Рассматривается вопрос круглосуточной работы зерноуборочных комбайнов за счет использования комбайнов и в ночное время. Главными причинами низкой производительности комбатов на уборке зерновых культур является существующая технология уборки и конструкция применяемых ныне молотильно-сепарирующих устройств. Анализ их конструкций показывает возможность создания молотшок, способных обмолачивать растительную массу зерновых культур повышенной влажности и даже для обмолота массы в непогоду.

Проблема. Существующие зерноуборочные комбайны во время уборки работают обычно только в дневное время, а ночью, после выпадения росы, уборка прекращается до следующего дня, пока не высохнет растительная масса. Объясняется это тем, что молотилки комбайнов не способны вымолотить все зерно и отсепарировать его из влажной растительной массы, из-за чего теряется много зерна при уборке.

Цель. Анализируя работу разных конструкций молотильно-сепарирующих устройств,, выявить недостатки и преимущества их работы, выбрать рациональные способы обмолота влажной растительной массы при уборке зерновых культур.

Результаты исследований, ГОСТ на молотилки зерноуборочных комбайнов устанавливает получение необходимого качества обмолота массы предельной влажностью до 17 %, что, безусловно, сильно ограничивает возможности использования зерноуборочных комбайнов даже в течение суток.

Подавляющее большинство хозяйств Крыма сейчас не имеет необходимого количества зерноуборочных комбайнов, чтобы любую зерновую культуру убрать за 7 - 10 дней, поэтому хозяйства вынуждены растягивать сроки уборки, что приводит к большим потерям зерна, даже при благоприятных условиях погодных условиях.

Особенности климата Крыма создают дополнительные трудности для своевременной уборки зерновых культур - почти каждую ночь, даже в самые жаркие дни, выпадает роса во всех районах полуострова, • из-за чего

Зерноуборочные комбайны работают только в дневное время, а ночью останавливаются, что снижает их производительность в два раза.

Обычно все заводские руководства и инструкции при увеличении влажности растительной массы рекомендуют ужесточать режим работы молотильных аппаратов путем уменьшения молотильных зазоров и увеличения частоты вращения барабанов.

Однако все это можно использовать в нешироких пределах из-за того, что «жесткие» режимы работы вызывают травмирование зерна и особенно семян, а, кроме того, приводят и к снижению пропускной способности молотилки.

Не следует забывать, что обмолот влажной растительной массы ухудшает процессы сепарации зерна молотильным барабаном, ибо при нормальной влажности (до 17 %) молотильный барабан выделяет через решетку подбарабанья около 85 % зерна, а повышение влажности массы ухудшает процесс сепарации зерна и тем самым снижает в конечном итоге и пропускную способность молотилки.

Естественно, возникает вопрос: возможно ли создать конструкцию молотилки, способную обмолачивать влажную растительную массу без чрезмерного травмирования зерна и сепарировать его из этой влажной массы?

За счет каких свойств влажная масса труднее обмолачивается? Видимо, главным образом из-за того, что влажные растения труднее разрушаются: разрушение колоса и стебля требует больших усилий, так как разрыв частей колоса на колоски, выбивание зерна из колоса и колосков, разрыв стеблей требует больших усилий. Так, по данным ВИСХОМ, ВИМ и Госкомиссии по сортоиспытаниям [1], у большинства сортов пшеницы затраты работы на выделение одного зерна из колоса в период уборки составляют; при влажности зерна от 9 до 16 % и колоса 9-11 % - максимум от 0,6 до 1,16 кГсм, а при влажности зерна до 27 % максимум вырастает до 2,54 кГсм, т. е. более чем в два раза.

Коэффициенты трения стеблей пшеницы по листовой стали или прокату имеют значения 0,6; по оцинкованной стали - 0.69 при влажности 50 %. а при влажности 6,7 % только 0,25, а по прокату -- 0,29 и.0,33 по оцинкованной стали, то есть практически при повышенной влажности возрастают в два раза.

Таким образом, увеличение влажности зерна на 11 - 18 % уже вызывает увеличение работы на выделение зерна в два раза. Одновременно вырастают коэффициенты трения влажной массы в два раза при влажности 50 %, по сравнению с трением сухой массы.

Кроме того, видимо большую роль играет и прессование влажной растительной массы, которое происходит при обмолоте её в молотильном зазоре между барабаном и подбарабаньем. Известно, что это пространство от входа растительной массы в зазор до её выхода непрерывно уменьшается в зависимости от регулировок, например, при уборке пшеницы от 18 ...26 мм до 2 ... 8 мм, т. е. в 3 .,, 9 Раз. В этих условиях влажная растительная масса сильно прессуется, что резко увеличивает расход мощности на обмолот.

По данным И. В.Василенко [2], для комбайнов типа С-4 мощность на обмолот распределяется так; на холостой ход -5-7 %, на вымолот зерна из колосьев - 15-18 %, а на деформацию соломы и транспортировку продуктов обмолота - 75 - 80 %.

