Рекомендации составлены в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве между Таврическим государственным агротехнологическим университетом (ТГАТУ) и Украинским научно-исследовательским институтом прогнозирования и испытания техники и технологий для сельскохозяйственного производства им. Леонида Погорелого (УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого). При подготовке методических рекомендаций использованы материалы исследований по докторской диссертации к. т.н., доц. Леженкина А. Н. «Методология формирования энерго - и ресурсосберегающей технологии уборки зерновых культур в условиях фермерских хозяйств (на примере Украины)», а также обобщения многолетних исследований проводимых лабораторией «Уборочных машин» ТГАТУ и сотрудников УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого, посвященных проблемам совершенствования уборки зерновых культур. Рекомендации предназначены для руководителей фермерских хозяйств, а также научных работников, занимающихся разработкой технологий уборки зерновых культур.

Кравчук В. И.	Директор УкрНИИПИТ им. Пог, дтн, проф., чл. кор.
Леженкин А. Н.	– канд. техн. наук, доцент кафедры «Физики, Теоретической механики и ТММ», ТГАТУ
Кушнарев А. С. Председатель Международного координационного совета стран СНГ по проблеме механизированных технологий уборки и послеуборочной обработки зерна	– докт. техн. наук, проф. член-корр. УААН, главный науч. сотр. УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого
Коваль С. Н.	– канд. техн. наук, ст. науч. сотр., зам. директора УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого
Иваненко И. Н.	– зав. отделом научно-технического сопровождения машин и способов их испытаний УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого

Рекомендованы ученым советом УкрННИИПИТ им. Погорелого.

Решение совета УркНИИПИТ им. Погорелого от 27 марта 2008 года.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Смелик В. А. – д. т.н., проф., зав. кафедрой «Технологические процессы и машины в растениеводстве», СПбГАУ (РФ)

Голуб Г. А. – д. т.н., зав. отделом ННЦ УНИИМЭСХ

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ОЧЕСА РАСТЕНИЙ НА КОРНЮ………………………………………………………………
2.
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ УБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА……………………………………………………………….
3.1 Общее устройство и технологический процесс прицепной уборочной машины……………………………………………………….
3.2 Результаты полевых испытаний прицепной уборочной машины…….
3.3 Технологическая схема агрегата доработки очесанного вороха зерновых…………………………………………………………………..
3.4 Комплекс оборудования для уборки зерновых, разработанный в УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого………………………………….
3.4.1 Схема комплекса оборудования для сбора очесанного вороха и доработки его на стационаре……………………………………………..
3.4.2 Устройство и принцип работы зерноуборочного агрегата АЗР-10 «Колосок»………………………………………………………...
3.4.3 Условия проведения испытаний и основные показатели качества работы зерноуборочного агрегата АЗР-10 «Колосок»…………………
3.4.4 Рекомендации по конструктивной доработке АЗР-10 «Колосок»….
3.4.5 Устройство и технологический процесс прицепного комбайна КОП-3 «Росич»……………………………………………………………
4. РАСЧЕТ СОСТАВА УБОРОЧНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ…………………………………………….
5 Уборка незерновой части урожая…………………………….
5.1 Технологическая схема уборки очесанной соломы……………………
5.2 Технические средства для уборки очесанной соломы…………………
6 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СТАЦИОНАРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР………………………………………..
ВЫВОДЫ……………………………………………………………………..
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………..

«В процессе многовекового исторического развития человечество не изобрело более совершенного в технологическом отношении способа уборки, чем известный с далеких римских времен способ очесывания колосьев»

Академик УААН и РАСХН Л. Погорелый

ВВЕДЕНИЕ

При сложившейся комбайновой технологии уборки зерновых создать благоприятны условия для высокого урожая удается далеко не всегда. Практически повсеместно из-за несвоевременного освобождения полей от соломы послеуборочные полевые работы выполняются с большим опозданием. Компенсировать недобор урожая при таких опозданиях в последующем невозможно, поскольку без высококачественной обработки почвы не могут дать надлежащего эффекта ни применение более качественных семян, ни новые сорта, ни увеличение доз внесения органических и минеральных удобрений.

Кроме того, после распада СССР, во многих странах постсоветского пространства ситуация с комбайновым парком стала критической. Во-первых, парк зерноуборочных комбайнов сократился на 40...50%, а с другой стороны - до 80% комбайнов изношены до предела.

В то же время, выход из создавшейся тупиковой ситуации есть. Серьезной альтернативой комбайновой уборке зерна является стационарные технологии. В 80-е годы прошлого столетия были разработаны различные технологические схемы и изготовлены опытные образцы технических средств для бескомбайновой уборки зерновых.

Однако, эти технологии не нашли широкого внедрения в производство, ввиду ряда существенных недостатков. Главным из которых являются высокие транспортные затраты. Причиной которых является низкая плотность перевозимой массы 50…60 кг/м3. Значительно повысить плотность зерносоломистого вороха, а также снизить затраты на его обмолот позволит технология очеса растений на корню.

Значительный вклад в обоснование технологии и разработку технических средств уборки зерновых культур методом очесывания на корню внесли ученые лаборатории уборочных машин МИМСХ (ныне ТГАТУ), д. т.н., проф. Шабанов П. А., к. т.н., доц. Данченко Н. Н., к. т.н., доц. Аблогин Н. Н., к. т.н. Голубев И. К., к. т.н., доц. Гончаров Б. И., к. т.н., доц. Шокарев И. К., к. т.н., доц. Шкиндер В. Н., к. т.н., доц. Цыбульников В. Н., к. т.н., доц. Повиляй В. М. Благодаря их многолетним исследованиям были разработаны механико-технологические основы уборки зерновых культур методом очесывания растений на корню, а также обоснованы параметры и режимы работы двухбарабанного очесывающего устройства, позволяющего снизить в 2-3 раза потери зерна при уборке и повысить производительность комбайнов.

В УкрНИИПИТ параллельно велись под руководством академика УААН и РАСХН Л. В.Погорелого научно-исследовательские работы по обоснованию и разработке конструкции однобарабанного очесывающего устройства, а также испытания зерноуборочных агрегатов с рабочими органами очесывающего типа.

Следует отметить, что немаловажной задачей при использовании очеса растений на корню является уборка незерновой части урожая.

До настоящего времени, несмотря на возросший интерес к разработке методов и средств повышения почвенного плодородия за счет эффективного использования растительных остатков, отсутствует единая система методологического обоснования применения соломы зерновых культур, как источника органического вещества в образовании и обогащении почвы гумусом, использования незерновой части урожая, как элемента единой системы в земледелии, поддерживающий круговорот и баланс питательных веществ в агроценозах.

1 ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ОЧЕСА РАСТЕНИЙ НА КОРНЮ

Исходя из результатов исследований агробиологических и физико-механических свойств зерновых культур, а также анализа работ [1, 2, 3] была разработана структурная схема технологического процесса уборки зерновых культур (рис. 1) [4, 5, 6].

Полевая уборочная машина выполняет первую операцию в общей технологической цепи уборочного процесса. Ее назначение – очесывание растений на корню, сбор вороха в прицеп и уборка соломы.

Получаемый в результате очесывания ворох представляет собой смесь свободного зерна (60…85%), оборванных колосьев (10…25%) и соломистых частиц (7…25%) (рис. 2) [4].

Собранный в прицеп очесанный ворох доставляется на зерноток для его доработки. Основным назначением агрегата доработки очесанного вороха является выделение свободного зерна и приготовление кормовых брикетов.

Рис. 1. Структурная схема технологического процесса уборки зерновой части урожая с использованием очесывающих устройств.

Необмолоченные колосья (метелки) и грубые соломистые примеси измельчаются до размеров 10…30 мм, после чего поступают на брикетирование, для изготовления кормовых брикетов.

Рис. 2. Фракционный состав вороха.

 

3 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ УБОРОЧНОГО ПРОЦЕССА

3.1 Общее устройство и технологический процесс прицепной уборочной машины

Одним из путей решения проблемы уборки зерновых культур в условиях фермерских хозяйств является разработка модульной зерноуборочной техники для агрегатирования с тракторами класса 1,4 т. При этом лучшим вариантом является сбор зерновой части урожая в прицеп и последующую доработку на стационаре.

