ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ АМУРСКОЙ

Зерно, вымолоченное из рулона при прессовании убираемой культуры, считается более спелым с наибольшими посевными и хлебопекарными качествами, чем невымолоченное, независимо от плотности прессования и влажности зерна прессуемой массы. В тоже время следует отметить, что с увеличением плотности прессования качественные показатели вымолоченного и невымолоченного зерна из рулона изменяются (рис.6).

Рис. 6. Изменение всхожести (Всв), энергии прорастания (Эв), содержания клейковины (Кв) вымолоченного и всхожести (Всн), энергии прорастания (Эн), содержания клейковины (Кн) невымолоченного зерна пшеницы из рулона от плотности прессования

При увеличении плотности прессования от 100 кг/м3 до 170 кг/м3 у вымолоченного зерна пшеницы из рулона всхожесть, энергия прорастания снизилась на 1% с 98,5%, а содержание клейковины увеличилось с 23% до 29%. При дальнейшем увеличении плотности прессования от 170 кг/м3 до 190 кг/м3 снижение всхожести, энергии прорастания вымолоченного зерна из рулона прекращается, а содержание клейковины начинает снижаться. У невымолоченного зерна из колоса, находящегося в рулоне, с увеличением плотности прессования всхожесть, энергия прорастания, содержание клейковины снижаются. Так, при увеличении плотности прессования от 100 кг/м3 до 190 кг/м3 всхожесть снизилась от 98,5% до 94,5%, энергия прорастания от 97,5% до 94,5%, содержание клейковины с 28% до 18%.

С увеличением влажности прессуемой растительной массы пшеницы с 12% до 14–16% всхожесть, энергия прорастания вымолоченного зерна из рулона, при плотности прессования 150 кг/м3, увеличивается до 98,5%, после чего снижается (рис.7). Содержание клейковины с увеличением влажности от 12% до 17–19% увеличивается до 30%, после чего снижается. Всхожесть, энергия прорастания невымолоченного зерна из рулона с увеличением влажности прессуемой растительной массы пшеницы от 12% до 15–17% увеличивается, после чего снижается, а содержание клейковины с увеличением влажности от 12% до 17–20% снижается, после чего увеличивается.

Рис. 7. Изменение всхожести (Всв), энергии прорастания (Эв), содержания клейковины (Кв) вымолоченного и всхожести (Всн), энергии прорастания (Эн), содержания клейковины (Кн) невымолоченного зерна из рулона от влажности (W) прессуемой растительной массы пшеницы

Вымолот зерна из рулона при прессовании убираемой культуры зависит от скорости движения рулонного пресс-подборщика и плотности прессования. При увеличении скорости движения рулонного пресс-подборщика от 0,25 м/с до 1,75 м/с при прессовании растительной массы пшеницы сорта «Амурская 90» влажностью зерна 17%, плотностью прессования 150 кг/м3, урожайностью зерна 1,4 т/га, вымолот зерна из рулона снижается с 10% до 2,5% (рис.8).

Рис. 8. Изменение вымолота зерна (Z) из рулона от скорости движения (Vагр) рулонного пресс-подборщика при прессовании растительной массы пшеницы:1– при урожайности зерна 0,95 т/га; 2 – теоретическая при урожайности зерна 1,4 т/га; 3 – экспериментальная при урожайности зерна 1,4 т/га.

В тоже время следует отметить, что с увеличением урожайности зерна прессуемой массы пшеницы вымолот его из рулона снижается. При скорости движения рулонного пресс-подборщика при прессовании растительной массы пшеницы 1,25 м/с при урожайности зерна 1,4 т/га вымолот зерна из рулона находится в пределах 2,5%, а при урожайности зерна 0,95 т/га – 3,4%.

При увеличении плотности прессования растительной массы пшеницы вымолот зерна из рулона увеличивается, а с увеличением урожайности прессуемой растительной массы при одной и той же плотности прессования вымолот зерна уменьшается (рис.9). Так, при скорости движения рулонного пресс-подборщика 1,5 м/с, урожайности зерна прессуемой культуры пшеницы 1,4 т/га и её влажности 17% с увеличением плотности прессования от 120 кг/м3 до 190 кг/м3 вымолот зерна увеличивается от 2,5% до 4,2.

