций:

  • 1.    С дугообразным ленточно-роликовым ручьем (рис. 1a). Достоинства: большая зона теребления, обеспечивающая теребление разного по степени полегания льна. Недостатки: низкая надежность технологического процесса, высокая энергоемкость, ограничение по влажности льна, скольжение ремней относительно друг друга на криволинейных участках ручья, повреждения стеблей.

  • 2.    С прямолинейным ленточно-роликовым ручьем (рис. 1b). Достоинства: малая энергоемкость, большая зона и симметричный процесс теребления, минимальная растянутость стеблей в ленте. Недостатки: неравномерность распределения давления в ручье, сложность конструкции.

  • 3.    С волнообразным ленточно-роликовым ручьем (рис. 1c). Достоинства: большая зона и симметричный процесс теребления растений, надежность технологического процесса, минимальная растянутость стеблей в ленте.

  • 4.    С криволинейным ленточно-роликовым ручьем (рис. 1d). Достоинства: надежность технологического процесса, небольшая энергоемкость и простота конструкции. Недостатки: неравномерность давления по длине ручья, скольжение ремней относительно друг друга на криволинейных участках ручья, повреждение стеблей и износ ремней, несимметричность процесса теребления.

  • 5.    С синусоидальным ленточнороликовым ручьем (рис. 1e). Достоинства: возможность установки требуемого давления в зоне теребления, и в зоне транспортирования стеблей, небольшая энергоемкость. Недостатки: скольжение ремней относительно друг друга на дугообразных участках ручья, повреждения стеблей, износ ремней, сложность конструкции.

    Р и с. 1. Схемы теребильных ручьев льноуборочных машин

    F i g. 1. Schemes of pulling channels of flax harvesters


  • 6.    С ленточно-дисковым ручьем постоянной кривизны (рис. 1f). Достоинства: равномерное распределение давления по длине ручья, отсутствие скольжения ремня по диску, простота конструкции, небольшая мощность для привода. Недостатки: несимметричный процесс теребления растений, надлом стеблей в точке первоначального зажима в ручье.

Том 32, № 3. 2022

Недостатки: скольжение ремней относительно друг друга на криволинейных участках ручья, повреждение стеблей, износ ремней, большая энергоемкость и сложность конструкции.

Апробировано кошение льна-дол-гунца вместо теребления для снижения затрат на приобретение специализированной техники и ускорения уборочных процессов. Получен отрицательный результат: потери дезорганизованного волокна увеличились, материал не удалось использовать для получения экологически чистых льняных тканей4 [8; 14].

Ленточно-дисковый теребильный ручей, характеризующийся наиболее простой конструкцией, высокой надежностью технологического процесса и малой мощностью для привода, является наиболее перспективным и эффективным. Он широко используется в большинстве льноуборочных машин: ТЛН-1,5А, ТЛН-1,9П, ТЛН-1,9М5.

Недостатком конструкции этих аппаратов является повышенный уровень потерь семян и повреждений стеблей (излом и чрезмерное расплющивание при разделении их технологических потоков). Это обуславливает необходимость ее совершенствования6 [9].

Материалы и методы

В процессе исследования применяли методы общего и логического анализа, расчетно-конструктивный, теоретической механики. Использовали компьютерные программы, теорию вероятности и математическую стати-стику7 [4; 5].

Для достижения поставленной цели необходимо понизить силовое воздействие стеблеподводов делителя на подводимые к теребильным ручьям растения льна и устранить разделение технологических потоков при тереблении и транспортировке растений. Это позволит повысить качество и надежность работы.

Эксперименты проводили в Федеральном научном центре лубяных культур (г. Тверь). Было изготовлено три льнотеребильных аппарата с поперечными ленточно-дисковыми ручьями: ТЛН-1,9П, ТЛН-1,9М (рис. 2, 3) и ТЛН-1,9К (рис. 4). Их агрегатировали с мобильным энергосредством (трактор Т-25А1). Скорость агрегата в опытах была 1,6–3,0 м/с. Рисунок 2 был использован в одной из предыдущих работ М. М. Ковалева8.

