Управление потоком массы риса при обмолоте

В статье рассматриваются основные проблемы технологии уборки риса. Предлагаются, инновационные операции обмолота риса, включающие сбор свободных зерен риса из биомассы и комплекта рабочих органов с изменяющейся геометрией, установленных в наклонной камере, придающих биомассе колебательный характер движения. Оптимальные режимы и параметры рабочих органов управляющего устройства рисоуборочного комбайна, подтверждены экспериментально-теоретическими методами. 

Анализ данных [1,2,3], по потерям риса на различных стадиях уборки, позволил решить проблему управления потоком биомассы, проходящим через наклонную камеру, с одновременным отделением из нее свободных зерен риса. Биомасса, находящаяся в наклонной камере представляет собой смесь стеблей с метелками, свободных зерен и примесей. Свободное зерно в биомассе – зерно, освободившееся от связей с метелкой и двигающееся вместе с ней. Существующая технология, не предусматривает наличие свободных зерен в биомассе, и пропускает ее через жесткий режим обмолота. Предложена новая технологическая схема обмолота, включающая сбор свободных зерен риса из биомассы до обмолота. За счет комплекта рабочих органов с постепенно возрастающей высотой, установленных в наклонной камере, биомассе сообщается колебательный характер движения. Перемещаясь, по гофрированной поверхности, с помощью активного поджима планками наклонного транспортера, в биомассе активизируются выделение из метелок дозревшего зерна риса, ворох перераспределяется по ширине и  высоте, в пределах заданного приемным устройством объема.

По предложенной схеме, выделившиеся без обмолота из метелок и оказавшиеся свободными зерна, попав на днище и в нижние слои потока биомассы, поступая в молотильно-сепарирующее устройство, просеиваются через подбарабанья, избежав излишнего ударного воздействия бичей барабана. В этих условиях основная масса свободных зерен, сепарируется и защищена от прямого воздействия барабана, слоями биомассы.

Указанные процессы являются вероятностными и интенсивность отделения зерна от метелок, становится управляемой и зависит от активности проникновения риса через общий слой биомассы, к поверхности днища  наклонной камеры.

На лабораторно-производственной установке рисунок 1, проведены сравнительные экспериментальные  исследования  по  определению  количества  свободного  зерна  риса,

 

находящегося в потоке биомассы, перемещающийся от подборщика к молотильно- сепарирующему устройству [4].

Установка состоит из питателя 1, проставки 2, наклонной камеры 3, планчатого транспортера 4, системы (коллекция) рабочих органов (гофр) 5, отверстий 6, транспортера 7 и емкости для зерна риса 8.

Днище  наклонной  камеры  где  установлены  рабочие  органы,  имеет  отверстия    6

диаметром от 8,0 до 10,0 мм, обеспечивающими свободный проход зерна риса.

Под днище наклонной камеры, в период экспериментов устанавливались съемные емкости для улавливания провалившихся зерен риса, поверхность емкостей, соответствует площади днища наклонной камеры.

Работа установки - подготовленные пробы, слежавшегося валка биомассы, вручную подавались на стол питателя 1, далее проставкой 2, перемещались в наклонную камеру 3, где прижатая планками наклонного транспортера 4, биомасса протаскивалась по поверхности коллекции рабочих органов 5, перераспределялась ими от утолщенной средней части к краям, т.е. к боковым стенкам камеры и, двигалась по поверхностям рабочих органов, в колебательном режиме.

Свободное зерно риса, выделившееся из метелок, вследствие различных причин, включая трение и воздействия стеблей, метелок и коллекции рабочих органов между собой, просачивается между стеблями в момент их расслабления от воздействия рабочих органов к днищу и частично проходит сквозь отверстия и собираются в емкости 8 (а, б, в).

По количеству зерна риса, попавшего, в расположенные под наклонной камерой емкости можно судить о качестве разравнивания и сепарации свободного зерна.

В наклонную камеру, представляющую собой управляющее устройство, подавалась биомасса в количестве -2,0…3,2 кг/ сек, скорость перемещения транспортера с биомассой изменялось,3,0 до 6,0 м/сек, интервал изменения скорости 0,7 м/сек.

Параметры основных рабочих органов управляющего устройства имели следующие уровни варьируемых факторов:

q - подача биомассы риса – 2,0;2,5;3,0 кг/п.м; hв – высота валка  – 150;200;300 мм;

∆ - частота размещения рабочего органа – 50; 75;100 см; α – угол установки рабочего органа – 30,45,60 град.