Для сбора зерновой части предлагается прицепная уборочная машина с рабочими органами очесывающего типа. Структурная схема очесывающего модуля представлена на рис. 4, а ее общий вид на рис. 5.

Рис. 4. Структурная схема прицепной уборочной машины.

Рис. 5. Общий вид прицепной уборочной машины.

Прицепная уборочная машина представляет собой раму 7 (рис. 6), на которой смонтировано двухбарабанное очесывающее устройство конструкции лаборатории уборочных машин ТГАТУ и пневмомеханический транспортер.

Для агрегатирования уборочной машины используется трактор МТЗ-80.

Технологический процесс уборочного агрегата осуществляется следующим образом. При движении машины по полю очесывающее устройство очесывает растения, воздушный поток создаваемый барабанами 2 и 3 направляет ворох в приемную камеру 11, откуда он скребковым транспортером 4 подается в пневмотранспортер и под воздействие воздушного потока создаваемого центробежным вентилятором 5 транспортируется в тележку 10.

Рис. 6. Технологическая схема прицепной уборочной машины.

Для уборки незерновой части урожая рекомендуется установка режущего аппарата ротационного типа, который будет срезать очесанные стебли, измельчать их и разбрасывать по полю для последующей заделки их в почву.

3.2 Результаты полевых испытаний прицепной уборочной машины

Основными показателями условий проведения испытаний являются высота растений, м, густота стеблестоя на 1 погонном метре или на 1 м2; урожайность зерна, ц/га; влажность зерна и соломы в процентах. Вышеприведенные показатели определялись перед началом испытаний на соевом поле ООО «Фридом Фарм Тера» (с. Высокое Мелитопольского района Запорожской области) в уборочный сезон 2006 года.

Высота растений определялась с помощью линейки, путем непосредственных замеров. В результате был получен дискретный ряд значений N = 50. Были определены основные статистические характеристики: математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации.

Одновременно с высотой растений определялась высота расположения нижних стручков. После расчета статистических характеристик было выявлено, что среднее значение высоты растений сои составило 0,968 м, среднеквадратическое отклонение 0,034 м и соответственно коэффициент вариации 3,51%. Низкое значение коэффициента вариации высоты растений свидетельствует о незначительных колебаниях значений исследуемого процесса относительно среднего значения. Измерения расположения нижних стручков показали, что средние значения высоты расположения нижних стручков относительно поверхности поля составили 0,0063 м, среднеквадратическое отклонение 0,0009 м и коэффициент вариации 14,2%.

Такая особенность культуры определила особенности ее уборки, т. е., при уборке сои очесывающее устройство устанавливается в нижнее положение, чтобы очесывающие гребенки могли очесывать нижние стручки. Для определения урожайности устанавливались рамки размерами 0,5х0,5 м и внутри этой площади срезались растения, которые потом обмолачивались. После расчета полученных данных выявилось, что среднее значение урожайности сои составило 16,3 ц/га, среднеквадратическое отклонение σ = 1,96 ц/га и коэффициент вариации 12,02%. Анализируя влажность зерна и соломы сои следует отметить, что в данном случае влажность зерна и соломы практически совпали, хотя такое явление встречается достаточно редко.

В целом, состояние агрофона для проведения испытаний на сое приведено в табл.1.

Таблица 1

Характеристика агрофона для проведения испытаний на уборке сои

Наименование показателей	Значение показателей
Культура	Соя
Сорт	Агат
Статистические характеристики		S	V,%
Высота растений, м	0,968	0,034	3,51
Густота стеблестоя, шт. на 1 пог. м.	17	1	5,8
Урожайность зерна, ц/га	16,3	1,96	12,02
Влажность зерна, %	12,4	0,7	5,64
Влажность соломы, %	13,8	0,9	6,52
Высота расположения нижних стручков, м	0,0063	0,0009	14,29

Характеристика агрофона для проведения испытаний на уборке проса приведена в табл..2.

Таблица 2

Характеристика агрофона для проведения испытаний прицепной уборочной машины

Наименование показателей	Значение показателей
Культура	Просо
Сорт	Старт
Статистические характеристики		S	V, %
Высота растений, м	0,565	0,037	6,55
Густота стеблестоя, шт. на 1 м2.	236	17	7,2
Урожайность зерна, ц/га	17,8	1,82	10,2
Влажность зерна, %	18,4	2,1	11,4
Влажность соломы, %	49,2	5,2	10,5

Анализ данных табл.2 показывает, что испытания уборочной машины проводились в условиях незначительных колебаний внешних воздействий, о чем свидетельствует незначительность коэффициентов вариации основных показателей агрофона.

В уборочный сезон 2006 года проводились полевые испытания уборочного агрегата (рис.7) на уборке проса и сои.

В ходе проведения эксперимента на уборке сои было выявлено, что уборочная машина удовлетворительно выполняет технологический процесс, где в диапазоне скоростей 0,8…2,87 м/с.

Потери зерна осыпью составили 0,3…1,2% и неочесанными стручками 0,3…0,62%, общие потери составили соответственно 0,82…1,82% (рис.8).

Рис.7. Общий вид уборочного агрегата

Графики свидетельствуют, что с увеличением поступательной скорости движения агрегата на уборке сои потери неочесом незначительно возрастают, а осыпью вначале снижаются с 0,7% до 0,3% (при скоростях движения 0,8…2,0 м/с), а затем возрастают до 1,2% при скорости 2,87 м/с. Наиболее рациональным диапазоном скоростей движения агрегата на уборке сои являются 1,7…2,2 м/с.

В уборочный сезон 2006 года на полях ООО «Приазовье» (с. Константиновка Мелитопольского района Запорожской области) проводились испытания уборочного агрегата на уборке проса. Эксперименты проводились в диапазоне скоростей 0,8…2,87 м/с. В результате экспериментальных исследований было установлено, что потери неочесом изменяются в пределах 0,1…1,0%. С увеличением поступательной скорости движения агрегата потери неочесом вначале незначительно увеличиваются, а при скорости движения 1,0…2,2 м/с практически не изменяются, а потом, начиная со скорости 2,3 м/с, начинают возрастать с 0,33% до 1,0%, т. е. почти в 3 раза. Этот факт объясняется тем, что при скоростях 2,3…2,87 м/с наблюдается увеличение амплитуды горизонтальных колебаний уборочной машины. Потери зерна осыпью вначале убывают с 1,2% при скорости движения 0,8 м/с, до 0,41 – при скорости 1,7 м/с, а потом, начиная со скорости 2,2 м/с возрастают до 1,78%. Общие потери зерна при этом составляют 0,6…2,8% (рис.9).

Втрати зерна неочесом Втрати зерна осипью Загальні втрати

Рис.8. Зависимость изменения потерь зерна от скорости движения

агрегата на уборке сои.

Рис.9. Зависимость изменения потерь зерна от скорости движения агрегата на уборке проса.

Рекомендуется уборку проса проводить на скоростях 1,46…2,2 м/с, при работе на данных режимах общие потери составляют 0,6…1,0%, что не превышает агротехнических требований. График зависимости потерь зерна от скорости движения агрегата на уборке проса приведен на рис.9.

В результате выполнения машиной технологического процесса получается очесанный ворох, который представляет собой смесь свободного зерна, необмолоченных стручков и соломистых примесей с обмолоченными стручками.

Как видно из диаграммы , свободного зерна в очесанном ворохе содержится 61,37%, необмолоченных стручков 23,51% и 12,15% соломистых примесей и обмолоченных стручков.

Исследования влияния поступательной скорости машины на содержание свободного зерна в очесанном ворохе показали, что средние значения содержания свободного зерна в очесанном ворохе при скоростях движения 0,8...1,46 м/с незначительно возрастают (с 62% до 65%), а затем, начиная со скорости движения 1,7 м/с, начинают убывать до 55%. Среднеквадратическое отклонение содержания свободного зерна в очесанном ворохе с увеличением скорости движения уборочного агрегата незначительно убывает.

Очесанный ворох, кроме фракционного состава, характеризуется плотностью. Программа проведения исследований включала в себя определение плотности очесанного вороха сои. В результате экспериментальных исследований было установлено, что средние значения плотности зерносоломистого вороха сои составляют = 137,3 кг/м3, среднеквадратическое отклонение σ = 15,1 кг/м3, коэффициент вариации V = 11%.