Рис.9. Изменение вымолота зерна (Z) из рулона от плотности прессования () растительной массы пшеницы при урожайности зерна: 1 – 0,43 т/га;

2 – 0,95 т/га; 3 – 1,4 т/га; экспериментальная; теоретическая.

Потери зерна за рулонным пресс-подборщиком при прессовании растительной массы пшеницы складываются из потерь зерна за подборщиком, прессовальной камерой и потерь при выгрузке рулона из прессовальной камеры рулонного пресс-подборщика которые зависят от плотности прессования и влажности прессуемой массы (рис.10).

Рис. 10. Изменение потерь зерна общих (П), за подборщиком (Пп), прессовальной камерой (Пк), при выгрузке рулона (Пв) от плотности прессования () и влажности (W) прессуемой растительной массы пшеницы рулонным пресс-подборщиком

С увеличением плотности прессования растительной массы пшеницы потери зерна за рулонным пресс-подборщиком увеличиваются. Так, при плотности прессования 135 кг/м3, урожайности зерна 1,2 т/га и влажности зерна 17% потери зерна общие, за подборщиком, прессовальной камерой и при выгрузке рулона составили соответственно 1,0; 0,4; 0,3; 0,1%. Увеличение плотности прессования до 190 кг/м3 привело к увеличению потерь зерна общих до 1,6%, за подборщиком до 0,8%, за прессовальной камерой до 0,4% и при выгрузке рулонов до 0,2%.Увеличение влажности зерна прессуемой растительной массы пшеницы приводит к снижению потерь зерна за рулонным пресс-подборщиком. Так, при влажности зерна прессуемой растительной массы пшеницы 17% и плотности прессования 150 кг/м3 за рулонным пресс-подборщиком, потери зерна общие, за подборщиком, прессовальной камерой и при выгрузке рулонов не превысили соответственно 1,8; 0,9; 0,6; 0,3%. При увеличении влажности прессуемой растительной массы пшеницы рулонным пресс-подборщиком до 21% потери зерна общие, за подборщиком, прессовальной камерой и при выгрузке рулонов снизились до 0,9; 0,4; 0,3 и 0,2% соответственно.

При отделении первых и последних трех витков обвязывающей нити от поверхности рулона пальцы режущего аппарата механизма по их удалению (рис.3), врезаются и прокручиваются в поверхностном его слое. В результате такого врезания с прокручиванием в поверхностном слое рулона часть его слоя приподнимается над поверхностью вместе с обвязывающей нитью. Для обеспечения процесса резания трех, первых и последних, витков обвязывающей нити рулона без приподнятых стеблей поверхностного слоя рулона провисание её должно быть минимальным. Величина провисания приподнятой части поверхностного слоя рулона между пальцами режущего аппарата зависит от силы натяжения обвязывающей нити рулона. Сила натяжения обвязывающей нити рулона с увеличением плотности рулона увеличивается и при плотности рулона 180 кг/м3 находится в пределах 95 Н.

Исследованиями изменения величины провисания приподнятой части поверхностного слоя рулона (hпр), находящейся между пальцами режущего аппарата, от величины расстояния между пальцами режущего аппарата (пр) и угла установки (вр) при врезании в поверхностный слой рулона на длину врезания (Lвр=0,1 м) пальцев режущего аппарата при плотности () рулона 180 кг/м3 выявлено, что с увеличением расстояния между пальцами режущего аппарата (пр) и угла установки их врезания (вр) провисание приподнятой части поверхностного слоя рулона, между ними, увеличивается. Учитывая, что максимальное провисание поверхностного слоя рулона между пальцами режущего аппарата определяется из конструктивных параметров режущего аппарата (толщина пера пальца режущего аппарата, зазор между пером пальца и резиновой накладкой), в конкретном случае 4 мм, оптимальное расстояние между пальцами режущего аппарата (пр) будет равно 73 мм, а угол установки врезания (вр) в поверхностный слой рулона пальцев режущего аппарата будет равен 18 градусам.