Учитывая вышеприведенные факторы, можно утверждать, что расход энергии на обмолот влажной растительной массы увеличивается в два раза. Поэтому, естественно, встает вопрос: какой же способ обмолота влажной растительной массы наиболее перспективен - обмолот с предварительным подсушиванием растительной массы или нужно создавать молотилки, способные обмолачивать влажную растительную массу при любой влажности?

Подсушивание массы - крайне 'энергоемкий и малопроизводительный процесс, нарушающий непрерывность единого технологического процесса обработки растительной массы. Заранее можно сказать, что он не даст экономического эффекта и по расходу топлива, ни по производительности машин, главным образом из-за того, что технологический процесс будет разорван для сушки растительной массы на малопроизводительных машинах, что резко снизит пропускную способность машин для обмолота, сепарации и очистки зерна.

С инженерной точки зрения, предпочтение надо отдать прямоточной технологической линии, которая будет выполнять все операции по обмолоту, сепарации зерна, его сушки и очистки, в едином и непрерывном потоке до получения готового зерна. Молотилка должна обладать несколькими типами последовательно расположенных молотильных устройств, обеспечивающих обмолот влажной растительной массы на режимах, предупреждающих травмирование зерна и потери его во время сепарации.

Возможность и необходимость создания молотилок для обмолота влажной растительной массы доказывали и В. П. Горячкин, и М. Н.Летошнев, и другие ведущие ученые [3]. По их разработкам были созданы северные комбайны СКАГ-5А и КСП-4, которые оборудовались двумя молотильными барабанами и пятью соломочесами [4], обеспечивающими надежный обмолот и устойчивую сепарацию зерна при уборке влажных и длинносоломистых культур.

По типу соломочесов фирмой «С1аав» уже в наши дни был разработан роторный сепаратор грубого вороха для комбайна «Воттаюг 116 С8», включающий ротора (диаметр), которые имеют постепенно нарастающую скорость вращения от начала поступления массы до её выхода, что способствует лучшему расчесыванию стеблей грубого влажного вороха и интенсивной сепарации зерна из влажной растительной массы [4].

Последние работы по совершенствованию конструкции аксиально-роторных молотильных аппаратов также открывают более широкие перспективы обмолота и сепарации влажной растительной массы.

Конструкция аксиально-роторного молотильного сепарирующего устройства с вращающимися подбарабаньями, разработанная ГСКБ «Ростсельмаш», позволяет значительно интенсифицировать процесс обмолота и сепарации зерна. Работы фирмы «Джон-Дир» по созданию комбайна «Джон-Дир-9880» открывают пути совершенствования молотильно-сепарирующих устройств, способных вымолачивать и сепарировать зерно из влажной растит'ельной массы.

Однако, вышеприведенные конструкции создавались для работы на самоходных полевых машинах, где из-за сильно ограниченных размеров и массы машины они имеют ряд серьёзных недостатков, которые сдерживаю! их широкое распространение [3].

В большинстве случаев молотильно-сепарирующие устройства работают в одном режиме, в то время как работа, выполняемая для вымолота зерна из массы разной влажности должна быть разной. Например, для пшеницы работа по вымолоту одного зерна колеблется от 0,066 до 0,86 кГс [1], т. е. в 10 раз минимум отличается от максимума. Режим, установленный на максимум работы неизбежно вызывает сильное травмирование зерна, а режим минимальный приведет к недомолоту зерна из колоса.

Видимо, подобных недостатков можно избежать, если установить не одно устройство для обмолота и сепарации, а несколько, но работающих в разных режимах, оптимальных для данной фракции массы.

Создание такого типа молотилки для самоходного зерноуборочного комбайна вызовет большие трудности из-за ограниченности размеров и массы современных комбайнов и поэтому, естественно, приведет к необходимости создания новой технологии уборки зерновых, которая позволяет вынести все трудо - и энергоемкие процессы уборки на стационар, где можно расположить любое необходимое число молотильно-сепарирующих устройств, не заботясь об их размерах. Тогда обмолот и сепарация зерна будут происходить в оптимальных режимах, что обеспечит и высокую производительность при лучшем качестве, без травмирования зерна и его потерь при уборке.

Одним из недостатков современных аксиально-роторных устройств, которое препятствует широкому внедрению из в производство, до сих пор является повышенный расход мощности на обмолот и сепарацию массы порядка на 25 - 30 % по сравнению с обычной схемой обмолота. В целях снижения столь отрицательных влияний на работу аксиально-роторных молотильных устройств возможно применение способов, использовавшихся в 60-е годы в ГДР [5], которые показали, что полный вымолот зерна из хлебной массы с целыми стеблями достигается при окружной скорости барабана 29 м/с, а если стебли разрезать на куски длиной 90 мм, то полный обмолот массы будет происходить при скорости 17 м/с. Снижение скорости на 41 % позволяет существенно снизить и требуемую мощность на обмолот массы.

