Параметры и режимы работы срезающе-измельчающего аппарата

Полный текст

Введение

Парк машин для сельского хозяйства имеет высокий износ при малой оснащенности. Производство кормо- и зерноуборочных комбайнов сократилось на 14 и 32 % соответственно в 2022 г. Более 70 % работающей сельскохозяйственной техники имеют эксплуатационный срок более 10 лет. Имеет место низкая энергетическая вооруженность отрасли. На 1 тыс. га в России приходится 2 комбайна, в Казахстане – 3 комбайна, в Беларуси – 5, в Канаде – 7, в Германии – 12, в США – 18. При этом необходимо ежегодно обновлять парк машин на 15 тыс. комбайнов. Подобное несоответствие ведет к низкой производительности труда, повышению агросроков и увеличению потерь при уборке урожая до 10–20 % от валового сбора.

Для увеличения эффективности уборки сельскохозяйственных культур необходимо совершенствовать существующие рабочие части косилок и жаток комбайнов, которые будут обеспечивать их универсальность и многофункциональность.

Повышение энерговооруженности отрасли в существующих экономических и политических условиях может быть достигнуто применением принципов ресурсосбережения и использования альтернативных конструкций косилок и жаток комбайнов.

Существующие режущие аппараты данных сельскохозяйственных машин не обеспечивают одновременное срезание, сбор и измельчение стеблей кукурузы, подсолнечника, камыша и веток с целью дальнейшей заделки в почву, разбрасывания по ее поверхности или сбора для животноводства.

Поэтому обоснование конструктивно-технологической схемы, определение параметров и режимов работы универсального срезающе-измельчающего аппарата является актуальной задачей.

Вопросы теоретического обоснования срезания, сбора и измельчения одним аппаратом различных культур до конца не решены. Необходимо обосновать структурно-функциональную схему агрегата для срезания и измельчения растений, провести исследования по обоснованию физической сути показателя кинематического режима.

Проблема состоит в отсутствии конструктивно-технологической схемы, параметров и режимов работы срезающе-измельчающего режущего аппарата, обеспечивающего одновременный срез, сбор и измельчение стеблей.

Цель исследования – повышение эффективности среза и измельчения растений путем обоснования структурно-функциональной схемы агрегата, рациональных параметров и режимов работы режущего аппарата.

Обзор литературы

Современные устройства содержат различные элементы для среза и измельчения стеблей: ножи, цепные элементы, молотки. При этом они обеспечивают срез узкого диапазона культур (толстостебельных или тонкостебельных) с ограниченной универсальностью использования. Отсутствуют режущие аппараты, совмещающие вращательное движение шнека среза.

Выполнен обзор имеющихся конструкций косилок, кормо- и зерноуборочных комбайнов, мульчировщиков, измельчителей¹, некоторые из которых представлены на рисунке 1.

 

Р и с. 1. Косилки-измельчители, плющилки и мульчировщировщики слева направо верхний ряд: КДП-310; КРС-1,4; роторная КИР-1,85М; КИН-Ф-1500; слева направо нижния ряд: с цеповым аппаратом MU-LW; молотковая; SEPPI SMO pick-up; MasterCut

F i g. 1. Reaper-chopper, conditioners and mulchers from left to right in the top row: KDP-310; KRS-1,4; rotor KIR-1,85M; KIN-F-1500; from left to right in the bottom row: chain machine MU-LW; hammer; SEPPI SMO pick-up; MasterCutt

 

Также проведен обзор современных измельчителей стеблей, некоторые из которых представлены на рисунке 2.

 

Р и с. 2. Измельчители стеблей и растительных остатков слева направо: ИМС-2,4; ИРО-3,0; ИС-3; EFX

F i g. 2. Stem and plant residue chopper from left to right: IMS-2.4; IRO-3.0; IS-3; EFX

 

В результате обзора был проведен анализ 50 протоколов испытаний косилок и косилок-плющилок по данным Государственного испытательного центра² на 10 машиноиспытательных станциях за 2015–2022 гг.³ (табл. 1).

