автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование основных параметров зернокомплексов по обработке семян рапса



НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ИМ.В.П.ГОРЯЧКИНА (ОАО «ВИСХОМ»)

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

ЭРДЫНЕЕВ СЕРГЕЙ БАЯРТУЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕРНОКОМПЛЕКСОВ ПО ОБРАБОТКЕ СЕМЯН РАПСА

Специальность 05.20.01. - Механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

МОСКВА 1999

рОГуУ) . —

ткан «¿9&Г'

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте сельскохозяйственного машиностроения имени В.ПХорячкина (ОАО "ВИСХОМ") в период с 1994 по 1998 г.г..

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор,

В.А~Резчиков

Кандидат технических наук ЮЛ.Фрегер

Научный руководитель: доктор технических наук

Авдеев A.B.

Ведущее предприятие: ОАО "Брянсксельмаш".

Зашита состоится "/.9" 1999 г. в Л0 часов на заседа-

нии диссертационного совета Д 169.06.01 "Научно-исследовательского института сельскохозяйственного машиностроения" им.ВЛ.Горячкина - ОАО "ВИСХОМ".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО "ВИСХОМ".

Отзывы и замечания просим направлять по адресу; 127247, Москва, Дмитровское шоссе, 107, диссертационный совет ОАО "ВИСХОМ".

Автореферат разослан " 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор ^А.А.Сорскчн

C&^flb**^--А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы в системе АПК России заметен значительный рост производства семян рапса. Анализ известных работ в этом направлении показал, что специальной техники дня уборки и послеуборочной обработки рапса на семена в нашей стране не выпускается. Для этих целей применяется техника, которая используется при производстве зерна. За рубежом, например, в Канаде и Германии, некоторые фирмы выпускают рапсовые валковые жатки для раздельной уборки, а для послеуборочной обработки семян рапса разработаны рекомендации по применению зерновой техники. Немногочисленные исследования свидетельствуют о том, что общие потери семян рапса при уборке и послеуборочной обработке составляют около 50%. При этом на послеуборочную обработку приходится более трех четвертой потерь, большая" часть которых связана в основном с двумя причинами: первая - отсутствие в хозяйствах-производителях семян сушильной техники и вторая — неотработанность технолого-конструкговных решений и режимов работы машин при промышленном производстве семян рапса, особенно послеуборочная его обработка.

В этой связи изучение работы зерноочистительных машин и промышленных зерносушилок на семенах рапса и на их базе поточной линии в целом, разработка конкретных рекомендаций по их использованию и эксплуатации, является актуальной темой исследования, так как она направлена на снижение потерь семян при послеуборочной обработке и обеспечение эффективной загрузки машин и оборудования технологических линий.

Целью работы - обоснование режимов работы зерно-очистительно-сушильной техники промышленного (серийного производства) изготовления в составе поточных линий по послеуборочной обработке семян рапса с обеспечением сохранения их качества и низкого уровня потерь урожая.

Объекты исследований; комбайновый ворох семян рапса, процессы очистки и сушки семян рапса, зерноочистительные машины и сушилки, зер-ноочистительно-сушильные линии и комплексы. . _ *

Методика исследований. В теоретических исследованиях применены методы математического анализа, теории вероятности, основных законов механики, математической статистики, математического моделирования на ЭВМ. При проведении экспериментальных исследований за основу взяты государственные и отраслевые стандарты. Для обработки результатов экспериментальных исследований были использованы методы статистической обработки.

Научную новизну составляет обоснование основных режимов работы технологических линий и комплексов машин по послеуборочной обработке семян рапса ъ условиях России, методика инженерного расчета пропускной способности приемника зерноочистительно-сушильного комплекса (ЗОСК).

. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ' НАУЧМ'Я с '6ЛИ0ТЕКА Мое:'.. -Авмии

I Ьо. № ЛгЗЖ^]^/-

Досто верность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов -теоретических и экспериментальных исследований, хозяйственными испытаниями разработанного ОАО "ВИСХОМ" комплекса, эксплуатируемого шесть сезонов в АО "Городище" Веневского района Тульской области.

Практическая ценность заключается в проведенной модернизации зер-носупшльно-очистительного комплекса по параметрам и режимам его работы на семенах рапса, разработке методики расчета приемника вороха рапса, обосновании рекомендаций и предложений по реконструкции технологической линии на базе ЗАВ-10, режимов работы зерноочистительных машин и сушилки на семянах рапса для семенного и товарного назначения, позволившие в 12 раз сократить потери убранного урожая и улучшить посевные качества семян.

Реализация результатов исследования. На базе проведенных исследований, для обработки малых партий семян, реконструирован агрегат ЗАВ-10 и осуществлена модернизация технологического зерносушильно-очисти-тельного комплекса на обработку вороха рапса, которые эксплуатируются в АО "Городище" соответственно с 1997 и 1994 года.

Результаты диссертационной работы приняты ЗАО СКВ по сушилкам ОАО "Брянсксельмаш" и ЗАО «Семагротех» для использования при разработке новых технологических линий по послеуборочной обработке сыпучих сельскохозяйственных материалов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Всероссийской науч но-технической конференции /ВИМ, Москва, 1997 гУ, на секциях НТС ВИСХОМ отдела машин и рабочих органов для уборки и обработки зерновых культур, практических конференциях НПФ "Российские семена".

