Эн. сбер. Уборочные машины

11.02.2013

Энергосберегающие технологии уборки зерновых и послеуборочной обработки зерна.

Пляка Валерий Иванович.

Цель работы: оценить энергетические затраты при уборке и послеуборочной обработке зерна. Выяснить, какие действия будут наименее затратными с точки зрения энергетики. Достижение результата с наименьшими энергозатратами и с наименьшими потерями.

Уборка зерновых культур.

Схема 1: прямое комбайнирование.

Схема 2: раздельный способ.

Схема 3: стационарный способ.

18.02.2013

Лекция №2.

Уборка зерновых путем очеса.

Схема 1: очес зерна на корню.

Приспособление – очесывающее устройство (очес).

90% занимает прямое комбайнирование. Остальные 10% делят остальные способы уборки. Плюсы очеса – защита от ветровой эрозии, оставшиеся стебли заделываются в почву и используются как удобрение, задержание снега на поверхности зимой.

Раздельная уборка. Этот способ востребован:

1. При неравномерном созревании зерна в колосе.

2. Для увеличения сроков уборки.

3. Уборка поля, засоренного сорняками.

Недостатки:

1. Увеличение затрат из-за того, что движение агрегата по полю происходит дважды по одному и тому же участку поля.

Уборка на стационаре. Плюсы:

1. Возможность круглосуточной обработки.

2. Использование более экономичных электродвигателей.

3. Время уборки, вывоза с поля стеблевой массы сокращается до 3-5 дней.

Недостатками такого способа являются: плотность в валке – 45-50 кг/м³, поэтому на транспортировку тратится настолько много ресурсов, себестоимость зерна увеличивается. Производство зерна становится нерентабельным. Способ применяется если поля компактно расположены вокруг хозяйства и плечо подвоза (расстояние от поля до места выгрузки) минимально.

Плотность воздуха – 1,2 кг/м³.

22.02.2013

Темы: тенденции развития зерноуборочных комбайнов; новые подходы к внесению пестицидов; современная техника для заготовки кормов.

Алдошин Николай Васильевич, заведующий кафедрой.

Корма: травянистые, комбикорма, веточные, соломистые.

Травянистые корма и из каких культур они производятся.

4 группы культур: однолетние травы, многолетние травы, кукуруза на силос, силосные культуры кроме кукурузы. По ботаническому составу они бывают злаковые и бобовые.

Влажность – основной параметр, определяющий вид корма. 3 группы кормов: грубые, сочные, обезвоженные (искусственной сушки), схема 1.

Сочные: зеленый корм (свежескошенная измельченная травянистая масса), силос (консервированный корм).

Зеленый конвейер – подбор определенных сортов и видов кормовых культур, которые обеспечивают животных свежим кормом во время всего вегетационного периода. Силос – это скошенная, может быть провяленная (редко), измельченная масса. Силос транспортируется к местам закладки, где она уплотняется, герметизируется от доступа кислорода воздуха. После этого в силосной массе происходит консервирование за счет молочнокислого брожения. Влажность силосной массы примерно 65-70%, иногда влажность на корню растений больше. В этом случае или провяливают, или добавляют в нее измельченную солому. Второй способ снижения влажности – добавление химических соединений.

Силос может заготавливаться в бурты (большие кучи на краю поля, на поверхности земли; по технике безопасности нельзя использовать при трамбовке массы колесные трактора, трамбовка ведется круглосуточно), траншеи (на поверхности земли или плит поставлены стены, между ними ведется закладка), силосные башни.

Грубые: сенаж (влажность около 50%), сено (влажность 18%).

Сенаж заготавливают как силос. После скашивания массы ее провяливают. При необходимости валки оборачивают. Далее все как у силоса. Разница в процессе консервации в том, что влажность другая. Происходит сохранение корма за счет его физиологической сушки. Заготавливают в бурты, траншеи и сенажные башни. При этом масса теряется примерно в 2 раза, но питательная ценность такого корма выше. Качество измельчения кормов измеряется длиной резки. От него зависит качество корма, плотность измельченной массы.

Требования, предъявляемые при заготовке сенажа к качеству измельчения. При этом растений, измельченных на отрезке до 30 мм должно быть в общей массе не менее 80%.

