В основу существующей классификации кукурузных молотилок (рис.) положено их разделение на стационарные и передвижные, с одноступенчатым или двухступенчатым барабаном, а также по конструкции обмолачивающих органов этих машин (лопастная, шнековая, прутковая, штифтовая и др.) [1-9].
Стационарные и передвижные кукурузные молотилки в основном состоят из следующих частей: общей рамы, приемного бункера, молотильного барабана, ситового кузова, вентилятора и приводного устройства с электродвигателями. В передвижных или самоходных молотилках имеются еще ходовая часть и приемный бункер, поворачивающийся для удобства подачи початков. Вентилятор подает воздух между ситами и отделяет от зерновой массы легкие частицы.
Схемы обмолачивающих устройств различных конструкций кукурузных молотилок [10-20]. Для отделения зерна от початков последние подвергаются воздействию вращающихся рабочих органов барабана кукурузной молотилки, состоящих в одних случаях только из лопастей, штифтов, прутков, ребристых пластин или шнеков, укрепленных на валу барабана, а в других — из сочетания этих рабочих органов (шнеко-лопастной, шнеко-штифтовый, шнеко-лопастной-штифтовый).
Рабочие органы молотилок «Красный Аксай» и БКМ состоят из ребристых пластин, укрепленных на вращающемся валу барабана, и неподвижной деки, установленной таким образом, что зазор между декой и барабаном по мере продвижения початков кукурузы к выходу уменьшается.
Молотилки МК-1100, ЗКМ-А (конструкции Мещерякова) и типа №117 (Саксония, «Феб-Фортштритт») обмолачивают початки по тому же принципу, но имеют свои конструктивные особенности.
В молотилке МК-1100 на барабане Æ533 мм расположены восемь небольших бичей, промежутки между которыми закрыты толстой листовой сталью, толщиной 6…8 мм.
В молотилке ЗКМ-А на барабане Æ400 мм приварены металлические прутки Æ25 мм. Дека этой молотилки состоит из пяти дугообразных стальных прутков Æ35 мм, к которым поперек приварены 20 прутков Æ25 мм. Ситовой кузов подвешен наклонно на четырех прорезиненных подвесках толщиной 8…10 мм.
В молотилке типа №117 на барабане Æ475 мм расположено восемь бичей, которые работают аналогично рабочим органам кукурузной молотилки МК-1100.
В перечисленных конструкциях кукурузных молотилок в процессе обмолота с одной стороны початок удерживается декой, с другой — увлекается ребристой частью барабана. В результате зерна отделяются от стержней. Однако при затягивании початков в рабочее пространство между барабаном и декой одновременно происходит и сжатие зерен, что приводит к повреждению, а, следовательно, к снижению всхожести.
Обмолот початков кукурузной молотилкой НКМ производится при помощи нескольких бичей, расположенных по всей длине барабана (аналогичное устройство барабана у молотилки «Виктория», Австрия). Барабан кукурузной молотилки НКМ размещен в кожухе, состоящем из чугунных боковин и металлических стержней, расположенных на расстоянии 15 мм друг от друга. На барабане находятся две лопасти винтообразной формы, благодаря чему початки перемещаются от приема к выходу. Под кожухом молотильного барабана подвешен наклонный ситовой кузов размером 2000х1310 мм с двумя рядами сит.
В кукурузной молотилке ДКМ-1 нижняя часть кожуха барабана является декой и состоит из круглых металлических стержней, расположенных по длине на расстоянии 13 мм друг от друга для прохождения обмолоченных зерен в сборный ковш и выпускной патрубок. На валу барабана закреплена труба Æ170 мм, в которую ввинчены и затем приварены штифты, расположенные по окружности вала в четыре ряда. Штифты применяют двух размеров по высоте: 30 и 70 мм.
Барабан кукурузной молотилки МКП-3 имеет следующее устройство: на валу закреплен остов барабана, состоящий из двух чугунных дисков, стальной трубы Æ168 мм (толщина стенки 7 мм) и 31 штифта. Высота штифтов 15 мм и ширина 20 мм.
К числу кукурузных молотилок со шнековыми (винтовыми) и лопастными рабочими органами относятся ШКГ-4, МШК-5, ВДМ-1, МКП-12, МКП-30 и МКП-У. Принцип устройства обмолачивающего барабана у них одинаковый, но размеры рабочих органов различные.
Барабан кукурузной молотилки ШКГ-4 состоит из кожуха, нижняя часть которого (полуокружность) является декой и состоит из 21 прутка Æ18 мм, расстояние между ними 12,5 мм. Шесть прутков неподвижные, а 15 поворачиваются в стенках деки. Кожух барабана в направлении к выходу стержней имеет несколько конусообразную форму. Бичевой барабан представляет собой вал (длина 850 мм), на котором под приемным бункером расположен винт (Æ300 мм, шаг 600 мм), а в продолжении вала укреплено несколько винтообразно расположенных лопастей. Под барабаном расположен ситовой кузов.