Технологические потоки в этих аппаратах движутся в поперечном к движению агрегата направлении и поступают на расстил. При определении влияния параметров и режимов работы льнотеребильных аппаратов на показатели качества получаемой продукции исходили из имеющихся инструкций по эксплуатации разных конструкций. При этом объектами исследования стали растения льна-долгунца, стебли, семенные коробочки, семена, процесс теребления, треста, волокно длинное трепаное и опытные теребильные аппараты.

  • a)
  • b)                      c)

Р и с. 2. a) Схема льнотеребильных аппаратов с поперечными ленточно-дисковыми ручьями;

  • b) расположение труб рам над теребильными шкивами у ТЛН-1,9П; с) расположение труб рам за теребильными шкивами у ТЛН-1,9М; 1 – делители; 2 – трубы рамы; 3–6 – обрезиненные теребильные шкивы; 7 – ведущий шкив; 8 – ведомый (натяжной) шкив; 9 – ведущий бесконечный ремень; 10 – ведомый выводящий ремень; 11 – нажимные ролики; I–V – зоны теребильных секций

F i g. 2. a) Scheme of flax pulling units with transverse tape-disc pulling channels;

  • b) arrangement of frame pipes above pulling pulleys in THLN-1.9P; c) arrangement of frame pipes behind pulling pulleys in THLN-1.9M; 1 – dividers; 2 – frame pipes; 3–6 – rubberized pulling pulleys;

  • 7 – driving pulley; 8 – driven (tensioning) pulley; 9 – driving endless belt; 10 – driven output belt;

  • 11 – pressure rollers; I–V – pulling section areas

Р и с. 3. Общий вид льнотеребильной машины ТЛН-1,9М с шириной захвата 0,38 м каждой теребильной секции

F i g. 3. General view of the flax pulling machine ТHLN-1.9M with each pulling section operating width of 0.38 m

Р и с. 4. Общий вид льнотеребильной машины ТЛН-1,9К с шириной захвата 0,25 м каждой теребильной секции

F i g. 4. General view of the flax pulling machine ТHLN-1.9K with each pulling section operating width of 0.25 m

Предметом исследования являлись закономерности изменения показателей качества работы льнотеребильных аппаратов с поперечными ленточно-дисковыми ручьями.

В лабораторно-полевых опытах использовали сорт льна-долгунца Ленок с урожайностью семян при нормированной влажности Ус = 0,3 т/га и Ус = 0,7 т/га со средней общей длиной стеблей 0,70–0,75 м и густотой стеблестоя 1 055–1 544 шт./м2. Уборку льна в эксперименте проводили согласно ГОСТу 33734-20169. Продолжительность вылежки льносоломы в тресту составила 26 суток.

Оценку льнотресты проводили согласно ГОСТам и по разработанной во

Всероссийском научно-исследовательском институте льна методике10. Эксперименты проводили в трехкратной повторности.

Для оценки показателя разделя-емости растений льна и выявления источников потерь семян был проведен лабораторно-полевой опыт со льном в разных фазах спелости. Фазу спелости льна на деляночных посевах определяли по количеству в стеблестое семенных коробочек различной спелости. Это наиболее точный и быстрый способ11.

При посеве устанавливали различные нормы высева семян на делянках. Получена густота стеблестоя от 980 до 2 410 растений льна на одном

  • 9    ГОСТ 33734-2016. Техника сельскохозяйственная. Комбайны и машины для уборки льна. Методы испытаний. М., 2017.

  • 10    ГОСТ 24383-89. Треста льняная. Требования при заготовках. М., 1998 ; ГОСТ 10330-76. Лен трепаный. Технические условия. М., 1982.

квадратном метре, которую определяли по известной методике12.

