Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ С ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯМИ-РАЗБРАСЫВАТЕЛЯМИ СОЛОМЫ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам испытаний зерноуборочных комбайнов с измельчителями соломы.

Цель изобретения - оценка степени реализации потенциальной пропускной способности молотилки комбайна в режиме работы с измельчением и разбрасыванием соломы.

Известен способ испытаний зерноуборочных комбайнов (ГОСТ 28301-2007), в том числе с измельчителями-разбрасывателями, согласно которому номинальную производительность комбайна, т.е. его производительность или пропускную способность молотилки при допустимом уровне потерь за молотилкой комбайна (1,5%) определяют в режиме укладки соломы в валок, т.е. с отключенным измельчителем не менее чем на трех рабочих скоростях. Строят график зависимости потерь зерна от подачи: по оси абсцисс наносят на график шкалу значений подачи хлебной массы кг/с, полученных на каждом скоростном режиме, а по оси ординат наносят шкалу потерь зерна в % от урожайности. На шкале ординат отмечают точку, соответствующую регламентированному уровню потерь 1,5%, и проводят от нее горизонтальную штриховую линию. Далее откладывают точки значений потерь на каждой из подач и проводят по ним кривую зависимости потерь от величины подачи хлебной массы. Проекция точки пересечения штриховой линии с кривой показывает значение номинальной производительности комбайна при допустимом уровне потерь (Фиг. 1).

Регламентированный стандартом порядок определения пропускной способности молотилки комбайна при допустимом уровне потерь в режиме укладки соломы в валок сохраняется в практике испытаний и в стандартизованных методиках испытаний комбайнов длительное время. Такой подход позволяет исключить влияние на эксплуатационно-технологические показатели комбайнов энергоемких соломоуборочных устройств (потенциально различных для комбайнов) и обеспечить на этой основе сравнение показателей молотильно-сепарирующих устройств разных комбайнов, т.к. последующий сброс соломы на поверхность поля не вносит дополнительных различий в результаты сравнения.

Известен также способ оценки измельчителя комбайна как самостоятельного объекта испытаний (по ОСТ 10 8.1-99 «Машины зерноуборочные. Методы оценки функциональных показателей»), при котором проводят оценку его конструктивных параметров, а также показателей качества измельчения соломы и ширины разбрасывания. Но при комплектовании комбайна испытанным измельчителем-разбрасывателем и при испытаниях нового комбайна номинальную производительность комбайна в режиме измельчения и разбрасывания соломы не определяют.

Недостаток данного способа испытаний комбайна и измельчителя-разбрасывателя в том, что такие результаты практически не характеризуют реальные эксплуатационно-технологические показатели комбайна (номинальную производительность и расход топлива) применительно к наибольшим объемам его производственной эксплуатации в режиме работы с измельчением и разбрасыванием соломы, т.к. они существенно отличаются от полученных при испытаниях в режиме укладки соломы в валок, т.е. без включения в работу энергоемкого измельчителя-разбрасывателя. Так, комбайн Дон-1500Б с работающим измельчителем в одинаковых условиях уборки в Рязанской области снижал производительность по сравнению с комбайном с отключенным копнителем (т.е. в режиме укладки соломы в валок) на 15-20% при повышении расхода топлива на 10-15% в зависимости от влажности убираемой массы (Бышов Н.В., Дрожжин К.Н., Бачурин А.Н., Дьяков П.Н. К вопросу об измельчении и заделке растительных остатков при внедрении ресурсосберегающих технологий [Текст] / Н.В. Бышов, К.Н. Дрожжин, А.Н. Бачурин, П.Н. Дьяков // Сельский консультант №1. - 2008. С. 24-27). Близкие по размерам изменения показателей получены в условиях Краснодарского края и в других регионах.

Известно также, что согласно нормативам (Нормативно-справочные материалы по планированию механизированных работ в сельскохозяйственном производстве: Сборник. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - 316 с.) норма расхода топлива комбайном РСМ-101 «Вектор 410» в режиме работы с измельчителем увеличивается на 16,4%, но производительность комбайна остается неизменной.

Таким образом, эксплуатационные показатели комбайнов в разной степени изменяются при переходе из режима работы с укладкой соломы в валок на режим с измельчением и разбрасыванием соломы по полю.

Причина указанных различий заключается в следующем. Известно, что максимальная производительность комбайна при допустимом уровне потерь в режиме работы с укладкой соломы в валок определяется пропускной способностью молотилки и очистки комбайна. Но включение в работу измельчителя-разбрасывателя требует существенных дополнительных затрат мощности (до 25-30 л.с.), что в условиях централизованного энергообеспечения и при недостаточном запасе мощности двигателя приводит к ограничению мощности на привод молотилки, к уменьшению частоты вращения молотильного барабана и к необходимости уменьшения подачи хлебной массы в молотилку за счет снижения рабочей скорости комбайна.

