автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Методические и конструктивно-технологические решения проблемы снижения механических повреждений семян зерновых культур при машинной послеуборочной подготовке

РГ6 од

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ _ 7 11 ¡0ЛЕДСВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (ВИМ)

На правах рукописи

ПЕХАЛЬСКИЙ Игорь Анатольевич

УДК 631.53.027.32

МЕТОДИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ СЕМЯН ЗЕРНСВЫХ КУЛЬТУР ПРИ МАШИННОЙ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ПОДГОТОВКЕ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена во Всероссийском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (ВИМ)

Научный руководитель - академик Россельхозакадемии,

доктор технических наук, профессор АНИСКИН В.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

' АХЛАМОВ Ю.Д.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник

РЕВЕНКО Н.А.

Ведущее предприятие - Центральная МИС

Защита состоится " 1993 г. в /О ч.

на заседании Специализированного совета Д.020.02.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте механизации сельского хозяйства (ВИМ) по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институт-, ский проезд, д. 5.

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу. ' ,

Авторефегат разослан "о/У" 1993 г..

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат технических наук Л.В-.МАМЕД0ВА

ОНЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Рост урожайности зерновых культур является одним из важнейших направлений увеличения производства зерна для обеспечения потребностей населения в продовольствии. Первостепенным фактором повышения продуктивности растений является высокое качество семян. Машинная подготовка их согласно традиционным технологиям предусматривает последовательный пропуск семенного вороха через оборудование поточных семяочистительных приставок и линий, зерноочистительных и семяочистительных агрегатов и зерно-очистительно-сушильных комплексов. При этом семена подвергаются многократным силовым воздействиям со стороны рабочих органов (питающих, сепарирующих и транспортирующих устройств), что обусловливает, нарушение целостности их наружных покровов и внутренних тканей. Повреждения семян вызывают снижение их посевных и урожайных свойств. Подсчитано, что наличие в семенном материале каждых 10$ семян с различного рода травмами оболочек приводит к снижению урожайности зерновых культур ш 10...12% и обусловливает недобор, по крайней мере, I ц зерна с каждого гектара.

Выделить травмированные семена из вороха в настоящее время не представляется возможным, так как, во-первых, по своим физико-механическим свойствам они практически не отличаются от целых, а, во-вторых, рабочие органы семяочистительных машин сами являются источником их повреждений.

Исследование причин и последствий травмирования семян, изыскание путей его снижения при послеуборочной подготовке имеет большую актуальность. ,

Работа выполнена во ВНИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ) в соответствии с проектом "Разработать эколого-генетичес-кие основы и методы семеноводства и семеноведения, создать системы промышленного семеноводства сельскохозяйственных культур" по направлению "Высокопродуктивные растения" Государственной научно-технической программы "Высокоэффективные процессы производства продовольствия".

Целью работы являлось снижение травмирования семян при машинной послеуборочной обработке урожая зерновых культур, обеспечивающее повышение посевных и урожайных качеств подготавливаемого семенного материала.

Объект исследований - семена зерновых культур в процессе

поточной послеуборочной обработки на семяочистительных агрегатах и семяочистительно-сушильных комплексах.

Методика исследований вклшала: теоретические исследования условий повреждения зерновок при силовом взаимодействии с рабочими органами; совершенствование технических средств и разработку , методики определения степени внешней и внутренней поврежденности зерновок при машинной подготовке и оценки влияния различных травм на урожайные свойства семян; экспериментальные исследования травмирования семян оборудованием семяочистительных агрегатов и семяочистительно-сушильных комплексов; выявление влияния различных видов повреждений на полевую всхожесть семян.

Экспериментальные исследования проводили по специально разработанным методикам и в соответствии с государственными и отраслевыми стандартами (ГОСТ. 12036-84, ГОСТ 12037-81, ГОСТ 12041-82, ГОСТ 12038-84, ОСТ 70.10.2-83 и т.д.). При этом использовали рекомендуемые стандартами приборы и оборудование, разработанный рентгенографический комплекс для диагностики скрытой поврежденнос-ти семян и зерна.

Результаты экспериментов обрабатывали методами математической статистики с использованием специальных программ для ЭВМ и в соответствии с требованиями ГОСТ 8.207-76 "Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений?,

Научную новизну твботы представляют:

- методика, отличающаяся повышенной точностью, объективностью и оперативностью определения степени внутренней и внешней поврежденности семян при машинной подготовке, а также влияния различных видов повреждений на посевные и урожайные свойства семян;

- методика классификации видов повреждений семян сельскохозяйственных культур и,разработанная на ее основе, классификация повреждений внутренних структур семян пленчатых культур, отличающаяся исчерпывающим охватом всего возможного диапазона травматических изменений, вызванных механическими воздействиями рабочих органов машин и механизмов;

- зависимость снижения полевой всхожести семян от степени их повреждения, позволяющая количественно обосновать необходимое увеличение нормы высева для нейтрализации отрицательного воздействия травмирования семян на урожай.

Новизна конструктивно-технологических разработок подтверждена 2 авторскими свидетельствами СССР и 2 положительными реше-

ниями ВНЖГПЭ на выдачу авторских свидетельств на изобретение.