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 4 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из 5 разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы насчитывает 153 страницы, включая 30 рисунков, 36 таблиц и список литературы из 142 наименований, из них 6 на английском языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ,

Во введении показана актуальность темы и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава "Современное состояние механизации технологических процессов при производстве рапса" посвящена анализу проблемы и соответствия ее задачам исследования, приведены материалы состояния с производством семян рапса в России и за рубежом, уровня механизации работ при по-

слеуборочной обработке вороха и семян рапса и выявлены основные причины потерь убранного урожая семян рапса.

Анализ перечисленного позволил определить, что крупнейшими производителями рапса в мире являются Китай (около 30%), Индия (около 19%), Канада (около 15%). В Европе выращивается рапса около 25% от мирового, производства. В России рапс основное распространение получил в Татарстане, Липецкой, Тульской, Орловской и Рязанской областях. При этом рост производства рапса в стране достигается не за счет урожайности, а за счет увеличения посевных площадей.

В последние годы развитие кормовой базы и маслобойного дела во многих странах мира повысило спрос на семена масличных культур, что привело к значительному спросу как на сырье, так и на готовую продукцию из него. Этому способствовали не только возросший спрос на продовольственное масло для населения и повышение питательности корма для животных, но и изыскания в замене классических видов топлива на нетрадиционные, чему во многом, из-за высокого содержания масла и жирнокислотного состава, соответствуют семена рапса.

Однако технология послеуборочной обработки семян рапса, особенно в России, связана со значительными потерями убранного урожая. Так, по данным ВНИПТИ рапса они могут составить от 30 до 65%. Такому положению способствуют неизученность процессов обработки семян рапса, использование для этих целей без должных обоснования и рекомендаций техники для зерна, отсутствие у производителей рапса должной материально-технической базы, особенно сушилок, и как результат всего изложенного несоблюдение агротехники обработки урожая и значительный недобор объема "закромной" продукции. (

. В результате проведенных исследований было установлено, что поточная обработка семян рапса в агротехнические сроки позволяет существенно снизить потери убранного урожая. Кроме того, проведенный анализ уровня механизации послеуборочной обработки семян рапса позволил заключить, что известная зерновая техника промышленного изготовления может быть использована для этих целей в том.случае, если для нее будут разработаны соответствующие рекомендации по режимам работы и правилам эксплуатации.

В связи с изложенным сформулированы основные задачи исследования:

1. Анализ современного состояния механизации технологических процессов при производстве рапса в условиях России. ,,

2. Анализ технических возможностей в послеуборочной обработке семян рапса.

3. Аналитические и экспериментальные исследования технологических процессов, техники и технологических линий.

4. Обоснование и разработка рекомендаций по основным параметрам и режимам работы и эксплуатации технологического оборудования.

5. Разработка инженерных методик по расчету приемника вороха рапса, определению предельно допустимых температур нагрева семян рапса в зависимости от их исходной влажности и обоснованию температурных режимов работы зерносушилки С-20.

6. Разработка рекомендаций по усовершенствованию и модернизации эксплуатируемых в аграрном секторе агрегатов типа ЗАВ и комплексов типа КЗС для работы на семенах рапса.

Вторая глава "Анализ технических возможностей в послеуборочной обработке семян рапса" посвящена изысканию технологий и технических средств для послеуборочной поточной обработки семян рапса. Прежде всего отметим, что в России технология подготовки семян и создание технических средств для этих целей разработаны на основании научных работ ВЛ.Горячкина, Н.Н.Ульриха, Г.Г.Павловского, В.А-Кубышева, Г.Д.Терскова, НХ.Гладкова, И .Е.Кожуховского, М.ЮЛурье, П.П.Колышева и других ученых.

Вопросам разработки и совершенствования процессов сепарации, теории сушки семян и в целом технологии послеуборочной обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов занимались многие ученые и специалисты. Среди них А.ВАвдеев, В.И.Анискин, А.Е.Баум, И.Н.Босин, А.В.Лыков, Н.И.Малин, Б-Е-Мельник, Н.З.Милащенко, С.Д.Птнцын, В .А.Резчиков, ЛА.Трисвятский, Г.С.Оку нь, В.Н.Рыков, ЮЛ.Фрегер, Г. А .Ровный, А.Г.Чижиков, А.ЕЛОкиш, В.П.Елизаров, А.В.Голубкович и Др.. Среди зарубежных ученых эти проблемы изучали Skrigan Е., Wasserman J.D., Freiich G.E., Bartel ILM., Rafalson АР.и другие.

Анализ работ перечисленных специалистов показывает, что наиболее распространенными машинами для обработки вороха рапса с соответствующим набором решет являются самопередвижные ОВС-25, ОВП-20А, СМ-4 и ОС-4,5А, стационарные на агрегатах типа ЗАВ и фирмы "Petkus" (Германия). Для сушки семян используют напольные самодельные сушилки. При этом выяснилось, что подготовка семян рапса на разрозненных машинах и оборудовании связана со значительными потерями убранного урожая, а при поточной обработке возникают проблемы, обусловленные в первую очередь жесткими требованиями к качеству посевного материала (по влажности 8% и засоренности 3%), которые на имеющейся технике трудно выполнить; во-вторых недостаточной эффективностью выделения из основного материала трудноотделимых примесей и семян других культурных растений.