Кормоуборочный комбайн – это полевая машина, выполняющая в неразрывном технологическом процессе кошение массы или подбор ее из валков, измельчение и погрузку в транспортное средство. 3 сменные рабочих органа: подборщик, жатка для уборки низкостебельных культур высотой до 1.5 метров (травяная жатка), жатка для уборки высокостебельный культур высотой до 4 метров (кукурузная жатка).

Силаж – «среднее» между сенажом и силосом.

Кондиционная влажность сена – 18%. Первая технология заготовки – рассыпное сено. Вторая технология – прессованное сено (в малогабаритные и крупногабаритные тюки, в рулоны, в стога). Третья технология – измельченное сено. Измельченное сено выходит из требований ГОСТ, которые предъявляются к сену (у него влажность 25-27%), иначе называется пересушенный сенаж. Измельчение такого сена идет на 100-120 мм. При этой технологии масса имеет слишком маленькую плотность, поэтому технология невыгодна с точки зрения транспорта.

Рассыпное сено заготавливается в такой последовательности: скашивание, сушка, ворошение, оборачивание в валки, запуск подборщика-копнителя (копна – куча сена массой 500 кг и объемом примерно 16 м³, копны собирают в скирды). Плотность рассыпного сена до 90 кг/м³, плотность прессованного сена до 140-200 кг/м³. Крупные тюки весят 500-1000 кг. С большими тюками легче работать, но невозможна ручная работа. Рулоны обычно массой от 400 кг, рулон – цилиндр диаметром до 1.5 м, длиной примерно 1.6 м.

Заготовка прессованного сена в стога. После оборачивания и сушки валок подбирается при помощи подборщика-стогообразователя (объем 60 м³). В камеру заполняется масса, масса прессуется (выполняется около 5-6 подпрессовок). Плотность при этом примерно 90 кг/м³. Один такой стог весит около 5-6 тонн. В паре со стогообразователем работает стоговоз.

Тема конференции: оценка качества заготовки кормов.

25.02.2013

Лекция № 3.

Процессы, выполняемые комбайнами.

Различают технологический, рабочий и производственные процессы.

Технологический процесс – это процесс, в результате выполнения которого происходит качественное видоизменение обрабатываемого материала (срезание, обмолот, очистка и т.д.).

Рабочий процесс – это совокупность операций, направленных на выполнение технологического процесса.

Рабочий процесс режущего аппарата. Качественный срез происходит в том случае, если острота лезвий ножей соответствует нормативу. Зависит от скорости ножа (чем выше скорость ножа, тем меньше требуется усилия на срез стеблей, график зависимости – график 1). Зависит от силы изгиба. Зазор в режущем аппарате должен составлять около 1 мм чтобы режущий аппарат смог срезать стебли толщиной 1-2.5 мм (все на графике 1).

Рабочий процесс обмолота. На процесс влияет зазор между барабаном и подбарабаньем (значения зазоров). Зазор – основная регулировка процесса обмолота. Вспомогательная регулировка – частота вращения барабана n_б = 400-1000 мин^-1 (для зерновых культур). Схема 1 – обмолот.

Система очистки, схема 2. Проход – это все то, что прошло сквозь отверстие на поверхности. Сход – это все то, что сошло с поверхности.

Производственный процесс – это совокупность технологического и рабочего процессов, направленных на получение конечной продукции с заданными свойствами.

01.03.2013

Обезвоженные корма.

К обезвоженным кормам относятся те корма, влажность которых менее 18%. АВМ – агрегат витаминной муки.

Корма: травяная резка (влажность около 17%), травяная мука (влажность 12%), брикеты, гранулы.

Заготовка травяной резки происходит чаще всего без провяливания валков, с корня косится с измельчением (требования те же, что и к сенажу). На АВМ происходит дальнейшая сушка. АВМ – машины барабанного типа (барабан 5-6 м в длину). Внутрь барабана засыпается масса, барабан вращается (60-100 об/мин), масса постепенно по спирали перемещается. Внутрь подается теплоноситель. На выходе получается сухая масса. Недостатки – маленькая плотность, большие энергозатраты. Достоинства: высокопитательный корм.

Технология приготовления травяной муки состоит в том, что сушат до более низкой влажности, высушенная масса направляется в молотковую мельницу. Достоинства: занимает меньше места, высокопитателен. Недостаток: возможность самовозгорания, высокие затраты на производство.