Практическую ценность представляют:

- рентгенографический комплекс и методика, позволяющие повысить точность и производительность определения внутренней повре-вденности семян, в том числе и в полевых условиях;

- предложения по снижению повреждаемости семян зерновых культур при подготовке на семяочистительных агрегатах и семяочис-тительно-сушильных комплексах, принятые к реализации промышленностью.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований приняты к реализации:

- ГСКТБ ПО "Воронежсельмаш" для использования при конструировании новых машин и рабочих органов и разработке семяочисти-тельно-сушильных комплексов нового типа;

- в СКВ РП АО "Светлана" для использования при создании нового поколения приборов для диагностики семян и зерна;

- Поволжской и Центральной МИС для введения в методику государственных испытаний зерноочистительно-сушильных комплексов, зерноочистительных машин и агрегатов, зерноуборочных комбайнов, составления методических указаний по оценке внутренней повреждаемости семян при механических воздействиях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований обсуждались на Всесоюзной научной конференции "Пути повышения качества зерна и зернопродуктов, улучшения ассортимента крупы, муки и хлеба" во ВНИИЗ (г.Москва, 1989), Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы развития рентгеновских трубок и аппаратуры" в ЛОЭП "Светлана" (г.Ленинград, 1990), Всесоюзной научной конференции молодых ученых по масличным культурам во ВНИИМК (г.Краснодар, 1991), Научно-практической конференции "Научные проблемы технического обеспечения АПК НЗ РСФСР" в НПО "Нечерноземагромаш" (г.Санкт-Петербург, 1991), научно-технической конференции во ВНИПТИМЭСХ (г.Зерноград, 1991).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 13 научных публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (-138 га именований) . Содержание работы изложено на 176 стр. машинописного текста, содержит 40 рисунков, 8 таблиц.Дополнительный материал представлен на 77 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулирована ее цель, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния семенного вороха, как объекта механических воздействий со стороны машин и рабочих органов при послеуборочной обработке. На основе анализа работ И.Г.Строны, А.Н.Пугачева, Н.Н.Ульриха, Ф.М.Куперман, Ю.В.Шалаги-нова, С.А.Чазова, М.Ф.Олимпиевой, Б.В.Лебедева, А.И.Апрода, И.А.Чу-дина, В.П.Глотова, А.С.Черного и других установлено, что семена зерновых культур получают при машинной подготовке поврездения, оказывающие негативные влияния на их посевные и урожайные свойства. Наблюдается снижение полевой всхожести травмированных семян и продуктивности полученных из них растений, что обусловлено облегченным доступом к тканям зерновок через повреаденные наружные покровы почвенных бактерий, грибов и плесеней, продукты жизнедеятельности которых оказывают токсическое действие и снижают сопротивляемость проростков болезням.и неблагоприятным агрометеорологическим условиям. По расчетам И.Г.Строны, суммарные потери урожая от травмирования составляли от 400 до 522 млн.ц зерш или примерно 1,8...2,3 ц на каждом гектаре посевных площадей. Авторами разработаны классификации повреждений, связанных с нарушением целостности цветковых пленок и оболочек зерновок, определены методы их диагностики.

Анализ литературных источников показал, что повревдение семян наблюдается при основных и вспомогательных операциях послеуборочной подготовки, причем количество повревденных зерновок.в семенном штериале может достигать по отдельным культурам 60... 90$.

Вместе с тем, проведенные исследования посвядались выявлению и устранению причин повреждений семян и зерш лишь отдельными рабочими органами. Отсутствуют данные об исследованиях травмирования семян на современном семяобрабатывающем оборудовании, не изучена динамика внутренней повреждаемости и причины, влияющие на возникновение различных типов травм. Существующие технические средства и методики не позволяют выявлять травмы, скрытые цветочными пленками и ободочками семян, что затрудняет оценку влияния фактических совокупных повреждений ш посевные и урожайные свойства семян.

На основе проведенного анализа и с учетом поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

- разработать методику и технические средства для определения степени внутренней и внешней механической поврежденности семян, применимые для использования в прошшленном семеноводстве, селекционной и научно-исследовательской работе с семенами;

- разработать и обосновать классификацию внутренних повреждений семян пленчатых культур;

- определить влияние различных видов повреждений по отдельности и в совокупности нэ посевные свойства семян;

- исследовать динамику и причины травмирования семян основный и вспомогательным оборудованием семяочистительных агрегатов и срмяочистительно-сушильных комплексов;

- определить меры, позволяющие снизить повреждение семян при их послеуборочной подготовке на семяочистительных агрегатах и се-мяочистительно-сушильных комплексах.

Во второй главе проанализированы факторы, влияющие на травмирование семян, проведено теоретическое исследование условий повреждения зерновок при механической обработке.

Травмирование семян в процессе машинной подготовки,как следствие влияния окружающей среды, южно выразить зависимостью

ТИ(Ф;У-,Я) , <1>

где ф - физико-механические и биологические особенности компонентов семенного вороха, поступающего на обработку,

У - технологические режимы и конструкционные характеристики машин и рабочих органов; - внешние условия.

В свою очередь, все составляющие (I) зависят от различных факторов, в той или иной степени влияющих на повреждение семя^.

Как показал анализ, факторы; влияющие на травмирование се- . мян при шшинной обработке, можно условно разделить на две группы: I - косвенно влияющие на травмирование ( ф и £2 ); П - непосредственно воздействующие на семена и вызывающие их повреждение ( У ).

Факторы, относящиеся к первой группе, являются практически неварьируемыми в ходе отдельных технологических и вспомогательных операций и поэтому, учитывая цель настоящей работы, изучали

влияние на травмирование семян факторов второй группы.