Обзор зарубежных литературных источников показал, что за рубежом специализированная техника для производства и. подработки семян рапса не выпускается. Фирмы-производители при продаже зерноочистительной техники прилагают к ней подробные инструкции по режимам работы и очистке при обработке семян рапса. Исследованиями Е.К.Давиденко,

А Л.Журавлева, АЛБурек, ТЛ.Онищенко показано, что для отечественных зерноочистительных машин оптимальный режим работы при максимальной -эффективности обработки семен рапса: амплитуда - 6-8 мм, частота колебания решетного стана - 8>5 сек*1, угол наклона решет - 1 Iе, удельная нагрузка семян на решета • 0,7 кг/м.с, скорость воздушного потока в пневмосепари-рующих каналах - 4-5 м/с. Для машин зарубежного производства, эксплуатируемых в России, подобных рекомендаций нам не встречалось.

Нашими исследованиями установлено, что на послеуборочную обработку семена рапса обычно поступают повышенной влажности. Сушка их значительно отличается от основных зерновых и масличных культур. Это связано с тем, что они мелкозернисты, высокомасличны и имеют сложный кислотный состав, часто неравномерно вызревают, имеют повышенную текучесть (низкое сопротивление трению), низкую газопроницаемость и повышенное аэродинамическое сопротивление плотного слоя, а также пониженные скорости псевдоожижения и витания семян, что предопределяет особые требования к процессу сушки и конструкции сушилок.

Анализ конструкций и условий эксплуатации сушилок в России показывает, что на напольных сушилках и в промышленных шахтных зерносушилках с коробами СЗШ-16А отечественного производства и М-819, М-839 (Польша), при тщательной их герметизации, возможно осуществлять сушку семян рапса. Это подтверждает и сопоставление сорбционных изотерм пшеницы и рапса (рис. 1).

Однако в первом случае процесс связан с нерациональными энергозатратами и ограничениями по высоте продуваемого слоя (400...500 мм), а во втором, -. из-за малых объемов производства семян рапса в хозяйствах, невозможностью работы сушилок в потоке, что значительно снижают эффективность их использования и эксплуатации.

Анализ технологий послеуборочной обработки рапса, и технических средств для их осуществления говорит о том, что за рубежом существенное внимание уделяют производству семян. & ряде стран; в т.ч. и для обработки семян рапса, используются комплексные семенные заводы (Дания, Австрия, Англия, Канада н т.д.). На этих заводах обработка семян осуществляется, как правило, в потоке, т.е. непрерывно от одной технологической операции к другой. В России в последние годы отношение к подработке семенного материала резко ухудшилось. В этих условиях получил распространение комбинированный двухэтапньш способ послеуборочной обработки семян рапса. Этот способ заключается в том, что на первом этапе комбайновый ворох из-за своей значительной засоренности (до 50%) складируется в бурты на открытых или под навесом площадках. С помощью передвижных зерноочистительных машин ОВС-25 и ОВП-20А при предварительной очистке из вороха выделяют не менее 50% примесей. Первичную очистку осуществляют на тех же машинах и из предварительно очищенного вороха выделяются еще не менее 60% примесей. На втором этапе подработанный материал в хозяйствах,

где имеются зерноочистительные агрегаты типа ЗАВ или зерноочистительно-сушильные комплексы типа КЗС, семена рапса доводятся до кондиции. В этом случае имеют место значительные потери урожая и нерациональное использование техники.

Анализ технологий и технических средств по послеуборочной обработке семян рапса позволяет сделать вывод о том, что в России отсутствуют обоснованные рекомендации по использованию зерновой техники на семенах рапса, режимам сушки их в потоке и оптимальному набору машин и оборудования для поточной (непрерывной) обработки семян. Этому способствовали недостаточная изученность данной проблемы и отсутствие статистических данных по свойствам вороха рапса и объему производства семян в конкретных хозяйствах.

Кроме этого, анализ сушки семян показывает, что отечественная промышленность не выпускает специализированных сушилок для семян рапса. Использование для этих целей напольных (самодельных) и шахтных зерносушилок привело к противоречивым рекомендациям по режиму сушки этих семян. В этой связи возникла необходимость дополнительного изучения процесса сушки в хозяйственных условиях и разработке рекомендаций по режимам сушки семян рапса в зерносушилках шахтного типа, работающих в потоке. ■

В третьей главе "Лабораторно-полевые исследования режимов работы технологических линий по послеуборочной обработке семян рапса" изложены краткая программа и методика исследований, результаты изучения динамики поступления вороха рапса на обработку, режимов и параметров работы на семенах рапса зерноочистительных машин, сушилки С-20, бункеров активного вентилирования БВ-40, очистительно-сушильного комплекса (ОСК) и очистительного агрегата (ОА) на базе ЗАВ-10, эксплуатируемых в АО "Городище" Веневского района Тульской области.