Цель анализа – выявление существующих промышленных образцов режущих аппаратов с дополнительной возможностью измельчения стеблей, прошедших государственные испытания с заданными агротехническими требованиями.

Анализ протоколов испытаний показал:

– существующие машины преимущественно предназначены для выполнения одной или двух технологических операций одним рабочим органом (срез, плющение, измельчение);

– срез с плющением обеспечивают дисковая косилка Krone Easy Cut 2800/1CV, косилка-плющилка TAARUP 433 2LT и Мещера Е-403; жатки Е-025, SH-309T, Е-033; косилки-плющилки FC-303GC, КП-500; косилка роторная КРП-350-01;

– срез с измельчением – жатки ЖГР-4,5-1Е, КВК-6025.12-07; комбайн Ягуар 870; косилка-измельчитель КИР-1,5Н;

– отсутствуют универсальные режущие устройства, обеспечивающие одним аппаратом не только срез, но и сбор и измельчение срезанной массы.

 

Т а б л и ц а 1

T a b l e 1

Результаты анализа испытаний промышленных образцов

Results of the analysis of test reports

МИС / Machine testing stations	Название, марка, производитель / Name, brand, manufacturer	Культуры / Cultures	Плющение / Squashing	Измельчение, мм / Shredding, mm	Высота среза, см / Cutting height, cm	Ширина захвата, м / Working width, m	Рабочая скорость, км/ч / Working speed, km/h	Производительность, га/ч / Productivity, ha/h
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Алтайская / Altayskaya	Дисковая косилка Krone Easy Cut 2800/1CV, ООО «РУФ-2», г. Барнаул / disk mower Krone Easy Cut 2800/1CV, Ltd. “RUF-2ˮ, Barnaul	Сеяные и естественные травы / seeded and natural grasses	да	нет	–	2	12	2,78
Владимирская / Vladimirskaya	Косилка-плющилка TAARUP 4332 LT, «Kverneland Group», Дания / mower conditioner TAARUP 4332 LT, “Kverneland Groupˮ, Denmark	Сеяные и естественные травы / seeded and natural grasses	да	нет	6	3–3,5	12	3,8
Кубанская / Kubanskaya	Жатка для грубостебельных культур ЖГР-4,5-1Е, ОАО «Гомсельмаш», республика Беларусь, г. Гомель / reaper for coarse-stemmed crops ЖГР-4,5-1Е, “Gomselmashˮ, Republic of Belarus, Gomel		нет	20–30	–	4,2	7,8	2,4–3
Подольская / Podolskaya	Самоходная косилка-плющилка Мещера Е-403, ОАО «Егорьевский механический завод», Московская обл., г. Егорьевск / self-propelled mower-conditioner “Meshchera E-403ˮ, “Egorievsky Mechanical Planˮ, Moscow region, Egorievsk		да	нет	5,7	4,2	7,7	3,2
Северо-Западная / Northwestern	Косилка-измельчитель роторная КИР-1,5М, АО «Корммаш», п. Орловский Ростовской области / rotary mower-shredder КИР-1,5М, “Kormmashˮ, Orlovsky, Rostov region	Сеяные и естественные травы, кукуруза, подсолнечник / seeded and natural grasses, corn, sunflower	нет	22–61	9	1,47	7,3	13,4 т/ч

 

Проведен анализ теоретическо-экспериментальных исследований ряда авторов в данной области.

Режущий аппарат, содержащий шнек, изучен в работе Т. П. Погорова [1]. Представлено теоретическое обоснование устройства, а Н. В. Алдошин предложил режущий аппарат, снабженный сегментами без лезвий, и модернизированный сегментно-пальцевый аппарат [2; 3].

В статье В. В. Красовского обоснованы параметры и режимы работы аппарата для среза растений, которые произрастают в садах и виноградниках [4].

