Совершенствование обмолота кукурузы зерноуборочным комбайном в условиях Амурской области

Размещено на http://allbest.ru

Дальневосточный государственный аграрный университет

Совершенствование обмолота кукурузы зерноуборочным комбайном в условиях Амурской области

Кувшинов А.А., Бумбар И.В., Лонцева И.А.

Аннотация

В статье представлены результаты лабораторных исследований модуля упругости зерна кукурузы и полевых исследований процесса работы молотильно-сепарирующего устройства (МСУ) комбайна «Амур-Палессе» GS-812С на обмолоте кукурузы при отрицательных температурах.

Ключевые слова: уборка кукурузы, зерно, модуль упругости, МСУ, дробление

В связи с развитием животноводства и птицеводства в Амурской области возрастает потребность в кормах.

Среди культур, обеспечивающих животноводство и птицеводство кормами, большее значение имеет кукуруза, урожайность зерна которой составила в некоторых хозяйствах до 80-90 ц/га, а валовое производство достигло в 2017 г. 49,9 тыс. т.

Уборка кукурузы в условиях Амурской области с учетом полного созревания семян начинается не ранее 3-й декады октября в южных регионах и 2-й декады ноября в центральных и северных районах, когда наблюдается отрицательная дневная температура до -10⁰С…-15⁰С.

В зависимости от созревания данной культуры и погодных условий уборка завершается в 3-й декаде ноября - 1-й декаде декабря.

Исследованиями обмолота кукурузы занимались многие ученые [1-4], однако в этих исследованиях нет показателей качества обмолота кукурузы при отрицательных температурах. В связи с этим нами были исследованы особенности обмолота початков и качество уборки комбайнами в этих особых условиях. зерно кукуруза барабан комбайн молотильный

Дробление кукурузы повышается при уборке как при положительных, так и очень низких температурах. Важно выбрать оптимальные сроки уборки кукурузы, когда возможно будет избежать повышенного дробления зерна в зависимости от температуры.

Из таблицы 1 видно, что дробление достигает 8,2-14,6 %, что не соответствует агротребованиям [5].

Исходя из этого, необходимо было исследовать прочностные свойства зерен кукурузы при различной влажности, положительной и отрицательной температуре.

Таблица 1. Качество зерна кукурузы в бункере комбайна «Амур-Палессе» GS-812С 20.10.2017 г. Гибрид «Вулкан». Влажность W_з=32,3%, t=+3…+5⁰C. Хозяйство АО «Луч». n=510 об./мин., ?₁/?₂=45/20 мм

?₁ - молотильный зазор на входе в молотильный барабан, мм

?₂ - молотильный зазор на выходе из молотильного барабана, мм

Для определения прочности зерна найдем модуль упругости и силу, при которой происходит разрушение зерна. Модуль упругости рассчитывается по формуле [6]:

, (1)

где: F - сила сжатия, Н;

с - толщина зерна, мм;

?с - модуль изменения толщины зерна в результате упругой деформации, мм;

S - площадь контакта, мм².

На основе предварительных опытов проводили опыты с четырехкратной повторностью.

Нами была проведена серия опытов при влажности 31% и температурах 0, -5, -10, -15 ⁰С. Опыты проводились до разрушения зерна (рис. 1).

Рис. 1. Зерно кукурузы после разрушения

Средние показатели модулей упругости зерна кукурузы представлены на рис. 2.

Рис. 2. Изменение модуля упругости зерна кукурузы в зависимости от температуры

Проанализировав график, можно прийти к выводу, что зерно обладает наименьшей прочностью при 0⁰С, а наибольшей - при -15⁰С.

Большая часть комбайнов, используемых в хозяйствах Амурской области, имеет двухбарабанные МСУ.

Ярким примером являются комбайны семейства «Палессе». Именно данные комбайны чаще всего используют амурские аграрии при уборке кукурузы на зерно.

Основными режимными характеристиками являются: частота вращения молотильного барабана, величина молотильных зазоров на входе и выходе и подача растительной массы. Данные факторы должны быть обоснованы с учётом условий уборки.