В процессе отделения обвязывающей нити от поверхности рулона затраты силы на преодоление сопротивления врезанию пальцев режущего аппарата в рулон больше, чем на их прокручивание в поверхностном слое рулона (рис.11).

Рис. 11. Изменение сил сопротивления врезанию (Fвр) и прокручиванию (Fв) пальцев режущего аппарата в поверхностном слое рулона от плотности () рулона: –экспериментальная; – теоретическая.

Так, при плотности рулона 100 кг/м3 сила сопротивления врезанию пальцев режущего аппарата в поверхностный слой рулона составила 152,3 Н, а при плотности 200 кг/м3 – 448,5 Н. Сила сопротивления прокручиванию пальцев режущего аппарата в поверхностном слое рулона при аналогичной плотности рулона составила 145,1 Н и 197,6 Н соответственно.

Приподнятая над поверхностью рулона обвязывающая нить отрезается ножом режущего аппарата и зажимается между резиновой накладкой и пальцем режущего аппарата. Оптимальный угол заточки ножа режущего аппарата, при котором затрачивается минимальное усилие (68 Н) на процесс резания обвязывающей нити рулона 450. Зазор, обеспечивающий зажатие отрезанных концов обвязывающей нити рулона между резиновой накладкой и пальцем режущего аппарата в 105 Н, находится в пределах 1 мм. Сила, прикладываемая к ножу режущего аппарата в процессе резания и защемления отрезанных частей обвязывающей нити рулона, зависит от силы её натяжения (рис. 12).

Рис. 12. Изменение сил сопротивления резанию (Fр) и защемлению (Fз), между пером пальца и резиновой накладкой от силы натяжения (Fнн) обвязывающей нити рулона: экспериментальная; теоретическая.

Так, с увеличением силы натяжения (Fнн) сила резания обвязывающей нити рулона (Fр) уменьшается, а сила защемления отрезанной части обвязывающей нити рулона между пером пальца и резиновой накладкой (Fз) увеличивается. С увеличением силы натяжения от 60 до 100 Н сила резания обвязывающей нити рулона уменьшилась от 70,1 до 64,7 Н, а сила защемления между пером пальца и резиновой накладкой отрезанной части обвязывающей нити рулона увеличилась от 125 до 167,5 Н соответственно.

Рулон, прижатый к движущемуся подающему транспортеру направляющими дугами, перемещается в размотчик рулонов. В зависимости от плотности рулона затраты мощности на его перемещение подающим транспортером размотчика рулонов находится в пределах 1,05-2,29 кВт.

Затраты времени на удаление обвязывающей нити рулона размотчиком, оборудованным механизмом для её удаления, при их количестве равным 9 находится в пределах 27 сек.

В главе 5 при уборке зерновых культур, включающей прямое комбайнирование с рулонной технологией позволяет сократить приведенные затраты на 81,4 руб./га, в сравнении с уборкой напрямую, и получить дополнительный доход с площади убранной, по рулонной технологии, в размере 1319 руб./га. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных предложений по технологическому и техническому обеспечению уборки зерновых культур, которым предусмотрено прямое комбайнирование совместно с рулонной технологией в сравнении с уборкой напрямую составил 279,3 руб./га. Ожидаемый годовой эффект в расчёте на площадь, занятую под зерновыми культурами в Амурской области, составляет 58,7 млн. рублей.

Общие выводы

1) Выявлены закономерности, раскрывающие изменения всхожести, содержания клейковины и массы зерна пшеницы от продолжительности созревания на корню в условиях Амурской области. Увеличение процента полной спелости зерна пшеницы на корню до определенного значения приводит к увеличению, а затем к снижению данных показателей. Наибольшие показатели всхожести 99% при 90–94%, содержание клейковины 29% при 93–97%, массы 1000 зерен 28,5 г при 90–95% полной спелости зерна пшеницы.