Брикеты являются продолжением технологии травяной резки. Травяная масса направляется в пресс-брикетировщик. Брикет – 35х35 мм, высота 2-2.5 см. Дополнительные затраты энергии.

Гранулы производятся из травяной муки. После размола масса направляется в пресс-гранулятор. Гранулы – цилиндры диаметром 10-14 мм, длина около 25 мм. При прессовании в качестве клеящего вещества используется вода.

Схема гранулятора-брикетировщика (схема 1; обозначения: 1 - матрица; 2 - водило; 3 – прессующие ролики; 4 - нож)

Сверху в пресс поступает масса. Водило вращается, ролики, вращаясь, проталкивают массу в отверстия. Нож отрезает отрезки определенного размера.

04.03.2013

Коэффициент соломистости β.

Соломистость – это отношение массы зерна к массе соломы. Соломистость δ = m_з/m_с. β = 1.5/(1.5+1.0) = 0.6 (m_з = 1.0, m_c = 1.5, β = m_c/(m_c + m_з)). Соломистость составляет примерно 0.5-1.3. Коэффициент соломистости составляет 0.43-0.77.

Молотильно-сепарирующее устройство МСУ.

Назначение – обеспечить обмолот (выделение зерна из колоса) и сепарацию (отделение зерна от соломистого вороха).

Подачи:

1. Подача зерна q_з = В_ж*V_к*А, В_ж – ширина захвата жатки, V_к – скорость комбайна, А – урожайность (А_ср – 22 ц/га [8-50]). m₁₀₀₀ = 40г. А = 0.22 кг/м².Наибольшая урожайность на Земле – 154 ц/га.

2. Подача соломы q_с = βq_з/(1-β), β = q_c/(q_c+q_з).

3. Фактическая подача q_ф = q_c/β, q_ф = q_з/(1-β).

4. Приведенная подача q = q_c/0.6 = 1.67q_с. Приведенная подача – это фактическая подача при коэффициенте соломистости равной 0.6, при соотношении зерна к соломе 1 к 1.5. Подача соломы оказывает огромное влияние на качественные показатели комбайна.

Пропускная способность комбайна.

График 1 – график зависимости потерь от пропускной способности.

Пропускная способность – это приведенная подача при 1.5% потерь (допустимых потерях).

11.03.2013

Классы комбайнов.

Различают 4 класса комбайнов: q_n = 0-3 кг/с (первый класс), 5 (второй класс), 8 (третий класс), 10-12 (четвертый класс). Комбайны второго класса: СК-5 (Нива) , Дон-1200 (Ростсельмаш), Енисей-1200 (Красноярский комбайновый завод), Вектор. Комбайны третьего класса: Акрос, Дон-1500. Четвертый класс: Торум. Первый класс: ПН-100 Простор (Тульский комбайновый завод, схема 1).

Пропускная способность в конкретных условиях.

q₀ = δq_n. δ – коэффициент использования номинальной пропускной способности [0.6-1.2] (0.8 в Подмосковье, от 0.6 на Алтае, 1.2 – в Орловской области).

Кинематика стеблевой массы в МСУ (схема 2). Наименьшие затраты при прямостоящем хлебе. При этом на первых двух планках подбарабанья выбивается из колоса 80-95% зерна. Остальная часть барабана необходима для сепарации зерна.

15.03.2013

Кормоуборочный комбайн – это полевая машина, выполняющая в неразрывном технологическом процессе кошение массы или подбор ее из валков, измельчение и погрузку в транспортное средство. Все они снабжаются тремя сменными рабочими органами: подборщиком, жаткой для уборки низкостебельных культур высотой до 1.5 м (травяная жатка), жаткой для уборки высокостебельных культур высотой до 4 м (кукурузная жатка).

Технологические регулировки: жатка или подборщика, давление на почву сменного адаптера. Высота среза регулируется установкой башмаков. Регулировка длины резки (ей характеризуется качество измельчения). У кормоуборочных 2 типа питающих аппаратов: барабанные и дисковые (барабанные встречаются чаще). Длина резки регулируется скоростью вращения барабана, числом ножей, скоростью подачи. Задача питающего аппарата – подавать и подпрессовывать массу.

