Результаты исследования усовершенствованной наклонной камеры зерноуборочного комбайна

Для повышения пропускной способности зерноуборочных комбайнов необходимо изыскание новых рабочих органов, принципиально отличающихся от существующих или обеспечивающих об­работку материалов с максимальным сохранением его качества. Анализ современного состояния и тенденций развития ведущих мировых компаний комбайностроения, теоретических и эксперимен­тальных работ, выполненных в области основных рабочих органов и регуляторов загрузки, показыва­ет, что для решения важнейшей народнохозяйственной задачи повышения производительности зер­ноуборочных комбайнов необходимо решить проблему интенсификации процесса обмолота и сепа­рации в них.

Для обоснования оптимальных параметров усовершенствованной наклонной камеры для уборки семян пастбищных растений, в частности житняка, нами применялись методы планирования экспе­риментов, которые состоят в выборе числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточ­ных для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Используя общий вид квадратичной модели и оценки b-коэффициентов, запишем уравнения множественной регрессии в развернутом ви­де для каждого выходного показателя ц = Z₁, X = Z₂ и v = Z₃, характеризующего применяемый способ разрушения двойчатки колосьев житняка. В соответствии с данными и структурой модели получены следующие регрессионные уравнения второго порядка:

Уравнения (1)-(3) описывают взаимосвязь полноты разрушения двойчатки, отрыва колосьев и разравнивания биомассы житняка с независимыми параметрами разравнивающего устройства.

Имея квадратичное уравнение регрессии четырех независимых переменных, можно преобразо­вать его к канонической форме и проанализировать вид многомерной поверхности отклика в иссле­дуемой области факторного пространства, а также найти зоны параметров, в которых отклик имеет экстремальное значение.

На следующем этапе регрессионного анализа были выявлены статистически значимые эффекты факторов. Значимость компонентов полученной регрессионной, характеризующая существенность влияния исследуемых параметров устройства на степень полноты разрушения двойчатки колосьев ц = Z₁, определялась по рассчитанным значениям t-критерия Стьюдента, абсолютные величины кото­рых упорядочены по степени их убывания и представлены в виде диаграмм Парето. Диаграмма Паре-то является эффективным средством определения того, какие эффекты имеют наибольший вклад в формирование интересующей нас зависимой переменной, например, степень разравнивания биомас­сы житняка Z₃.

Наибольшее влияние на полноту разрушения двойчатки колосьев житняка оказывают, в первую очередь, квадраты (Q) переменных х₂(0 — длины зоны разрушения и х₄(0 — высоты гофр. Затем следуют парное взаимодействие X₁X₄ (1Zby4Z) подачи биомассы и высоты гофр, линейный (Z) или так называемый главный эффект X₂ — длина зоны разрушения и др. Соответствующие им полосы пере­секают вертикальную линию, которая представляет 90 %-ную доверительную вероятность [1-5].

Сумма квадратов, обусловленная регрессией (SSR) для полноты разрушения двойчатки колосьев ц и степени разравнивания биомассы житняка v, составляет около 93 % от полной суммы квадратов (SS_t), а для степени отрыва колосьев X — 89,5 %.

Оценка качества разработанных регрессионных моделей для показателей обмолота житняка, по­лученных по лабораторно-полевым данным, проверялась коэффициентами множественной корреля­ции R, детерминации R², а также F-критерием Фишера и критерием Дарбина-Ватсона d. Перечислен­ные статистические характеристики и критерии для оценки качества уравнений регрессии, рассчи­танные компьютерными статистическими программами SPSS 16 и Statisticа 7.0, приведены в табли­це 2.

Приведенные в таблице 2 значения коэффициента множественной корреляции значимы, доста­точно высоки (0,964; 0,946; 0,964) и близки к предельной величине (R < 1), что свидетельствует о достаточно высокой тесной взаимосвязи исследуемых параметров с разрушением двойчаток и отры­вом колосьев житняка, а также разравниванием биомассы житняка.

