Удосконалення процесу обмолоту і сепарації зерна зернозбиральних комбайнів

Abstract

Виробництво зерна в Україні у сучасних умовах знаходиться на етапі зростання та збільшення валового збору. Так, у 2020–2023 рр. він зріс з 40 до 60 млн. тонн зерна. Поряд з цим необхідно відмітити, що показники успіху супроводжуються таким негативним явищем, як втрати вирощених урожаїв, які сягають 7–8 млн тонн, а це складає 16–18% від валового збору. Домінуючою причиною таких значних втрат урожаю є постійна нестача зернозбиральних комбайнів (ЗК), низька технічна готовність і непідготовленість персоналу застосовувати сучасну техніку. Відомо, що в агротерміни збирають лише 30 % посівів зернових культур, а тривалість збирального сезону перевищує їх в 3–5 разів. Навантаження на один фізичний ЗК складає 189 га, на технічно справний – приблизно 218 га або 770 т. Понад 70 % комбайнів мають термін експлуатації до 30 років з ймовірним значенням коефіцієнта готовності 0,4–0,7, які намолочують 200–600 т; втрати від біологічного осипання досягають мінімум 10 % від валового збору. Причинами значних втрат вирощеного урожаю є високе фізичне навантаження на комбайн і низька ефективність використання наявного парку за потужністю двигуна та пропускною здатністю молотарки, агробіологічним станом хлібної маси, втратами зерна за молотаркою та ін. В умовах реального виробництва потужність двигунів ЗК і пропускна здатність молотарки використовуються максимально до 57–63 % від номінального завантаження. Безумовно, низьке завантаження є основною причиною низької продуктивності, затягування термінів жнив і значних втрат зерна від біологічного осипання та перевитрат палива. Втрати вирощеного урожаю через осипання і низький відсоток збирання продовольчих класів зерна у встановлені агротерміни є причиною значних збитків (≈1 млрд $) вітчизняних аграріїв. Серед етапів сільськогосподарського виробництва домінуюче положення (50…55%) за витратами матеріально-технічних і енергетичних ресурсів займає збирання врожаю, особливо зернових культур. У всіх країнах світу основним засобом збирання зернових культур є зернозбиральний комбайн. При сучасних технологіях збирання зерна однією з умов ефективної роботи є наявність достатньої кількості високопродуктивних комбайнів для збирання врожаю зерна у встановлені агротехнічні терміни. Мета і завдання дослідження. Метою досліджень є інтенсіфікація процесу обмолоту і сепарації зерна молотильно-сепаруючим пристроєм (МСП) з диференційованим підбарабанням. Обгрунтування раціональної конструкції, параметрів диференційованого підбарабання і режимів роботи МСП дозволить інтенсифікувати обмолот маси і сепарацію зерна. Для досягнення даної мети необхідно: - обґрунтувати конструктивно-технологічну схему МСП з диференційним підбарабанням, що забезпечує збільшення сепарації вимолоченого зерна через підбарабання, зниження енерговитрат на виділення зерна з колосків з виконанням якісних вимог, що пред'являються до обмолоту сільськогосподарських культур зернозбиральними комбайнами: - вивчити характеристики деформації обмолочують стебел і необхідні енерговитрати; - дослідити та обґрунтувати основні параметри диференційованого підбарабання; - дослідити процес обмолоту і сепарації зерна МСП з диференційованим підбарабанням, провівши аналіз його основних параметрів і режиму роботи: наведеної подачі маси, швидкості бичів молотильного барабана, зазорів між молотильним барабаном і підбарабанням; - експериментально уточнити і підтвердити достовірність результатів теоретичних досліджень робочого процесу МСП з диференційованим підбарабанням; - визначити параметр оптимізації, виявити діючі фактори і за результатами дослідів побудувати модель процесу обмолоту і сепарації, провести оцінку моделі; - реалізувати отримані результати теоретичних і експериментальних досліджень в конструкції МСУ конкретного комбайна і визначити економічну ефективність його використання при збиранні сільськогосподарських культур. Об'єкт досліджень - молотильно-сепаручий пристрій з диференційованим підбарабанням. Предмет досліджень - процес обмолоту і сепарації зерна МСП, основні параметри диференційованого підбарабання і режими роботи МСП. Основні конструктивні параметри диференційованого підбарабання; в розробці методики визначення характеру вигину стебел і визначення енерговитрат на деформацію згину з урахуванням відстані між торцевими планками підбарабання і зоною стебел, яка піддається деформації; в отриманні регресійних моделей ступеня виділення зерна диференційованим підбарабанням, ступеня дроблення зерна, ступеня чистоти зерна, відсепарованої диференційованим підбарабанням, і потужності на привід молотильного барабана, що встановлюють вплив основних конструктивних і технологічних параметрів МСП з диференційованим підбарабанням на процес обмолоту і сепарації зерна.