Sito żaluzjowe

dr inż. Jerzy Bieniek
Akademia Rolnicza we Wrocławiu

Wstęp

Na podstawie danych z rocznika statystycznego wynika, że ogólna powierzchnia terenów górzystych (podgórskie 300 - 500 m n.p.m., górskie 500 - 1000 m n.p.m.) w Polsce wynosi 2,5 mln ha, co stanowi ok. 8% powierzchni kraju [8]. Użytki rolne na tych terenach zajmują 1,4 mln ha, z czego ok. 450 tys. ha to pastwiska i łąki kośne [3]. Oprócz terenów górskich i podgórskich rolniczo są wykorzystywane tereny o zróżnicowanym nachylenia zboczy również w innych regionach Polski (Suwalszczyzna, Wyżyna Lubelska). Uwzględniając także te obszary, można przyjąć, że użytkowane rolniczo tereny faliste w Polsce stanowią ok. 15% powierzchni kraju, przy czym znajduje się na nich ok. 23% areału upraw zbożowych [2].
Badania kombajnów wykazały, że przy ich eksploatacji w terenach górzystych zwiększają się straty ziarna. Celem poprawienia jakości pracy kombajnu na zboczu, w niektórych państwach rozpoczęto produkcję specjalnych kombajnów zbożowych, tzw. górskich. Kombajny te wyposażono w dodatkowe urządzenia, które automatycznie dostosowywały położenie głównych zespołów roboczych do nachylenia zbocza [7]. Poprawa jakości i wydajności pracy kombajnów górskich na zboczach, w porównaniu z modelami standardowymi, wymagała zwiększenia mocy kombajnów górskich (do 30 %). Kombajny te mają również większą masę (od 10 do 35 %) oraz są droższe (od 20 do 65 %) niż wersje do pracy na równinach [7].
Oprócz kąta pochylenia na wielkość strat ma również wpływ kierunek jazdy kombajnu względem spadku zbocza ( w poprzek stoku - wzdłuż warstwicy, wzdłuż spadku - jazda pod górę lub w dół). Na podstawie wyników różnych badań [5,6] można stwierdzić, że straty podczas pracy kombajnu przechylonego poprzecznie o kąt 9^o wzrastają o 3 - 6 %, a przy 7^o o 1 - 3 % w porównaniu do strat na terenie równinnym. Natomiast przy pracy kombajnu prostopadle do warstwic (jazda pod górę i w dół zbocza) wzrost strat wynosi 3 - 6 % (a nawet do 10 %) dla 9^o [4].
Wydajność eksploatacyjna kombajnu w warunkach górskich znacznie się obniża. Jest to spowodowane przede wszystkim trudnymi warunkami terenowymi oraz małą powierzchnią pól i większą liczbą nawrotów.

Geneza podjęcia tematu

Głównym celem podjęcia tematu było poszukiwanie innych rozwiązań szczególnie w zespole czyszczącym, które zapewniałyby pełną skuteczność czyszczenia masy omłotowej podczas pracy na nachyleniu zbocza do 15% (9^o). Jedną z metod ograniczenia niekorzystnego przemieszczania się mieszaniny może być zmiana geometrii sita czyszczącego. W przypadku sit żaluzjowych możliwości zmiany ich kształtu są ograniczone koniecznością zmiany ich szczeliny roboczej. Proponowane przez autora rozwiązanie zakłada podział płaszczyzny sita na podłużne sekcje robocze. Na rys. 1a wyjaśniono zasadę pracy wymienionego sita podczas pochylenia poprzecznego. Uniesienie skrajnych sekcji sita jak na rys. 1b poprzez zmianę rozkładu sił działających na materiał czyszczony przeciwdziała przemieszczaniu się jego cząstek w kierunku nachylenia. Wiąże się to jednocześnie ze zmniejszeniem grubości warstwy mieszaniny, a także ze zlikwidowaniem (całościowym lub częściowym w zależności od wielkości pochylenia) nieczynnych powierzchni sita - ściany bocznej oraz części odsłoniętej.

a)

b)

Rys. 1. Rozkład materiału czyszczonego na sicie żaluzjowym sekcyjnym podczas pochylenia poprzecznego: a - sekcje ułożone płasko (model sita płaskiego), b - sekcje skrajne uniesione.

Metodyka badań

Pracę zespołu sitowego kombajnu zbożowego pracującego w warunkach zmiennego nachylenia symulowano na stanowisku badawczym o głównych parametrach kinematycznych odpowiadających zastosowanym w kombajnie. Obiektem badań było sito sekcyjne typu żaluzjowego (rys.2).
Do badań wykorzystano stanowisko badawcze wykonane w Instytucie Inżynierii Rolniczej AR we Wrocławiu. Sito zasilano masą zbożową (pszenicy jarej odmiany ETA) pobraną z kombajnu zbożowego z podsiewacza z zanieczyszczeniami, w sposób symulujący

Rys. 2. Schemat sita sekcyjno - żaluzjowego.

działanie poprzecznego, promieniowo-stycznego aparatu młócącego. W trakcie badań zmieniano kąt poprzecznego nachylenia poszczególnych sekcji sita oraz kąt nachylenia całego stanowiska badawczego symulując nachylenie terenu. Stanowisko badawcze (rys. 3) zamontowano na podwójnej ramie 2, przy czym jej dolną część przytwierdzono nieruchomo do podłoża, a część górną można regulować ustawiając stanowisko 1 pod kątem 5⁰, 10⁰ i 15⁰ do poziomu w płaszczyźnie poprzecznej i wzdłużnej. Badania wykonano przy ustawieniu szczeliny roboczej sita 4 mm. Pod powierzchnią sita zainstalowano pięćdziesiąt punktów pomiarowych, po dziesięć punktów na każdą sekcję. Pod sitem zostały zamontowane dwie dysze nadmuchowe 4 o przekroju prostokątnym z kierownicami umożliwiającymi kierowanie na sito, pod żądanym kątem, powietrza tłoczonego przez wentylator promieniowy 5. Masa ziarna wyczyszczonego dla każdego punktu pomiarowego określano metodą wagową.

