Рациональная подсистема операций и технических средств для интенсификации процесса сепарации мелкозернового вороха в зерноуборочном комбайне

Введение. Одним из направлений интенсификации процессов сепарации мелкозернового вороха (МЗВ) в воздушно-решетной очистке (ВРО) можно считать создание рациональной подсистемы операций по сепарации МЗВ на верхнем решете с различными операциями по его длине, определяемыми различными параметрами его рабочей поверхности и формирование для разных участков решета воздушных потоков в камере ВРО, обеспечивающих обдув решет с минимизацией коэффициента вариации скоростей воздушного потока по их ширине и различными скоростями по их длине. Важным условием интенсификации следует считать рост эффективности сепарации МЗВ на передней части верхнего решета ВРО.

Постановка задачи. Задачей исследовательского проекта является создание равномерных по ширине решетных сепараторов воздушных потоков для раздельного обдува с рациональной для интенсивной сепарации мелкозернового вороха скоростью воздушных потоков разных участков длины поверхности решет и разработка конструкции верхнего решета с активной сепарирующей поверхностью его начального участка.

Методы исследования. Моделирование процессов, стендовые исследования, полевые испытания ВРО зерноуборочного комбайна.

Структура воздушных потоков и величины распределения их скоростей над решетами в основном зависит от конструкции вентилятора и его воздуховода. Исходя из данного положения и обоснованного в работах [1, 2], разработан оригинальный двухсекционный центробежный вентилятор ВРО зерноуборочного комбайна, на основе которого проведены стендовые исследования совместно с фирмой ООО «Новатор Плюс».

Двухсекционный вентилятор (рис.1, 2) ВРО включает два отдельных кожуха 1. Каждый из крайних кожухов имеет наружные панели 2 и внутренние 3. Наружные и внутренние панели этих кожухов снабжены всасывающими окнами. В кожухах на едином валу 4 размещены несущие звездочки 5, секции лопастных роторов 6, при этом лопастные роторы расположены не радиально, а наклонены под углом 5° в сторону обратную направлению их относительного движения. Кожуха в центральной части отделены друг от друга глухой перегородкой 7. Отдельные кожуха снабжены сходящимися в направлении камеры очистки воздуховодами 8, в каждом из которых установлены по два дефлектора 9.

Анализ рабочих воздушных потоков над верхним решетом ВРО показал [2], что величины коэффициента вариации скоростей воздушных потоков по поперечным участкам ширины решета меньше и более устойчивы при использовании двухсекционного вентилятора, чем прототипа. Например [2], для участков 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 м и числа оборотов крылача вентилятора n=800 об/мин при использовании двухсекционного вентилятора коэффициенты вариации составили 13,07; 11,19; 17,94; 11,86; а при использовании вентилятора прототипа соответственно 35,56; 78,01; 58,16; 42,23 (рис.3). Среднее снижение величины коэффициента вариации по всем участкам двухсекционного вентилятора составило 74%.

Рис.1. Двухсекционный вентилятор

Рис.2. Общий вид двухсекционного вентилятора

90				78,01
80					67,9
70 s						58,16	57,61
У 60 cd Рн			52,12
И 50								42,23	43,64
s 40 У s		35,56
s 30 о	22,1
« 20					14,12	17,94		11,86
10	8,27	13,07	10,04	11,19			13,92		10,16
0	0,2 ]	0,4 аспреде Lt В	0,6 ление ко ентилятор	0,8 эффици ) прототип	1 ента вар Двух	1,2 иации по секционны	1,4 длине р й вентиля	1,6 ешета, м тор	1,8

Рис.3. Изменение коэффициентов вариации скоростей воздушного потока по ширине и длине верхнего решета ВРО зерноуборочного комбайна при использовании различных вентиляторов; n =800 об/мин

Установлено, что использование двухсекционного вентилятора обеспечивает улучшенную структуру воздушных потоков над верхним решетом воздушно-решетной очистки зернокомбайна «Дон-1500Б». Полевые испытания подтвердили положительный эффект и показали более оптимальное распределение воздушного потока, что должно обеспечить лучшие качественные показатели процесса сепарации мелкозернового вороха при функционировании воздушно-решетной очистки зернокомбайна (рис.4).

Рис.5. Секция верхнего решета воздушно-решетной очистки с большим живым сечением в начальном участке

Рис.4. Модернизированная воздушно-решетная очистка зерноуборочного комбайна: 1 – стрясная доска; 2 - двухсекционный вентилятор; 3 – зерновой шнек; 4 – нижний решетный стан;

5 – пальцевая решетка; 6 – удлинитель верхнего решета; 7 – верхний решетный стан; 8 – колосовой шнек

Теоретически обоснованное и разработанное верхнее решето (рис.5) в передней части имело оригинальные жалюзи с индивидуальным открытием, что обеспечивало необходимое направление воздушного потока, вынос легких фракций из вороха и тем самым, обогащение мелкозернового вороха, поступающего на начало верхнего решета. Задняя часть решета была набрана из серийных жалюзи и имела свою регулировку открытия. Нижнее решето очистки использовалось серийное, а привод решетного стана не изменялся.

Рис.6. Потери и чистота бункерного зерна за экспериментальной и серийной воздушно-решетной очисткой зерноуборочного комбайна «Дон-1500Б» при подаче 7,2 кг/с

Лабораторно-полевые испытания зернокомбайна «Дон-1500Б» проводились при уборке ячменя на учебно-опытном полигоне ДГТУ. Урожайность составляла 23-28 ц/га, отношение зерна к соломе (З:С) изменялось от 1:1,4 до 1:1,5, влажность зерна колебалась в пределах 14-16%, соломы – 10-13,5%.

Лабораторно-полевые испытания проводились по общепринятым методикам [1, 2]. Сравнительные испытания показали снижение потерь зерна за модернизированной воздушнорешетной очисткой на 25-35%, повышение чистоты зерна в бункере на 3% (рис.6). За время испытаний забивания решет очисток не наблюдалось.

Выводы. 1. Анализ рабочих воздушных потоков над верхним решетом воздушно-решетной очистки показал, что величины коэффициента вариации скоростей воздушных потоков по поперечным участкам по ширине решета меньше и более устойчивы при использовании оригинального двухсекционного вентилятора, чем эталонного.

• 2.    Лабораторно-полевые испытания подтвердили рост эффективности функционирования ВРО ЗУК при новом подмножестве операций на верхнем решете, с раздельным продуванием участков решет по их длине и повышенной скоростью обдува передней части верхнего решета с активной поглощающей поверхностью.