Барабан кукурузной молотилки МШК-5 (такой же у ВДМ-1) отличается от ШКГ-4 большей длиной вала (1010 мм) и шагом винта (1300 мм) и меньшим диаметром (255 мм).
Молотилка кукурузной молотилки МКП-12 состоит из металлической рамы, барабана молотилки, цилиндрической решетки (дека), верхнего и нижнего решетных станов, эксгаустера, вентилятора. Барабан молотилки состоит из вала барабана, главного шкива, звездочки для привода распределительной передачи, роликоподшипника, корпуса барабана, распределительной крыльчатки и шарикоподшипника. Корпус барабана представляет собой винтообразную конструкцию. Стержень винта имеет форму трубы, на поверхности которой расположены витки, переходящие в прямые полосы. Вал барабана приводится в движение от электродвигателя мощностью 20…28 кВт, а эксгаустер — 4,5 кВт. Загружают молотилку початками через бункер.
Барабан кукурузной молотилки МКП-30П и МКП-30С имеет ту же схему расположения рабочих органов, что и молотилка МКП-12. Диаметр винта 254 мм, длина вала 1128 мм, но число оборотов увеличено более чем в 2 раза.
Зазоры между декой и лопастями у всех перечисленных кукурузных молотилок примерно одинаковые.
Обмолот кукурузных молотилках с двухступенчатыми барабанами (ДМК-1) производится последовательно, вначале в верхнем барабане, а затем в нижнем при различных окружных скоростях лопастей. Двухступенчатые барабаны за один пропуск производят обмолот кукурузы высокой влажности (более 30%).
Передвижная двухступенчатая кукурузная молотилка ДМК-2 спроектирована на базе кукурузной молотилки ДМК-1. Она смонтирована на двухосном ходу и состоит из следующих основных узлов: молотильной группы, привода молотильной группы, ситовой группы, аспирационной группы, ленточного транспортера, станины, электрической части. Молотильная группа состоит из обмолачивающего и домолачивающего барабанов, деки и корпуса. Обмолачивающий барабан Æ265 мм и длиной 1120 мм состоит из винтовых и прямых лопастей. Домолачивающий барабан Æ208 мм и длиной1120 мм состоит из трубы с 64 штифтами. Электрическая часть состоит из электродвигателя мощностью 28 кВт для привода молотильной группы, электродвигателя мощностью 2,8 кВт для привода ситовой группы и двух электродвигателей мощностью 1 кВт для привода вентиляторов аспирационной группы.
Анализ показал, что кукурузные молотилки конструкции ШКГ, НКМ, ДММ-2 имеют низкую производительность и обмолачивают кукурузу с влажностью не выше 20…25%. При обмолоте кукурузы повышенной влажности значительное количество зерен недообмолачивается и остается на стержнях. При обмолоте на кукурузных молотилках «Красный Аксай» и ДММ-2 получается большое количество битых и травмированных зерен.
Кукурузные молотилки МКП-30 использовались для обмолота кукурузы в початках с влажностью более 30%. Они изготавливались двух типов — стационарные и передвижные.
Стационарные кукурузные молотилки МКП-30с использовали в поточных линиях при механизированной обработке рядовой кукурузы и на механизированных буртах после сушки реактивными двигателями.
Кроме стационарных кукурузных молотилок МКП-30с, на некоторых пунктах использовали передвижные кукурузные молотилки МКП-30п, которые отличаются от стационарных наличием ходовой части, нории для зерна, подающего транспортера для обрушенных стержней и аспирационной трубы для относов.
Конструкция корпуса самой кукурузной молотилки аналогична МКП-30с. Кукурузная молотилка удобна тем, что ее можно переместить непосредственно к бурту и обмолачивать кукурузу на месте, если есть электроэнергия.
Передвижные кукурузные молотилки МКП-30п использовали для обмолота кукурузы непосредственно после буртов. Производительность кукурузной молотилки составляла 16…25 т/ч в зависимости от влажности. Потребная мощность 28 кВт. Вес молотилки, включая электродвигатель, 2350…2400 кг.
Практика показала, что кукурузные молотилки МКП-30 как стационарные, так и передвижные могут обмолачивать кукурузу большой влажности. При этом количество битых зерен не превышает 4% (допустимо 2,5%). Однако в процессе эксплуатации были поломки отдельных деталей — головки шатуна, бугеля, козырька, нижнего решетного стана и др. Кроме того, ситовой кузов молотилки, изготовленный из тонколистовой стали, после 150…200 ч работы выходит из строя и восстановлению не подлежит. Подвеска кузова выполнена из стальных полос на пальцах, которые быстро срабатываются и ломаются. Чугунное литье — звездочки, эксцентрики, шатуны — изготовлены с малым запасом прочности из некачественного материала, поэтому ломаются и рвутся.