2) Установленные закономерности, раскрывающие изменения всхожести, содержания клейковины, массы зерна пшеницы от продолжительности созревания на корню, позволили разработать математическую модель, характеризующую доходы выращенного урожая зерна от сроков проведения уборки зерновых культур комбайновым способом напрямую. Оптимальные сроки проведения уборки зерновых культур комбайновым способом напрямую в условиях Амурской области выявлены при 90–97% полной спелости зерна пшеницы, находящейся на корню.

3) Основным фактором, влияющим на проведение уборочного процесса, является сумма выпавших осадков за этот период, которая колеблется в пределах от 44 мм до 300 мм и более, что не позволяет качественно и в оптимальные сроки провести уборку зерновых культур раздельным комбайновым способом.

4) Предложенная технология уборки зерновых культур при рациональном сочетании прямого комбайнирования с рулонной технологией, где предлагается использовать определённую сеноуборочную технику с некоторым её переоборудованием, позволит увеличить доход от убранного урожая за счёт проведения уборочного процесса в оптимальные сроки при минимальных затратах.

5) Предложены усовершенствования рулонного пресс-подборщика и размотчика рулонов, применяемых на уборке зерновых культур по рулонной технологии. В результате чего при прессовании валков из зерновых культур рулонным пресс-подборщиком происходит сбор вымолоченного зерна, имеющего более высокие посевные и хлебопекарные качества, чем у невымолоченного зерна из рулона, и половы, которая почти полностью теряется при сборе незерновой части урожая с поверхности земли после комбайнового способа уборки. В процессе загрузки рулона в размотчик для его последующего обмолота происходит удаление обвязывающей нити с поверхности механизированным способом.

6) Новизна усовершенствования технических средств, применяемых на уборке зерновых культур по рулонной технологии, по сбору, при прессовании убираемой культуры, вымолоченного зерна из рулона отдельно от рулона и удалению обвязывающей нити с поверхности рулона, в процессе раскручивания рулона, размотчиком рулонов подтверждена патентами на изобретения.

7) В результате теоретических и экспериментальных исследований процесса прессования растительной массы пшеницы рулонным пресс-подборщиком с камерой прессования постоянного объема установлено влияние режимов работы рулонного пресс-подборщика и физико-механических свойств пшеницы на вымолот зерна из рулона. Так, при увеличении урожайности зерна прессуемой массы и скорости движения рулонного пресс-подборщика вымолот зерна из рулона уменьшается, причём при скорости движения более 1,25 м/с уменьшение вымолота зерна незначительное. При увеличении плотности прессования вымолот зерна из рулона увеличивается.

8) Потери вымолоченного зерна за рулонным пресс-подборщиком в процессе прессования пшеницы при увеличении влажности зерна прессуемой массы снижаются, а при увеличении плотности прессования увеличиваются. Наименьшие потери зерна пшеницы урожайностью 1,2 т/га за рулонным пресс-подборщиком в пределах 1,4% выявлены при плотности прессования 150–160 кг/м3 и влажности зерна 18–19%.

9) На основании выявленных закономерностей, характеризующих изменения лабораторной всхожести, энергии прорастания, содержания клейковины вымолоченного и невымолоченного зерна из рулона определены параметры прессования и влажности прессуемой массы пшеницы, при которых эти показатели имеют наибольшие свои значения.

10) Наибольшие показатели лабораторной всхожести 98,5%, энергии прорастания 98,5% вымолоченного зерна из рулона выявлены при плотности прессования 100-110 кг/м3 и влажности прессуемой массы пшеницы 14-16%. Содержание клейковины 28,8% при плотности прессования 160-180 кг/м3 и влажности 17-19%.

11) Наибольшие показатели лабораторной всхожести 98,2%, энергии прорастания 97,8%, содержание клейковины 28% невымолоченного зерна пшеницы из рулона, в результате хранения, выявлены при плотности прессования 100-110 кг/м3 и влажности прессуемой массы 14-16%.