Механизм выделения свободного зерна риса из метелок в процессе перемещения биомассы, происходит следующим образом: биомасса затянутая планками транспортера управляющего устройства и прижатая к днищу с установленными в определенном порядке рабочими органами, распределяется, под их действиям по ширине практически равномерно. В процессе распределения от трения между собой и под действием рабочих органов управляющего устройства, зерна риса с различной спелостью интенсивно отделяются от метелок, образуя новую составляющую биомассы - свободные зерна. В составе биомассы, зажатые стеблями, метелками - свободные зерна, под воздействием колебательного режима (толчков), от контактов с поверхностями рабочих органов, периодически освобождаются, и согласно закона неоднородности масс, стремятся к днищу наклонной камеры.

Равномерность распределения слоя по ширине приемной камеры молотилки, с коэффициентом неравномерности составил "kэксп ” =0,95…0,97%.

Коэффициент разравнивания определяется:

 

kэксп  = q / ρ В h υт                                                                                                                                       (1)

где kэксп -коэффициент разравнивания биомассы; q - подача биомассы риса, кг/с; ρ – плотность биомассы валка риса, кг/см2; В – ширина валка, в поле м; h – высота валка, м; υт- скорость транспортирования, м/с

 

 

 

 

1- питатель; 2-проставка; 3- наклонный транспортер; 4-транспортер; 5- управляющее устройство; 6-отверстиея; 7-разгрузочный транспортер; 8 – емкости для зерна.

 

Рисунок 1 – Установка для определения сепарации зерна риса в адаптированной наклонной камере

 

 

 

148

 

Коэффициент " kэксп " изменяется в зависимости от величины подачи, поступающей в управляющее устройство биомассы рисунок 2, с увеличением подачи биомассы, с 3,5 кг/погон. метр, до 5,5 кг/погон. метр, улучшается качество технологического процесса, и разравнивание биомассы в потоке с 53%, увеличивается до 88,7%.

 

 

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

 

 

 

 

 

 

y = -4,409x2 + 49,206x - 46,727 R2 = 0,9484

 

 

0                 1                 2                 3                 4                 5                 6

Подача массы q,  кг/пм

 

 

Рисунок 2 – Изменение эффективности работы управляющего устройства в зависимости от подачи (q)

 

Реализация полученного уравнения регрессии, в пределах указанных границ переменных факторов рисунком 3, позволила определить зависимости толщины слоя биомассы риса на выходе из управляющего биомассой устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

y = -0,0231x2  + 2,6641x + 7,7465 R2  = 0,9791

 

90

 

80

 

70

 

60

 

50

 

40

 

30

 

20

 

10

 

0

0                  10                 20                 30                 40                 50                 60

Влажность биомассы W, %

 

 

Рисунок 2 – Изменение коэффициента разравнивания (µ,%) от влажности биомасс риса (W,%),  при постоянной подаче (q)

 

Определены оптимальные режимы и параметры рабочих органов управляющего устройства таблица 1.

 

Таблица 1 – Оптимальные значения параметров рабочих органов

 

Обозначение

Оптимальные режимы и параметры

υп – скорость подачи биомасс риса, м/с

4.3

hг – высота валка, м

0,32

∆– шаг размещение гофр, м

0,30

α– угол установки рабочих органов, град

430

 

Результаты исследований по оценке качества работы молотильно-сепарирующего устройства модернизированного рисоуборочного комбайна в производственных условиях показали, что с увеличением влажности биомассы с 20% до 50%, коэффициент разравнивания " kэксп " изменяется с 40% до 88,7%, что касается увеличения скорости перемещения биомассы с 2,0 м/с до 4 м/с, эффективность разравнивания биомасс (kэксп) возрастает, а при ее снижении до 1,5 м/с, в работе управляющего устройства появляются, неустойчивые режимы.

Данные экспериментальных исследований, подтверждают постоянство подачи (q), за счет изменений: высоты среза, ширины захвата и скорости движения рисозернового комбайна и геометрии рабочих органов управляющего устройства

 

Литература 

  1. Nath , Sohnson W.H., Milliken G.A. Combine lose model and optimization of the machine system. – Trans ASAE, 1982.- Vol. 25, №2.- P. 308-312.
  2. Loss mjdels for foraqe harvest Trans ASAE, St. Joseph (Mich). - 1995.- Vol. 38, №- P.1621-1631.
  3. Умбаталиев Н.А. Совершенствование технологического процесса обмолота и конструкции рисоуборочного комбайна. [Текст]:автореферат...доктора тех.наук:- Алматы, 2010
Год: 2012
Город: Алматы
Получить доступ
Чтобы скачать её, вам необходимо зарегистрироваться.