Основными положениями программы исследований предусмотрено:

- изучение динамики поступления комбайнового вороха рапса на послеуборочную обработку;

- изучение качества вороха рапса, поступающего от хозяйств производителей;

- оценку качества очистки вороха и семян на очистительных машинах, входящих в технологический комплекс; •

- оценку качества сушки семян рапса на поточной сушилке С-20;

- разработку практических рекомендаций по режимам работы основных машин, входящих в технологические линии;

• оценку экономической эффективности использования рекомендаций в поточной послеуборочной обработке семян рапса.

Исследования проводились на ворохе семян рапса различной засоренности и влажности сорта "Ханна"*" поступающего на обработку от хозяйств производителей. Методика исследований заключалась в использовании

• общеизвестных методологических рекомендаций в соответствии ОСТ 70.10.2-83.

В соответствии с НИиОКР, проводимыми ОАО ВИСХОМом в 1994 году, в Веневском районе Тульской области был смонгиован зерноочиститель-но-сушилышй комплекс, который в первый же год эксплуатации вышел на расчетную сезонную производительность. В 1995 г. по предложению фирмы "Российские семена", ОАО "ВИСХОМ" провел модернизацию данного ОСК под обработку вороха рапса (рис.2). С этого момента основная производственная нагрузка (70%) на комплекс приходится на прием и обработку семян товарного рапса. Расчет эффективности эксплуатации ОСК при данном уровне нагрузки, проведенный специалистами АО "Городище" с участием автора показал:

Повышение производительности труда при производстве семян: зерновых культур 8,4 раза

рапса 13,2 раза

Снижение прямых издержек при производстве семян: зерновых культур 24,6%

рапса 96,3%.

При этом технологическая линия комплекса обеспечила прирост за-кромной урожайности семян для зерна до 42%, для рапса - почти в 2 раза.

Такому положению содействовал принципиально новый подход к проектированию технологических линий, в которых подобраны практически оптимальные технологические маршруты движения семян, позволившие свести практически на нет механические и термические повреждения семян, а также их потери; режимы работы приемного отделения зернового вороха; технологические приемы сушки семян в сушилке С-20; охлаждение семян воздухом после сушки в вентилируемых емкостях при расходе 60-100 м3 в час на тонну зерна и режимы очистки и сортирования семян. .

Проведенные исследования и расчеты показали, что, кроме прироста закромной урожайности, необходимо иметь информацию об эффективности работы ОСК на семенном материале. Для решения этой задачи специалистами НПФ "Российские семена", АО "Городище", ОАО "ВИСХОМ? при участии автора были проведены полевые исследования по оценке качества семенного материала, полученного после обработки на технологической линии комплекса и разрозненных машинах. Методика испытаний заключалась в следующем. На двух участках по 100 га (по одному под ячмень и рапс) засеяли семенами, полученными после комплекса и на разрозненных машинах. Расход семян на посев - одинаковый. Семена после подработки на комплексе подвергались протравливанию и инкрустации. Результаты таких опытов, проведенных в 1995 году, приведены в таблице 1.

Результаты полевых исследований по семенному материалу на полях АО "Городище"

Таблица 1.

Урожай, ц/га Прирост

Прием обработки в поле на приеме на хранении семян,

пп семенного мате- ■ %

риала ячмень рапс ячмень рапс ячмень рапс ячмень рапс

I. На разрозненных машинах и оборудовании 41,0 10,0 39,0 6,2 31,4 4,1 41,7 195,1

2. На поточной линии 47,0 16,0 45,0 12,2 44,5 12,1

Прибавка закром- 13,1 8,0

ного урожая

Результаты пятилетней эксплуатации поточной линии ОСК подтвердили расчетные и конструктивные возможности ее по послеуборочной обработке семян зерновых и рапса. При этом получено, что на сушку и охлаждение в зерносушилке С-20 и бункерах БВ-40А на одну тонну семян расходуется в среднем на 41% меньше жидкого топлива и 63% электроэнергии, чем при подработке семян на разрозненых машинах.

Однако результаты эксплуатации показали и существенный недостаток в использовании данного ОСК, Он заключается в нерациональной (до б месяцев в году) работе основной технологической линии на обработке небольших партий семян (30-200 тонн). Такое положение приводит в конечном расчете к удорожанию всей готовой продукции, так как издержки рассчитываются на весь годовой период работы ОСК и снижению срока службы последнего. В соответствии с предложениями ОАО "ВИСХОМ" для устранения такого положения, при участии автора, в 1997 году была осуществлена реконструкция (рис.3) зерноочистительного агрегата ЗАВ-10 (срок эксплуатации -25 лет), расположенного на зернотоке АО "Городище". В период обкатки линии были обработаны 12 тонн отходов рапса (засоренность 78% и влажность 8%) до засоренности 5%, семенная смесь вики с овсом (около 150 тонн) и горох (10 тонн) до требуемых кондиций по чистоте. С этого периода данная линия эксплуатируется на подработке семенного материала практически 8-10 месяцев в году. Хозяйственно-лабораторные испытания показали жизненность направления реконструкции, надежность выполнения технологического процесса, возможность получения семян не ниже I класса, производительность близкую к расчетной (2 т/ч), эффективность работы аспираци-о иной системы и возможность эксплуатации технологической линии ОСК при оптимальной загрузке, что существенно повлияло в целом по хозяйству на снижение себестоимости готовых семян.

lt

Практикой эксплуатации зернотоков и нашими исследованиями установлено, что наименее отработанным технологическим звеном в поточных линиях являются технические решения отделения приема комбайнового вороха и, в частности, конструкция приемника, особенно на материале повышенной влажности. Такому положению содействует слабая изученность динамики поступления комбайнового вороха на зерноток и уровень обработки его по годам.