18.03.2013

Технологические показатели МСУ.

1. Коэффициент недомолота δ = m_н/m_з. Отношение недомолоченных семян к массе всех семян.

2. Коэффициент сепарации S = m_зс/m_з. Отношение просепарированного зерна к общей массе зерна. η – сход зерна с МСУ (1-S).

3. Дробление зерна d = m_д/m_н. Отношение дробленого зерна к массе навески (масса навески 100-200 гр). |d| = 2% (для семенного зерна допуск составляет 1%, 2% для продовольственного).

4. Коэффициент засоренности ϒ = m_пр/m_з. Отношение массы примесей к массе зерна.

Конструкционные показатели: частота вращения барабана, зазоры на входе и выходе, диаметр барабана (ротора), α – угол охвата деки (подбарабанья).

Марка	Дб, м	α, 0	n, мин-1
Дон	0.8	131	600-1200
Вектор	0.8	130	-//-
Нива (СК-5)	0.6	146	-//-
Енисей	0.55	-	-//-
Акрос	0.8	130	-//-
Торум	0.7	360	-//-

Отличие барабанной схемы от роторной состоит в том, что масса при барабанной схеме проходит перпендикулярно оси вращения барабана, а при роторной – вдоль. За счет того, что стеблевая масса, двигаясь в роторном МСУ, совершает 2-3 оборота вместе с ротором, следовательно путь прохождения в молотильном зазоре может составлять 5-7 м. Энергоемкость роторного МСУ в 1.5-2 раза выше, чем в барабанном. 95% барабанных МСУ, 5% роторных. В роторных МСУ дробление в 5-7 раз меньше. Отличие отечественной роторной схемы от зарубежной состоит в том, что угол охвата подбарабанья составляет 360⁰, возможностью вращения подбарабанья как в ту же сторону, что и ротор, так и против направления его вращения.

Регулирование МСУ. Зависимость технологических показателей от оборотов барабана (график 1). График зависимости технологических показателей от зазоров (график 2). График зависимости технологических показателей от подачи (график 3).

Баланс мощности МСУ. N_МСУ = N_Х + N_Р. N_Х = а_ХU_б + в_ХU_б³- мощность, требуемая на холостой ход. а_Х – коэффициент пропорциональности, учитывающий трение в опорах, U_б – скорость барабана, в_Х – коэффициент пропорциональности, характеризующий вентиляторное действие барабана.

25.03.2013

Формула 1 – для роторных МСУ.

N_P = PU_б = (а_т + b_тq)qU_б, P = a_тq + b_тq². а_т – коэффициент пропорциональности, характеризующий условия прохождения стеблевой массы (величина подачи, разнообразие культур, влажность культур, соломистость, засоренность). б_т – коэффициент пропорциональности, характеризующий конструкционные параметры МСУ (тип, диаметр барабана, зазоры в молотильном пространстве, угол охвата деки). Формула 2-3 – мощности МСУ для барабана и ротора.

Баланс мощности зерноуборочного комбайна (формула 3). C_х – коэффициент пропорциональности, учитывающий массу комбайна. f_k – коэффициент перекатывания. η_б – коэффициент буксования. η_т – КПД трансмиссии.

01.04.2013

Содержание каротина 50-60 % в сене считается высоким.

Сено (схема 1). Плющение – перебивание водоносных каналов (предотвращает питание стебля из земли). Плотность ρ формирования валка примерно составляет 30 кг/м³. Стог (схема 2) влажность стока ω = 18%, плотность ρ = 50 кг/м³. Одно животное потребляет 3 тонны сена за период, когда лежит снег и нельзя убирать траву. Оптимальное время для заготовки сена составляет 1 день. За 3 дня сушки сена остается около 17 % питательных веществ. Оттава – трава со второго, третьего и последующих укосов. Плотность прессованного сена в 2-3 раза больше плотности рассыпного (100-150 кг/м³).

08.04.2013

Сенаж. Одна кормовая единица – это 16 МДж, которые можно получить при использовании в качестве корма одного килограмма овса. 1 килограмм сена – 0.4 кормовой единицы. Сенаж – это измельченная подвяленная травяная масса, специально приготовленная (зерно-фуражные культуры, схема 1). Заточка ножей происходит как минимум раз в смену. Регулировка длины резки производят изменением числа ножей на барабане и изменением частоты вращения барабана (максимум ножей – минимальная длина резки, и наоборот). Количество ножей всегда четное. В килограмме зерна содержится 0.7 кормовой единицы.

