УДК 631.354.2.026.001.5
МАТЕМАТИЧНА ТА ГРАФІЧНІ МОДЕЛІ МОЛОТАРКИ ЗЕРНОЗБИРАЛЬНОГО КОМБАЙНА
Халін С., канд. екон. наук, https://orcid.org/0000-0002-7510-5056
Занько М., канд. техн. наук, ст. наук. співроб., https://orcid.org/0000-0001-8964-0706
Гайдай Т., канд. техн. наук, https://orcid.org/0000-0001-9141-4820
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Анотація
Мета дослідження. Установити зв’язок і залежність між елементами різних груп факторів системи “молотарка зернозбирального комбайна” – якості роботи, технічними параметрами, технологічними режимами й умовами роботи. На цій основі розробити графічну модель і оптимальний план багатофакторних досліджень показників призначення молотарки за її математичного моделювання.
Методи дослідження. Системний принцип побудови, комбінований принцип функціювання, нові інтегративні якості технологічної маси на різних ділянках, залежність оціночних показників роботи від значної групи чинників (факторів) впливу характеризують молотарку зернозбирального комбайна як систему. Відповідно до цього для її досліджень доцільне застосування методів аналізу і синтезу. Застосування методу аналізу диференціює на складові частини молотарки – структурні, функціональні, оціночні тощо, та послідовно досліджує кожну з них, а також визначає взаємозв’язану поведінку кожної частини. Метод синтезу досліджує та оцінює молотарку за умови цілісної єдності і взаємоз’язку її технічних і технологічних систем.
Результати дослідження. Особливістю функціювання молотарки є багатомірність – наявність багатьох вхідних і вихідних перемінних. Однією з можливих і доступних для аналізу є інформаційна модель молотарки з множиною вхідних перемінних факторів і кількома оціночними – вихідними. Відповідно до методу аналізу молотарку диференційовано на складові – технологічні системи без їхнього фізичного відокремлення з її складу: молотильно-сепарувальну (МСС), систему остаточної сепарації зерна (СОС), систему очищення зерна (СОЗ). Оціночними показниками якості функціювання і вираження відповідності їхнім технічним параметрам і технологічним режимам є втрати зерна за молотаркою, її системами, а також дроблення зерна в МСС. Дослідження функційних зв’язків між системами молотарки базується на аналізі складу та напрямку руху її технологічних потоків. Вміст зерна (втрат), що виходить із молотарки, класифікується відповідно як “втрати за системами СОС і СОЗ”. Їхня сумарна величина становить рівень втрат за молотаркою ?q. Встановлено, що високопродуктивні молотарки можуть працювати в значно більшому технологічному режимі подачі і пропускної здатності, коли втрати становитимуть 1,5 %. Величину показника ?q можна представити як залежність, до якої входять технологічні режими, технічні параметри молотарки та характеристики хлібної маси. Втрати зерна за системою сепарації зерна (Δ qс) представлено як залежність від втрат зерна за системою сепарації, технічних параметрів і технологічних режимів систем остаточної сепарації (СОС) та очищення зерна (СОЗ), а також вологості соломи, полови і зерна. Аналогічні обґрунтування та залежності виконані для систем МСС. Слід зауважити, що такі дослідження роботи систем СОС та СОЗ щодо якості роботи – втрат зерна – пов’язані з методикою визначення основного показника призначення – пропускної здатності молотарки. Установлено зв’язок і залежність формування абсолютної величини показника пропускної здатності систем – молотарки, МСС, СОС та СОЗ від величини пропускної здатності МСС, втрат за молотаркою та системами СОС і СОЗ, технологічних режимів роботи системи СОС і СОЗ та умови їхнього функціювання (вологість дрібного вороху, полови та зерна в системі). Виявлено залежність пошкодження (дроблення) зерна від технічних і технологічних параметрів МСС та стану зерна – вологості. Установлено, що сепарувальна здатність молотарки та кількість дробленого зерна залежать від умов і режимів її роботи – вологості соломи та швидкості її руху через МСС. Першочерговий вплив на формування пропускної здатності молотарки зумовлений особливостями будови та режимами роботи МСС. Кількість пошкодженого зерна залежить від технологічного режиму МСС – величини зазорів у МСС та частоти обертання барабана. Відповідно до зв’язку та залежності показників втрат зерна (Δ q, Δ qс і Δ qо ) дроблення зерна (D, %) і пропускної здатності (q, qс та qо ) від факторів, які віднесені до “умови роботи”, “технічні параметри” та “технологічні режими”, розроблено графічну модель молотарки на рівні цих показників і факторів впливу на них. Графічна модель, насамперед, установлює залежність оціночних показників від інших. Це, як правило, оціночні та функційні показники роботи – втрати та дроблення зерна і пропускна здатність. Побудова кожної такої узагальненої залежності базується на виділенні функційного блоку, який базується на оцінювальному (досліджуваному) показнику та факторах, безпосереднього впливу на нього.