При достаточном запасе мощности двигателя при переходе на вариант работы с измельчением соломы есть возможность сохранения режима подачи хлебной массы, т.е. без снижения рабочей скорости, подачи хлебной массы в молотилку и производительности комбайна. Однако при существующем способе испытаний оценка степени реализации потенциальной пропускной способности молотилки комбайна в режиме работы с измельчением и разбрасыванием соломы не предусмотрена и она не выполняется.

По результатам испытаний номинальную производительность комбайна при допустимом уровне потерь устанавливают лишь в режиме укладки соломы в валок. При этом часть новых комбайнов, применяемых преимущественно в режиме измельчения и разбрасывания соломы, эксплуатируется с меньшей производительностью, чем было достигнуто при испытаниях (в режиме укладки соломы в валок). Производительность таких комбайнов могла бы быть повышена до значений, полученных при испытаниях, посредством установки более мощного двигателя.

Но получение каких-либо объективных оснований для выполнения данного мероприятия машиностроителями применяемым стандартизованным способом оценок не предусмотрено.

Определение номинальной производительности поступившего на испытание комбайна, на каком-либо одном режиме (или с укладкой соломы в валок, или с ее измельчением и разбрасыванием), не позволяет определить при испытаниях достаточность мощности двигателя комбайна для достижения максимальной производительности с применением измельчителя-разбрасывателя (достигаемой в режиме укладки соломы в валок). При предполагаемом определении номинальной производительности комбайна только в режиме с измельчением и разбрасыванием в случае недостаточной мощности двигателя комбайна будет неизвестна потенциально возможная пропускная способность молотилки комбайна. Поэтому потенциальную пропускную способность молотилки при допустимом уровне потерь (или номинальную производительность комбайна) необходимо определять при испытаниях комбайна в режиме работы с укладкой соломы в валок, а в режиме с измельчением и разбрасыванием соломы также определять номинальную производительность при допустимом уровне потерь в этом режиме. По величине различий полученных номинальных производительностей возможна оценка степени реализации потенциальных возможностей молотилки в режиме с измельчением и разбрасыванием соломы, а также обоснование необходимости увеличения мощности двигателя комбайна.

Определение номинальной производительности комбайна только в режиме укладки соломы в валок к настоящему времени вошло в противоречие с реальными объемами уборочных работ. Последние 10-15 лет были характерны интенсивным переоснащением комбайнов измельчителями-разбрасывателями соломы, что вызвало практически полное сокращение применения копнителей. В настоящее время как в России, так и за рубежом на рынок поставляются и приобретаются комбайны, укомплектованные измельчителями-разбрасывателями, и эксплуатируются без изменения данной комплектации. Другая комплектация новых зерноуборочных комбайнов в настоящее время практически отсутствует. При необходимости заготовки соломы для хозяйственных нужд комбайн из варианта разбрасывания быстро перестраивается на укладку соломы в валок посредством отключения привода измельчителя-разбрасывателя. Последующее применение пресс-подборщиков для заготовки соломы в рулонах или тюках вытеснило все другие технологические схемы заготовки соломы. При этом наибольшие объемы озимой пшеницы и уборочных работ в целом выполняются с измельчением и разбрасыванием измельченной соломы. Прессованием из валков в основном заготавливают солому бобовых, ячменя и некоторых других, ценных в кормовом отношении культур.

В основе произошедшего перехода на указанную технологию уборки - высокая агротехническая эффективность использования измельченной соломы для пополнения органического вещества почвы посредством ее разбрасывания в процессе уборки урожая.

Таким образом, в связи с произошедшими изменениями технологий уборочных работ наиболее востребованными для потребителей характеристиками комбайна по результатам его испытаний являются номинальная производительность и расход топлива в наиболее энергоемком и в наиболее применяемом режиме работы - с измельчением и разбрасыванием соломы.

При разработке последних моделей комбайнов компании «Ростсельмаш» удельная мощность двигателей (в расчете на единицу пропускной способности) была существенно повышена. Так, при разработке комбайна СК-5 МЭ-1 Нива-Эффект на основе комбайна СК-5 Нива мощность двигателя была увеличена со 120 до 150 л.с. Аналогичное оснащение более мощным двигателем (255 вместо 225 л.с.) выполнено при замене производства комбайна Дон-1500Б на РСМ-142 «ACROS 530». И в первом и во втором случае мощность увеличена на 30 л.с., что примерно соответствует энергопотреблению измельчителя-разбрасывателя.

Увеличение удельной мощности двигателей направлено на исключение или минимизацию снижения производительности комбайна при переходе из режима укладки соломы в валок на режим работы с измельчением соломы.

Исходя из наиболее энергодефицитного (для работы с измельчением и разбрасыванием соломы) варианта снижения производительности комбайна Дон-1500Б в режиме измельчения соломы, например до 15%, оценка степени расхождения результатов в двух указанных выше режимах работы возможна по шкале до 0 до 15% с допустимым отклонением производительности, например, до 3%. При этом для определения номинальной производительности комбайна в каждом из режимов должны быть получены показатели потерь зерна за молотилкой на разных рабочих скоростях для построения зависимостей потерь от подачи хлебной массы комбайна.