Повреждения, зерновок являются следствием дефоршций, развивающихся в них npij, взаимодействии с рабочими органами машин и механизмов и между собой.

По совокупности физико-механических свойств семена зерновых культур относятся к упруго-пластическим материалам.

Примем гипотезу, согласно которой будем рассматривать зерновки как жестко-пластические тела, в которых упругие дефоршции развиваются независимо от деформаций пластических. В этом случае полная деформация зерновки при нагружении будет состоять из двух компонентов, то есть

б=бп*.+ ewp. ,

где 6па. - степень деформации при пластическом деформировании; еир. - степень дефоршции при упругом деформировании.

Согласно экспериментальным данным В.П.Глотова, А.Л.Шполянс-кой и других исследователей (рис. I) в условно выделенных зонах I и П преобладают, соответственно, пластические и упругие деформации, то есть

¿пл. » £ упр. - ДЛЯ ЗОНЫ I, (3)

» б«*. -для зоны П, (4) что дает основание, рассматривая взаимодействие зерновки с рабочим органом, выделить отдельно фазы пластического и упругого деформирования.

Рассмотрим условия повреждения зерновок при пластическом деформировании, допустив при этом, что:

- нагружаемая зерновка обладает свойствами идеально жестко-пластического штериала;

- рабочий орган изготовлен из штериала, твердость которого значительно превышает твердость зерновки в момент взаимодействия, следовательно, границу контактной зоны южно считать известной.

Тогда предельная нагрузка, при которой зерновка теряет способность сопротивляться воздействующим , внешним силам, определится из решения двумерной задачи.деформирования жесткопласти-ческого штериала под действием пуансона с клиновым торцом (такая модель наиболее близка большинству рабочих органов, действующих на семена)(рис. 2)

. «Ч» (

Atr-h , при pi >

Р =

гпр

8

41Гт 0-cos2|f)-fi-tgj- , при {•<■£

Ц

МПа. г**

V (!) !а) /

\ ! ) г

ч. и

- к*. -—

на ■

г-ю

10

я

Рис. I. Зависимость мэдуля упругости (I) и коэффициента пластичности (2) от влажности семян зерновых культур.

Рис. 2. Схема внедрения рабочего органа (I) в тело зерновки (2).

где

Р,

пр

- равнодействующая давления рабочего органа, взятая на единицу длины вдоль оси Н ;

- угол воздействующей на зерновку грани рабочего органа;

Тт - касательное напряжение, соответствующее состоянию текучести материала;

Ь. - глубина погружения рабочего органа в тело зерновки.

При действии нагрузок, превосходящих р„р , в зерновках будет наблюдаться пластическое деформирование, заключающееся в образовании вмятин различной глубины. Условие прочности зерновок, исходя из критической глуб^^ы погружения рабочего органа в тело зерновки, определяется из выражений:

, при г>|

2ТтЛ/^ , при Г = |

0-сад 2г)л/В-С -Ц^ , при ^ < £

(6)

где

В, С - соответственно, ширина и толщина семени.

Если значения внешних нагрузок превышают Рпр , то имеет место плющение зерновок, то есть полная потеря ими семенных качеств (по ГОСТ 12037-81).

При теоретическом исследовании упругого деформирования семян применили некоторые положения контактной задачи Герца из те-

ории упругости.

Определено, что разрушение тканей зерновки при упругом деформировании зависит от ее дефордации, устанавливаемой в общем случае по величине сближения контактирующих тел оС и удельного контактного давления р

щип- коэффициенты формы площадки контакта, зависящие от кривизны главных нормальных сечений соприкасающихся тел;

- суммарная главная кривизна в точке контакта тел;

- приведенная' упругая константа;

Рапр ~ результирующая сжимающих усилий.

Анализ показывает, что условия прочности семян определяются их физико-механическими свойствами, геометрическими характеристиками и значением удельного контактного давления при взаиыодейст-. вии с контртелом. В' дальнейшем изучали зависимость величины максимального удельного контактного давления от геометрических характеристик взаимодействующих тел для характерных случаев нагру-жения семян при контактировании с рабочими органами и между собой.

Теоретические исследования случаев взаимодействия зерновки с плоской поверхностью рабочего органа, цилиндрической поверхностью, гранью и зерновок между собой показали, что (при прочих равных условиях) удельное контактное давление достигает максимальной величины (в рассмотренных случаях) при контактировании семени с поверхностью в виде грани. Анализ полученных зависимостей позволяет также сделать вывод о том, что удельное контактное давление возрастает с увеличением модуля упругости и геометрических размеров зерновки, а также с уменьшением плопеди контакта соприкасающихся тел, что приводит к возрастанию деформаций и, следовательно, увеличению вероятности повреждения семян.

»

(7)

(8)

где р(к) - полный•<эллиптический интеграл первого рода, определяемый в зависимости от параметров площадки контакта взаимодействующих тел;.

Ю,

»

Рассмотрены условия возникновения различных типов травм при упругом деформировании семян в шссе, анализ которых позволил сделать следующие выводы:

- разрушение внутренних тканей зерновок наступает, в первую очередь, за счет возникающих касательных напряжений;

- в процессе нагружения семени оболочки могут сохранять свою целостность, однако в теле зерновки развиваются поперечные трещины, проходящие по границам крахшлосодержащих клеток эндосперма. Если при этом нарушается целостность и оболочек, то возникают повреждения в виде сколов (выбоин) отдельных частей эндосперма и зародыша.