Исследования дробления зерна очесывающими органами показали, что средние значения дробления составили =3,9%, при этом среднеквадратическое отклонение равно σ = 0,55% и коэффициент вариации V = 14,1%. Причем наблюдалось дробление зерна сои на две половинки.

Исследования фракционного состава очесанного вороха проса показали, что свободного зерна в нем содержится 87,3%, необмолоченных метелок 3,5% и соломистых примесей 9,2%. Д

3.3 Технологическая схема агрегата доработки очесанного вороха зерновых

Очесанный ворох зерновых и зернобобовых культур состоит главным образом, из трех компонентов – свободного зерна, оборванных колосков (метелок), для зернобобовых – стручков, и соломистых примесей, причем, свободного зерна содержится более 60%. Исходя из вышеприведенных фактов, наиболее целесообразным на первом этапе доработки очесанного вороха, является выделение свободного зерна.

Поскольку зерно по своим размерам значительно отличается от соломистой фракции и оборванных колосков (метелок), то наиболее целесообразно их разделять по размерным признакам.

Анализ методов и средств разделения сильнозасоренного зернового вороха дает основание для использования цилиндрических решет с наружной рабочей поверхностью (скальператоров).

Цилиндрические решета с наружной рабочей поверхностью позволяют разделять очесанный ворох по размерным признакам на две фракции – свободное зерно и грубые соломистые примеси (солома) с оборванными колосками (метелками). Дальнейший этап доработки второй фракции заключается в приготовлении кормовых брикетов.

Стационарный агрегат доработки очесанного вороха  состоит из двух технологических линий: линии выделения свободного зерна и линии приготовления кормовых брикетов.

Линия выделения свободного зерна из очесанного вороха включает в себя бункер 1, цилиндрические решета 2 и 3 с наружной рабочей поверхностью, ротационную 4 и пассивную 5 очистительные щетки, питающий 9 и дозирующий 10 транспортеры, вибролоток 6 с эксцентриковым приводом 7 и зерновой шнек 8.

На основании анализа источников [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21], а также проведенных полевых экспериментальных исследований была разработана технологическая схема линии приготовления кормовых брикетов .

Линия приготовления кормовых брикетов состоит из бункера-питателя 13 (для данной цели можно использовать серийно выпускаемый бункер-питатель БДК-Ф-70-20), измельчителя грубых кормов 17 (ИГК-30Б), циклона 19 со шлюзовым затвором 20, ленточного транспортера 21, смесителя 22, питателя 23, пресса 24, транспортеров 25 и 26, охладителя 27 и вентиляторов 28 и 29.

Рабочий процесс агрегата протекает следующим образом. Поступающий с поля очесанный ворох из прицепа выгружается в бункер 1, при помощи питающего транспортера 9 он перемещается к дозирующему транспортеру 10 и равномерным потоком поступает на вибролоток 6.

Вибролоток предназначен для предварительной сепарации очесанного вороха. По мере перемещения по поверхности вибролотка происходит перераспределение фракционного состава очесанного вороха. Вследствие вибрации свободное зерно перемещается вниз, а крупные соломистые примеси и оборванные колоски (метелки) оказываются вверху. Вибролоток частично разгружает цилиндрическое решето 2, так как на нем происходит перераспределение компонентов очесанного вороха.

Сегрегированный поток очесанного вороха поступает на рабочую поверхность цилиндрического решета 2. Свободное зерно, мелкие примеси и незначительная часть соломистых примесей идут проходом через ячейки барабана, а крупные соломистые примеси, оборванные колоски (метелки) не прошедшие через ячейки решета 2 снимаются ротационной очистительной щеткой 4 и подаются в бункер-питатель 13. Проходовая фракция по направляющим лоткам 11 и 12 поступает на второе цилиндрическое решето 3. Цилиндрические решета 2 и 3 различаются размерами ячеек. На решете 2 ячейки большего размера, они позволяют увеличить его пропускную способность, однако вместе с зерном в проход идет часть соломистых примесей. Для выделения этих примесей устанавливается второе цилиндрическое решето 3, на котором ячейки меньшего размера, чем на первом. На втором решете зерно с мелкими примесями идет проходом, а соломистые примеси – сходом. Для съема соломистых примесей устанавливается пассивная очистительная щетка 5.

Выделенное свободное зерно выводится шнеком 8. В дальнейшем зерно поступает на предварительную очистку, для чего целесообразнее всего использовать ворохоочиститель ОВС-25.

Вторым этапом доработки очесанного вороха является приготовление кормовых брикетов из сходовой с решет фракции. Технологический процесс приготовления кормовых брикетов заключается в следующем. Поступающая в бункер 13 с цилиндрических решет вторая фракция, включающая в себя грубые соломистые примеси и оборванные колоски (метелки), при помощи питающего транспортера 14 перемещаются к дозирующему транспортеру 15 и дозированным равномерным потоком подается на ленточный транспортер 16, который транспортирует ее в измельчитель 17. В измельчителе за счет воздействия рабочих органов, поступивший материал измельчается на частицы размерами 10…30 мм с расщеплением стеблей вдоль волокон. Измельченный продукт отводится по трубе 18 воздушным потоком в циклон 19. Через шлюзовой затвор 20 измельченный материал поступает из циклона 19 на ленточный транспортер 21, который загружает смеситель 22. В смесителе происходит перемешивание и увлажнение измельченного материала. Для получения качественных кормовых брикетов их обогащают карбамидом, мелассой или щелочью. Подготовленный водный раствор карбамида, мелассы или щелочи вводится в смеситель 22 форсунками системы подачи воды. В смесителе 22 компоненты тщательно перемешиваются и питателем 23 подаются в пресс 24. В прессе корм продавливается вальцами через отверстия кольцевой матрицы. Пресс позволяет получать кормовые брикеты размерами 35х35 мм.

Готовые брикеты из пресса при помощи ленточных транспортеров 25 и 26 направляются в охладитель 27, откуда они поступают на хранение.

Рис.12. Технологическая схема стационарного агрегата доработки очесанного вороха

 

3.4 Комплекс оборудования для уборки зерновых, разработанный в УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого

3.4.1 Схема комплекса оборудования для сбора очесанного вороха и доработки его на стационаре

В УкрНИИПИТ им. Леонида Погорелого для фермерских хозяйств разработана технология уборки зерновых с доработкой очесанного вороха на стационаре. Для сбора очесанного вороха предлагается использовать самоходную уборочную машину с однобарабанным очесывающим устройством. Уборочная машина (рис.13) [22] состоит из однобарабанной очесывающей жатки 1, навешенной на энергосредство Е-304 2, скребкового транспортера 3, пневматического транспортера 4, тракторного прицепа ПСЕ-12,5 5.

Рис.13. Технологическая схема самоходной уборочной машины на базе Е-304

Однобарабанное очесывающее устройство (рис.14) [23] включает в себя стабилизирующий носок 1, очесывающий барабан 2, корпус 3, шнек 4.

Рис. 14. Технологическая схема очесывающего устройства.

Очесывающий барабан (рис.15) [24] представляет собой цилиндр, по образующим которого установлены под углом 20º к оси ротора очесывающие гребенки.

Рис.15. Схема очесывающего барабана жатки ЖОН-4.

Технологический процесс уборки протекает следующим образом. При движении по полю уборочной машины очесывающий барабан очесывает растения и подает очесанный ворох в шнек, откуда он при помощи скребкового транспортера поступает в пневмотранспортер, который загружает ворохом тракторный прицеп ПСЕ-12,5.

При заполнении прицепа ворохом, он транспортируется на стационарный пункт для доработки.

Доработка очесанного вороха осуществляется при помощи комбайна, установленного стационарно и имеющего электрический привод рабочих органом (рис. 16) [22].

Рис. 16. Технологическая схема доработки очесанного вороха зерновых: 1 – цепочный транспортер подачи хлебной массы; 2 – электродвигатель привода молотильного барабана; 3 – молотилка комбайна СК-5 «Нива»; 4 – электродвигатель подающего транспортера

3.4.2 Устройство и принцип работы зерноуборочного агрегата АЗР-10 «Колосок»

3.4.3 Условия проведения испытаний и основные показатели качества работы зерноуборочного агрегата АЗР-10 «Колосок»

В уборочный сезон 2000 года на полях опытного хозяйства «Исследовательское» проводились полевые испытания экспериментального образца зерноуборочного агрегата АЗР-10 «Колосок». Для агрегатирования прицепного комбайна использовался трактор ХТЗ-16131. Перед началом испытаний было определено состояние агрофона. Результаты измерений приведены в таблице 2 [26].

