3. Анализ технологического процесса обмолота зерна

3.1. Физико-механические свойства колосовых культур

Непосредственной задачей обмолота является освобождение зерна из оболочки за счет разрушения связей между зерном и колосом.

В целях наиболее рациональной организации обмолота необходимо изучить прочность связи зерна с колосом. Разумеется, она значительно изменяется в зависимости от вида и сорта культур, степени их зрелости, влажности, места расположения зерна в колосе, сроков уборки, являясь, таким образом, величиной случайной, которая может быть описана статистическими методами. Характеристика связи может зависеть и от способов ее разрушения, к которым относят чаще всего статические и динамические воздействия на зерна. При статистическом методе определяют силу, необходимую для отрыва зерна, а при динамическом – работу, затрачиваемую на выделение зерна из колоса за счет ударного воздействия.

Кроме того, изучалась прочность связи зерна с колосом и самого зерна при циклическом соударении колосьев и зерен с рабочими элементами молотильного аппарата на различных уровнях скоростей воздействия. Для этого в ячеи приводимого во вращение стола укладывали колосья и накрывали их колпаком. При включении прибора в работу колпак поднимали и объект испытаний с заданной скоростью ударялся о боковую поверхность камеры, выполненную из бичей молотильного барабана. После отделения какого-то количества зерен оставшийся колос подвергался дальнейшим циклам нагружения. Зерно, вымолоченное после каждого цикла, было взвешено, что позволило определить зависимость между числом циклов и вероятностью выделения зерна из колоса.

На рис. 1 представлены кривые обмолота колосьев пшеницы. Линии, отражающие зависимость степени обмолота Р = 50% и Р = 100% от числа циклов нагружения N и скорости соударений V, обозначены буквой «а».

Кривая «б» представляет собой интегральную функцию распределения вероятности вымолота зерна в зависимости от скорости соударений бича с колосом.

Если, например, число циклов нагружения N_x, а скорость соударения V_x, то прежде всего находят величину эквивалентной скорости (т. е. такое ее значение, при котором эффект обмолота будет тем же, но уже при однократном ударе). В приведенном примере величина эквивалентной скорости равна приблизительно 22 м/с. Далее по кривой «б» определяют вероятность вымолота зерна, которая оказалась в рассмотренном варианте близкой к 0,8.

Рис. 1. Кривые обмолота колосьев пшеницы Безостая 1

Установлено, что количество вымолоченных зерен в зависимости от скорости соударений имеет нормальное распределение вероятностей, а повреждаемость семян может быть описана логарифмически нормальным распределением.

Современные зубовой и бильный молотильные аппараты (рис. 2) состоят из вращающихся барабанов и неподвижных дек (подбарабаний), закрепленных так, что зазоры между ними можно регулировать.

Рабочими элементами барабана штифтового типа являются зубья той или иной формы, которые своими квадратными подголовками входят в квадратные же отверстия стальных планок. Хвостовики зубьев закрепляют на планках гайками в сочетании с пружинными разрезными шайбами.

Подбарабанье имеет обычно три секции с зубьями, расположенными в нескольких поперечных рядах. Технологический процесс состоит в захвате зубьями барабана очередной порции колосьев и протаскивании их через щели, образованные зазорами между боковыми гранями штифтов барабана и деки.

При этом происходит отрыв зерен от стержня колоса. Для снижения общей силы удара, которая возникает при взаимодействии стеблей, увлекаемых барабаном с штифтами деки, зубья на нем располагают по винтовой линии.

а

б

Рис. 2. Молотильные аппараты: а - штифтового типа; б – бильного типа;

1 – барабан; 2 – подбарабанье (дека)

Штифтовой молотильный аппарат успешно справляется с обмолотом хлебной массы любой влажности и степени связи зерна с колосом. Недостатком его является значительное измельчение соломы и связанная с этим перегрузка системы очистки зерна от мелкого вороха.

Рис. 3. Схема ротора (а) и кожуха аксиально-роторной МСС: А, В, С, D – соответственно заходная, молотильно-сепарирующая, сепарирующая, соломоотводная части ротора и кожуха; 1 – лопасть, 2, 3 – соответственно длинные и короткие бичи, 4 – цилиндрический остов, 5 – винтовые планки, 6 – соломоотбрасывающие планки, 7, 9 – винтовые направители, 8, 11, 12 – роликовые опоры, 10 – цевочное зацепление, 13 – соломоотводный кожух, D – диаметр ротора,  - угол установки винтовых направителей ротора, к, н – углы наклона соответственно образующей и винтовых направителей конической части кожуха.

В настоящее время зубовой барабан используется в комбайнах, предназначенных для уборки труднообмолачиваемых культур (риса), и в селекционных молотилках.

Бильный молотильный аппарат в качестве рабочих элементов имеет рифленые стальные бичи, закрепленные на дисках барабана. На барабане устанавливают четное количество бичей с переменным направлением рифов (вправо и влево), чтобы увеличить степень вытирания зерен из колоса и одновременно с этим не допустить сбивания хлебной массы на одну сторону.

Подбарабанье представляет собой решетку, охватывающую барабан по дуге окружности. Рабочими элементами деки являются поперечные планки, установленные с тем или иным шагом (у новых комбайнов — с переменным).

Технологический процесс обмолота протекает следующим образом..Бичи ударяют по стеблям и увлекают их в зазор между барабаном и декой. Поперечные планки подбарабанья задерживают хлебную массу. Бич обгоняет слой стеблей, сдвигая его за счет сил трения вперед и в сторону. Движение верхнего слоя передается и на остальные, но перемещение элементарных слоев соломы осуществляется с взаимным проскальзыванием стеблей, так что скорость нижних колосьев уменьшается.

Удары бичей, скольжение их по растениям и взаимодействие хлебной массы с ребристой поверхностью подбарабанья приводят к вымолачиванию зерен из колоса. Перебивание соломы этим рабочим органом незначительно.

Ориентировочные параметры исходной настройки МСС

Культура	Линейная скорость бичей uб, м/с			Зазор* , мм
	барабанно-дековой МСС	аксиально-роторной МСС	бич барабана – планка деки		бич ротора – планка кожуха
Пшеница и овес	30…32	26…32	16…18 (4…6)		30…40 (20…25)
Рожь и ячмень	28…30	30…34	16…68 (4…6)		30…40 (20…23)
Рис	-	27…31	-		-
Подсолнечник	13…15	14…17	18 (6…8)		50 (25…30)