Таким образом,, в- зависимости от физико-механических свойств и приложенных нагрузок семена могут получать повреждения в виде вмятин, внутренних трещин и сколов (выбоин) в эндосперме и зародыше.

Третья глава посвящена разработке методов определения повреждений семян и технических средств их реализации. Предложен способ определения травмируемости семян и устройство для его реализации (авторское свидетельство СССР № 1782386, МКИ5А01С1/00), позволяющий повысить точность и производительность анализа за счет интенсификации окраски участков с нарушенной целостностью тканей.

Для исследования на травмируемость семян пленчатых культур, выявления внутренних ушибов и вмятин без разрушения исследуемых зерновок использовали рентгенографический метод. Особое внимание было уделено обеспечению равномерности засветки рентгеновским излучением приемника излучения (экрана) для соблюдения равношсш-табности изображения. Проведенные теоретические исследования позволили определить значения погрешностей изображения объектов, удаленных от оптической оси источника излучения, спроектировать и изготовить на базе малогабаритного микрофокусного рентгеновского аппарата "Электроника-25" лабораторную установку, позволяющую избежать краевого эффекта при выявлении внутренних повреждений в зерновках, расположенных в любом месте съемочного поля.

В работе исследовали возможность применения для рентгенографии семян широко распространенных любительских фотоматериалов.

7становлены режимы (анодное напряжение - 15...20 кВ, анодный ток - 65...85 мкА, экспозиция - 2...6 мин, в зависимости от культуры), при которых применение любительских фотопленок обес-

печивает удовлетворительное качество снимков, соответствующее рентгенограммам, полученным на рентгеновской пленке. Разработаны кассетодержатели, позволяющие проводить рентгеносъемку на листовую фотопленку (или фотобумагу) форматом 13x18 см, а также на рулонные фотопленки шириной 24 и 60 мм.

Специальные фотобачки и светонепроницаемый бокс дали возможность применять рентгенографический аппарат "Электроника-25" (с питанием 24 В от автомобильной аккумуляторной батареи) для анализа повревденности семян в полевых условиях.

На основе данных рентгенографического анализа внутренних структур семян зерновых культур и с учетом выводов, полученных в результате теоретических исследований, классифицировали повреждения внутренних структур зерновок (рис. 3)

Рис. 3. Классификация внутренних повреждений (на примере семян овса): Р2 - семена целые (контроль); Р2!,Р3:-семена с вмятиналш в области эндосперма и зародыша; Р4 , Р5 - семена, имеющие до 4-х внутренних трещин и более; Р5 - семена со сколами (выбоинами) .в эндосперме; Рг, - семена с поврежденным зародышем.

Анализ выборки семян, статистически достоверно представляющей средний образец, характеризуется значительным объемом информации, полученной при дешифрировании рентгенограмм. Для наиболее полного и оперативного ее анализа и использования, количественной оценки степени поврежденности семян исследуемых образцов совместно со специалистами Агрофизического института составлена программа для ПЭВМ, предназначенная для работы оператора в диалоговом режиме, который, согласно запросам, вводит параметры поврежденное-' ти зерновок на основе их рентгенографического изображения.

В ходе оценки безопасности работы на созданном рентгеногра-

р< & а & & а я -

фическом комплексе установлено, что радиационный фон находился в пределах естественного и, следовательно, работающая установка не представляет радиационной опасности для исследователей.

Эффективность рентгенографической оценки внутренней поврежден-ности ' семян сравнивали с методом диафоноскопии, использующимся в настоящее время для решения аналогичных задач, на семенах овса, ячменя, риса и пшеницы. В качестве критериев оценки принимали затраты времени на проведение анализа и точность анализа, то есть количество внутренних травм, выявляемых при использовании каждого метода. Коэффициент точности определения травм различных видов методом диафоноскопии в сравнении с рентгенографическим вычисляли по формуле

К1 = > (9)

_ Ли

где - количество повреждений, идентифицированных метода-

ми, соответственно, диафоноскопии и рентгенографическим согласно принятой классификации (рис. 3).

Результаты хронометража работ по обеим методикам показывает, что затраты времени на определение степени поврезденности семян сравниваемыми методами соизмеримы, а при шссовых анализах рентгенографический комплекс-обеспечивает значительно большую производительность. Установлено, что рентгенография позволяет в 1,1...6,15 раз.повысить точность определения внутренних травм различных типов. Исследования показали, что полнота определения повреждений семян методом диафаноскопии зависит от ряда условий: физико-механических свойств семян (консистенция эндосперма, крупность, геометрическая форма, силы связи цветочных пленок с зерновкой и т.д.), степени подготовленности исполнителей и их субъективности в оценке травм различных типов и т.д., что снижает объективность и эффективность анализа и дает основания рекомендовать метод рентгенографии и разработанный рентгенографический комплекс для использования в промышленном семеноводстве и при проведении научно-исследовательских работ.

В четвертой главе представлены программа исследований и разработанные методики определения степени внутренней (с использованием созданного рентгенографического комплекса) и внешней повреж-денности семян при машинной подготовке, а также влияния различных видов повреждений по отдельности и в сочетаниях на посевные и урожайные свойства семян.