Работающий на установленном режиме агрегат останавливали и подсчитывали количество стеблей, находящихся в зоне зажима в теребильном ручье, но сцепленных коробочками в зоне схода со стеблеподводов делителя.

Показатель разделяемости R определяли по формуле:

R =

1 _ i-

I      i 0 J

100 % ,

где i сц – количество сцепленных растений, находящихся на участке от их схода со стеблеподводов делителей до начала касания трубы рамы, шт.; i 0 – количество стеблей, находящихся в теребильном участке ручья, шт.:

i 0 = ВiSр μ ,            (2)

где В – расстояние между носками делителей, м; i – густота стеблестоя, шт./м2;

Sр – длина теребящего участка, м; μ – показатель скоростного режима ( μ = υ м/ υ р, где υ м – скорость агрегата, м/с; υ р – скорость теребильных ремней, м/с).

Определение влияния ширины захвата теребильной секции на показате-

ли выхода и качества длинного волокна проводили с использованием теребильных аппаратов ТЛН-1,9М с шириной захвата 0,38 м каждой теребильной секции (рис. 3) и ТЛН-1,9К с шириной захвата 0,25 м каждой теребильной секции (рис. 4).

Результаты исследования

Оценка процесса теребления и качества работы льнотеребильного аппарата ТЛН-1,9П с поперечными ленточнодисковыми ручьями и расположением труб рамы над теребильными шкивами показала, что в процессе теребления растений льна (стеблей с семенными коробочками) на них одновременно действуют три фактора: подвод растений к теребильному ручью делителями, зажим стеблей в теребильных ручьях и разделение их технологических потоков трубами рамы 2 (рис. 2a, 2b). Механическое воздействие труб рамы на растения льна приводит к отрыву семенных коробочек с растений льна, увеличению повреждений стеблей и снижению надежности выполнения технологического процесса.

Для устранения данных недостатков предложено в льнотеребильном аппарате ТЛН-1,9М с поперечными ленточно-дисковыми ручьями размещать трубы рамы за теребильными шкивами, что является инновационным техническим решением для аппаратов такого типа (рис. 2c) [15; 16]. При этом условии исключается разделение технологических потоков растений льна, а отрыв семенных коробочек и повреждения стеблей минимальны.

В процессе подвода растений льна делителями к теребильным ручьям они отклоняются в поперечной и продольной плоскостях, что вызывает комлевую растянутость и перекашивание стеблей в образующейся ленте. Это явление считается негативным, так как оно отрицательно влияет на выход и качество волокна при переработке льнотресты. Поэтому для повышения выхода и качества волокна необходимо уменьшать растянутость стеблей в ленте [17–19].

Для более детального анализа образования комлевой растянутости и показателя разделяемости растений льна, а также степени повреждения стеблей, потерь семян, выхода и качества волокна необходимо определить пути уменьшения растянутости, показателей разделяемости растений и провести технологическую оценку волокна.

На рисунке 5 схематически показано образование комлевой растянутости стеблей, обусловленное особенностями процесса теребления, при котором между теребильным ремнем 1 и дисками 2 одновременно зажимаются стебли АЕ1Е3, СЕ1Е3 и Е0Е1Е3, корни которых закреплены в точках А, С и Е0 на разных расстояниях СЕ1, АЕ1 и Е0Е1 от точки зажима Е1. При сборе этих стеблей в элементарный пучок параллельных растений корни их оказываются смещенными друг относительно друга на разные расстояния. Разность между наибольшим и наименьшим смещением корней является абсолютной комлевой растянутостью ∆L стеблей (рис. 5b, 5c).