Rys. 3. Schemat rozmieszczenia głównych elementów stanowiska. 1- kosz sitowy, 2- podwójna rama, 3- kosz zasypowy z zasuwą regulującą ilość masy zasypowej, 4- dysza nadmuchowa z regulowaną kierownicą, 5- wentylator.

Dla każdej kombinacji ustawienia sekcji i nachylenia stanowiska zostały wykonane obliczenia statystyczne i sporządzone wykresy przepustowości przesianego materiału.

Omówienie wyników badań

Analizę wyników badań przeprowadzono dla czterech przykładowych ustawień ramy i sita. Sekcje skrajne sita były uniesione a rama ustawiona była tak jak przy jeździe po terenie płaskim (ustawienie "0" - rys. 4). Dla tego ustawienia rozkład masy zbożowej w punktach pomiarowych był zgodny z oczekiwaniami. Stwierdzono, że dla szczeliny 4 mm rozkład nie jest równomierny dla wszystkich sekcji. Największe obciążenie sita masą czyszczoną zarówno w tym jak i w pozostałych przypadkach, obserwuje się w strefie początkowej sita i trzech środkowych sekcjach. Analizując przesiewalność sita dla układ jazdy "pod górę" (rys. 5) okazuje się, że najbardziej obciążona jest III sekcja, widać wyraźną różnicę w rozkładzie masy zbożowej. Przy symulacji jazdy kombajnu w poprzek zbocza ("na bok" - rys. 6) największy udział w procesie przesiewania mają sekcje III, IV i V. Najmniejsze wartości zanotowano na sekcji I i II. Gdy symulowano jazdę "na dół" zbocza (rys. 7) zaobserwowano, że najbardziej obciążonym obszarem sita były punkty pomiarowych 1 - 4 dla wszystkich sekcji. Ilość ziarna, która znalazła się w tych punktach pomiarowych zawierała się w granicach od 3000 do 3500 g.
Podsumowując uzyskane efekty badań i analiz można stwierdzić ostatecznie, że wśród przebadanych układów najkorzystniejszy rozkład masy czyszczonej zaobserwowano w układzie "0" i "pod górę".
Widząc, że uzyskane wyniki rokują pozytywne rozwiązanie problemu prawidłowego czyszczenia ziarna podczas zbioru zbóż na terenach nachylonych, można zasugerować dalsze prowadzenie badań sita żaluzjowego-sekcyjnego, przy różnych kątach jego nachylenia.

Wnioski

Przeprowadzona analiza zjawisk zachodzących na sicie sekcyjnym, kształtowanym geometrycznie skłania do sformułowania następujących wniosków:
1. Oceniając obiekt badań (sito sekcyjne), pod kątem uzyskanych przepustowości, stwierdzono, że spełnia ono wymogi stawiane tego typu sitom przez System Maszyn Rolniczych.
2. Analizując wyniki badań sita sekcyjnego w ustawieniu "na bok" obserwujemy, że przesiewalność poszczególnych sekcji zmienia się regularnie, obciążając nadmiernie sekcję skrajną.
3. Przy ustawieniu ramy stanowiska do jazdy "na dół" stwierdza się, że masa wyczyszczonego ziarna skumulowała się na początkowej części sita zarówno dla skrajnych jak i wewnętrznych sekcji.
4. Oceniając sito sekcyjne w ustawieniu "pod górę" widzimy, że przesiewalność sekcji skrajnych jest mniej obciążona, natomiast sekcji wewnętrznych znacząco się zwiększa.

Literatura

1. Bieniek J., Banasiak J., Detyna J.: Analiza przesiewalności sit kombajnu zbożowego. Zesz. Nauk. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Wydział Nauk Technicznych, Olsztyn, 2000, T. I.
2. Gieroba J., Rejak A.: Przystosowanie kombajnu "Bizon" do zbioru zbóż na zboczach. Maszyny i Ciągniki Rolnicze nr 10-11, 1986.
3. Jucherski A.: Stan i perspektywy mechanizacji prac polowych w rejonach górzystych. Maszyny i Ciągniki Rolnicze nr 9,1987.
4. Kopeć S.: Kierunki zagospodarowania rolniczego terenów Beskidu Żywieckiego na tle wymogów techniki. Zesz. Probl. Postępu Nauk Rolniczych, z. 416, 1990.
5. Michałek R., Kowalski J.: Wybrane problemy mechanizacji rolnictwa w rejonach górskich i podgórskich. Nauka Praktyce Rolniczej, z. 1 Wyd. PITR i KTR - PAN, Kraków 1993.
6. Miłosz T.: Rezultaty kombajnowego zbioru zbóż na terenach pochylonych. . Przegląd techniki rolniczej i leśnej. nr 5, 1992.
7. Roszkowski A.: Kombajny zbożowe do pracy na zboczach. Maszyny i ciągniki rolnicze, nr 11,1989.
8. Rocznik statystyczny 2000.