Хозяйственная эксплуатация и обработка вороха рапса на зернотоке АО «Городище» показали, что в период уборки имеет место существенная неритмичность ежедневного поступления вороха (рис.4), а поставки рапса от хозяйств по годам носят нестабильный характер (рис.5). Обработкой статистических материалов по динамике поступления вороха рапса установлено, что неравномерность поступления семян рапса (отношение шах к min поступления) на зерноток от хозяйств по годам Ко = 20...47, поступление транспорта с рапсом не ритмичное и зависит только от поставщиков, дневное поступление зерна от G * 3 до 138 тонн в сутки, время поставок семян рапса Т„ « 65. ..87 дней. Такой разброс исходных показателей для проектирования отделения приема комбайнового вороха требует обоснованного расчета производительности приемника, т.к. от его работы существенно зависят условия эксплуатации технологического оборудования линии,, снижение потерь и качество конечной продукции.

С целью обоснования производительности приемника комбайнового вороха рапса, по методике А.В.Авдеева, в которой расчет его пропускной способности начинается с определения пределов варьирования поступления вороха на обработку, получена зависимость для коэффициента неравномерности поступления:~

G

К0=—^-(20...47), (3.1.)

^иш

где Gmui и Gmin - соответственно максимальный и минимальный объем поставок семян рапса на зерноток в тоннах.

Однако, как уже отмечалось, поставки зависят от хозяйств производителей рапса.. Тогда коэффициент использования т времени поставок устанавливается из соотношения:

Т *

кя ■ ■ (0,75... 1,0), (3.2.)

где Тпнл и Тде г соответственно минимальное и максимальное количество дней за время наблюдения, используемых на период поставки вороха семян рапса от хозяйств.

При этом на эксплуатацию приемника влияет количество реальных дней поставок в году, т.е. коэффициент загрузки приемника:

т

К,---» (0,575...0,692), (3.3.)

Тг

где Т„ и Тг - соответственно количество дней поставок и использования в году периода этих поставок.

Расчетное время Т рщ^. работы приемника определяется из зависимости (3.3) при условии корректировки на коэффициент использования дней по* ставок (3.2): '

Трт. = К1ТгЛС„ (3.4.)

Тогда расчетная - пропускная: способность приемника вороха семян рапса в день будет:

„' бти ^п Ко Ощй • ■ '

Пр^ =--=-, (3.5.)

. Трщ. Кркч. К ркч. Ка Тг .

где К ркч,- расчетный коэффициент времени бесперебойной работы приемника за период эксплуатации, который определяется:

Т об.К.

Кр^.---— (3.6.)

т»

Здесь соответственно Т ов.„, и Т>- нормативное время технического обслуживания и период эксплуатации приемника в часах.

Прн определении - расчетной пропускной способности приемника принимаем:

Т, = 8 Т„п, (3.7.)

где п - количество смен работы приемника в сутки;

■ 8 - нагрузка в смену часов.

Обычно время технического обслуживания составляет:

Т ов.н.= (0,!...0,25)Т,. (3.8.)

Принимая во внимание опыт эксплуатации отечественных зернотоков и примеры проектирования зарубежных технологических линий, для надежной работы приемника необходимо иметьнекоторый запас производительности, т.е. рабочая пропускная способность его в час должна быть:

П-НЬ^, (3.9.)

24

где К - коэффициент запаса пропускной способности приемника вороха.

По результатам обработки материалов наблюдений получено для технологического комплекса ОСК коэффициент К = (1...5.3) и реконструированного ЗАВ-10 - К= (0,75... 1,2).

В соответствии с изложенным производительность приемника для вороха семян рапса в общем виде определяется из зависимости:

Кп Ко Ощщ Тщш кг п- зт т-<-)• (ЗЛО.)

1 овл. 1шн ч

Изложенный подход к обоснованию производительности приемника комбайнового вороха рапса позволил автору совместно со специалистами ОАО «ВИСХОМ» разработать конструкцию приемника и пустить его в эксплуатацию в составе технологической линии ОСК в АО «Городище».

Известно, что сушка зернового материала на промышленных зерносушилках не представляет особой сложности и обуславливается только технологическими приемами, конструктивными особенностями и назначением материала. Однако, как отмечалось ранее, для семян рапса, обрабатываемых на сушилке С-20, рекомендации по тепловым режимам не предусмотрены. В этой связи автор воспользовался известной зависимостью С.Д.Птицына по расчету предельно допустимой температуры нагрева семян:

2350

«ЯШ.=--+20+ 101§т, (3.11.)