Анализ влияния делителей на стебли льна без учета сцепления их верхних частей семенными коробочками изложен в ряде работ13. Ниже приводится определение комлевой растянутости пучка растений, сцепленных семенными коробочками в зоне Е 2 Е 3. На схеме (рис. 5a) площадь D 2 CAD 1 – горизонтальная поверхность поля, с которой жестко связана система координат хОуz .

a)

Р и с. 5. Схемы к определению комлевой растянутости ∆ L стеблей во время их теребления:

  • a)    положение растений и проекции стеблеподводов делителя на горизонтальную плоскость;

  • b)    элементарный пучок растений при воздействии на них носков делителей;

  • c)    в процессе теребления; 1 – теребильный ремень; 2 – теребильный шкив; 3–5 – растения льна

F i g. 5. Schemes for determining the elongation of ∆ L flax stem base during pulling:

  • a)    the position of flax plants and the projection of the divider stem inlets on the horizontal plane;

  • b)    an elementary bundle of plants when exposed to the socks of the dividers; c) in the process of pulling;

1 – the pulling belt; 2 – puller; 3–5 – flax plants

Делители перемещаются в направлении оси х, а их носики проходят путь S. При этом они наклоняют стебли до положения АЕ1, СЕ1 и Е0Е1 их нижних частей. D′1D1H1 и H′2D2H2 проекции делителей на горизонтальную плоскость (для упрощения делители не показаны). На стебли АЕ1Е3 и СЕ1Е3 действуют стеблеподводы делителей, проекции которых обозначены Н2D2 и H1D1. Одновременно с этими стеблями через сцепленность наклоняются и расположенные между ними стебли Е0Е1Е3. На участках Е1Е2 стебли зажимаются в теребильных ручьях.

Линия СD 2 есть линия пересечения продольно-вертикальной плоскости, проходящей через точку С стебля и носик правого делителя, с горизонтальной плоскостью. Линия AD 1 есть линия пересечения продольно-вертикальной плоскости, проходящей через основу А стебля и носик левого делителя, с горизонтальной плоскостью. Линия ОВЕ 0 Е совпадает с осью Ох и с линией пересечения продольно-вертикальной плоскости, проходящей через нижнюю точку Е 1 теребильного ручья и основы Е 0 стебля, с горизонтальной плоскостью.

Так как АВ = ВС и АЕ 1 = СЕ 1, то треугольник АЕЕ 1 равен треугольнику СЕЕ 1. Абсолютная комлевая растянутость АЕ 1 – Е 0 Е 1 = СЕ 1 – Е 0 Е 1 .

Для определения зависимости комлевой растянутости ∆ L воспользуемся зависимостью длин АЕ 1 и Е 0 Е 1 от высоты теребления, равной ЕЕ 1 = Z к, и ширины захвата теребильной секции АС = b . Обозначим угол наклона стебля АЕ 1 к горизонтали α , угол наклона линии АЕ к линии АВ через θ , а угол наклона вперед линии Е 0 Е 1 к вертикали β . Тогда из треугольника АЕ 1 Е следует, что АЕ 1 = ЕЕ 1 / sin α = Z к / sin α , а из треугольника Е 0 Е 1 Е имеем Е 0 Е 1 = = ЕЕ 1 / sec β = Z к / sec β .

С учетом этого

L = АЕ 1 – Е 0 Е 1 =

= Z к / sin α – Z к / sec β =

= Z к(1 / sin α – 1 / sec β ).      (3)

Угол β зависит от густоты стеблестоя, сцепленности верхушечной части растений льна и наклона рядом находящихся стеблей. Если растения не сцеплены, то для них угол β будет близок к нулю.

Угол α находится из треугольника

АЕЕ 1:

cos α = АЕ / АЕ 1 = b sin α / 2 Z кcos θ , откуда tg α = 2 Z к cos θ / b .

Так как sin а = tg а / ^ 1 + tg2 a , то подставим это в (3) и получим:

д L = V b 2 + 4 Z к 2 cos О 2 cos О

- Z к sec р =

- Z к sec р .

Угол θ зависит от угла трения скольжения φ стеблеподвода делителя по стеблям и угла отклонения γ стеблеподвода от продольно-вертикальной плоскости (на рисунке 3 угол γ 0 показан проекцией угла γ на горизонтальную плоскость)14. Угол θ приблизительно равен θ = γ 0 + φ .

