Специалисты Донского государственного технического университета (ДГТУ) в Ростове-на-Дону представили инновационный подход, способный значительно улучшить эффективность зерноуборочных комбайнов. Согласно их заявлениям, новый метод проектирования и настройки ключевых рабочих элементов уборочной техники с применением специального программного обеспечения позволит уменьшить повреждение собранного зерна и снизить износ агрегатов. Результаты этого исследования были опубликованы в научном издании «Инженерные технологии и системы».
Инженеры ДГТУ уточнили, что основным рабочим органом комбайна, отвечающим за внутреннее перемещение и выгрузку зерна, является шнековый транспортер. Принцип его действия заключается во вращении вала со спиральными лопастями, которые перемещают убранный зерновой ворох.
Хотя эта конструкция широко используется во всех современных зерноуборочных машинах, существующие методы определения ее рабочих параметров зачастую не учитывают многообразие свойств убираемых культур. Профессор Андрей Бутовченко из Института перспективного машиностроения «Ростсельмаш» ДГТУ объяснил, что зерна таких культур, как ячмень, лен, рапс, кукуруза, подсолнечник или пшеница, существенно различаются по сыпучести, плотности и другим характеристикам. Эти различия требуют индивидуального подхода при настройке режимов эксплуатации техники.
Для решения этой проблемы специалисты университета разработали цифровую модель, которая имитирует поведение отдельного зерна выбранной культуры. В ДГТУ подчеркивают универсальность данного подхода, позволяющего гибко изменять геометрические параметры самого шнекового транспортера для достижения оптимальных результатов.
«Подобно тому, как в любом автомобиле есть руль, мотор и колеса, большинство шнековых транспортеров имеют однотипное устройство. Однако их геометрические параметры, такие как диаметр и шаг спирали, а также угол ее наклона, сопоставимы с влиянием мощности двигателя на частоту вращения коленвала и его объем. Наш подход дает возможность выявить и устранить конструктивные недостатки, оптимизируя их на стадии проектирования новой машины. Он является универсальным и применим к любому типу комбайна, поскольку использует реальные параметры конкретного шнекового транспортера», — прокомментировал профессор Бутовченко.
По словам ученого, внедрение такого подхода в проектирование рабочих органов зерноуборочных комбайнов приведет к сокращению пути зерен по шнековому транспортеру и уменьшению потребляемой машиной мощности. Это также значительно снизит нагрузку на вал и спираль, что продлит их срок службы и сократит общие эксплуатационные затраты.
Эта работа является частью масштабного проекта, реализуемого Донским инжиниринговым центром ДГТУ, по созданию «цифрового двойника» зерноуборочного комбайна. Этот виртуальный аналог реальной машины позволит в дальнейшем оптимизировать процесс сбора урожая для широкого спектра сельскохозяйственных культур.
Дмитрий Верхов 
Максим Соколов