В. А. Гулевский и А. А. Вертий в работах [5; 6] усовершенствовали технологию для измельчения стеблей в кормопроизводстве. Предложили измельчитель, содержащий шарнирные подвешенные комбинированные ножи, выполнили математическое моделирование измельчителя.

В публикациях ученые анализируют разные типы аппаратов: например, конструкции измельчителей концентрированных кормов [7], шнековый режущий аппарат подпорного и бесподпорного среза тонко- и толстостебельных культур [8; 9; 10], дисковый ротационный режущий аппарат, установленный на кукурузоуборочном комбайне [11] и др.

В зарубежной работе [12] предложены косилки-измельчители с вертикальными и горизонтальными шнеками для резания кустарников и веток.

В исследовании таких авторов как Х. Ган, С. Матанкер, А. Момин, Б. Кунс, Н. Стоффел, А. Хансен, Т. Грифт [13] сравнивалось резание тремя сегментами (прямое лезвие 0°, лезвие под углом 30° и зубчатое). При использовании угловых или зубчатых лезвий оператор может поддерживать высокую скорость машины, что приводит к значительному увеличению производительности.

Встречаются зарубежные исследования измельчения и перемешивания стеблей для кормов в животноводстве. В работе китайских ученых [14] рассмотрен анализ процесса замешивания и нарезки стебля солодки в горизонтальном смесителе шнекового типа смешанного рациона.

Фундаментальные исследования работы шнековых питателей отражены в работе Ю. Юнцинь⁴, однако, данные устройства не позволяют работать на уборочных машинах.

Исследования работы срезающе-измельчающего режущего аппарата шнекового типа в зарубежных работах нами не обнаружены.

Несмотря на существующие исследования вопросы теоретического обоснования срезания, сбора и измельчения одним аппаратом различных культур до конца не решены. Отсутствует комплексный подход к структурно-функциональной схеме машины. Необходимо обосновать структурно-функциональную схему агрегата для срезания и измельчения растений, провести исследования по обоснованию физической сути показателя кинематического режима.

Материалы и методы

Для решения поставленной задачи в лаборатории кафедры эксплуатации и технического сервиса Кубанского государственного аграрного университета было проведено изучение подпорного и бесподпорного среза стеблей подсолнечника, кукурузы, камыша, веток на экспериментальной установке (рис. 3), которая позволяла изменять частоту вращения и высоту расположения шнека, скорость подачи, шаг и междурядье стеблей.

 

Р и с. 3. Варианты лабораторной установки для изучения резания и измельчения стеблей: бесподпорного (а) и подпорного (b) среза

F i g. 3. Variants of a laboratory setup for studying stem cutting and chopping: unsupported (a) and supported (b) cutting

 

Лабораторные исследования выполнялись в варианте бесподпорного среза (рис. 3а), подпорного среза с противорежущей пластиной (рис. 3b), в трех вариантах подпорного среза с противорежущими сегментами (рис. 4).

 

Р и с. 4. Варианты лабораторной установки подпорного среза слева направо: a – спаренные сегменты, расположенные смежно с углом 90°; b – угол наклона противорезов в горизонтальной плоскости 30°; c – расстояние между режущим и противорежущими элементами 5 мм

F i g. 4. Variants of the laboratory setup of the retaining shear from left to right: a – paired segments arranged adjacent to 90° angle; b – angle of contrails in the horizontal plane 30°; c – distance between cutting and contrails 5 mm

 

В результате анализа существующей информации, проведения лабораторных исследований, отсева несущественных факторов были выбраны значения для планирования эксперимента, которые представлены в таблице 2.