Таблица 2

Состояние агрофона для проведения испытаний АЗР-10

№	Показатели	Ед. измер.	Значение показателей
1	2	3	4
1	Культура		Яровой ячмень

Продолжение табл.2.

1	2	3	4
2	Урожайность зерна	Ц/га	40,7
3	Состояние зерна и соломы		1:0,7
4	Влажность зерна	%	13,2
5	Влажность соломы	%	17,5
6	Высота растений	См	54
7	Полеглость растений	%	31,5
8	Засоренность культуры	%	0,1
9	Густота стеблестоя	Шт./м2	554

Испытания проводились на двух скоростях 2,0 км/ч и 3,2 км/ч, при этом частота вращения очесывающего барабана составляла 760 об/мин. В результате проведения испытаний получены следующие показатели качества работы зерноуборочного агрегата (табл.3) [26].

Таблица 3

Показатели качества работы зерноуборочного агрегата АЗР-10

№	Показатели	Ед. изм.	Значения
Скорость 2 км/ч	Скорость 3,2 км/ч
1	Потери за жаткой всего	%	3,35*	1,67*
	В том числе: свободным зерном	%	7,84	7,05
	А) слева	%	0,56	0,5
	Б) посередине	%	6,5	5,98
	В) справа	%	0,78	0,5
	Зерном в очесанных колосках	%	1,12	0,5
	Зерном в неочесанных колосках	%	0,95	0,2
2	Потери за молотилкой	%	0,05	0,05
3	Потери зерна за очисткой	%	0,56	0,22
4	Общие потери зерна за агрегатом	%	5,02	2,04
5	Качество зерна в бункере:
	- основное зерно	%	99,4	99,0
	- дробленое зерно	%	1,52	1,2
	- засоренность	%	0,59	0,99

* указанные потери зерна без учета потерь посередине агрегата из-за забивания шнека и молотильного аппарата.

3.4.4 Рекомендации по конструктивной доработке АЗР-10 «Колосок»

В результате проведения полевых испытаний зерноуборочного агрегата установлено, что общий уровень потерь зерна превышает допускаемый агротехническими требованиями. С целью снижения потерь зерна рекомендуется выполнить следующие конструктивные доработки агрегата:

- модернизовать вильчатый битер;

- заменить профиль порога на переходе от шнека к барабану;

- установить цельный съемник вместо прутков и расширить окно для подачи вверх;

- установить щиток снаружи битера и отсекатель массы внутри барабана;

- увеличить окно на входе в барабан;

- отвести обмолоченную массу от выгрузного окна;

- необходимо отвести технологическую массу на сепарирующий участок барабана;

- необходимо обеспечить копирование поверхности в поперечной плоскости.

3.4.5 Устройство и технологический процесс прицепного комбайна КОП-3 «Росич»

 

4 РАСЧЕТ СОСТАВА УБОРОЧНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ

Для расчета состава уборочно-транспортного комплекса используем математическую модель уборочного процесса (2).

Математическая модель представляет собой систему линейных уравнений. На первом этапе данная система уравнений была решена в общем виде относительно вероятности рj. Численные значения вероятностей рj являются переменными, и зависят от интенсивности потоков, которые обратно пропорциональны среднему времени пребывания их в том или ином состоянии. Интенсивности потоков определяются из выражений (1). Поскольку время пребывания машин в том или ином состоянии является переменными и зависит от производительности машин, рассмотрим факторы, влияющие на ее значения, для каждого элемента уборочно-транспортного комплекса.

Производительность уборочной машины определяется из выражения

Q = B × V × U3 × KA × KT. (4)

Как видно из приведенной формулы производительность зависит от скорости движения уборочной машины, урожайности зерна и состояния стеблестоя. Для расчета производительности уборочной машины были использованы данные урожайности зерновых культур в Украине за последние 20 лет [28].

Скорость движения уборочного агрегата принималась в диапазоне 1,6…2,2 м/с. В результате расчетов получен массив значений производительности, при этом её значения колеблются в пределах 0,75…2,2 кг/с. При расчете производительности принималась постоянная ширина захвата уборочной машины В = 1,8 м.

Как видно из выражений (1) для определения интенсивностей заполнения тележки очесанным ворохом λу. м., необходимо знать время, затраченное для выполнения данной операции tу. м., которое определяется из соотношения [29]:

(5)

Где p - плотность очесанного вороха, кг/м3;

V - объем прицепа - тележки, V=40 м3;

q - производительность уборочной машины.

Плотность очесанного вороха была определена экспериментальным путем на основании многолетних исследований проводимых сотрудниками лаборатории уборочных машин ТГАТА (МИМСХ) [30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37].

В результате расчета значений времени заполнения тележки очесанным ворохом был получен массив значений (N = 100), при этом tу. м. находилась в диапазоне 1800…4800 с.

Вторым этапом уборочного процесса является доработка очесанного вороха на стационаре. При этом доработка состоит из двух этапов. На первом этапе выделяют из вороха свободное зерно, а на втором этапе приготовляют кормовые брикеты из соломистых примесей и зерна в колосе (метелке) [38].

Расчет времени сепарации порции вороха определяется из соотношения [29]:

(6)

Где m - масса порции вороха, поступившего на доработку;

qв - производительность ворохоочистителя.

В общем случае время обработки порции вороха зависит главным образом от производительности ворохоочистителя, которая является случайным процессом. При расчетах принимались различные значения производительности ворохоочистителя в диапазоне 2,22…13,3 кг/с и соответственным образом был получен числовой ряд значений времени сепарации порции вороха.

Аналогично были определены интенсивности перемещения трактора с полным и пустым прицепом. Для упрощения расчетов были приняты следующие допущения:

- скорость движения трактора с полным прицепом равняется скорости движения с пустым прицепом, и следовательно tт. х.= tт;

- время выгрузки прицепа принималось постоянным, т. е. tв. п.= const.

- время замены прицепа - тележки также принималось постоянным.

Для расчета вероятностей состояний была составлена матрица варьирования интенсивностей. Максимальное значение интенсивности обозначалось знаком (+), а минимальное знаком (-).

Таблица 5

Матрица варьирования интенсивностей

№	Lу. м.	Lд	Lт = lт. х.
1	-	-	-
2	-	-	+
3	-	+	-
4	-	+	+
5	+	-	-
6	+	-	+
7	+	+	-
8	+	+	+

Исходные данные для расчета вероятностей состояний приведены в табл. 6.

Таблица 6

Значение интенсивностей потоков

	Интенсивность Заполнения Тележки, Lу. м.	Интенсивность Доработки Продукции вороха, lд	Интенсивность Перемещения Транспорта, Lт
Максимальное значение (+)	0,00056	0,0033	0,0023
Минимальное значение (-)	0,00028	0,0008	0,0014

Используя данные таблиц 5 и 6, а также общие выражения для определения вероятности состояний звеньев уборочно-транспортного комплекса, были рассчитаны их численные значения.

Численные значения вероятностей состояний, при различных значениях интенсивностей потоков приведены в табл. 5.

Расчет численных значений вероятностей состояний дал возможность получить модели регрессии описывающие изменение вероятностей пребывания комплекса машин в каждом из возможных состояний. Для построения математической модели был использован линейный двухуровневый план. Согласно матрицы варьирования интенсивностей (табл.5) был реализован компьютерный эксперимент для трех факторов. В качестве переменных факторов были выбраны: интенсивность заполнения уборочной машиной прицепной тележки – х1; интенсивность доработки очесанного вороха – х2 и интенсивность перемещения трактора – х3. При расчетах были использованы численные значения интенсивностей потоков (табл.6).