12) Теоретически и экспериментально обоснованы конструктивные параметры механизма удаления обвязывающей нити рулона, обеспечивающие удаление обвязывающей нити с его поверхности в процессе загрузки и раскручивания размотчиком. Механизмом удаления обвязывающей нити рулона в процессе загрузки и раскручивания его размотчиком отрезаются и выводятся за внешнюю сторону отрезанные части первых и последних трех её витков.

13) Оптимальными параметрами механизма удаления обвязывающей нити с поверхности рулона, установленного на клапане размотчика рулонов, при его плотности 180 кг/м3 и провисании приподнятой части поверхностного слоя рулона между пальцами режущего аппарата до 4 мм, следует считать: угол установки врезания в поверхность рулона пальцев режущего аппарата 180; расстояние между пальцами режущего аппарата, отрезающих три первых и последних витка обвязывающей нити рулона, 73 мм; угол заточки ножа режущего аппарата, обеспечивающий процесс резания, 450; зазор между пером пальца и резиновой накладкой, обеспечивающей защемление при выводе за внешнюю сторону размотчика рулонов, отрезанных первых и последних трех витков обвязывающей нити рулона, 1мм.

14) Годовой экономический эффект от внедрения разработанных предложений по технологическому и техническому обеспечению уборки зерновых культур, которым предусмотрено прямое комбайнирование совместно с рулонной технологией в сравнении с уборкой напрямую, за счёт снижения приведенных затрат и потерь урожая, составил 279,3 руб./га. Ожидаемый экономический эффект в расчёте на площадь, занятую под зерновыми культурами в Амурской области, составляет 58,7 млн. рублей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в ведущих, рецензируемых изданиях ВАК России.

1. Баштовой, А.Г. Совершенствование рулонного пресса для уборки зерновых культур [Текст] /А.Г. Баштовой // Техника в сельском хозяйстве.-1998.-№3.-С.28.

2. Баштовой, А.Г. Выбор способа уборки зерновых культур в Амурской области [Текст] / А.Г.Баштовой. // Техника в сельском хозяйстве.-2000.-№1.-С.9.

3. Баштовой, А.Г. Размотчик усовершенствованный [Текст] /А.Г. Башто-вой. А.И.Гончарук, А.В.Петров. //Сельский механизатор.-2000.-№7.-С.1.

4. Баштовой, А.Г. Результаты испытаний переоборудованного пресс-подборщика ПР-200 [Текст] /А.Г.Баштовой, А.И.Гончарук, В.Н.Ковалевский, А.В.Петров. // Техника в сельском хозяйстве.-2001.-№5.-С.37-39.

5. Баштовой, А.Г. Рулонная уборка зерновых [Текст] /А.Г. Баштовой, А.И.Гончарук, В.Н.Ковалевский, А.В.Петров, Д.А.Тарасюк // Сельский механизатор.-2001.-№6.-С.15.

6. Баштовой, А.Г. Совершенствование размотчика рулонов хлебной массы [Текст] /А.Г. Баштовой, А.И.Гончарук, В.Н.Ковалевский, А.В.Петров. // Техника в сельском хозяйстве.-2001.-№5.-С.33-34.

7. Баштовой, А.Г. Оптимизация сроков уборки зерновых культур в зависимости от посевных и хлебопекарных качеств зерна [Текст] /А.Г. Баштовой, А.И.Гончарук, В.Н.Ковалевский, А.В.Петров, Д.А. Будкин // Техника в сельском хозяйстве.-2002.-№5.-С.9-10.

8. Баштовой, А.Г. Факторы, влияющие на вымолот зерна из рулона хлебной массы в процессе его формирования [Текст] /А.Г. Баштовой, В.Н.Ковалевский, А.И.Гончарук. // Вестник КрасГАУ / Красноярский гос. аграрн. унив.- Красноярск.: 2007.- Вып.5.-С.152-155.

Список работ в других изданиях.