Кукурузная молотилка МПК-0,3 конструкции ВИМ предназначена для порционного обмолота отдельных партий предварительно очищенных от обертки початков кукурузы. Наличие на барабане направляющих прутков, заставляющих обмолачиваемую массу перемещаться как вокруг барабана, так и вдоль его оси, обеспечивает полный вымолот семян из початков. Производительность кукурузной молотилки 0,3 т/ч.
Кукурузная молотилка, разработанная в Краснодарском НИИСХ, успешно прошла производственную проверку в составе комплекса технических средств для послеуборочной обработки семенной кукурузы, предназначенной для селекционных учреждений. Початки подаются на рабочие органы скребковым транспортером, являющимся одним из элементов конструкции молотилки. С него початки попадают на блок направляющих вальцов. В состав блока входят четыре пары вальцов, имеющих винтовую навивку. Блок вальцов вместе с прижимным устройством снижает неравномерность загрузки молотильного барабана. Початки подаются на рабочие органы скребковым транспортером, являющимся одним из элементов конструкции молотилки. С него початки попадают на блок направляющих вальцов. В состав блока входят четыре пары вальцов, имеющих винтовую навивку. Блок вальцов вместе с прижимным устройством снижает неравномерность загрузки молотильного барабана.
На входе в рабочую щель между барабаном и декой установлен ориентирующий валец. Он обеспечивает подачу початков параллельно оси барабана, что существенно снижает дробление зерна в сравнении с хаотичной подачей. Валец вращающийся и имеет разностороннюю навивку, сходящуюся к его центру. Рабочие поверхности ориентирующего и направляющего вальцов лежат в одной плоскости, которая является касательной к окружности барабана. Такая компоновка не только исключает зависание початков на вальцах за счет наличия рядом расположенного барабана, но и обеспечивает их подачу на ориентирующий валец. Скатная пластина перекрывает зазор между направляющими вальцами и барабаном.
Молотильный барабан снабжен четырьмя бичами с рифленой поверхностью. Дека выполнена из прутков Æ22 мм. Зазоры на входе и выходе между барабаном и декой регулируемые. Обмолоченное зерно отделяется от стержней на колеблющемся решете. Стержни початков поступают с решета в винтовой шнек и выводятся из молотилки.
Чтобы исключить попадание зерна в винтовой шнек, между ними барабаном установлена шторка. Зерно с решета просыпается на ленточный транспортер и подается в аспирационную колонку. Давление воздуха в аспирационной колонке регулируется заслонкой.
Зерно, прошедшее очистку от легких примесей в аспирационной колонке, поступает на скребковый транспортер и далее в бункер для кратковременного хранения семян. Примеси собираются в мешкотару, закрепленную на выходном патрубке вентилятора.
Наблюдения за работой молотилки показали, что воздуховод, соединяющий аспирационную колонку с вентилятором, периодически забивается пестичными нитями, что ухудшает качество очистки. Поэтому для очистки воздуховодов в нем выполнен смотровой лючок 8.
Привод всех рабочих органов молотилки, за исключением вентилятора, осуществляется одним электродвигателем мощностью 7,5 кВт. Вентилятор приводится в движение электродвигателем мощностью 0,37 кВт.
Производительность молотилки достигает 2 т/ч початков. Обслуживающий персонал — 2 человека. Затраты времени на очистку рабочих органов при переходе на обмолот другой партии початков составляет 30…35 мин.
Для обмолота очищенных початков, разделения продуктов обмолота на зерно и стержни используется молотилка кукурузных початков У13-УМК-0.1. Молотилка состоит из двух основных частей: молотильной группы и сортировки, соединенных между собой.
Для аспирации молотилки и отсоса легких примесей применен пылевой вентилятор ВЦП-3. Початки кукурузы поступают из бункера в приемную часть молотильной камеры. Попадая в пространство молотильной камеры початки захватываются лопастями барабана, и перемещаются вдоль оси барабана, при этом, в результате трения о прутья молотильной группы и между собой, обмолачиваются.
Обмолоченные зерна кукурузы и мелкие части стержней просыпаются в просвете между прутьями, обмолоченные стержни, двигаясь вдоль оси барабана, выходят через выпускное окно молотильной группы.
Для лущения початков кукурузы используется лущилка початков кукурузы 3600.019.УЛ.
Для обмолота початков кукурузы без их доочистки используется также молотилка кукурузная стационарная МК-3. Травмирование зёрен кукурузы при обмолоте 3…4 процента. Производительность 3 тонны в час. Мощность электродвигателя 3 кВт.
Анализ различных конструкций молотильных устройств показывают, что применяемые молотильные рабочие органы не обеспечивают необходимое качество обмолота зерна кукурузы. Поэтому требуется улучшение, доработка конструкций этих машин, оптимизация параметров их рабочих органов в соответствии со специфическими свойствами кукурузы.