Таблица 7

Численные значения вероятностей

Вероятности	Значение вероятностей
1	2	3	4	5	6	7	8
Р1	0,1	0,078	0,032	0,027	0,141	0,116	0,05	0,045
Р2	0,03	0,032	0,019	0,019	0,047	0,051	0,031	0,034
Р3	0,064	0,058	0,009	0,011	0,09	0,086	0,015	0,019
Р4	0,048	0,024	0,062	0,035	0,058	0,032	0,083	0,052
Р5	0,007	0,01	0,003	0,004	0,013	0,018	0,005	0,008
Р6	0,027	0,014	0,057	0,032	0,05	0,026	0,107	0,061
Р7	0,42	0,366	0,423	0,421	0,272	0,256	0,296	0,325
Р8	0,015	0,016	0,003	0,004	0,026	0,028	0,005	0,007
Р9	0,029	0,025	0,037	0,037	0,041	0,039	0,059	0,062
Р10	0,00189	0,00148	0,00017	0,0002	0,00658	0,00503	0,00057	0,00069
Р11	0,019	0,035	0,001	0,003	0,027	0,047	0,002	0,004
Р12	0,102	0,06	0,129	0,085	0,129	0,084	0,177	0,129
Р13	0,01	0,0164	0,0002	0,0004	0,0301	0,0474	0,0005	0,0012
Р14	0,022	0,008	0,026	0,011	0,055	0,022	0,072	0,033
Р15	0,099	0,242	0,187	0,298	0,003	0,124	0,08	0,196
Р16	0,008	0,012	0,011	0,013	0,012	0,019	0,018	0,023

После определения коэффициентов регрессии была получена система линейных уравнений.

у1 = 0,0737 + 0,0143∙х1 – 0,0352∙х2 – 0,0069∙х3 – 0,0053∙х1∙х2 – 0,0004+

+ 0,0048∙х2∙х3;

У2 = 0,0329 + 0,0078∙х1 – 0,0070∙х2 + 0,0011∙х3 – 0,0012∙х1∙х2 + 0,0005∙х1∙х3 –

- 0,0004∙х2∙х3;

У3 = 0,044 + 0,0083∙х1 – 0,0304∙х2 – 0,0004∙х3 – 0,0051∙х1∙х2 + 0,0005∙х1∙х3 +

+ 0,0019∙х2∙х3;

У4 = 0,0494 + 0,007∙х1 + 0,0089∙х2 – 0,0134∙х3 + 0,0025∙х1∙х2 – 0,0007∙х1∙х3 –

- 0,0012∙х2∙х3;

У5 = 0,0083 + 0,0025∙х1 – 0,0036∙х2 + 0,0017∙х3 – 0,0011∙х1∙х2 + 0,0005∙х1∙х3 –

- 0,0005∙х2∙х3;

У6 = 0,0468 + 0,0142∙х1 +0,0177∙х2 – 0,0135∙х3 + 0,0055∙х1∙х2 – 0,0041∙х1∙х3 –

- 0,0043∙х2∙х3;

У7 = 0,3474 – 0,0603∙х1 + 0,0188∙х2 – 0,0054∙х3 + 0,0044∙х1∙х2 + 0,0087∙х1∙х3 +

+ 0,0122∙х2∙х3;

У8 = 0,0129 + 0,0034∙х1 – 0,0083∙х2 + 0,0008∙х3 – 0,0022∙х1∙х2 + 0,0002∙х1∙х3;

У9 = 0,0411 + 0,0092∙х1 + 0,0076∙х2 – 0,000∙х3 + 0,0027∙х1∙х2 + 0,0005∙х1∙х3 +

+ 0,0011∙х2∙х3; (5)

У10 = 0,0021 + 0,0011∙х1 – 0,0017∙х2 – 0,0002∙х3 – 0,0009∙х1∙х2 – 0,0001∙х1∙х3 +

+ 0,0003∙х2∙х3;

У11 = 0,0171 + 0,0027∙х1 – 0,0148∙х2 + 0,005∙х3 – 0,0022∙х1∙х2 +

+ 0,0007∙х1∙х3 – 0,004∙х2∙х3;

У12 = 0,119 + 0,0178∙х1 + 0,018∙х2 – 0,0224∙х3 + 0,0054∙х1∙х2 – 0,0008∙х1∙х3 –

- 0,0005∙х2∙х3;

У13 = 0,0133 + 0,0065∙х1 – 0,0127∙х2 + 0,0031∙х3 – 0,0062∙х1∙х2 + 0,0014∙х1∙х3 –

- 0,0029∙х2∙х3;

У14 = 0,031 + 0,0145∙х1 + 0,0043∙х2 – 0,0128∙х3 + 0,0025∙х1∙х2 – 0,0054∙х1∙х3 –

- 0,001∙х2∙х3;

У15 = 0,1536 – 0,0527∙х1 + 0,0367∙х2 + 0,0615∙х3 + 0,0008∙х1∙х2 – 0,0021∙х1∙х3 –

- 0,0048∙х2∙х3;

У16 = 0,0145 + 0,0035∙х1 + 0,0016∙х2 + 0,0022∙х3 + 0,0006∙х1∙х2 +

+ 0,0007∙х1∙х2 – 0,0004∙х2∙х3.

Оценка адекватности полученной модели проводилась согласно значений множественного коэффициента регрессии и дисперсии неадекватности. Согласно проведенных расчетов, множественный коэффициент регрессии находится в диапазоне 0,9977…1,000, а дисперсия неадекватности равняется нулю. Из приведенных данных следует, что полученная модель обладает достаточной точностью для описания изменения вероятностей нахождения машин уборочного комплекса в различных состояниях.

После раскодировки математическая модель приняла вид:

Р1 = 0,118248 – 31,2267∙λД – 30,16∙λТ + 8533,33∙λД∙λТ + 175,975∙λУМ –

- 30285,7∙ λД∙λУМ – 6349,21∙ λТ∙λУМ;

Р2= 0,0140236 – 1,404444∙λД + 0,568889∙λТ – 711,111∙λД∙λТ +

+ 55,0889∙λУМ – 6857,14∙ λД∙λУМ + 7936,51∙ λТ∙λУМ;

Р3= 0,0644853 – 18,3289∙λД – 11,1467∙λТ + 3377,78∙λД∙λТ + 104,346∙λУМ –

- 29142,9∙ λД∙λУМ + 7936,51∙ λТ∙λУМ;

Р4= 0,0644689 + 5,06667∙λД – 20,7378∙λТ – 2133,33∙λД∙λТ + 41,2698∙λУМ +

+ 14285,7∙ λД∙λУМ –11111,1∙ λТ∙λУМ; (6)

Р5= - 0,00290133 +1,40444∙λД +2,26667∙λТ – 888,889∙λД∙λТ + 16,0603∙λУМ –

- 6285,71∙ λД∙λУМ +7936,51∙ λТ∙λУМ;

Р6= - 0,0218262 +15,1022∙λД +13,0044∙λТ -7644,44∙λД∙λТ +157,397∙λУМ +

+ 31428,6∙ λД∙λУМ –65079,4∙ λТ∙λУМ;

Р7= 0,730871 –35,6444∙λД –114,462∙λТ + 21688,9∙λД∙λТ – 737,733∙λУМ +

+ 25142,9∙ λД∙λУМ +138095∙ λТ∙λУМ;

Р8= 0,00466578 –1,36∙λД +0,444444∙λТ + 44,1841∙λУМ –12571,4∙ λД∙λУМ +

+ 3174,6∙ λТ∙λУМ;

Р9= 0,0295476 –4,01778∙λД –8,23111∙λТ + 1955,56∙λД∙λТ + 19,4032∙λУМ +

+ 15428,6∙ λД∙λУМ +7936,51∙ λТ∙λУМ;

Р10= - 0,00122844 –0,186667∙λД –0,871111∙λТ + 533,333∙λД∙λТ + 21,3365∙λУМ –

- 5142,86∙ λД∙λУМ –1587,3∙ λТ∙λУМ;

Р11= - 0,0164431 +6,59556∙λД +21,0222∙λТ – 7111,11∙λД∙λТ +24,5016∙λУМ –

- 12571,4∙ λД∙λУМ +11111,1∙ λТ∙λУМ;

Р12= 0,134399 +3,08444∙λД –42,6222∙λТ – 888,889∙λД∙λТ + 87,3778∙λУМ +

+ 30857,1∙ λД∙λУМ –12698,4∙ λТ∙λУМ;

Р13= - 0,0309062 +14,2578∙λД +8,124444∙λТ – 5155,56∙λД∙λТ +77,946∙λУМ –

- 35428,6∙ λД∙λУМ +22222,2∙ λТ∙λУМ;

Р14= - 0,027972 +0,728889∙λД +11,2∙λТ – 1777,78∙λД∙λТ +232,857∙λУМ +

+ 14285,7∙ λД∙λУМ –85714,3∙ λТ∙λУМ;

Р15= - 0,055648 +43,2267∙λД +168,16∙λТ – 8533,33∙λД∙λТ – 324,133∙λУМ +

+ 4571,43∙ λД∙λУМ –33333,3∙ λТ∙λУМ;

Р16= 0,00122 +1,15556∙λД +1,68∙λТ – 711,111∙λД∙λТ – 2,58413∙λУМ +

+ 3428,57∙ λД∙λУМ +11111,1∙ λТ∙λУМ.