Исследования проводили по разработанным методикам и в соот-

ветствии с требованиями государственных и отраслевых стандартов при ведомственных и государственных приемочных испытаниях семяоб-рабатываодих объектов, создание и освоение производства которых предусмотрено "Системой шпшн для комплексной механизации сельскохозяйственного производства" на 1990...1995 гг.

В уборочные сезоны 1989...1992 гг. изучали семена овса и ячменя, обрабатывавшиеся да семяочистительном агрегате АС-10 с пвхт-ной сушилкой M-8I9, построенном в ШХ "Заветы Ленина" Всероссийского НИИ мелиорированных земель (ВНИИМЗ) Тверской области. Семена овса поступали на обработку сразу после комбайновой уборки при естественной влажности, ячменя - после предварительной очистки и сушки.

На семяочистительно-сушильном комплексе KAC-I0 с бункерной сушилкой СБВС-5, смонтированном в колхозе "Россия" Воронежской области, объектом исследования служили семена ячменя, пшеницы и овса после комбайновой уборки.

На колонковой сушилке СК-5, установленной в колхозе "Россия" Кесовогорского района Тверской области изучали повреждаемость семян овса (в сравнении с шахтной сушилкой M-8I9).

Перечисленные объекты относятся к зерно-семяобребатывавдему оборудованию перспективного типа, в.создании которого принимали участие специалисты ВИМа (Анискин В.И., Бабченко В.Д., Зюлин А.Н. Корн A.M., Гозман Г.И., Чижиков А.Г., Окунь Г .С.), ВЙСХОМа (Ре-венко H.A., Авдеев A.B.), ГСКТБ "Воронежсельмаш" (Грабельковский Н.И., Кремнев А.Н.,.Степанов Б.А.), СКВ "Брянсксельмаш"(Болотин В.Е., Федин В.М.).

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований и их адализ.

На основании изучения внешних повреждений семян овса и ячменя, возникающих при машинной обработке, предложена классификация травм, включающая признаки, описанные С.А.Чазовым и выявленные дополнительно (повреждения щеточных пленок в зародышевой части, сколы (выбоины) в эвдослерие, повреждения зародыша) (рис. 4).

Были проведены исследования по определению влияния внешних и внутренних повреждений семян по отдельности и в сочетаниях на их полевую всхожесть. Для нолевых опытов по разработанной методике отбирали семена с травмами наружных покровов, но внутренне не-травмированные, с внутренними повреждениями, но целые внешне и с различными сочетаниями видов травм, согласно предложенным класс»

п»

Рис. 4. Классификация внешних повреждений (на примере семян овса): ^ - семена целые (контроль); П2, Пд, П^ - семена с повреждениями цветочных пленок в вершинной, зародышевой, вершинной + зародышевой частях, соответственно; П5 - семена обрушенные; 115 - семена со сколами (выбоинами) в эндосперме; - семена с поврежденным зародышем.

к«7

«Г

Г

-Г

Овес

А.

175

Ячмень

А.

П1 пг Пг П) Пз П» Пг

ГЬ Лг Л1 Пщ ГЬ П» П1

Ячмень б.

А Рж Р, й, Р, А Р, Р, Ь Р, в, Рг А ' А Рис. 5. Влияние внешних (А) и внутренних (Б) повреждений семян, на их полевую всхожесть (обозначения согласно рис. 3 и 4) (средние значения по повторностям).

фикациям.

Установлено, что травмы выделенных тшов оказывали существенное и дифференцированное влияние на полевую всхожесть семян (рис. 5).

Замечено также, что влияние внешних и внутренних травм в сочетаниях неоднозначно.

Обобщение результатов полевых опытов показало, что на посевные свойства семян влияют, главным образом, повреждения внутренних структур, как непосредственно участвующих в процессе формирования и развития будущего растения. Травматические изменения поверхностных покровов, выполняющих, в основном, защитные функции, в меньшей мере вызывали падение ростового потенциала семян исследованных культур.

В ходе исследования травмирования семян при механизированной послеуборочной обработке установлен прирост семян с внутренними повреждениями за единичный проход через оборудование комплекса КАС-10 + СБВС-5: 58,0$ - для овса, 65,5 - для ячменя, 54,75$ -для пшеницы при травмировании семенного вороха после комбайновой уборки соответственно 24,75, 30,25 и 32,5$; в'комплексе АС-10 + М-819 прирост семян овса, имеющих внутренние травмы, составил 39,75/2 при исходном травмировании 30,5$. Также определяли внешние повревдения семян по мере их перемещения через оборудование комплексов. Прирост семян ячменя с травмированными наружными покровами После обработки на комплексе КАС-10 +.СБВС-5 составил 43,33...46,57$ при исходном травмировании 17,08..»19,5$; после семяочистительного.агрегата АС-10 22,75...25,0$ (исходное травмирование 28,25.. .35,75$); в комплексе АС-10 + М-819 дополни-твльно поврвддалось о2}0«• «34семян овса (травмирование после комбайна 19,75...25,75$) (рис. 6, 7, ¡табл. 1, 2).!

Таким образом, существующее, оборудование для шшинной уборки и послеуборочной обработки урожая зерновых обусловливает внешнее травмирование до 55...65, внутреннее - до 87.у95$ семяй.

Анализ динамики повреждения показал, что под воздействием оборудования семяочистительных агрегатов АС-10 и КАС-10 (без сушильных отделений) 19,0...20,0$ семян овса и 17>75...25,0$ ячменя получали внешние повреждения, соответственно 24,25...26,25 и 33,0$ - внутренние, что составило 45,0...61,0$ от полного травмирования семян исследованными комплексами.

