Варианты использования универсального молотильного барабана зерноуборочного комбайна

Представлены выполненные в СЗНИИМЭСХ работы по созданию высокоэффективного молотильно-сепарирующего устройства, позволяющего создать унифицированную молотилку комбайна для уборки всех зерновых культур и семян трав, включая рис. Перенастройка вариантов использования молотильного аппарата на уборку различных культур возможна силами комбайнера в полевых условиях.

Ключевые слова: зерноуборочный комбайн, зубовый бич, обмолот.

Почти половина выпускаемых в мире зерноуборочных комбайнов двухбарабанные, оснащённые бильными молотильными аппаратами. Последним присущи существенные недостатки: недостаточная вымолачивающая способность при уборке культур с повышенной влажностью; высокая энергоёмкость технологического процесса; значительное повреждение зерна в виде дробления и микротравмирования; высокая чувствительность к отклонению регулировочных параметров (зазоров между барабаном и подбарабаньем, частоты вращения) от оптимальных значений. Недостаточная эффективность обмолота и захватывающая способность при уборке культур с повышенной влажностью вызывают увеличение потерь зерна и нарушение технологического процесса в виде забивания молотильного устройства. К снижению эффективности обмолота ведёт и обычно применяемый режим обмолота, когда первый молотильный аппарат имеет меньшую окружную скорость барабана и большие зазоры между барабаном и подбарабаньем, чем второй [1].

В СЗНИИМЭСХ разработан более эффективный, чем применяемые, способ обмолота, названный рациональным [2], концептуальный принцип которого состоит в двухуровневом энергетическом воздействии на обмолачиваемую культуру путем нанесения по ней малого количества ударов большой интенсивности и большого количества ударов малой интенсивности. Реализация рационального обмолота осуществляется молотильным аппаратом с зубовыми бичами [3, 4]. Проведенные исследования подтверждают высокую эффективность разработки во всех природно-климатических зонах России.

При исследованиях и испытаниях установлены следующие преимущества: лучшая вымолачивающая способность (меньше недомолот зерна); лучшая сепарирующая способность; меньше микротравмирование зерна на 30 %; меньшая энергоемкость обмолота на 20–30 %; незабиваемость [2, 4].

Результатом этих преимуществ является то, что при замене обычного барабана барабаном с зубовыми бичами пропускная способность комбайна повышается на 18–24 % без увеличения массы комбайна и усложнения конструкции дополнительными механизмами и снижении расхода горючего на работу двигателя на 13–19 %. При работе с одинаковой производительностью потери зерна при уборке влажных культур в 2 раза, а при уборке сухих культур в 1,5 раза меньше, травмирование зерна меньше на 30–40 %.

Зерновые культуры, при уборке которых установлена высокая эффективность комбайнов, оборудованных молотильным аппаратом с зубовыми бичами, в зерновом балансе России составляют 90 % [5]. Вместе с тем отсутствуют данные об эффективности нового молотильного аппарата при уборке некоторых убираемых комбайнами с бильным молотильным аппаратом культур, которых около 40.

Проблемным можно считать и необходимость выпуска специальных комбайнов для уборки риса, в молотилках которых, в отличие от зерноуборочных комбайнов, используется штифтовый молотильный аппарат, так как бильный молотильный аппарат неэффективен при обмолоте риса. Дезунификация зерно- и рисоуборочных комбайнов усложняет их производство и комплектование парка комбайнов в сельскохозяйственных предприятиях. Для устранения отмеченных недостатков и обеспечения высокоэффективного обмолота всех культур, убираемых комбайнами, разработан универсальный молотильный аппарат, барабан которого снабжен зубовыми и рифлеными бичами с возможностью быстрой перенастройки с одного варианта на другой, а подбарабанье — съемными планками с выступами.

Универсальный молотильный аппарат [6, 7] (рис. 1) состоит из барабана 1 и решетчатого подбарабанья 2. Барабан содержит корпус 3, образованный дисками и образующими выступы подбичниками 4 и закрепленные на последних зубовые бичи 5. На двух диаметрально противоположных зубовых бичах установлены обтекаемые планки 6. Планки 6 частично перекрывают зубья по длине так, что рабочая часть последних оказывается короче, чем зубья остальных рядов. Зубья могут быть расположены на корпусе по винтовой линии или в шахматном порядке так, что соседние следы зубьев частично перекрывают друг друга, а вершины всех зубьев лежат на одной цилиндрической поверхности. С подбичниками, кроме тех, на зубовых бичах которых установлены обтекаемые планки, шарнирно связаны рифленые бичи 7, которые могут фиксироваться на корпусе 3 в нерабочем и рабочем положениях с помощью разъемных соединений. Подбарабанье снабжено дополнительными поперечными планками 8 с трапециевидными выступами, проходящими между зубьями барабана [8].

Рис. 1. Схема универсального молотильного аппарата: а — вариант для риса; б — зубовый вариант барабана; в — бильный вариант барабана; г — вид А.

Молотильный аппарат может использоваться в трех вариантах.