Другие опыты по обмолоту резанной массы показали, что таким же образом можно снизить. мощность на обмолот на 47 - 52 % [6]. Вместе с тем, измельчение хлебной массы до обмолота хорошо вписывается в рабочий процесс технологии уборки зерновых культур. с обмолотом растительной массы на стационаре, так как доставка измельченной массы с поля на стационарный молотильный ток позволяет снизить расходы на доставку массы в два и более раз за счет лучшего уплотнения массы.

Не следует забывать и о том, что измельченная массы будет обмолачиваться с большей пропускной способностью, чем не измельченная.

Таким образом, опыт ведущих специалистов и крупнейших фирм-производителей зерноуборочных комбайнов показывает возможность обмолота влажной растительной массы с большей энергоемкомстью, следовательно, с большей себестоимостью затрат на уборку. Однако, никто еще не проанализировал стоимость тех потерь зерна, которые мы получаем из-за несвоевременной уборки зерновых культур. По нашим данным, потери зерна даже при соблюдении основных агротехнических и исходных требований колеблются в больших пределах и составляют на уборке пшеницы раздельным способом от 7.1 до 14,4 % (81 - 84 гг.), и это при условии соблюдения основных агротехнических требований, что сейчас в большинстве хозяйств не выполняется [7].

Через неделю после полного созревания колоса каждый день потери зерна возрастают за счет самоосыпания зерна и колосом на 1 %, а еще через неделю, каждый день даст прирост потерь уже на 1,5 % (по данным В ИМ).

Затягивание сроков уборки на 10-20 дней сверх рекомендуемого приводит к потере до 30 % урожая и более [8].

Запаздывание с уборкой дает недопустимо большие потери зерна и поэтому, несмотря на всю трудность и сложность ночной работы зерноуборочных комбайнов, она возможная и её надо широко внедрять. Многие опасаются трудностей, возникающих с сушкой зерна после ночной уборки. Однако повышение влажности растительной массы от выпадения росы, обычно не вызывает необходимости сушки зерна в сушилках, ибо величина повышения влажности его составляет всего несколько процентов и для высушивания зерна бывает достаточно солнечно-воздушной сушки за счет его перелопачивания зернопогрузчиками на току.

Выводы.

1.  Анализ существующих конструкций молотильно-сепарирующих устройств молотилок зерноуборочных комбайнов показал, что в принципе может быть создана конструкция молотилки, способная обмолачивать влажную растительную массу и сепарировать из нее зерно.

2.  Создание молотильно-сепарирующих устройств, способных обмолачивать влажную растительную массу, открывает возможность работы зерноуборочных комбайнов и в ночное время, что позволит повысить суточную производительность зерноуборочных машин почти в два раза.

3.  Обмолот влажной растительной массы требует повышенного расхода энергии, который может увеличиться в зависимости от влажности до двух раз по сравнению с обмолотом массы нормальной влажности.

4.  В целях снижения расхода мощности на обмолот влажной растительной массы можно использовать предварительное измельчение массы до длины стеблей 90 мм, что позволяет сократить расход мощности почти в два раза.

5.  Создание наиболее эффективных молотильно-сепарирующих аппаратов показывает необходимость применения нескольких устройств, последовательно работающих в разных режимах обмолота от «мягких» до «жестких», что обеспечивает полный вымолот без травмирования зерна и его потерь при сепарации.

6.  Обмолот влажной растительной массы с предварительным измельчением и последующим дифференцированным обмолотом на разных режимах наиболее удобно осуществить при уборке зерновых
культур с обмолотом на стационарном молотильно-сепарирующем току.

Список использованной литературы

1.Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Под ред. М. И.Клецкина. М.: Машиностроение, 1967. С.654,655.

2. Василенко И. Ф. и др. Зерновые комбайны СССР и зарубежных стран. М: Сельхозгиз, 1958. С.45.

3. Летошнее М. Н. Сельскохозяйственные машины. М. Л.: Сельхозгиз, .1955.-322с.

4.  Серый Г. Ф. и другие. Зерноуборочные комбайны, М.: Агропромиздат, 1986. С. 113-115.

5.  Даазер Др. Исследование обмолота с измельчением. Институт с-х. техники. Академия с.-х. наук. Потсдам, 1956.

6.  Зеглер Г. Исследование по с.-х. технике.-1957.- №2.

7.  Агафонов В. В., Николаев Е. В. Эффективность разных способов уборки комбайнами озимой пшеницы в Крыму // Сб. научных трудов УСХЗА «Механизация трудоемких процессов в растениеводстве Крымской
области». Киев, 1987. С.5.

8.  Зиновьев Ф. В. и др. Методика оценки потерь  в сфере агропромышленного комплекса. Симферополь: Таврия, 1999.