Сравнение графического выражения зависимостей профиля среза транспортирующего устройства молотильно-сепарирующего агрегата от секундного объема и влажности колосовой фракции

ранних работ позволил сравнить графическое выражение sion of the dependences of the transporter cut profile on the зависимостей профиля среза транспортирующего устрой-     second volume and humidity of the grain mass entering it. It ства от секундного объема и влажности поступающего на     has been established that the cut profile curves are identical него зернового вороха. Установлено, что кривые профиля     along the entire length of the drum. The confidence factor is среза идентичны по всей длине барабана. Коэффициент     close to 1, which indicates the accuracy of the model. The iden- достоверности близок к 1, что говорит о точности модели.

tity of the averaged cut profiles is obviously dependent on Очевидна идентичность усредненных профилей среза в moisture of the plant mass and on the second feed. зависимости от влажности растительной массы и от се кундной подачи.

Образец для цитирования: Дьяченко, А. Г. Сравнение For citation: A.G. Dyachenko, et al. Comparison of graphic графического выражения зависимостей профиля среза     expression of dependences of transporter cut profile of thresh- транспортирующего       устройства       молотильно-     ing-separating unit on the second volume and spike fraction сепарирующего агрегата от секундного объема и влажно-     humidity. Vestnik of DSTU, 2019, vol. 19, no. 3, pp. 256-261.

сти колосовой фракции / А. Г. Дьяченко, Т. П. Савостина,     

С. Б. Имад // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2019. — Т. 19, № 3. — С. 256-261.  

5980-2019-19-3-256-261

Введение. Улучшение качественных показателей зерна — один из важных факторов повышения урожайности [1, 2]. В процессе зерноуборочных работ, особенно обмолота, происходит сильное повреждение зерен [3]. В зерноуборочном комбайне зерно отделяется от соломенных примесей. На этом этапе зерна получают повреждения, ухудшается их качество, происходят количественные потери [4].

Можно сократить негативное воздействие названных факторов, если в процессе обмолота увеличить путь прохождения массы равномерным слоем по всей длине барабана. Проведенные ранее исследования показали, что обмолачиваемое зерно проходит более плотным слоем в середине барабана [5], и в этой зоне увеличивается сепарация. Ближе к краям барабана масса значительно менее плотная, и объем отделенного зерна здесь в 2–3 раза меньше, чем в середине [6, 7]. С этой точки зрения наиболее перспективной представляется конструкция молотильно-сепарирующего устройства тангенциально-аксиального типа, который равномерно распределяет обмолачиваемую массу по всей длине барабана.

Потери при обмолоте и сепарации зависят от качественных показателей зерна и от технических характеристик барабана [8, 9]. Актуальна также оптимизация профиля среза транспортирующего устройства, которая позволяет проводить обмолот и сепарацию с наименьшими усилиями. Профиль среза транспортирующего устройства — это часть транспортной доски сепаратора, предназначенная для равномерного и непрерывного перемещения колосовой фракции по ширине тангенциально-аксиального молотильно-сепарирующего устройства в виде гиперболоида вращения.

Машиностроение и машиноведение

В свое время была установлена зависимость профиля среза от частоты вращения режущего рабочего органа, высоты его установки и угла наклона режущих элементов жатки [10]. Кроме того, опытным путем установлено, что на процесс обмолота также влияют объем подаваемого зернового материала за секунду (секундная подача) [8], а также скорость движения агрегата [11].

Цель исследования — создание математической модели процесса обмолота при равномерной подаче обрабатываемой массы по всей длине молотильно-сепарирующего барабана.

Материалы и методы. Исследования проводились на испытательном стенде, оснащенном молотиль-но-сепарирующим устройством в форме однополостного гиперболоида (рис. 1).

а )

Рис. 1. Схема стенда, оснащенного молотильно-сепарирующим устройством: вид сбоку ( а ); вид сверху ( б )

б )

Стенд состоит из электродвигателя 1. От него через ременную передачу на приводной барабан 4 передается вращение. На барабане установлено молотильно-сепарирующее устройство. Его форма представляет собой вращающийся однополостный гиперболоид 7. Молотильно-сепарирующее устройство 7 состоит из отбойных битеров 6 и деки 5. Испытательный стенд защищен кожухом 8. В загрузочную зону 2 поступает колосовая фракция. Эта масса по транспортерной ленте 3 подается к молотильно-сепарирующему устройству 7.

При выполнении научной работы ширина барабана была разделена на три зоны, а длина — на пять ячеек. Зерно пшеницы, полученное при обмолоте и сепарации в каждой зоне и ячейке, поступало в отдельные контейнеры для сбора. Солома собиралась отдельно. Затем зерно и солома взвешивались.