Рассчитанные модели позволили определить в дальнейшем оптимальную область регулируемых параметров активатора, вне которой улучшение показателей полноты разрушения двойчатки колось­ев житняка не принесет пропорционального эффекта.

Наличие отрицательных коэффициентов (b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄) при квадратах переменных в уравнении для полноты разрушения двойчатки колосьев житняка ц = Z₁ показывает, что для каждой из этих пе­ременных существует оптимальный уровень.

Аналогичный вид поверхностей отклика и линий равных уровней был получен для степени от­рыва колосьев (X = Z2) и степени разравнивания растительной массы житняка (v = Z3) усовершенство­ванной наклонной камерой.

Исследование поверхностей отклика с помощью канонического преобразования приводит к сле­дующим уравнениям:

Как следует из первого уравнения (4), поверхность отклика ц = Z₁ для полноты разрушения двойчаток колосьев житняка имеет максимум, равный 84,8 %, поскольку знаки всех коэффициентов этого канонического уравнения отрицательны. Поверхность отклика для отрыва колосьев житняка X = Z2 имеет седловидную точку, в которой отклик равен 3,4 %, так как коэффициенты второго кано­нического уравнения (4) разных знаков (три коэффициента положительны, один отрицательный). От­клик для степени разравнивания растительной массы житняка v = Z3 в стационарной точке также имеет максимум, равный 82,4 %, поскольку все коэффициенты третьего уравнения (4) отрицательны.

Таким образом, все координаты особых точек откликов Z₁, Z₂, Z₃, лежат в области эксперимента и незначительно отличаются между собой по величине для полноты разрушения двойчаток колосьев ц = Z₁ и степени разравнивания биомассы житняка v = Z₃. Поэтому, приняв эти координаты за опти­мальное решение и преобразовав их в натуральный масштаб, получим следующие параметры усо­вершенствованной наклонной камеры:

• подача биомассы q= 2,57 кг/пм;
• длина зоны разрушения L= 58,73 см;
• угол атаки гофр а = 25,76 град.;
• высота гофр h= 19,62 мм.

При них выходные показатели качества обмолота житняка принимают следующие значения: полнота разрушения двойчаток колосьев ц = Z₁ = 84,8 %; степень отрыва колосьев X = Z₂ = 3,5 %; сте­пень равномерного распределения растительной массы житняка v = Z₃ = 82,4 %.

Предлагаемая технология уборки семян пастбищных растений, реализуемая посредством усо­вершенствованной наклонной камеры к уборочной машине, является ресурсосберегающей и эколо­гически чистой, она может найти широкое применение в частных сельскохозяйственных производст­вах (как в мелких, так и средних и крупных крестьянских хозяйствах). Кроме эффекта от снижения потерь урожая, технология позволяет также уменьшить количество уборочных агрегатов на операци­ях скашивания и обмолота семян растений; снизить потребную мощность двигателя комбайна на об­молот; снизить потребность ГСМ для проведения уборочных работ; уменьшить энергопотребление, трудовые и материальные затраты в процессе послеуборочной обработки семян. 

References

1. Sadykov Zh.S. New technologies and machines for harvesting seed of crops // KazNIINKI.— 1992. — 88
2. Toilybaev N.S. By the way education roll pasture plants at combine harvesting // International Scientific Conference: Prospects for the agricultural and automotive engineering in the Republic of Kazakhstan. — Almaty,
3. S. № 1687078. The USSR. Tilting the camera combine harvester. Publ. 10/30/91.
4. Sadykov Zh.S., Toilybaev N.S. et al. The method of determining the coefficient of biomass and leveling device for its implemen­tation // Patent for the invention № 19 509, «NIIS» from03.2008.
5. Sadykov Zh.S, Toilybaev N.S. et al. Accelerator for harvesters threshing // Summary for Innovative patent number 027 636, from 12.2010.