В соответствии с формулой (4) проведены расчеты и определена комлевая растянутость ∆L в зависимости от ширины захвата b теребильной секции для ряда значений Z к, θ и β . Зависимость графически показана на рисунке 6.

Расчеты показали, что комлевая растянутость ∆L стеблей увеличивается с ростом угла θ и ширины захвата b секции и уменьшением угла β и высоты Z к теребления. Однако с уменьшением ширины захвата b теребильной секции, при одной и той же ширине захвата теребильного аппарата, будет

Р и с. 6. Зависимость комлевой растянутости ∆ L стеблей от ширины захвата b теребильной секции при: 1–3 – Z к = 15 см, θ = 45º, β = 2º, 12º, 22º; 4–6 – Z к = 25 см, θ = 35º, β = 2º, 12º, 22º; 7–9 – Z к = 35 см, θ = 25º, β =2º, 12º, 22º; 10–12 – Z к = 25 см, θ = 45º, β = 2º, 12º, 22º

F i g. 6. Dependence of the elongation of ∆L flax stem base on the operating width b of the pulling section at: 1–3 – Zк = 15 cm, θ = 45º, β = 2º, 12º, 22º; 4–6 – Zк = 25 cm, θ = 35º, β = 2º, 12º, 22º; 7–9 – Zк = 35 cm, θ = 25º, β =2º, 12º, 22º; 10–12 – Zк = 25 cm, θ = 45º, β = 2º, 12º, 22º усложняться конструкция теребильного аппарата, увеличится его материалоемкость и трудоемкость обслуживания. В теребильных аппаратах этот параметр можно считать устоявшимся. Он находится в пределах 0,25–0,38 м15.

Результаты исследования по определению показателей разделяемости R растений в процессе выполнения технологического процесса теребильным аппаратом ТЛН-1,9П показаны в таблице 1.

Т а б л и ц а 1

T a b l e 1

Количество сцепленных растений i сц и показатель их разделяемости R в теребильном аппарате ТЛН-1,9П (при μ = 1; S р = 0,3 м; b = 0,38 м)

The number of linked plants i сц and their separability index R in the pulling unit THLN-1.9P (when μ = 1; S р = 0.3 m ; b = 0.38 m)

Густота стеблестоя i , шт./м2 / Stem density i , pcs/m2

Количество стеблей в теребильном участке ручья i 0 , шт. / Number of stems in the pulling section of the pulling channel i 0 , pcs

Фазы спелости льна / Phases of ripeness of flax

зеленая / green

ранняя желтая / early yellow

желтая / yellow

полная / full

i сц

R

i сц

R

i сц

R

i сц

R

980

111,7

5

95,5

6

94,6

15

86,6

30

73,2

1 350

153,9

10

93,5

12

92,2

24

84,4

48

68,8

1 930

220,0

16

92,4

18

91,8

38

82,7

72

67,2

2 410

274,7

25

90,9

30

89,1

55

80,0

98

64,3

Из таблицы 1 следует, что с увеличением фазы спелости льна количество сцепленных растений i сц возрастает, а показатель их разделяемости R резко снижается. В фазе полной спелости на высокоурожайном льне ( i = = 2 410 шт./м2) разделяемость растений составляет 64,3 %.

Это значит, что 35,7 % растений не разделяются делителями, а разрываются трубами рамы теребильного аппарата. Так как в фазе полной спелости усилие отрыва семенных коробочек от стеблей наименьшее, по сравнению с фазой ранней желтой спелости, то потери семян при разрыве ленты растений трубами рамы аппарата достигает 12 % (данные Калининской МИС)16.

Результаты лабораторно-полевых опытов показали, что для существенного снижения потерь семян необходимо применять льнотеребилки с поперечными ленточно-дисковыми ручьями на тереблении посевов культуры в фазе ранней желтой спелости. В этом случае сцепленность растений наименьшая, а прочность коробочек и усилие отрыва от стеблей наибольшие.