 

Т а б л и ц а 2

T a b l e 2

Значения параметров и уровни изменения значений

Values of parameters and levels of variation of values

Изменение значений / Change of values	Значения параметров / Parameter values
	Частота вращения шнекового рабочего органа, nшн. (х1), мин−1 / rotation frequency of auger working body, nшн. (х1), min−1	Угол наклона режущей части сегментного ножа, αс (х2), град / angle of inclination of the cutting part of the segment knife, αс (х2), deg	Шаг установки сегментов по винтовой кромке, lc(х3), мм / pitch of screw edge segments, lc(х3), mm
+1	1170	80	300
0	850	60	180
–1	530	40	60

 

В полевых условиях было проведено планирование эксперимента при уборке подсолнечника (рис. 4).

 

Р и с. 5. Полевая экспериментальная установка

F i g. 5. Field experimental device

 

В лабораторных исследованиях предусматривалось изучение среза и измельчения тонко- и толстостебельных культур на стационарной установке с определением качественных показателей среза и измельчения, а также параметров и режимов работы срезающе-измельчающего аппарата.

Для полевых исследований был выбран многофакторный эксперимент для обоснования рациональных параметров и режимов предложенного устройства.

Результаты исследования

На рисунке 6 представлена структурно-функциональная схема измельчающего агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа, включающая энергетическое средство, срезающий аппарат и устройство вторичного измельчения.

 

Р и с. 6. Структурно-функциональная схема агрегата

F i g. 6. Structural and functional diagram of the unit

 

Схема агрегата представлена на рисунке 7.

 

Р и с. 7. Схема агрегата: 1 – энергетическое средство; 2 – винт измельчителя; 3 – вал винта; 4 – стеблестой; Lв – длина вала винта; tв – шаг винтов; tн – шаг ножей; B – ширина захвата; α – угол атаки; ωн – угловая скорость ножей

F i g. 7. Scheme of the unit: 1 – power tool; 2 – chopper screw; 3 – screw shaft; 4 – stalk; L_в – screw shaft length; t_в – screw pitch; t_н – knife pitch; B – width of grasp; α – angle of attack; ω_н – angular velocity of knives

 

При рассмотрении взаимодействия стеблей, размещенных в рядках (кукуруза, подсолнечник) или условных рядках (камыш), и ножей, размещенных по винтовой линии шнека с определенным шагом (в проекции на поверхность поля), возникает необходимость оценки интенсивности такого взаимодействия.

Для описания данного процесса примем, что количество стеблей во всех рядках по ширине захвата агрегата B равно – M₁, а количество ножей по длине винтовой линии равно M₂ на площади B×L₀, где L₀ – расстояние, которое проезжает агрегат за время – t_i.

Определим количество стеблей Z_q через какой-то промежуток времени работы агрегата – T, а число ножей, обеспечивающих срез, обозначим Z₂. Оценим возможность взаимодействий стеблей и ножей за малый промежуток времени ∆t. Количественное изменение числа стеблей ∆Z₁ определяется их срезом (случайная величина).

За промежуток времени, равный ∆t_i, каждый из ножей Z₂ обеспечивает X₂ ⋅ ∆t фактических срезов, где X₂ = ξ ⋅ ρ₂ – средняя интенсивность появления ножей в области нахождения стеблей в единицу времени, а ρ₂ – вероятность среза конкретным ножом конкретного стебля из всего их множества в рядке на элементарной площади ∆S, ξ – число ножей за t.

В этой связи имеем равенство:

$\Delta Z_1=-X_2\cdot Z_2\cdot \Delta t$, (1)

а его дифференциальное уравнение может быть представлено как:

$\frac{d{Z}_1}{dt}=-X_2\cdot Z_2$. (2)

По аналогии имеем также, что

$\frac{d{Z}_2}{dt}=-X_1\cdot Z_1$. (3)

Это система дифференциальных уравнений при начальных условиях Z₁(0) = M₁ и Z₂(0) = M₂.