Первый вариант — зубовый вариант барабана (рифленые бичи в нерабочем положении), подбарабанье без съемных планок (рис. 1б) — используется при обмолоте зерновых колосовых и некоторых других культур. Высокая эффективность проявляется в случае обмолота хлебной массы влажностью 30–37 % при уборке зерновых культур на плющение и консервирование фуража в фазе восковой спелости [1, 5].

Например, при уборке ячменя с влажностью зерна 35–39 % на Северо-Западной МИС комбайн «Енисей-КЗС-957», оснащенный двумя зубовыми барабанами, имел потери зерна за молотилкой в 1,5–2,0 раза меньше, чем двухбарабанные комбайны «Енисей-КЗС-954», «Енисей-1200-НМ», однобарабанные комбайны «Енисей-1200-I НМ», Sampo Rosenlev-2065, оснащенные бильными барабанами, при меньших удельном расходе топлива (на 13,6 %) и дроблении зерна.

Второй вариант — бильный вариант барабана, подбарабанье без съемных планок (рис. 1в) — используется при обмолоте культур, для которых предпочтительнее вытирающее действие молотильного аппарата. Это может быть, в частности, обмолот семян многолетних трав.

Третий вариант — зубовый вариант барабана, подбарабанье со съемными планками (рис. 1а) — используется для обмолота риса. На уборке труднообмолачиваемого риса Новосельский-52 пропускная способность опытного комбайна (5,2 кг/с) была на 60 % больше, чем у эталона, а потери зерна — в 2 и более раз ниже. Качественные показатели работы существенно не отличались. Это свидетельствует о более эффективной работе экспериментального молотильного аппарата, по сравнению с бильным, в качестве второго молотильного аппарата рисозерноуборочного комбайна.

Применение универсального молотильного аппарата в конструкции зерноуборочных комбайнов позволяет повысить их технический уровень. Удельные показатели российских комбайнов с бильным молотильным аппаратом достаточно близкие к соответствующим показателям зарубежных моделей. В то же время комбайн «Енисей-957», благодаря оснащению его молотильным аппаратом с зубовыми бичами, имеет наиболее высокую удельную пропускную способность и эффективно работоспособен при наименьшей энергонасыщенности; по удельной материалоемкости находится на уровне лучших зарубежных моделей. С учетом зафиксированного при испытаниях влияния нового молотильного аппарата на производительность и пропускную способность комбайна можно спрогнозировать достижимое повышение технического уровня российских комбайнов, указанное в таблице 1.

Таблица 1

Расчетные удельные показатели зерноуборочных комбайнов при применении универсального молотильного барабана

Таким образом, универсальный молотильный аппарат, реализующий рациональный обмолот зерновых колосовых культур и обеспечивающий комплексное улучшение всех показателей обмолота и снижение потерь зерна в производственных условиях, перспективен для комбайнов классической схемы нового поколения. Применение его в комбайнах производства ОАО КЗ «Ростсельмаш» обеспечит повышение пропускной способности комбайна «Vector» с 7,7 до 9,2 кг/с, что достаточно близко к пропускной способности комбайна «Acros». На изготовление последнего завод расходует на 3 тонны металла больше и предусматривает двигатель большей мощности (на 50 л.с). Т. е. экономится 3 тонны металла, 50 л.с. мощности, соответственно улучшаются экологические качества комбайна за счет снижения давления на почву и уменьшения выброса в атмосферу выхлопных газов. Повсеместное применение в стране комбайнов с новым молотильным аппаратом обеспечит получение дополнительно 2–3 млн. т зерна за счет сокращения потерь при уборке без затрат на обработку почвы, приобретение и внесение удобрений, уход за посевами и уборку урожая.

Литература:

1.         Липовский, М.И., Перекопский, А.Н., Сухопаров, А. И. Чем убирать зерно для плющения? // Кормопроизводство, 2005, № 2, с. 28–31.

2.         Липовский, М. И. Рациональный обмолот зерновых культур. — СПб: СЗНИИМЭСХ, 2005. — 138 с.

3.         Патент № 2239305 Молотильное устройство / Липовский М. И., Перекопский А. Н., Гудков Д. А.

4.         Патент № 2281642 Способ обмолота зерновых культур и устройство для его осуществления / Арбузов П. М., Бадмацыренов Б. Ц., Игнатьев В. Г., Козлов В. В., Липовский М. И., Перекопский А. Н., Сухопаров А. И. — Опубл. 2006. Бюл. № 23.

5.         Могильницкий, В. М., Иванов, А.Е., Перекопский, А. Н. Механизация уборки и послеуборочной обработки зерна в Северо-Западном регионе. / Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002, № 6, с. 17–20.

6.         Патент № 2400049 Универсальный молотильный барабан / Липовский М. И., Перекопский А. Н.

7.         Патент № 2400050 Универсальный молотильный барабан / Липовский М. И., Перекопский А. Н.

8.         Патент № 2479194 Молотильное устройство (варианты) / Липовский М. И., Перекопский А. Н., Липовский А. М.