Силос – это свежескошенная измельченная масса с w = 75%. КСК-100 – комбайн самоходный, кормоуборочный, 100 т/ч. Время заполнения траншей и башен составляет не более 3 дней. В кг 0.6 кормовой единицы.

Транспортировка автомобилем, прицепом

Закладка в траншеи. Влажность 75%, плотность 800 кг/м³.

Стебли подсолнечника, кукурузы и трав (силосуемых культур). Влажность составляет порядка 75%. Длина резки около 15 мм.

Травяная мука.

12.04.2013

Операции при заготовке сена:

Кошение в расстил (в прокосы) или в валки. Есть еще один способ скашивания массы: оставляем массу на поле с образованием поперечных валков. Этот способ называется кошением с порционным сбросом. С порционным сбросом можно косить там, где малая урожайность. Плющение главным образом предназначено для бобовых трав, для выравнивания процесса сушки. Плющение может производиться при любом способе кошения.

Ворошение производится только массу, скошенную в расстил с плющением и без. Может производиться один или несколько раз. Сгребание в валки производится только после ворошения. Оборачивание валков производится после кошения в валки, кошения с порционным сбросом или после сгребания в валки. Валок характеризуется линейной плотностью, а плотность определяется как масса одного погонного метра валка. Если после оборачивания валков пройдет дождь, то валки разбрасывают обратно в валки. После всех операций влажность достигает 20-22 %. После оборачивания производится подбор валков с копнением. Плотность рассыпного сена в копне 70-90 кг/м³. Копны массой до 500 кг остаются на поле на несколько дней. После этого копны транспортируются к местам скирдования. После транспортировки копен производится скирдование. При критических погодных условиях транспортировка и скирдование производится при повышенной влажности, после этого проводится досушивание активным вентилированием. Досушивание производится как обычным воздухом, так и подогреваемым.

Косилки различаются как по способу агрегатирования (самоходные, прицепные и навесные), так и по типу режущего аппарата (сегментно-пальцевые и роторные). Принцип действия роторной косилки основывается на силе инерции ротора. Работа роторных аппаратов в 2-3 раза более энергоемкая и масса получается засоренная землей.

Для ворошения и оборачивания часто используется одна машина. ГВК-6 – грабли ворошилка колесная, ширина захвата составляет 6 м. Д\з – нарисовать схему работы граблей ГВК-6, наладки схематически. Подборщик-копнитель ПК-1.6 (ширина захвата 1.6 м). Для транспортировки используются копновозы или волокуши. Существуют как толкающие волокуши, так и тросовые волокуши (два трактора едут параллельно с натянутой сетью (волокушей) и собирают ей валки, расположенные между ними).

Заготовка прессованного сена: в тюки, рулоны и стога. Чтобы тюк имел определенную жесткость, тюки обвязывают шпагатом. После сушки производят подбор валков с прессованием. Дальше идет погрузка тюков, транспортировка и закладка на хранение. Есть технология активной сушки в тюках при определенной форме тюков. Для сушки прессованного сена применяются консерванты. Прессование в рулоны (только крупногабаритные) с плотностью 160-200 кг/м³. Иногда происходит прессование с частичным измельчением. Заготовка прессованного (или рассыпного) сена в стога (плотность очень близкая к рассыпному сену). Объем стога – 60 м³, масса составляет до 5 тонн.

15.04.2013

Точное земледелие.

Конференция 17.04.2013 в 14:30.

Составление карт плодородия. Программа точного земледелия, в которой участвуют следующие элементы (схема 1). Положительные стороны проекта: выравнивание плодородия почвы, снижение затрат для получения оптимального урожая, снижение энергозатрат, сокращение затрат времени при работе комбайна, получение качественной продукции, меньшие затраты на восстановление плодородия почвы. Отрицательные стороны: дороговизна оборудования, сложность проекта.

Домашняя работа.

Агрегатируются тракторами класса тяги 0,6 - 1,4 т. Прицепные. Производительность до 6 га/час. Ширина захвата 6 м. Рабочая скорость, до 12 км/час. Транспортная скорость до 20 км/час. Масса - 800 кг.