До 75$ семян от общего висла травмированных комплектом оборудования агрегатов повреждалось на операциях транспортирования.

вот

ш

> 1

Обес

ГЙ

V)

Л

И

<0 $

А

о ¡3

$

г ¡о «о

»С

С* м

и- си_

I

¡3

ч

1 «о

¿.Д

«О V,

I

¡0

хА

«о [¿А

1

¡2

¿А

У//,

г знз б ? & 9 ю Оборудование

11 12 13 11 15 16 17

комплекса: АС-Ю +

1Л 19

М-Ш

»г

Г

1« !

I

Ячмень

щ

I»

а?

Й

Й

I

и

ущ,

1 I»

I

И

Ж

е*

и

I

Ц

5?

I

О

Ул

ш

I

«Г

ш

1 *

I?

I

о

<л

¡3

и

12 3 4* 6 9 8 14 15 16 17 1в 19

Оборудование аерееата АС-10

Рис. 6. Влияние оборудования семяочистительно-сушильного комплекса (АС-10 + М-819) на повреждение семян (обозначения согласно табл. I) О - количество семян с внутренними повреждениями; Ц- количество семян с внешними повреждениями.

^ »• £ 5? £

«« йс" « ">

Л Н 5" в 7 « Я Ю И 12 13 49 Ю Оборудование комплекса КАС-Ю с СБВС-5

со

г

5 во

5

>50

Ячмень

К

Л

т

УА

V/.

«г ¿л

I

ш

У/.

¿А

/А

I

I

о

I

«Г

Ч *

$

УА/Л/А/Л/А

I

о"

//

Ш

I

| I

т

в: 4

¡¡Г £ У/У//

Я

Я 3 1 5 в 9 в 9 Ю н «е Я Н 15

Оборудобание комплекса КАС-Ю с С66С-5

Рис. 7|. Влияние оборудования семяочистительно-сушильного комплекса КАС-Ю с СБВС-5 на повреждение семян (обозначения согласно табл. 2) О- количество семян с внутренними повреждениями; количество семян с внешними повреждениями.

Таблица I

Влияние оборудования семяочистительно-сушильного комплекса АС-10+-М-819 на внутреннее повреждение семян овса (по типам травм)

пп

Наименование оборудования

Целые5 Количество повреждённых сёмян.^Всего

семе-:с вмя: с вмя-.с вну-. _п .с по-; на, :тина-:тинами.'трении-: ^ а :ми в :в за- :ми тре, ™™^ден- ;се|^н' 10 :эндо-:родыше:щинами:.™ " :ным : /0 :спер-: : (всего): °ВД°°":заро-:

•ме • .дерме .дащем-

I. Исходный ворох 69,50 20,50

2. Бункер приемный 68,50 22,25

3. Транспортер ЗАВ-50.09.000-01 64,50 24,75

4. Нория НПЗ-50 60,00 27,25

5. МП0-50 59,25 27,75

6. Отделение временного хранения 57,25 29,00

7. Транспортер ЗХВ-50.11.000-01 53,25 31,50

8. Нория 2НПЗ-20 47,75 34,50

Сушильное отделение, в т.ч

9. зернопровод I 46,75 35,25

10. загруз.нория + сушилка М-819 39,75 39,75

II. выгрузная нория + зернопровод 2 36,00 39,25

12. бункер резерва сухого зерна 35,75 39,25

13. нория НПЗ-20 31,75 39,00

14. МВ0-20 28,50 39,25

15. Блок триерный ЗАВ-Ю.ЭО^ОООА 27,00 39,75

16. Зернопровод 26,75 40,25

17. Нория НТХ-20 26,00 41,00

18. Пневмостол СПС-5 30,00 40,50

19. Бункер готовых се-

мян + выгрузка в автомашину 29,75 40,50

7,00 2,50 0,75 2,75 30,50

8,00 2,75 1,00 2,75 31,50

11,00 3,25 2,25 4,25 35,50

12,75 4,25 4,00 6,25 40,00

12,75 4,25 4,00 6,00 40,75

13,00 4,50 4,25 6,00 42,75

15,50 5,25 4,75 7,25 46,75

17,75 6,25 5,50 8,50 52,25

18,75 6,25 5,50 8,50 53,25

20,75 13,25 6,75 10,25 60,25

21,25 16,00 6,25 11,75 64,00

21,25 16,25 6,25 11,75 64,25

22,00 18,75 6,75 12,25 68,25

22,25 22,75 7,00 12,25 71,50

22,00 22,25 5,00 10,75 73,00

22,50 22,25 5,00 11,00 73,25

22,75 22,50 5,25 11,50 74,00

22,50 21,50 2,25 6,75 70,00

22,75 21,75 2,25 7,00 70,25

Таблица 2

Влияние оборудования семяочистительно-сушильного комплекса КАС-10 с сушижой СБВС-5 на внутреннее повреждение семян овса (по типам травм)

Цвще: Количество поврежденных семян,% *всего

№№ пп

Наименование оборудования

семе-:с вмятс вмя-.с вну-. „0 .с по- :повреж-на. : тина-: тинами: трен- ' вреж-: денных