Дифференцирование и соответствующая замена дает следующее уравнение:

$\frac{d^2{Z}_1}{d{t}^2}=X_1\cdot X_2\cdot Z_1$. (4)

Общим решением данного уравнения является:

$Z_1=C_1\text{exp}\sqrt{X_1\cdot X_2}\cdot T+C_2\text{exp}\left(-\sqrt{X_1\cdot X_2}\cdot T\right)$. (5)

При использовании гиперболических функций имеем:

$Z_1=C_{3}ch\left[{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T\right]+C_{4}sh\left[{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T\right]$. (6)

На основании дифференцирования получаем, что

$Z_2=-C_3{\left(\frac{X_1}{X_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-C_4{\left(\frac{X_1}{X_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot h{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T$. (7)

При принятых выше начальных условиях определим значения постоянных:

$\left.\begin{array}{c}{C}_3=M_1;\\ C_4=-{\left(\frac{X_2}{X_1}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot M_2\end{array}\right\}$. (8)

На основании этого можно записать, что

$Z_1=M_1\cdot ch{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-M_2{\left(\frac{X_2}{X_1}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T$. (9)

$Z_2=-M_1{\left(\frac{X_1}{X_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T+M_2\cdot ch\left(X_1\cdot X_2\right)\cdot T$. (10)

Для упрощения данных зависимостей перейдем от абсолютных значений к относительным через доли:

$\left.\begin{array}{c}{\Psi }_1=\frac{Z_1}{M_1};\\ {\Psi }_2=\frac{Z_2}{M_2}\end{array}\right\}$. (11)

Разделив правые и левые части уравнений на M₁ и M₂, получим:

$\left.\begin{array}{c}\frac{d{\Psi }_1}{dt}=-X_2\cdot \frac{M_2}{M_1}\cdot {\Psi }_2;\\ \frac{d{\Psi }_2}{dt}=-X_1\cdot \frac{M_1}{M_2}\cdot {\Psi }_1\end{array}\right\}$. (12)

Интегрирование уравнений системы при Ψ₁ = Ψ₂ = 1 и T = 0 с заменой:

$\left.\begin{array}{c}{\gamma }_1=X_1\cdot \frac{M_1}{M_2};\\ {\gamma }_2=X_2\cdot \frac{M_2}{M_1}\end{array}\right\}$. (13)

В результате этого получим, что

$\left.\begin{array}{c}d{\Psi }_1=-{\gamma }_2\cdot {\Psi }_2;\\ d{\Psi }_2=-{\gamma }_1\cdot {\Psi }_1\end{array}\right\}$. (14)

Физический смысл γ₁ и γ₂ состоит в том, что они показывают интенсивность взаимодействия какого-либо количества ножей срезающе-измельчающего аппарата с каким-либо количеством стеблей на определенном участке определенной площади за промежуток времени, равный ∆t_i с определенной вероятностью – ρ₂. Данный факт подтверждается тем, что взаимодействие стеблей одиночных (зерновые) и разветвленных (камыш) с ножами аппарата осуществляется по циклоидальной кривой. Такая кривая может быть укороченной (рис. 8а), с параметрами

$\lambda =\frac{V_{н}}{V_{\text{a}}}=1$, (15)

где V_н, V_а – соответственно линейные скорости ножей и агрегата, или удлиненной (рис. 8b):

$\lambda \gg 1$. (16)

 

Р и с. 8. Схема к обоснованию показателя кинематического режима: а – схема движения лезвия ножа по укороченной траектории при λ = 1; b – схема движения лезвия ножа при $\lambda \gg 1$

F i g. 8. Scheme to substantiate the kinematic mode parameter: a – scheme of knife blade motion along the shortened trajectory at λ = 1; b – scheme of knife blade motion at $\lambda \gg 1$

 

Решение системы уравнений (14) путем замены переменных дает следующие зависимости:

$\left.\begin{array}{c}{\Psi }_1=ch{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-{\left(\frac{{\gamma }_2}{{\gamma }_1}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T;\\ {\Psi }_2=ch{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-{\left(\frac{{\gamma }_1}{{\gamma }_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T\end{array}\right\}$. (17)

Рассмотрим результаты подпорного среза стеблей с возможностью дополнительного измельчения (табл. 3).