Испытание комбайна по предлагаемому способу проводят следующим образом:

1. Для определения потерь зерна перед проходом комбайна в междурядья хлебостоя устанавливают разработанные в КубНИИТиМ и рекомендованные ГОСТ 28301-2007 эластичные (резиновые) лотки, устанавливаемые в пределах ширины захвата жатки до прохода комбайна (Фиг. 2).

2. Проводят определение потерь зерна в режиме укладки соломы в валок на нескольких рабочих скоростях комбайна и фиксируют значения потерь зерна за жаткой (как это предусмотрено известным стандартизованным методом).

3. Строят кривую 1 на графике (Фиг. 3) потерь зерна от подачи хлебной массы. Так как потери за жаткой не зависят от способа укладки соломы на поверхность поля, а только от рабочей скорости комбайна, то потери за жаткой в режиме разбрасывания соломы повторно не определяют, а используют показатели потерь в режиме укладки соломы в валок.

4. Проводят определение потерь зерна на нескольких рабочих скоростях в режиме измельчения и разбрасывания соломы. Дополнительно к кривой 1 строят на графике кривую 2 (Фиг. 3). Потери за молотилкой в режиме с разбрасыванием соломы определяют как разницу общих потерь (собранных в лотки по ширине жатки) и определенных ранее потерь за жаткой.

По полученной в каждом режиме номинальной подачи хлебной массы на соответствующей рабочей скорости комбайна (обеспечивающей данную подачу) на том же уборочном массиве выполняют комбайнирование с проведением оценок производительности и расхода топлива (посредством хронометража и др.).

5. При испытании комбайна для получения зависимости потерь зерна с применением измельчителя расположение кривой 2' в зоне а, особенно в непосредственной близости к кривой 2, свидетельствует о явном недостатке мощности двигателя комбайна для работы в режиме измельчения и разбрасывания. При расположении кривой 2' в зоне 6, особенно в непосредственной близости к кривой 1, свидетельствует о достаточности мощности двигателя комбайна.

По характеру расположения кривой 2' относительно кривых 1 и 2 для режима работы комбайна с измельчителем-разбрасывателем выносят решение об установке на комбайн более мощного двигателя. Далее определяют степень различия полученных показателей по формуле:

где С - степень различия, %,

Х₁ - значения пропускной способности в режиме укладки соломы в валок,

Х₂ - значения пропускной способности в режиме измельчения и разбрасывания соломы.

Допустим, что условно X₁=5,2 кг/с, а Х₂=4,8 кг/с, подставив в формулу эти значения, получим степень различия, равную 8%, что свидетельствует о недостаточной мощности установленного на комбайн двигателя для работы в энергоемком режиме измельчения и разбрасывания соломы. В случае, когда степень различия близка к нулевому значению, двигатель имеет достаточную мощность для выполнения технологического процесса (например, зерноуборочный комбайн РСМ-101 «Вектор 410» см. с. 3).

Таким образом, существенными отличиями предлагаемого способа оценки потерь зерна являются:

- пропускную способность молотилки определяют как в режиме работы комбайна с укладкой соломы в валок, так и в режиме с измельчением и разбрасыванием измельченной соломы;

- результаты построения графиков зависимости потерь зерна за молотилкой позволяют судить о достаточности мощности двигателя, установленного на комбайне.

Эффективность предложенного способа заключается в следующем:

1. Установленные при испытаниях показатели номинальной производительности и расхода топлива в режиме работы с измельчением и разбрасыванием соломы позволяют исключить ошибки при планировании состава комбайнового парка хозяйств за счет использования дифференцированных по способам уборки показателей номинальной производительности комбайна и избежать ошибок, которые могут достигать 10-15%.

2. Получение при испытаниях отсутствующих ранее показателей пропускной способности молотилки или производительности и расхода топлива комбайна в режиме работы с измельчением и разбрасыванием соломы обеспечит потенциальных покупателей комбайнов объективной информацией об их основных эксплуатационных показателях на наиболее применяемом режиме работы.

3. Результаты испытаний комбайнов в соответствии с предложенным способом позволят по разнице пропускной способности молотилки в указанных двух режимах работы комбайна определять степень соответствия мощности двигателя комбайна энергоемкости технологического процесса его работы в режиме измельчения и разбрасывания соломы и формулировать обоснованное заключение о необходимости повышения мощности двигателя для повышения его производительности (в режиме его работы с измельчением и разбрасыванием соломы) при наличии указанного несоответствия.

Применение предлагаемого способа испытаний зерноуборочного комбайна позволит исключить применение в сельскохозяйственном производстве комбайнов с ограничением производительности в режиме с измельчением и разбрасыванием соломы.

4. Измельчители-разбрасыватели, устанавливаемые на комбайнах, будут получать косвенную энергооценку через размер изменения расхода топлива в указанных двух режимах работы.