Основопологающим фактором является изменение конструкции рамы теребильного аппарата путем переноса труб за теребильные шкивы, что исключит разделение технологических потоков при тереблении и транспортировании растений.

Исследования по определению влияния разделения стеблестоя при тереблении льна на потери семян проводили с использование аппаратов ТЛН-1,9П и ТЛН-1,9М (рис. 2, 3). Результаты экспериментов показаны на рисунке 7.

Из рисунка 7 следует, что при уборке льна аппаратом ТЛН-1,9П потери b с семян резко возрастают в сравнении с потерями при использовании ТЛН-1,9М. Рост потерь семян b с имеет место во всех вариантах лабораторно-полевого опыта: на низкоурожайном (Ус= 0,3 т/га) и высокоурожайном (Ус = 0,73 т/га) льне, в ранней желтой (рис. 7a), желтой (рис. 7c) и полной (рис. 7d) спелостях прямостоящего льна, а также в ранней желтой спелости полеглого льна (рис. 7b).

Р и с. 7. Потери семян, допускаемые аппаратами ТЛН-1,9П и ТЛН-1,9М при тереблении льна разной урожайности: co – υ м = 1,6 м/с; ШЛИ – υ м = 2,8 м/с

F i g. 7. Seed losses when using the pulling units THLN-1.9P and THLN-1.9M during pulling flax of different yields: CO – υ м = 1.6 m/s; ШИП – υ м = 2.8 m/s

Эти потери семян при созревании посевов возрастают, причем наибольшие потери имеют место при тереблении полностью созревшего прямостоящего льна. При тереблении полеглого льна вследствие сцепления растений верхушечной частью и переплетения друг с другом наблюдаются повышенные потери семян. При возрастании скорости агрегата потери семян у теребильных аппаратов увеличиваются, что является следствием более интенсивного воздействия рабочих органов на растения.

Различие результатов по потерям семян между рассматриваемыми теребильными аппаратами Agricultural engineering статистически доказуемо. Критерий Фишера: Fрасч > Fтабл (8,9 > 3,0).

Экспериментально установлено, что расположение рамы над теребильными шкивами увеличивает потери семян и снижает разрывную нагрузку стеблей, по сравнению с потерями при расположении рамы за теребильными шкивами, что необходимо учитывать при разработке новых технических средств.

В варианте I при υ м = 1,6–3,0 м/с разрывная нагрузка стеблей была равна 23 Н, а в варианте II (ТЛН-1,9М) она составила 25 Н, то есть на 2 Н выше. Средний номер льнотресты в варианте I составил 1,25 номера, а в варианте

KTSJ

II – 1,5 номера. Все это подтверждает уменьшение отрицательного воздействия аппарата ТЛН-1,9М на стебли по сравнению с аппаратом ТЛН-1,9П.

В результате оценки тресты подтверждено, что при использовании аппарата ТЛН-1,9М наблюдаются более высокие показатели выработки и номера длинного волокна (табл. 2). При работе уборочного агрегата на скоростях υ м 1,6–3,0 м/с и ширине захвата теребильной секции b 0,25–0,38 м выход длинного волокна (средний) составил: в варианте I – 11,96 %, а варианте II – 13,26 %, что на 1,3 % выше, чем в варианте I.

Уменьшение ширины захвата (уменьшение комлевой растянутости стеблей) теребильной секции с 0,38 до 0,25 м обеспечивает статистически доказываемое увеличение среднего выхода длинного волокна на 0,35 % в варианте I и на 0,51 % в варианте II. Изменение показателя выхода длинного волокна по вариантам было выше, чем изменение показателя номера длинного волокна (табл. 2). В варианте I номер волокна находится в пределах от 9,12 до 9,53 ед, а в варианте II от 9,71 до 9,80 ед. Таким образом, проведенная технологическая

Том 32, № 3. 2022

оценка подтверждает более высокое качество волокна при тереблении посевов аппаратом ТЛН-1,9М.