Полученная математическая модель (6), а также формулы (3) дают возможность найти выражения для определения коэффициента эффективности, в зависимости от изменений интенсивностей потоков, которые в общем случае зависят от производительности звеньев уборочного транспортного комплекса.

При расчете принималось число тракторов для транспортировки очесанного вороха равным числу уборочных агрегатов, а также было принято, что в фермерском хозяйстве функционирует один стационарный агрегат доработки очесанного вороха.

Основная масса фермерских хозяйств занимает площади до 50 га, из них под зерновыми культурами находится 60…70%. Таким образом, фермерскому хозяйству для уборки урожая в соответствии с агротехническими сроками и без потерь достаточно иметь одну уборочную машину. Следовательно, с учетом вышеприведенных данных, уборочно-транспортный комплекс фермерского хозяйства будет состоять из одного уборочного агрегата, одного трактора для транспортировки очесанного вороха и одного агрегата доработки очесанного вороха. Тогда с учетом формул 3, а также графа состояний и интенсивностей перехода уборочно-транспортного комплекса (рис. 3), коэффициенты эффективности уборочной машины, трактора для транспортировки очесанного вороха и стационарного агрегата доработки очесанного вороха определятся из соотношений:

Hу. м. = р1 + р3 + р4 + р7 + р8 + р11 + р12 + р15

Hg = р1 + р2 + р3 + р5 + р8 + р10 + р12 + р13 (7)

Hт = р1 + р2 + р4 + р6 + р8 + р10 + р12 + р14.

Коэффициенты эффективности, переменные величины, так как они зависят от численных значений вероятностей состояний звеньев уборочно-транспортного комплекса, которые в свою очередь измеряются в зависимости от значений интенсивностей потоков.

Уравнения, характеризующие изменение коэффициента эффективности имеют вид:

ηУМ = 0,62564 – 10,20576∙λД + 23,36674∙ λТ + 14934,1∙λД∙ λТ;

ηД = 0,30179 – 14,360615∙λТ + 242,564∙ λУМ + 28572,3∙λТ∙ λУМ; (8)

λТ = 0,25802 – 17,76225∙λД + 498,01∙ λУМ + 36000∙λД∙ λУМ.

Численные значения коэффициентов эффективности в зависимости от значений интенсивностей потоков приведены на диаграмме.

 

1 – изменение коэффициента эффективности уборочной машины;

2 – изменение коэффициента эффективности агрегата;

3 – изменение коэффициента эффективности трактора.

Рис. 20. Диаграмма изменений коэффициентов эффективности звеньев УТК

Как видно из приведенной диаграммы (рис. 20) коэффициент эффективности уборочной машины изменяется в диапазоне 0,746…0,884, т. е. его значения незначительно зависят от производительности уборочной машины. Исходя из полученного результата уборочная машина практически полностью загружена. Ее простои обусловлены технологическими причинами (сменой заполненной тележки).

В свою очередь эффективность использования трактора напрямую зависит от плеча перевозок. При увеличении расстояний от поля до зернотока коэффициент эффективности трактора увеличивается и составляет 0,512…0,520, при минимальных расстояниях его значение находится в диапазоне 0,18…0,361. При расчетах принималось расстояние от поля до зернотока равным 2,5…4,0 км. Увеличение плеча перевозок очесанного вороха до 8 км может привести к простоям уборочного агрегата, из-за отсутствия пустой тележки. Поэтому наиболее целесообразно для фермерских хозяйств располагать зерноток на расстоянии 4,0…5,0 км от поля.

Численные значения коэффициента эффективности агрегата доработки очесанного вороха колеблются в широких пределах 0,07…0,401 и зависят от интенсивности. Невысокие значения коэффициента эффективности агрегата доработки играют в целом позитивную роль, так как при этом нет простоев уборочного агрегата в поле и доставляемые с поля порции очесанного вороха обрабатываются своевременно. Однако следует отметить, что при расчетах принималось во внимание интенсивность функционирования первой линии агрегата доработки, т. е. линии сепарации. Функционирование второй линии агрегата доработки очесанного вороха – линии приготовления кормовых брикетов осуществляется в другом режиме. Линия приготовления кормовых брикетов согласно данных [17] имеет производительность 2000 кг/час. Если учесть колебания урожайности зерновых на Украине в диапазоне 2000…3500 кг/га, сменную производительность уборочного агрегата равной 15…18 га, а также содержание соломистых примесей в очесанном ворохе 10…25%, то на доработку в смену наступает 33000…75000 кг. Согласно многолетних исследований [32, 33, 34, 35] в очесанном ворохе зерновых содержится 60…85% свободного зерна. При прохождении очесанного вороха через сепарирующие рабочие органы свободное зерно выделяется, а колоски (метелки) с соломистыми примесями направляются для приготовления кормовых брикетов рис.12. С учетом вышеизложенного сменная загрузка линии приготовления кормовых брикетов составляет 13200…20000 кг. Следовательно, за смену данная линия работает в течение 6,6…10,0 часов, т. е. загружена практически полностью тогда коэффициент эффективности всего агрегата доработки будет составлять 0,65…0,85.

5 УБОРКА НЕЗЕРНОВОЙ ЧАСТИ УРОЖАЯ

5.1 Технологическая схема уборки очесанной соломы

При работе уборочной машины собирается зерновая часть урожая, а на поле остается очесанная солома. Технологический процесс уборки незерновой части можно представить в виде следующей структурной схемы (рис.21).

Рис. 21. Структурная схема уборки незерновой части урожая.

Рассмотрим технологию уборки соломы. При движении уборочной машины по полю очесывающее устройство убирает зерновую часть урожая с частью листьев и соломы. После очесывающего устройства остаются обмолоченные стебли растений. Для их уборки предусмотрен ротационный режущий аппарат, который смонтирован на уборочной машине. Его основное назначение срезать, измельчать и разбрасывать по полю очесанные стебли.

После уборки в поле остаются измельченные стебли растений. Следующей операцией является лущение стерни. В таком виде поле остается до тех пор, пока начнется основная обработка почвы. Наличие разбросанной по полю соломы сохраняет влагу. Это очень актуально для южных регионов, где после уборки идет сильное иссушение почвы.

Перед началом заделки соломы в почву необходимо внести азотные и фосфорные удобрения в количестве 12…12,7 кг азота и 2,5…3,5 кг фосфора в расчете на одну тонну соломы. Внесение минеральных удобрений способствует разложению соломы в почве (рис. 22 и рис. 23).

Преимуществами данной технологии уборки НЧУ являются:

- быстрое высвобождение полей для дальнейшей обработки под урожай будущего года;

- низкие затраты на уборку соломы;

- повышение плодородия почв, за счет внесения органических веществ в виде растительных остатков;

- обеспечение противоэрозионной защиты полей.

Рис. 22. Зависимость коэффициента разложения соломы разной длины от дозы внесения азота, в расчете на 1 т соломы: 1 – солома длиной 10 см; 2 – солома длиной 20 см; 3 – солома длиной 30 см; 4 – солома длиной 40 см; 5 – солома длиной 50 см; 6 – солома длиной 60 см.

Рис. 23. Зависимость коэффициента разложения соломы разной длины от дозы внесения суперфосфата на 1 т соломы: 1 – солома длиной 10 см; 2 – солома длиной 20 см; 3 – солома длиной 30 см; 4 – солома длиной 40 см; 5 – солома длиной 50 см; 6 – солома длиной 60 см.