где теплоемкость и влажность материала соответственно,

Дж/кгК и %;

х - продолжительность воздействия тепла на семена, мин.,. которую ИХ Лысых для подсолнечника привел к виду:

100 0

-+Д-101ет, (ЗЛ2.)

Сй.(Ю0-^ + С1ЛУ

где О — теплосодержание семян масличных культур (98389,8), Дж/кг; Д — коэффициент, характеризующий свойства семян. В.И.Алейниковым теплоемкость С, в зависимости (3.11) была откорректирована на теплоемкость абсолютно сухого вещества (Сс,,) в соответствии с масличностью семян (М):

С«., = 1098+ 13,6 М,

(3.13.)

При изучении работы сушилки С-20 на семенах рапса, по методике ИТ Лысых с.учетом зависимости (3.11), автором определена зависимость коэффициента Д о>т исходной влажности семян. Результаты статистической обработки опытов позволили получить зависимость линейного вида:

Д = 17,86 -ОДНУ

(3.14.)

При этом среднее значение коэффициента Д в диапазоне исходной влажности семян от 10 до 30% составляет 13,56, среднеквадратичная ошибка в опытах по результатам обработки не превышает 8%.

С учетом изложенного, для расчета предельно допустимой температуры нагрева товарных семян рапса нами получена зависимость вида:

100 <2

(1098 + 13, бМ) (100-1У) + С^

-+13,56-10

(3.15.)

которая позволяет в зависимости от исходной влажности семян определить экспозицию их сушки. .

Особенности очистки семян рапса изучались на двух машинах К-527А, установленных последовательно, когда.между ними семена проходят через сушилку и бункера активного вентилирования БВ-40А, и на двух параллельно размещенных машинах К-547А, установленных последовательно после второй машины К-527А. Подбор решет осуществлялся в соответствии с требованиями по. чистоте на семена рапса (засоренность 3%). Эффективность очистки показана на рис.6. Для выполнения регламентируемого показателя рекомендуется набор решет в соответствии с таблицей 2.

Рекомендуемый набор решет к машинам К-527А и К-547А

Таблица 2.

Машина. Ярусы Секции

а в с

К-527А 1 05,0 03,8 03,0

2 <=1,2 -=1,2

3 «1,2 <=>1,2

К-547А 1 03,0 03,0 03,0

2 02.4 02,8 •

з 01,0 01,4

Исследования показали, что эффективная - работа технологического комплекса ОСК во многом зависит от физико-механических свойств посту-

лающего на обработку вороха семян рапса. Изучение фракционного состава вороха показало, что засоренность и влажность его варьируется в значительных пределах (коэффициент корреляции составил 0,17). Используя метод планирования экспериментов нами, для приближенного определения взаимосвязи между засоренностью (5, %) и влажностью (о, %) вороха семян рапса получены уравнения регрессии в виде:

8 = 4,8 + 0,8ю и

<3 = 12,02 + 0,09 5

По этим зависимостям можно при наличии влагомера определить pao четные значения засоренности вороха, а при отсутствии влагомера, после разбора контрольной пробы, влажность вороха. Такой подход к определению основных показателей вороха позволяет работникам, обслуживающим технологические линии, осуществить начальный подбор решет на зерноочистительные машины и режим сушки семян рапса на сушилке С-20.

В четвертой главе представлены практическая реализация результатов исследований, которые позволили автору разработать рекомендации по оптимальной работе технологического комплекса ОСК и реконструированного ЗАВ-10 в в АО "Городище" Веневского района Тульской области. Эксплуатация этих технологических линий подтвердила правильность научно-конструкторского подхода к созданию поточной технологии обработки комбайнового вороха семян рапса. Машины и оборудования этих линий обеспечивают получение базисных кондиций (засоренность 3% и влажность 8%) семян рапса; При оптимальном режиме сушки этих семян в зерносушилке С-20 с исходной влажностью 14%, производительность последней составила 14,2 пл.т/ч при удельном расходе жидкого топлива 6,5 кг/пл.т/ч и фактическом расходе тепла на 1 кг испаренной влаги 1169 ккал/кг. Проведенные исследования позволили автору разработать инструкции по эксплуатации и режимам работы комплекса ОСК и реконструированному агрегату ЗАВ-10 на ворохе семян рапса.

Проведенные нами исследования на зерносушилке С-20 при температурах агента сушки 135, 120, 110, 100 и 95°С при соответствующих влажно-стях семян 10, 16, 21, 25 и 30% позволили получить соответственно нагрев семян рапса до 50,45,40,38 и 35°С без ухудшения их качества. Сопоставление этих температур с расчетными значениями по зависимости (3.15) дает удовлетворительную сходимость результатов. Максимальная погрешность расчетов составила 13%.

(3.16.) (ЗЛ7.)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенные аналитические, экспериментальные н хозяйственные исследования позволили сделать следующие основные выводы:

1. Изучение методов и средств современного состояния механизации технологических процессов при производстве рапса показывает, что как в нашей стране, так и за рубежом, из-за ограниченных объемов его возделывания практически отсутствует специализированное индустриальное производство семян. Анализ использования продукции переработки семян рапса свидетельствует о перспективности его внедрения в отраслях АПК и промышленности, о чем свидетельствует ежегодный прирост мирового производства семян рапса на 9%.