Грабли состоят из двух секций, закреплённых на раме, причём работать можно и отдельными секциями например при ворошении валков. На раме установлено два рабочих колеса для ворошения сена по осевой линии, то есть там где не проходят колеса секций. Соединяются грабли с трактором прицепным устройством (схема 1).

Регулировки:

Высота хода рабочих колёс - вращением регулировочного рычага. Если часть сена не подбирается - колёса опустить. Если пальцы захватывают почву - колёса приподнять. Перевод в транспортное положение - рабочие колёса поднять рычагом.

22.04.2013

Уборка льна.

Различают 2 вида льна: лен-долгунец, лен-кудряш. Лен-долгунец: длина 1 м, сила на разрыв намного больше, чем у других культур (достигает 120 Н), сила извлечения из земли меньше (около 3 Н). Теребление – это выдергивание стеблей льна из земли вместе с корневой системой. Уборка льна начинается в начале сентября, когда цвет стеблей приобретает светло-желтый оттенок. Различают 3 способа уборки льна. Первый – комбайновый способ, второй – комбинированный, третий – ручной.

Льно-соломка – это стебли льна после теребления и очеса коробочек с семянами. Льно-треста – такое состояние стеблей льна, при котором хорошо отслаивается кожура стебля.

Процесс уборки льна.

Лен-долгунец

Теребление (льно-теребилки)

Очес коробочек с семянами

Льно-соломка

Машины оборачиватели, ленты льна, льно-теребилки, льно-молотилки

Льно-треста (21 день)

Мочинец, стланец

Льнозавод

13.05.2013

Для допуска надо сделать работу.

Расчет параметров режущего аппарата.

Формула 1. Вариант 13 (по первому).

Траектория абсолютного движения ножа. Оценка перемещения из одной крайней точки другую.

17.05.2013

Организационные формы при уборке сена. ПСЕ-12.5 на базе 2ПТС-4 (4 тонны, двухосный прицеп тракторный самосвальный). ПСЕ-20 на базе 2ПТС-6 (двухосный прицеп тракторный самосвальный, грузоподъемность 6 т), РОУ-6 (разбрасыватель органических удобрений, 6 т, из него ПИМ-20, приспособление для перевозки измельченной массы на 20 м³) агрегатируется с трактором МТЗ-80. Т-150К + ПРТ-10 + ПИМ-40.

Кормоуборочный комбайн	Объем кузова транспортного средства, м3
МТЗ-80 + КПИ-2,4	ПСЕ-12.5 (12.5 м3)
Т-150К(165 л с) + КПКУ-75 (аналог КСК-100, комбайн прицепной кормоуборочный унифицированный, 75 т/ч)	(ПСЕ-20) 20 м3
Е-281С (170 л с)	30 м3 (ПСЕ-30, 2ПТС-9), 40 м3 (ПСЕ-40, 3ПТС-12)
КСК-100 (200 л с)

Условный эталонный гектар – объем работ. Эталонный трактор – трактор, который за 1 час выполняет объем работ, соответствующий эталонному гектару. Единичный коэффициент у ДТ-75. Условная эталонная тонна – объем работ по заготовке кормов, который может быть выполнен комбайном мощностью 75 л с (55 кВт) за 1 час сменного времени. Все кормовые культуры разделены на 4 группы: однолетние травы, многолетние травы, кукуруза на силос и зеленый корм, силосные культуры кроме кукурузы. Ф – объем заготовки кормов в хозяйстве, усл. т. Ф = K_в(F_kU_k + F_cU_c) + К_пФ_скн + К_н(F_mU_m + F_oU_o – 2Ф_сен). К_в – коэффициент перевода в условные тонны. К_в = 0,118 усл.т/т. К_п = 0.279 усл.т/т, К_н = 0.187 усл.т/т. F - площадь, U – урожайность, F_c – площадь под силосными культурами кроме кукурузы.

Выбор кормоуборочного комбайна для данных условий.

Кормоуборочный комбайн	Объем производства кормов, усл.т.
	1000	2000	3000	5000	7000
КПИ-2.4	3
КПКУ-75		3	4
Е-281С			3	5	7
КСК-100				5	6