5.2 Технические средства для уборки очесанной соломы

Измельчитель ИРП-5,4

УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Для исследования эффективности технологии уборки зерновых культур предлагается использовать энергетическую оценку, согласно ГОСТ 30573-98.

Сравнительные данные энергозатрат на уборку урожая зерновых культур по существующей комбайновой и предлагаемой стационарной технологии с применением очеса растений на корню, приведены в таблице 9.

Таблица 9

Сравнительные данные энергозатрат комбайновой и стационарной технологий

Наименование показателей	Единица измерения	Комбайновая технология	Стационарная технология с применением очесывающих устройств
1	2	3	4
Прямые затраты энергии при работе	МДж/га МДж/кг	Зерноубороч-ного комбайна 627,7 0,21	Трактора 325,46 0,108
Энергозатраты живого труда при работе	МДж/га МДж/кг	Комбайна 71,73 0,024	Трактора 33,6 0,011
Энергоемкость	МДж/га МДж/кг	Комбайна 769 0,25	Трактора 39,03 0,013
МДж/га МДж/кг	Комбайна 7,69 0,25	Уборочной машины 60,46 0,02
МДж/га МДж/кг	- -	Прицепа 2ПТС-4.0 149,36 0,02
Прямые энергозатраты на перевозку зерна с поля на зерноток	МДж/га МДж/кг	Автомобиля 152,77 0,051	Трактора 204 0,068
Энергоемкость	МДж/га МДж/кг	Автомобиля 24,88 0,0083	Трактора 38,95 0,013
МДж/га МДж/кг	- -	Прицепа 2ПТС-4.0 149,36 0,02

 

Продолжение табл.9.

1	2	3	4
Энергозатраты живого труда при перевозке зерна	МДж/га МДж/кг	Водителя автомобиля 30,0 0,01	Тракториста 33,6 0,011
Расчет энергозатрат на доработку очесанного вороха
Прямые энергозатраты на сепарацию очесанного вороха	МДж/га МДж/кг	- -	6,0 0,002
Прямые энергозатраты на домолот оборванных колосьев	МДж/га МДж/кг	- -	27,0 0,009
Прямые энергозатраты на работу транспортирующих механизмов	МДж/га МДж/кг	- -	9,0 0,003
Энергоемкость агрегата доработки вороха	МДЖ/га МДЖ/кг	- -	75,0 0,006
Энергозатраты живого труда при доработке вороха	МДж/га МДж/кг	- -	Операторов 13,02 0,004
Энергозатраты на уборку соломы
Прямые энергозатраты на измельчение соломы	МДж/га МДж/кг	Комбайна 146,46 0,024	- -
Прямые энергозатраты на транспортировку соломы	МДж/га МДж/кг	Трактора 512 0,085	Трактора 8,65 0,011
Энергоемкость трактора для транспортировки соломы	МДж/га МДж/кг	41,6 0,007	- -
Энергоемкость прицепа-тележки для перевозки соломы	МДж/га МДж/кг	298,72 0,004	- -
Энергозатраты живого труда при перевозке соломы	МДж/га МДж/кг	35,86 0,005	- -
Энергоемкость трактора при скирдовании соломы	МДж/га МДж/кг	41,6 0,007	39,03 0,005
Энергоемкость погрузчика	МДж/га МДж/кг	7,44 0,007	6,97 0,009

Продолжение табл.9.

1	2	3	4
Прямые затраты энергии на скирдование соломы	МДж/га МДж/кг	Трактор 762 0,127	99,06 0,127
Затраты живого труда при скирдовании соломы	МДж/га МДж/кг	183,6 0,03	13,4 0,0017
Полные энергозатраты на уборку зерновой и незерновой части урожая, транспортировку и скирдование соломы	МДж/га	3705,6	1255,95
Полные энергозатраты на уборку зерна, с его транспортировкой на зерноток	МДж/кг	0,56	0,31
Полные энергозатраты на уборку, транспортировку и скирдование соломы (для стационара учитывается солома, находящаяся в очесанном ворохе)	МДж/кг	0,31	0,203

 

ВЫВОДЫ

1. С целью повышения эффективности уборки зерновых культур предлагается вместо скашивания и обмолота хлебной массы применять очес зерновой части на корню, при котором из соцветия выделяется сухое зерно без его смешивания с влажной стебельной массой.

2. Наиболее эффективным вариантом уборки зерновых культур для фермерских хозяйств является сбор очесанного вороха в поле и его последующая доработка на стационаре.

3. Для сбора очесанного вороха предлагается использовать трехзвенный уборочный агрегат, включающий в себя трактор МТЗ-80, прицепную уборочную машину с рабочими органами очесывающего типа конструкции лаборатории уборочных машин ТГАТУ и прицеп-тележку 2ПТС-4,0.

4. Наиболее рациональными режимами работы уборочного агрегата, обеспечивающими минимальные потери зерна и максимальную производительность являются:

- скорость движения уборочного агрегата 1,8…2,2 м/с;

- частота вращения очесывающих барабанов 45…65 с-1;

- поступательная скорость скребков, скребкового транспортера – 1,9…2,8 м/с;

- частота вращения ротора вентилятора – 120…150 с-1.

5. В результате очесывания получается ворох, представляющий собой смесь свободного зерна (60…85%), оборванных колосьев (метелок) 10…25% и соломистых частиц (7…25%).

6. Собранный в прицеп очесанный ворох доставляется на стационар для его доработки. Основным назначением агрегата доработки очесанного вороха является выделение свободного зерна и приготовление кормовых брикетов.

7. Для выделения свободного зерна из очесанного вороха предлагается использовать цилиндрические решета с наружной рабочей поверхностью (скальператоры).

8. Рекомендуются следующие параметры и режимы цилиндрических решет:

- тип решета – плетеное;

- размер ячейки – 20х20 мм – первое решето и 14х20 мм – второе решето;

- диаметр цилиндрического решета – 0,6 м;

- частота вращения решета – 3,0…3,5 с-1;

- диаметр ротационной щетки – 0,15…0,2 м;

- угол подачи вороха к решету – 15º.

9. Необмолоченные колосья (метелки) и грубые соломистые примеси измельчаются до размеров 10…30 мм, после чего поступают на брикетирование для изготовления кормовых брикетов.

10. Анализ математической модели уборочного процесса позволил рассчитать рациональный состав уборочно-транспортного комплекса для фермерских хозяйств. Наиболее эффективным вариантом для фермерских хозяйств с площадью 50…100 га достаточно иметь один уборочный агрегат, один трактор для транспортировки очесанного вороха, два прицепа 2ПТС-4.0 и один агрегат для доработки очесанного вороха, причем можно иметь один агрегат для доработки вороха на несколько хозяйств.

11. В результате движения уборочного агрегата на поле остается очесанная солома. Для ее среза, измельчения и разбрасывания по полю предлагается устанавливать на уборочной машина режущий аппарат, представляющий собой ротор, по образующим которого смонтированы ножи. В результате эксперимента установлено, что наиболее полно разлагается солома длиной 10…20 см. Увеличение длины резки соломы приводит к замедлению процесса ее разложения.

12. Преобразование измельченной соломы в высокоэффективное органическое удобрение происходит путем ее разложения в почве. Внесение 12,0…12,7 кг азота и 2,5…3,5 кг фосфора на 1 т соломы интенсифицирует процесс ее гумификации. Изложенное предопределяет обработку измельченной соломы аммиачной селитрой и суперфосфатом перед основной обработкой почвы.

13. Интенсивность разложения соломы в почве определяется типом почвы. На суглинистых почвах коэффициент разложения соломы составляет 0,95, на песчаных почвах – 0,88, на кислых – 0,12, а на тяжелых глинистых почвах – 0,26. Следовательно, песчаные и суглинистые почвы наиболее пригодны для внесения соломы. Глинистые и кислые почвы не рекомендуется использовать для заделки в них соломы.

14. Для оценки эффективности технологии предлагается сравнительный анализ энергозатрат на уборку зерновой и незерновой части.