Обсуждение и заключение

Проведенные исследования показали, что снижение дополнительных механических воздействий на растения льна путем внесения изменений в конструкцию аппарата с поперечными ручьями эффективно влияет на выполнение технологического процесса: обеспечивает устойчивость теребления растений, снижает потери семян, увеличивает разрывную нагрузку стеблей, номера льнотресты и длинного волокна, процентономера длинного волокна.

Как показывают результаты исследований, увеличение сборов и качества льнопродукции может быть достигнуто с помощью традиционного способа уборки льна (теребление с формированием ленты растений) и его модернизации. Полученные данные свидетельствуют о том, что дополнительное механическое воздействие на растения, возникающее при работе льнотеребильных аппаратов с расположением рам над теребильными шкивами, может быть устранено за счет улучшения конструкции теребильного аппарата.

Т а б л и ц а 2

T a b l e 2

Показатели технологической оценки льнотресты в опыте с теребильными аппаратами ТЛН-1,9П и ТЛН-1,9М Indicators of technological evaluation of flax straw in the experience with the THLN-1.9P and THLN-1.9M pulling units

Номер варианта / Optionnumber

Вариант / Option

Скорость агрегата υ м , м/с / Unit speed υ м , m/s

Длинное волокно / Long fiber

b = 0,25 м / b = 0.25 m

b = 0,38 м / b = 0.38 m

Выход, % / Output, %

Средний номер / Average number

Процен-тономер / Percentage number

Выход, % / Output, %

Средний номер / Average number

Процен-тономер / Percentage number

I

ТЛН–1,9П

1,6

12,30

9,53

117,2

11,90

9,20

109,5

3,0

11,97

9,36

112,0

11,68

9,12

106,5

II

ТЛН–1,9М

1,6

13,50

9,80

132,3

13,00

9,71

126,2

3,0

13,46

9,78

131,6

12,95

9,69

125,5

Для этого нужно перенести его раму за теребильные шкивы, что позволит устранить разделение технологических потоков растений при их тереблении и транспортировании.

Применение льнотеребильного аппарата ТЛН-1,9М в фазе ранней желтой спелости позволяет снизить потери семян на 1,4–2,0 %. При этом выработка длинного волокна была равна 13,23 %, а его номер составил 9,7 ед, что, в сравнении с аппаратом ТЛН-1,9П, выше на 1,3 % и на 0,25 ед соответственно.

Результаты исследования и испытаний теребильного аппарата ТЛН-1,9М были использованы специалистами Калининской МИС и Федерального научного центра лубяных культур для выпуска опытной партии таких аппаратов.

Agricultural engineering 369

Поступила 17.05.2022; одобрена после рецензирования 13.06.2022; принята к публикации 20.06.2022

Об авторах:

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Agricultural engineering

Submitted 17.05.2022; approved after reviewing 13.06.2022; accepted for publication 20.06.2022

All authors have read and approved the final manuscript.

Список литературы Исследование инновационного процесса теребления стеблей в аппаратах с поперечными ручьями