Данные, полученные в результате проведенного исследования, обрабатывались статистическими и математическими методами [10, 11].

Предварительные исследования [6, 7, 12] позволяют сделать следующее утверждение: по мере продвижения обмолачиваемого зернового вороха в молотильно-сепарирующем устройстве суммарная сепарация зерна увеличивается от первой зоны к третьей.

В рамках представленной работы профиль среза определен экспериментально.

Задача исследования — сравнить зависимости профиля от:

• — объема подаваемого в секунду растительного материала;

— влажности растительного материала.

Ранее установлена взаимосвязь профиля среза и величины секундной подачи [13, 14], поэтому необходимо установить аналогичную зависимость профиля и уровня влажности обмолачиваемой массы. В табл. 1 представлены абсолютные величины сепарации по ячейкам в зависимости от влажности [12].

Таблица 1

Абсолютные суммарные значения сепарации по ячейкам в зависимости от влажности массы

Влажность зерна XS 1 X S 2 X S 3 X S 4 X S 5 X S Const w = 8 % 10,8893 6,74 4,578 4,401 7,4922 34,1004 0,0341 w = 12 % 8,2186 5,291 3,603 3,264 5,3326 25,7084 0,02571 w = 16 % 6,7987 4,569 3,317 3,115 4,8956 22,6958 0,0227 w = 20 % 6,3305 4,172 3,154 2,916 4,4444 21,017 0,02102 w = 24 % 6,0782 3,906 3,029 2,786 4,2682 20,065 0,02007

Результаты и обсуждение. Для определения профиля среза должно быть выполнено следующее условие: сохранение постоянного (const) количества обрабатываемой массы на единицу длины молотильно-сепарирующего устройства. Величина постоянной определяется отношением суммарной сепарации к длине барабана L = 1200 мм. Методика определения была применена ранее при построении профилей среза, соответствующих различным величинам секундной подачи [14].

Для расчета длины каждой ячейки необходимо определить отношение суммарной сепарации и количества зерновой массы, приходящейся на единицу длины:

I i =

X S

^, const

где ∑ S — величина абсолютной суммарной сепарации в i-й ячейке; const — объем обрабатываемой массы, приходящейся на единицу длины МСУ при заданной влажности растительной массы.

Подставляя значения из табл. 1 в формулу (1) и вычисляя длину каждой ячейки в зависимости от изменения влажности, получаем результаты, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Соотношение влажности массы и длин ячеек

Влажность зерна	1 , мм	2 , мм	3 , мм	4 , мм	5 , мм	∑ , мм
w = 8 %	319,331	197,7	134,3	129,1	219,71	1000
w = 12 %	319,685	205,8	140,1	127	207,43	1000
w = 16 %	299,558	201,3	146,2	137,3	215,71	1000
w = 20 %	301,209	198,5	150,1	138,7	211,47	1000
w = 24 %	302,925	194,7	151	138,8	212,72	1000

Суммарная величина длин всех ячеек ∑ равна ширине барабана B = 1000 мм.

Значения величин длин i откладываются на графике по абсциссе и соответствуют i-м ячейкам длины барабана L.

По заданным табличным значениям для каждой из величин влажности зерновой массы были получены приближенные функции f (x). Каждый график, представленный на рис. 2, описан математической моделью зависимости длины барабана (L) от его ширины (В).

б )

д )

Рис. 2. Зависимость профилей среза от показателя влажности обрабатываемой массы: 8 % ( а ); 12 % ( б ); 16 % ( в ); 20 % ( г ); 24 % ( д )

Машиностроение и машиноведение

Из рис. 2 видна идентичность графиков. Следовательно, можно построить усредненный профиль среза для всего диапазона влажностей обрабатываемого зернового вороха. С этой целью величины длин каждой из ячеек суммируются и делятся на общее количество величин влажностей. По аналогии с предыдущими графиками строится усредненный профиль среза (рис. 3).

Рис. 3. Усредненный профиль среза для обрабатываемой растительной массы влажностью 8%, 12%, 16%, 20% и 24%

Данные рис. 3 сравниваются с полученным ранее усредненным профилем среза, обусловленного секундной подачей (рис. 4).

Рис. 4. Усредненный профиль среза для обрабатываемой растительной массы в зависимости от секундной подачи

Обсуждение и заключения

• 1.    Из графиков рис. 2 видно, что при изменении влажности обрабатываемой растительной массы кривые профиля среза идентичны по всей длине барабана.

• 2.    Коэффициент достоверности аппроксимации R 2 показывает степень соответствия трендовой модели исходным данным. Коэффициент достоверности близок к 1, что говорит о точности модели.

• 3.    Очевидна идентичность усредненных профилей среза в зависимости от влажности растительной массы (рис. 3) и от секундной подачи (рис. 4).