Наилучшие результаты получены при использовании варианта 1 (рис. 4).

Минимальное значение времени среза стеблей t_ср при шаге установки сегментов по винтовой кромке l_с = 180 мм в случае с кукурузой составило 0,095 с; с камышом – 0,095 с; с ветками – 0,101 с. При этом t_ср = 0,095–0,194 с (рис. 9).

 

Т а б л и ц а 3

T a b l e 3

Длина стеблей после среза и измельчения стеблей камыша, мм

Length of stems after cutting and crushing of reed stems, mm

Вариант / Option	Показатели статистики / Statistics indicators
	$\overline{X}$, мм	S, мм	ν, %	$S_{\overline{X}}$, мм	$S_{\overline{X}}$%
1	106	59	55	4	4
	90	59	65	5	5
	83	54	65	5	6
2	126	57	45	6	4
3	152	54	36	6	4

 

Р и с. 9. Зависимость «tср – lс»

F i g. 9. Dependence “t_ср – l_сˮ

 

Максимальное значения угла наклона стебля при срезе α_ст при l_с = 240, 360 мм – 60º, для камыша при l_с = 60 мм – 60º, веток при l_с = 60 мм – 62º (рис. 10).

На первом этапе полевых исследований изучался процесс работы агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа и его оценка по критерию удельных затрат энергии (энергоемкости).

В общем виде искомая зависимость представлена следующим образом:

$N_{э}/{\gamma }_1=f\left(n_{ш};l_c;t_{пр}\right)\to min$, (18)

где N_э / γ₁ – энергоемкость процесса, кВт∙с/кг; β₁ / n_ш – частота вращения шнекового рабочего органа с режуще-измельчающими сегментами, мин⁻¹; β₂ / l_c – шаг установки сегментов по винтовой кромке шнека, мм; β₃ / t_пр – шаг установки противорежущих сдвоенных сегментов, мм.

 

Р и с. 10. Зависимость «αст – lс»

F i g. 10. Dependence “α_ст – l_сˮ

 

Оптимальными значениями являются:

– частота вращения шнекового рабочего органа n_ш = 849–850 мин⁻¹;

– шаг установки сегментов l_c = 180 мм;

– шаг установки противорежущих сегментов t_пр = 61,00.

 

Р и с. 11. Графическое место точек для зависимости γ1 = f (β1 = 0; β2; β3) → min

F i g. 11. Graphical location of points for the dependence γ₁ = f (β₁ = 0; β₂; β₃) → min

 

На втором этапе исследований найдена искомая зависимость, общий вид которой представлен следующим выражением:

${\upsilon }_n / {\gamma }_2 = f \left(n_{ш}; l_{А}; {\alpha }_{А}\right) \to \text{min}$, (19)

где υ_п / γ₂ – неравномерность распределения частиц стеблестоя по полю, %; β₁ / n_ш – частота вращения шнекового рабочего органа с режуще-измельчающими сегментами, мин⁻¹; β₂ / l_c – шаг установки сегментов по винтовой кромке шнека, мм; β₃ / α_c – угол наклона режущей части сегментного ножа, градус.

 

Р и с. 12. Графическое место точек для зависимости γ2 = f (β1; β2; β3 = 0) → min

F i g. 12. Graphical location of points for the dependence γ₂ = f (β₁; β₂; β₃ = 0) → min

 

Р и с. 13. Графическое место точек для зависимости γ4 = f (β1 = 0; β2; β3) → min

F i g. 13. Graphical location of points for the dependence γ4 = f (β1 = 0; β2; β3) → min

 

На третьем этапе исследований проведена оценка работы СИА по трем критериям оптимизации с соответствующей совокупностью параметров:

${\upsilon }_{д}/{\gamma }_3= f \left({\lambda }_{к}; l_{К}; t_{пр}\right)\to opt$; (20)

$\Pi / {\gamma }_4 = f \left({\lambda }_{к}; l_{А}; t_{пр}\right)\to opt$; (21)

${\lambda }_{и}/{\gamma }_5=f \left({\lambda }_{к}; l_{А}; t_{пр}\right)\to opt$, (22)

где υ₄ – неоднородность частиц по длине, %; П – показатель потерь в виде несрезанного стеблестоя, %; λ_и – степень измельчения стеблестоя, ед.; λ_к– показатель кинематического режима работы агрегата, ед.

Обсуждение и заключение

Обоснована структурно-функциональная схема измельчающего агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа.

Для принятых условий работы аппарата обоснована физическая суть так называемого показателя кинематического режима, характеризующего интенсивность взаимодействия какого-либо количества ножей с растениями на корню и распределенным по площади с различной плотностью стеблестоем, создана система уравнений.

В результате изучения резания стеблей в лабораторных условиях получено: по кукурузе: min t_cp = 0,095 с при l_c = 180 мм; max l_c = 240 мм (60,58º), при min l_c = 480 мм (37,75º); по камышу: max t_cp = 0,095 с при l_c = 180 мм; max l_c при l_c = 60 мм (60,26º), при min l_c = 300 мм (35,26º).

Проведенными исследованиями по методике многофакторного эксперимента после соответствующей математической обработки установлено, что значениями параметров являются: n_ш = 850,0 мин^–1; l_c = 180,0 мм; α_c = 60,0^о; t_пр = 60,0 мм; λ_к = 5,34 ед.

При которых: N_э= 8,01 кВт∙с/кг; υ_п = 18,2 %; υ_д = 14,5 %; П = 1,8 %; λ_и = 3,51 ед.; H_ср = 51,8 мм; ζ = 31,19 %.

Полученные данные необходимы для проектирования и конструирования машин предложенного типа.

Установлено, что в зависимости от параметра n_ш (мин⁻¹) и показателя кинематического режима λ_к (ед.) мощность изменяется от 4,99 кВт до 11,022 кВт, производительность – от 0,5 кг/с до 1,22 кг/с, энергоемкость – от 11,022 до 4,99 кВт·с/кг.

Расхождение результатов, полученных теоретических и экспериментальных данных Q_a = 1,0 кг/с, υ_н = 13,35 м/с, υ_а = 2,5 м/с и λ_к = 5,34 ед., составляет, соответственно, δ_Q = ±0,5 % и δ_N = ±6,4 %.

 

¹ АгроБаза [Электронный ресурс]. URL: https://www.agrobase.ru/catalog/machinery/machinery_1fb07c04-79b4-441b93a1-ffc217988fae (дата обращения: 01.08.2023).

² Государственный испытательный центр [Электронный ресурс]. URL: http://sistemamis.ru (дата обращения: 01.09.2023).

³ Алтайская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://altmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Владимирская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://vladmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://kirovmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Кубанская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://www.kubmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Поволжская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://www.povmis.ru (дата обращения: 01.09.2023).

⁴ Yu Y. Theoretical Modelling and Experimental Investigation of the Performance of Screw Feeders. A thesis submitted in fulfilment of the requirements for the award of the degree of doctor of philosophy. 1997. 254 р. URL: https://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=2601&context=theses (дата обращения: 01.09.2023).

Об авторах

Евгений Владимирович Труфляк

Кубанский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: trufliak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4914-0309

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой эксплуатации и технического сервиса, руководитель центра прогнозирования и мониторинга в области точного сельского хозяйства, автоматизации и роботизации

Россия, г. Краснодар

Андрей Николаевич Потебня

Кубанский государственный аграрный университет

Email: panpotap76@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-2899-6564

аспирант

Россия, г. Краснодар

Список литературы

Дополнительные файлы