Висновок. Молотарка зернозбирального комбайна – це складна система. Її елементами є технологічні системи нижчого рівня, які характеризуються технічними параметрами, технологічними режимами, умовами, якістю роботи та продуктивністю. Досліджено зв’язок і залежність між елементами різних груп факторів системи «молотарка зернозбирального комбайна» (оціночними - якості роботи, технічними параметрами, технологічними режимами і умовами роботи). На цій основі розроблено графічну модель молотарки.
Ключові слова: Зернозбиральний комбайн, молотарка, молотильно-сепарувальна система (МСС), система сепарації, технічні параметри, графічне моделювання.
MATHEMATICAL AND GRAPHIC MODELS OF THE THRESHER OF THE GRAIN HARVESTER
Khalin S., PhD in Economics, https://orcid.org/0000-0002-7510-5056
Zanko M., PhD. Tech. Scs., https://orcid.org/0000-0001-8964-0706
Haidai T., PhD. Tech. Scs., https://orcid.org/0000-0001-9141-4820
L. Pohorilyy UkrNDIPVT
Summary
The purpose of research. To establish the connection and dependence between the elements of different groups of factors - evaluation of the quality of work, technical parameters, technological modes and working conditions - of the “thresher of a grain harvester” system. Based on them, develop a graphic model and an optimal plan for multifactor studies of thresher performance indicators during its mathematical modeling.
Research methods. The system principle of construction, the combined principle of operation, the new integrative qualities of the technological mass in different areas, the dependence of the estimated performance indicators on a large group of factors (factors) of influence allow us to characterize the thresher of the grain harvester as a system. In accordance with this, it is appropriate to use methods of analysis and synthesis for its research. The application of the analysis method allows you to subject the thresher to differentiation into component parts - structural, functional, evaluative, and others - and to sequentially study each of them, as well as to determine the interconnected behavior of each part. The synthesis method allows you to study and evaluate the thresher under the condition of complete unity and interconnection of its technical and technological systems.
Research results. A feature of thresher operation is its multidimensionality - the presence of many input and output variables. One of the possible and available for analysis is the information model of the thresher with a set of input variable factors and several estimated - output ones. In accordance with the method of analysis, the thresher is differentiated into components - technological systems without physically separating them from its composition: threshing-separating system (TSS), final grain separation system (GSS), grain cleaning system (GCS). Losses of grain by the thresher and its systems and crushing of grain in the TSS are accepted as the evaluation indicators of the quality of functioning and the expression of compliance with their technical parameters and technological regimes. The study of functional relationships between thresher systems is based on the analysis of the composition and direction of movement of its technological flows. The content of grain (losses) coming out of the thresher is classified accordingly as “losses according to the GSS and GSS systems”. Their total value is the level of losses at the thresher ?q. It has been established that highly productive threshers can work in a much larger technological mode of supply and throughput, at which losses of 1.5% will be observed. The value of the indicator ?q can be represented in the form of a dependence that includes technological modes, technical parameters of the thresher, and characteristics of the bread mass. Grain losses by the grain separation system (?qс) are presented as a function of grain losses by the separation system, technical parameters and technological modes of the final separation (GSS) and grain cleaning (GSS) systems and the moisture content of straw and chaff and grain. Similar justifications and dependencies are also performed for the TSS and POP systems. It should be noted that such studies of the operation of GSS and GSS systems in terms of the quality of work - grain losses - are related to the method of determining the main indicator of the purpose - thresher throughput. The connection and dependence of the formation of the absolute value of the throughput indicator of the systems - threshers, TSS, GSS and GCS on the value of the throughput capacity of the TSS, losses from the thresher and GSS and GSS systems, the technological modes of operation of the GSS and GSS system and their operating conditions (humidity small heap, chaff and grain in the system.The dependence of grain damage (crushing) on the technical and technological parameters of TSS and the state of grain - moisture was determined. It was established that the thresher’s separation capacity and the amount of crushed grain depend on the conditions and modes of its operation - the moisture content of the straw and the speed of its movement through the TSS. The primary influence on the formation of throughput capacity of the thresher is determined by the peculiarities of the structure and mode of operation of the TSS. The amount of damaged grain depends on the technological mode of the TSS - the size of the gaps in the MSS and the frequency of rotation of the drum. In accordance with the connection and dependence of grain loss indicators (Δ q, Δ qс and Δ qо), grain crushing (D, %) and throughput (q, qс and qо ) on factors that are attributed to “working conditions”, “technical parameters ” and “technological modes” a graphic model of the thresher was developed at the level of these indicators and factors affecting them. The graphic model allows you to primarily establish the dependence of evaluation indicators on others. These are, as a rule, evaluative and functional indicators of work - loss and crushing of grain and throughput. The construction of each such generalized dependence is based on the allocation of a functional block, which is based on the evaluated (studied) indicator and factors that have a so-called direct - direct influence on it. .
Conclusions. The combine harvester thresher is a complex system. Its constituent elements are technological systems of a lower level, which are characterized by technical parameters, technological modes, conditions, quality of work and productivity. A study of the connection and dependence between the elements of different groups of factors of the “thresher of a grain harvester” system was carried out (evaluative - quality of work, technical parameters, technological modes and working conditions). Based on them, a graphic model of the thresher was developed.
Keywords: Combine harvester, thresher, threshing-separating system (TSS), separation system, technical parameters, graphic modeling.