  • Основные проблемы научного обеспечения льноводства / Р. А. Ростовцев [и др.] // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 3. С. 45-52. doi: https://doi.org/10.22314/2073-7599-2020-14-3-45-52
  • Галкин А. В., Фадеев Д. Г., Ущаповский И. В. Исследование качественных характеристик льноволокна в зависимости от конструкции очесывающего аппарата // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 3. С. 389-399. doi: https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201803.389-399
  • Akin D. E. Linen Most Useful: Perspectives on Structure, Chemistry, and Enzymes for Retting Flax [Электронный ресурс] // International Scholarly Research Notices. 2013. doi: https://doi. org/10.5402/2013/186534
  • Методика определения закономерности растяжения группы стеблей растительных материалов / Ю. Ф. Лачуга [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. 2021. № 1. С. 67-71. doi: https:// doi.org/10.31857/S2500262721010166
  • A Method for Determining Stretching Patterns of a Group of Stems in Plant Materials / Yu. F. La-chuga [et al.] // Russian Agricultural Sciences. 2021. Vol. 47. P. 182-187. doi: https://doi.org/10.3103/ S1068367421020129
  • Головачук I. П., Величко В. Л. Анализ математично! моделi стебла льону // Сшьськогосподар-сью машини. 2017. № 38. С. 27-34. URL: https://eforum.lntu.edu.ua/index.php/jurnal32/issue/view/84/ ВИПУСК 38 (дата обращения: 10.03.2021).
  • Результаты исследований сопротивления растительных материалов изгибу при взаимодействии с рабочими органами уборочных машин / М. М. Ковалев [и др.] // Наука в Центральной России. 2021. № 2. С. 5-12. doi: https://doi.org/10.35887/2305-2538-2021-2-5-12
  • Research on New Technology of Fiber Flax Harvesting / J. Mankowski [et al.] // Journal of Natural Fibers. 2018. Vol. 15, Issue 1. P. 53-61. doi: https://doi.org/10.1080/15440478.2017.1302390
  • Ковалев М. М., Перов Г. А., Просолов С. В. Анализ работы делителей в трудных условиях уборки // Техника и оборудование для села. 2020. № 11. С. 20-24. doi: https://doi.org/10.33267/2072-9642-2020-11-20-24
  • Поздняков Б. А. Актуальные направления совершенствования системы машин для уборки льна-долгунца // Техника и оборудование для села. 2019. № 8. С. 2-6. doi: https://doi. org/10.33267/2072-9642-2019-8-2-6
  • Толстушко М. М., Толстушко Н. О., Юхимчук С. М. Анатз роботи вивщного пристрою льонозбирально! машини // Сшьськогосподарсью машини. 2019. № 43. С. 134-138. doi: https://doi. org/10.36910/agromash. vi43.212
  • Ростовцев Р. А., Черников В. Г., Ущаповский И. В. Основные направления модернизации льняного агропромышленного комплекса России // Вестник аграрной науки. 2019. № 1. С. 19-30. doi: https://doi.org/10.15217/issn2587-666X.2019.1.19
  • Юхимчук С. Ф., Дацюк Л. М., Сацюк В. В. Визначення провертання стебел льону в piB4aKax брального апарату // Сшьськогосподарсьм машини. 2017. № 38. С. 27-34. URL: https://eforam.lntu.edu.ua/mdex.php/jumal32/issue/view/82/BHnyCK 36 (дата обращения: 10.03.2021).
  • Dudarev I., Say V. Development of Resource-Saving Technology of Linseed Harvesting // Journal of Natural Fibers. 2020. Vol. 17, Issue 9. P. 1307-1316. doi: https://doi.org/10.1080/154404 78.2018.1558161
  • Льнотеребилка : патент 2086090 Российская Федерация / Ковалев М. М. [и др.]. № 92015298 ; заявл. 29.12.1992 ; опубл. 10.08.1997. 5 с.
  • Льнотеребилка : патент 2321203 Российская Федерация / Ковалев М. М. [и др.]. № 2006123820 ; заявл. 15.07.2006 ; опубл. 10.04.2008. 6 с.
  • Зинцов А. Н., Соколов В. Н. Разработка и исследование процесса уменьшения растянутости стеблей льна-долгунца в ленте // Аграрный вестник Нечерноземья. 2021. № 4. С. 29-35.
  • Dudarev I. A Review of Fibre Flax Harvesting: Conditions, Technologies, Processes and Machines [Электронный ресурс] // Journal of Natural Fibers. 2020. Vol. 12, Issue 2. doi: https://doi.org/10. 1080/15440478.2020.1863296
  • Зинцов А. Н., Ковалев М. М., Перов Г. А. Вероятностная модель кинематики устройства для уменьшения растянутости стеблей льна-долгунца в ленте // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 1. С. 126-144. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202201.126-144
Еще