Для оценки влияния факторов на дробление зерна кукурузы провели многофакторный эксперимент [7] по оптимизации работы МСУ зерноуборочного комбайна на уборке кукурузы на зерно при температуре от -8 до -10 ⁰С и влажности зерна кукурузы 26,2-27,5 %. В таблице 2 представлены уровни варьирования выбранных факторов.

Таблица 2. Факторы и уровни их варьирования

*расчет ведется по первой цифре (обязательное отношение 2/1).

После проведения опытов получена таблица 3, в которой представлены результаты экспериментальных исследований.

Таблица 3. Матрица эксперимента

В результате проверки значимости коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента установлено, что коэффициенты без парных взаимодействий значимы.

На основании полученных данных, для оценки влияния варьирующих факторов на критерий оптимизации (процент дробления зерен кукурузы) было составлено уравнение регрессии, имеющее вид:

(2)

В результате проверки адекватности уравнения по критерию Фишера установлено, что полученное уравнение регрессии адекватно описывает исследуемый процесс (F_расч=0,33<F_табл=19,3).

В раскодированном виде уравнение (2) примет вид:

(3)

Для определения парного влияния факторов на критерий оптимизации (дробление) были построены поверхности откликов от подачи растительной массы и от зазора на входе при постоянном уровне частоты вращения молотильного барабана 500 об./мин. (рис. 3).

(4)

Рис. 3. Поверхность отклика Y=f(?₁, q) при нулевом уровне n=500 об./мин.

При изменении частоты вращения молотильного барабана и подачи растительной массы, при постоянном значении молотильного зазора на входе 40 мм имеем (рис. 4):

(5)

Рис. 4. Поверхность отклика Y=f(n,q) при нулевом уровне ?₁ =40 мм

При изменении частоты вращения молотильного барабана и молотильного зазора на входе, при постоянном значении подачи растительной массы 4 кг/с имеем (рис. 5):

(6)

Рис. 5. Поверхность отклика Y=f(n, ?₁) при нулевом уровне q =4 кг/с

Основная задача исследований в полевых условиях - определение наилучшего сочетания частоты вращения молотильного барабана, подачи растительной массы, величины молотильного зазора на входе, которые позволят снизить дробление зерна кукурузы.

В процессе исследований были найдены оптимальные параметры: частота вращения молотильного барабана - 400-450 об./мин., величина молотильного зазора на входе - 30-35 мм и подача растительной массы - 3-3,5 кг/с. Величина дробления при данных режимах составила 2,2-3,6 %, что практически соответствует агротребованиям (2,5%).

Рис. 6. Сечение поверхностей откликов ?₁ и q при нулевом уровне n

Рис. 7. Сечение поверхностей откликов n и q при нулевом уровне ?₁

Рис. 8. Сечение поверхностей откликов n и ?₁ при нулевом уровне q

Список использованных источников

1. Петунина И.А. Очистка початков кукурузы: монография. - Краснодар: КубГАУ. - 2005. - 248 с.

2. Куцеев В.В. Обмолот кукурузы бильными барабанами уменьшенного диаметра // Механизация работ в производстве зерна и селекционном процессе. Сб. науч. тр. КНИИСХ. - Краснодар. - 1985. - С. 48-58.

3. Кравченко B.C., Куцеев В.В. Качество обмолота початков кукурузы в зависимости от конструктивных особенностей молотильного устройства // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1987, № 1. - С. 94-99.

4. Хажметова З.Л., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Карданов К.Х. Оптимизация параметров и режимов работы кукурузной молотилки по критерию минимума травмирования зерен // АгроЭкоИнфо. - 2017, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st_413.doc.

5. ГОСТ Р 54779-2011 - Комбайны кукурузоуборочные. Методы испытаний.

6. Беляев Н.М. Сопротивление материалов: учебник. - Москва: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука». - 1976. - 608 с.

7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) 5-е изд., доп. и перераб.: учебник. - Москва: Изд-во Агропромиздат. - 1985. - 351 с.

Размещено на Allbest.ru