2. Анализ технических возможностей в послеуборочной обработке семян рапса показал, что в АПК России для этих целей в основном используются индивидуальные зерноочистительные машины ОС-4.5А, ОВС-20 и фирмы "Петкус" (Германия), а для сушки напольные сушилки. Поточная техника зерноочистительных агрегатов типа ЗАВ н зерноочистительно-сушильных комплексов типа КЗС для этих целей вообще не приспособлена. Все это отражается на значительных (более 50%) потерях убранного урожая. Отсутствуют исходные статистические данные по механико-технологическим параметрам семян и материально-технической базе по их обработке, что сдерживает расширение производства семян рапса и продуктов их переработки в России.

3. Изучение работы реконструированных под обработку семян рапса зерноочистительно-су шильного технологического комплекса НПФ "Российские семена" и агрегата ЗАВ-10 позволило обосновать для них соответствующий набор техники, который обеспечил рентабельное производство семян. При этом на технологическом комплексе на семенах зерновых и рапса, в сравнении с использованием индивидуальной техники, соответственно производительность труда повысилась в 8 и 12 раз, а прямые издержки снизились на 24,6 и 96,3 процентов. Реконструированный агрегат ЗАВ-10, используемый для обработки семенного материала малых партий (от 0,5 до 80 тонн), позволил на 4 месяца сократить эксплуатационную нагрузку на технологический комплекс.

4. Установлено, что на зерноочистительных машинах К-527А, К-547А и типа К-531 производства фирмы "Петкус" (Германия) при соответствующем наборе решет можно получить семена засоренностью меньше регламентируемого показателя 3%, а на сушилке С-20, при сохранении качества, с конечной влажностью менее 8%. При этом максимальная сезонная производительность комплекса, в зависимости от поставок семян рапса из хозяйств, может составить около 10000 тонн.

5. На основании четырехлетних лабораторно-хозяйственных испытаний установлено, что коэффициент неравномерности поступления семян рал-

1Т

са на зерноток АО "Городище" составляет 20...47, время поставок - 65...67 дней и суточное поступление от 3 до 138 тонк. В соответствии с этими данными разработана методика инженерного расчета производительности приемника вороха рапса, которая в основном зависит от соотношения максимального к минимальному времени его поставки в уборочный сезон (статистические данные), коэффициента запаса пропускной способности и времени работы приемника в сутки. Выявлено, что на коэффициент запаса пропуск* ной способности существенное влияние оказывают засоренность и влажность поступающего на обработку вороха рапса. Исследования и эксплуатация технологического комплекса подтвердили основные положения инженерной методики. .

6. Анализ результатов исследований позволил установить линейную корреляционную связь между засоренностью и влажностью поступающего на обработку вороха рапса. При этом для расчета предельно допустимой температуры нагрева семян рапса в процессе сушки для зависимости С-Д-Птицьша определен коэффициент, характеризующий свойства материала, оптимальные значения которого при исходной влажности семян от 10 до 30% равно 13,56.

7. Испытания технологического комплекса НПФ "Российские семена" позволили обосновать и рекомендовать основные параметры работы очистительных машин и сушилки С-20 при выполнении регламентируемых показателей кондиционных семян рапса по засоренности 3% и влажности 8% для:

- зерноочистительных машин при исходной влажности 20% и засоренности до 12% следующий набор решет:

К-527А1 - верхнее решето с размерами отверстий Я = 12-15 мм.

- зерновое решето с размерами отверстий Ь 4-5 мм,

- нижнее решето с размерами отверстий Ь =1*25 мм.

К-527А2 - верхнее решето с размерами отверстий И = 4-5 мм.

- зерновое решето с размерами отверстий Ь = 3-3,5 мм.

- нижнее решето с размерами отверстий Ь = 1,25 мм.

К-547А - верхнее решето с размерами отверстий Я = 4-5 мм.

(2шт.) -зерновое решето с размерами отверстий Ь » 3-3,5 мм.

- нижнее решето с размерами отверстий Ь =0,75-1,0 мм.

- сушилки С-20 режим сушки семян рапса При: влажность сем ян,% ' 10 16 21 25 30 температура нагрева семян, "С 50 45 40 38 35 температура агента сушки, ®С 135 120 ПО 100 95

8. Полученные в работе результаты позволили автору совместно с ОАО "ВИСХОМ" разработать и внедрить на технологическом комплексе НПФ "Российские семена" рекомендации по осуществлению технологических процессов при производстве семян рапса и передать предприятию "Кировагропромтехника" предложение по конструктивной доработке сушил-

ки С-20 под семена рапса. Некоторые выводы и рекомендации, полученные автором, используются при проведении работ СКВ по сушилкам,- ОАО «Брянсксельмаш» и. ОАО "ВИСХОМ" по реконструкции и усовершенствованию эксплуатируемых в аграрном секторе зерноочистительно-сушильных линий. При реализации рекомендаций на технологическом комплексе НПФ "Российские семена" рентабельность производства семян составила 24%.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Современное состояние и техника для производства и переработки рапса. Авдеев A.B., Барсуков Г.И., Эрдынеев CJ>. Рукопись деп._В ЦНИИТЭИтракгорсельхозмаш, Ха 1б49-тс97.