15. Анализ энергозатрат позволяет утверждать, что предлагаемая стационарная технология уборки зерновых культур с применением метода очесывания растений на корню позволяет снизить общие энергозатраты на уборку 1 га на 66%, энергозатраты, приходящиеся на уборку и транспортировку на зерноток 1 кг зерна – на 45%, а энергозатраты на уборку 1 кг соломы – на 35%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Разработать и внедрить перспективную технологию уборки зерновых культур в хозяйствах Приазовского района, обеспечивающую повышение производительности в 1,5…2,0 раза, снижение потерь зерна в 2…3 раза. Отчет о НИР/МИМСХ. Рук. В. Н.Цыбульников. – Тема 0270-Х; №ГР01860043979. – Мелитополь, 1986. – 79 с.

2. Разработать и внедрить перспективную технологию уборки зерновых культур в хозяйствах Приазовского района, обеспечивающую повышение производительности в 1,5…2,0 раза, снижение потерь зерна в 2…3 раза. Отчет о НИР/МИМСХ. Рук. Н. Н.Данченко. - Тема 0270-Х; №ГР01860043979. – Мелитополь, 1987. – 82 с.

3. Разработать и внедрить перспективную технологию уборки зерновых культур в хозяйствах Приазовского района, обеспечивающую повышение производительности в 1,5…2,0 раза, снижение потерь зерна в 2…3 раза. Отчет о НИР/МИМСХ. Рук. П. А.Шабанов. - Тема 0270-Х; №ГР01860043979. – Мелитополь, 1988. – 44 с.

4. Кушнарев А. С., Леженкин А. Н. Энергосберегающая технология уборки зерновых для фермерских и крестьянских хозяйств //Сб. докл. междунар. научн.- технич. конф. «Перспективные технологии уборки зерновых культур, риса и семян трав» /ТГАТА. – Мелитополь, 2003.- С. 17 – 21.

5. Леженкин А. Н. Перспективная технология уборки зерновых для фермерских и крестьянских хозяйств Юга Украины //Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК: Международ. науч. конф. Сб. научн. тр. – Ярославль, 2003. – Ч. ІІІ. - С. 28 – 29.

6. Леженкин А. Уборка зерновых методом очесывания //Сельский механизатор. – 2004. - №11. – С. 27.

7. Майн Х., Осаки С. Марковские процессы принятия решений /Пер. с англ. – М.: Наука. – 1977. – 175 с.

8. Скитович В. П. Элементы теории массового обслуживания. – Л.: Изд. Ленинградского университета. – 1976. – 95 с.

9. Ивченко Г. И и др. Теория массового обслуживания. – М.: Высшая школа. – 1982. – 256 с.

10. Леженкін О. М. Оптимізація технологічного процесу збирання зернових для фермерських та селянських господарств //Праці ТДАТА. – Мелітополь, 2005. – Вип.25. – С. 130 – 140.

11. Белов В. В. и др. Теория графов. – М.: Высшая школа. – 1976. – 392 с.

12. Ильинский Н. Ф., Цаценкин В. К. Приложение теории графов к задачам электромеханики. – М.: Энергия, 1968 . – 200 с.

13. Кулаковский И. В. и др. Машины и оборудование для приготовления кормов. Справочник. – М.: Россельхозиздат, 1987-1988. Ч.1 – 285 с., Ч.2 – 285 с.

14. Ясенецкий В. А., Осыпак В. Я. Индустриальная технология кормопроизводства. – К.: Урожай, 1984. – 216 с.

15. Кукта Г. М. Машины и оборудование для приготовления кормов. – М.: Агропромиздат, 1987. – 302 с.

16. Сеньков А. Н., Сиряк И. И. Технология приготовления, хранения и оценка качества кормов. Учебное пособие. – К.: Вища школа, 1990. – 168 с.

17. Кучикскас З. М. и др. Оборудование для сушки. Гранулирования и брикетирования кормов /З. М.Кучикскас, В. И.Особов, Ю. Л.Фрегер. – М.: Агропромиздат, 1988. – 208 с.

18. Подкользин Ю., Коршунов В. От чудо пресса – к чудо кормам //Сельский механизатор. – 2002. - №7. – с. 24 – 25.

19. Николаева Д., Подогова М., Слухинский С. Перспективы технологии производства продукции на основе экструдированных компонентов //Ефективне птахівництво та тваринництво. – 2004. - №11. – с. 60 – 61.

20. Кисельов О., Забудченко В. Прес-брикетувальник //Техніка АПК. – 1994. - №7 – 8. с. 17.

21. Патент кор. мод.20841 Україна, МПК8А01D41/08. Спосіб збирання зернових культур /О. М.Леженкін. - №И200609091; Под.16.08.2006; Надр. 15.02.2007, Бюл.№2.

22. Альтернативний напрямок поновлення парку зернозбиральних комбайнів. Як подвоїти їх продуктивність. – Б. м. [УкрЦВТ], б-р – [2 с.]

23. Патент України 53968А. Обчісувальна жатка /Погорілий Л. В., Коваль С. М., Іваненко І. М., Сисолік П. В., Мороз М. М., Сисоліна І. П. – Опубл. 2003, Бюл.№2.

24. Провести дослідження технології збирання зернових культур способом обчісування в різних агро кліматичних зонах та доопрацювати конструкцію технічних засобів для її ефективного впровадження: Звіт про НДР (проміж.)/Міністерство аграрної політики України, УкрНДІПВТ ім.. Л. Погорілого; кер. І. М.Іваненко. – [Дослідницьке], 2006. – 31 с.

25. Інформація про виробничу перевірку обчісувальних жаток та технології збирання зернових методом обчісування в 2001 р. – Б. м., [укрЦВТ, 2001]. – 31 с.

26. Про виконання робіт по створенню зернозбирального агрегату модульної конструкції до універсального енергозасобу: Техн..звіт про виконання робіт / [УкрНДІПВТ]. – [Дослідницьке, 2000]. – 16 с.

27. Провести дослідження основних параметрів, виготовити і випробувати макетний зразок фермерського причіпного зернозбирального агрегату для тракторів ЮМЗ-80/100, МТЗ-80/82: Техн..звіт про виконання робіт по темі /Міністерство аграрної політики України; УкрНДІПВТ; кер. І. М.Іваненко. – Дослідницьке, 2001. – 16 с.

28. Статистичний щорічник України за 2004 рік /Держ. комітет статистики України. – К.: Вид-во «Консультант», 2005. – 588 с.

29. Леженкин А. Н. Формирование стационарной технологии уборки зерновых культур в условиях фермерских хозяйств Украины /Праці ТДАТА. – 2006. – Вип.40. С. 195 – 204.

30. Цыбульников В. И., Леженкин А. Н., Масленников В. В. Результаты исследований уборочной машины //Совершенствование рабочих органов машин и повышение эффективности их технологических процессов в растениеводстве. – Л., 1991. – С. 34 – 37.

31. Разработать очесывающее приспособление на базе энергосредства КПС-5Г для обмолота зерновых культур на корню: Отчет о НИР/МИМСХ; рук. В. Н.Цыбульников [Исп. А. Н.Леженкин и др. ] – Тема 030-Х. - №ГР01860043979. – Мелитополь, 1989. – 26 с.

32. Аблогин Н. Н. Обоснование технологической схемы и параметров устройства для сепарации очесанного вороха риса: Дис…канд. техн. наук. – Мелитополь, 1997. – 215 с.

33. Данченко Н. Н. Обоснование параметров щеточного устройства для очесывания метелок риса на корню: Автореф. дис...канд. техн. наук. – Челябинск, 1983. – 15 с.

34. Голубев И. К. Обоснование основных параметров и режимов работы двухбарабанного устройства для очеса риса на корню: Дис…канд. техн. наук /ВСХИЗО. – М., 1989. – 201 с.

35. Шабанов П. А. Механико-технологические основы обмолота зерновых культур на корню: Дис… докт. техн. наук. – Мелитополь – 1988. – 336 с.

36. Повиляй В. М. Исследование процесса уборки селекционных посевов риса методом очесывания метелок на корню и обоснование параметров очесывающего устройства: Дис… канд. техн. наук. – Краснодар, 1980. – 165 с.

37. Гончаров Б. И. Исследование рабочего процесса очесывающего устройства для обмолота риса на корню с целью уменьшения потерь зерна: Дис… канд. техн. наук. – М, 1982. – 217 с.

38. Патент кор. мод.20841 Україна, МПК8А01D41/08. Спосіб збирання зернових культур /О. М.Леженкін. - №И200609091; Под.16.08.2006; Надр. 15.02.2007, Бюл.№2.