% :ми в :в за- :ними д„ .дением:семян, :эндо-:родыше:трещи-:* :за ро— : % :спер-: :нами •.Пр Р:дыша : •ме • '(всегог

I. Исходный ворох 75,25 .17,0 5,0 1,75 0,5 1.5 24,75

2. Бункер приемный 73,5 18,25 6,0 2,5 0,5 1,75 26,5

3. Транспортер 3iS-50.D9.000 -04 68,75 20,0 9,5 5,25 2,25 3,5 31,25

4. Нория НПЗ-50 63,25 22,25 11,5 7,25 4,25 4,75 36,75

5. Машина предварительной очистки М110-50 61,75 22,75 12,0 * 8,25 3,75 5,0 38,25

6. Отделение временного хранения (Б1) 60,0 23,75 12,25 9,5 4,0 5,0 40,0

7. Транспортер передаточный ТС-50 Ш-1) 58,25 24,75 13,0 9,75 4,25 5,0 44,75

8. Сушилка СЕВС-5+ + СВХ (Б2) 27,75 29,5 23,0 40,0 8,75 13,5 72,25

9. Транспортер пе-

иидю хичпыи ТС-50 (ТП-2) 26,5 29,5 23,25 41,0 8,75 13,75 73,5

10. Нория НПЗ-20 22,75 ¿9,75 23,75 44,75 9,25 14,0 77,25

II. Машина вторичной очистки МБ 0-20 18,75 28,25 24,5 48,75 9,75 14,5 81,25

12. Блок триерный 3AB-I0.90.000A 16,75 28,5 24,25 48,25 7,25 13,0 83,25

13. Нория НТХ-20 15,75 28,75 24,5 49,0 7,5 13,5 84,25

14. Пневшстол СПС-5 17,75 28,25 24,5 48,0 5,0 11,5 82,25

15. Бункер готовых семян + выгрузка в автомашину 17,25 28,25 24,5 48,5 5,0 11,75 82,75

Наличием большого количества транспортирующих устройств и перегрузочных операций обусловлено двухкратное увеличение повреждаемости семян в сушилке СБВС-5 по сравнению с М-819 (соответственно, 31,75...32,5 и 15,5$).

Отмечен существенный прирост поврежденных зерновок (до 2,5$ с внешними и 3,35...5,25$ с внутренними травмами) в семяочисти-тельных машинах МВ0-20 и 3AB-I0.90.000A.

На основании экспериментальных данных выявили причины повреждения семян машинами и рабочими органами. 1

Проведены исследования возможностей снижения травмирования семян при подготовке на семяочистительно-сушильных комплексах. Установлено, в частности, что повреждение семян норией НПЗ-20 (2НПЗ-20) в 3,25...6,0 раз выше, чем тихоходной норией НТХ-20. Снижение травмирования семян обеспечивало применение транспортеров ТС-50 в сравнении с ЗАВ-50.11*000-01, колонковой сушилки СК-5 в сравнении с применяемыми СБВС-5 и М-819. Специально проведенные исследования показали перспективность использования в зерноочистительных машишх сварных проволочных решет, обеспечивающих снижение травмирования семяй при их очистке в 1,5...2 раза.

Для снижения травмирования семян быстроходными нориями необ- . ходимо максишльно использовать их паспортную производительность.

На основе полученных экспериментальных и теоретических данных, выявленных причин и условий возникновения различных типов травм на этапах послеуборочной подготовки, разработаны рекомендации по снижению повреждения семян оборудованием семяочиститвль-но-сушильных комплексов, принятые к реализации ГСКБ ПО "Воронеж-' сельмаш". Предложена технологическая схема семяочистительно-су-шильного комплекса, позволяющая снизить травмирование подготавливаемых семян в сравнении с комплексами АС-10 + М-819 и КАС-10 с СБВС-5, соответственно, на 9,25 и 27,5%.

Экономический эффект оценивали в зависимости от величины ожидаемой прибавки урожая в результате снижения поврежденности семенного штериала. При его определении использовали цены, действовавшие до 1991 года. Расчеты показывают, что ожидаемый годовой экономический эффект за счет повышения качества подготавливаемых семян при использовании рекомендованной технологической схемы составит в сравнении с комплексами АС-10 + М-819 и КАС-Ю + СБВС-5, соответственно, 326128 и 1161508 руб.

выводы

1. Установлено, что при машинной подготовке семян на семяоб-рабатывающих предприятиях имеет место травмирование как наружных покровов, так и внутренних структур зерновок, негативно сказыва1>-щееся ш урожайных свойствах семян. Существующие технические средства и методики не позволяют достаточно точно и при минимальных затратах времени выявлять повреждения зерновок, скрытые цветочными пленками и оболочками, что снижает эффективность поиска путей снижения травмирования семян при машинной обработке и, как . следствие, возможностей повышения качества и продуктивности семян.

2. Создан рентгенографический комплекс и разработана методика определения внутренней повреждейности семян, позволяющие, в сравнении с существующими методами, в 1*1...6,15 раз повысить точность определения различных типов внутренних травм, обеспечить бо'лыпую производительность при проведении исследований, в условиях промышленного семеноводства. ..'■'.

3. Предложена, теоретически и экспериментально обоснована классификация повреждений внутренних структур семян пленчатых культур, в полной мере охватывающая диапазон травматических изменений, вызванных механическими воздействиями рабочих органов машин и механизмов. Установлено, что виды травм отличаются по условиям их возникновения п оказывают дифференцированное влияние На посевные свойства семян. Предложена методика классификации видов повреждений семян сельскохозяйственных культур.

4. Разработана методика определения влияния внешних и внутренних повреждений по отдельности и в сочетаниях на посевные и урожайные свойства семян. Установлено, что повреждения внутренних структур зерновок оказывают более негативное влияние на посевные свойства, нежели внешние травмы, в том числе при различных их сочетаниях.

5. Определена зависимость снижения полевой всхожести от ви- | дов повреждений семян, что позволит количественно оценить увеличение нормы высева для нейтрализации отрицательного воздействия травмирования семян на урожай.

6. Теоретические исследования показали, что условия прочности (неповреждаемости) семян определяются, юс упругопластическйми свойствами, геометрическими характеристиками соприкасающихся, поверхностей (зерновка и орган механического воздействия), и значением силы соударения с рабочим органом. При равных условиях на-

■ . ■

гружения. величина удельного контактного давления, обусловливающего развитие деформаций в теле зерновки, возрастает с уменьшением радиуса кривизны поверхности рабочего органа в месте контакта.

7. Экспериментально установлена существенная зависимость количества повреждений от профиля поверхности рабочих органов. При обработке семенного штериала на стандартных штампованных решетах прирост поврежденных семян составляет 3,25...3,75$. Предложена к использованию конструкция сварных проволочных решет с цилиндрической поверхностью в местах контакта решета с зерновками, обеспечивающая снижение повреждений семян в 1,5...2,0 раза.

8.. Установлено, что прирост количества травмированных семян в результате единичного пропуска через комплект оборудования исследованных семяобрабатывающих агрегатов и комплексов составляет: для внешних повреждений - 32...45$, для внутренних - 40...65$ в зависимости от культур. Основными источниками повреждений семян при обработке являются транспортирующие устройства, суммарный прирост повреждений на которых достигал 75$ от общего прироста за однократный пропуск через вре оборудование. Снижение травмирования семян на них обеспечивалось; максимальным приближением производительности к паспортным значениям.

9. Реализация предложений по уменьшению травмирования семян ' при поточной послеуборочной обработке, составленных на основе экспериментальных й теоретических исследований, позволит сократить повреждение подготавливаемых семян на 9...27$ (для исследованных культур) и повысить их полевую всхожесть на 7...25$.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:,

1. A.c. 1782385 СССР, МКИ5 A0ICI/00. Способ определения трав-мируеиости семян и устройство для его реализации. - БИ * ¥7. -1992. (соавторы Дринча В .11., Анискин В Л. и др.).

2. A.c. 1782386 СССР, МКИ5'А01С1/00. Способ определения Трав- . мируемости семян и устройство Для его.реализации. - БИ № 47. -1992.(соавторы Дринча В.М., Анискин В.И. и др.).

3. Устройство для исследования травмирования семян. / Положительное решение на заявку на а.с. й 4897228/15 от 4.II.91.(соавтор Дринча В.М.).

4. Сепаратор сыпучих штериалов. / Положительное решение на заявку.на а.с. № 4921008/03/025562 от 16.03.92.(соавторы Дринча В.М., Клак B.C. и др.).

5. Повревдение семян зерновых культур при машинной обработке // Вестник с.-х. науки. - 1992, - № I. - С. 97-105. (Соавторы Анискин В.И., Дринча В.М.).

6. Рентгенографический комплекс для определения и оценки степени механического повреждения семян при машинной обработке. // Зерновые культуры, - 1992. - № 2-3. - С. 27-28 (соавтор Кожевникова М.В.).

7. Методы определения повреждений семян при шшинной обработке / Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ВИМ). -М., 1992. - 39 с. Деп.во ВНИИТЭИАгро-пром, № 62 ВС-92. (соавторы Анискин В.И., Дринча В.М.). "

8. К оценке травмирования семян при послеуборочной обработке./ Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции "Пути повышения качества зерна и зернопродуктов, улучшения ассортимента крупы, муки

и хлеба". - М., 1989. - С. 62-63.'

9. Использование метода рентгенографии для оценки механической поврежденности семян и зерна. / Тезисы.докладов научно-технической конференции "Перспективы развития рентгеновских трубок и аппаратуры". - Д., 1990. - С. II. (Соавторы Великанов Л.П., Архипов М.В. и др.).

10. К анализу динамики повреждаемости семян овса и ячменя при подготовке на семяочистительном агрегате АС-10. / Тезисы докладов научно-практической конференции "Научные проблемы технического обеспечения АПК НЗ РСФСР". - Санкт-Петербург, 1991. - С. 74-76.

11. К обоснованию эффективности метода определения внутренней поврежденности семян. - НТВ ВИМ.- М., 1992, № 85. - С. 24-28. (Соавторы Анискин В.И., Дринча В.М.).

12. Классификация повреждений внутренних структур семян зер- -новых культур. - НТВ ВИМ. - М., 1993, № 86. - С. 10-13. (Соавтор Анискин.В.И.).

13. Определение внутренней повреждаемости семян овса при оуш-ке на колонковой и шахтной сушилках. - НТВ ВИМ. - М., 1993, * 87. .- С. 27-28.

Подписано * печати 10.06.83г. ( Формат бумаг» 00x00 1/16

Объем 1,0 УЧ.ЮО. п. л. Заказ № 46 Тираж 100 мса.

Типография ЦОПКБ ВИМ