%. Сушилки зерновые типа «С». Авдеев A.B., Жуков NLA., Эрдынеев СЛ. Рукопись деп. В ЦНИИТЭИтракгорсельхозмаш, № 1647-тс97.~

3. Механизация в зернопроизводстве Эфиопии. Авдеев A.B., Шимект Д.Т., Эрдынеев СЛ. Рукопись деп. В ЦНИИТЭИтракгорсельхозмаш,

Jfc 164S-TC97.

4. Режимы обработки семян рапса на технологической линии. Авдеев A.B., Барсуков Г.И., Эрдынеев С Л»., Тракторы и сельскохозяйственные машины,7Й12, 1998.

2: го

К

X

01

о

л .

1-

X Ю

Я : <5. г

5

■10

/

У / /

У

1

1 1

20

40

со 60 -100

Отноеитынндл а лажное ть воздуха, % Р«с.1.Сорбциоыныс изотермы равновесной влажности пшеницы и рапса

С>

ЗВ--

ео-£0-чо\ и

234-

—I—,-1.................—I... |—----1—и-

г/ . 2/ а го зо л го зо август сентябрь октябрь

Рис.У. Дин^икл лоступлеииа О инйм и» ЗОС К

АО "Городищ«" ь г.,

-Основной материал; ------—Отходы.

Рис.2. Модернизировалная технологическая линия по послеуборочной обработке семян рапса в АО «Городище» Веневского района Тульской области.

Рис.3.. ■ Технологическая схена лики« реконструированного эдц-10 в АО "Городище". 1 - автотранспорт,' 2 - а втоиобняе подъем ни к; 3 - завальная яма; 4 - одкопоточиая нория НПЭ-ХО; 5 - централизованная воздушная система; 6 - машина предварительной очистки типа К-218; 7 - промежуточная емкость; 8 - шнек ПГШ-4; 9 - сенеочистительиая наюина типа К-531; 10 - триер типа К-553; И - секция очищенного нагериапа; 12 и 13 -секции отходов; 14 - секция легких приивсей, пили.

Рнс.5, Посташн коиШсг>&*ос «или рале» по годам • АО «Городище»* 1« ф - АОЗТ «Хитроышшд», Кю*овсшЯ р*Аон Тульской облети.

2, « - СПК «Удвркик», Дубенскийрайо« Тульской облдст*.

3. о - АОЗТ «Городище »> В^мевсжий район Тудьской обметч. 4* л — АО «Корабденоп, Кныодеснй рдйом Тульской области. УФ -ПОС «Победитель»» Ьогороднцкий раДон Тульской обдаст, & # - АОЗТ «Прилеаасий*, Ленинский район Тульской облает 7« а ТОО «КднмовскнА», Ясяогорский райоа Тульской области.

*

Рис.6. Эффективность очистки семян рапс* на технологическом комплексе АО «Гвроднщед

— регламентируемая засоренность семян 3%, >.

Отпечатано в ООО типографии «ПОЛИМАГ» 127247, Москва, Дмитровское шоссе, 107

Тираж 100 экз. Заказ 259

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

ОАО"ВИСХОМ"

ЭРДЫНЕЕВ СЕРГЕЙ БАЯРТУЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕРНОКОМПЛЕКСОВ ПО ОБРАБОТКЕ СЕМЯН РАПСА.

05.20.01. - МЕХАНИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

Доктор технических наук, академик МАИПТ А.В.Авдеев

МОСКВА 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Условные обозначения 4

ВВЕДЕНИЕ 7

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ 11

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАПСА

1.1. ПРОИЗВОДСТВО РАПСА И ОСНОВНОЕ ИСПОЛЬ- 11 ЗОВАНИЕ ПРОДУКЦИИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

1.2. ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И ТЕХ- 16 НОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

СЕМЯН РАПСА

1.3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ СЕМЯН 21 И СРЕДСТВА БОРЬБЫ С СОРНЯКАМИ

Глава 2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ В 25

ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН РАПСА

2.1. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ ОЧИСТКИ СЕМЯН РАПСА 25

2.2. ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ МАШИН, ИС- 26 ПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ОЧИСТКИ СЕМЯН РАПСА

2.3. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ СУШКИ СЕМЯН РАПСА 33

2.4. ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СУШИЛОК, 34 ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ СЕМЯН РАПСА

2.5. КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ ПОСЛЕУБО- 38 РОЧНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РАПСА

Глава 3. ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 48

РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ПО ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН РАПСА

3.1. КРАТКАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕ- 49 ДОВАНИЯ

3.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНИИ МАШИН ДЛЯ ПОСЛЕ- 51 УБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РАПСА.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ.

3.3. ДИНАМИКА ПОСТУПЛЕНИЯ ВОРОХА РАПСА И 60 РАСЧЕТ ПРИЕМНИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ

3.4. ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ОЧИСТКИ И РЕКОМЕНДУЕМЫЙ 80 НАБОР РЕШЕТ ДЛЯ СЕМЯН РАПСА

3.5. ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЗЕРНОСУШИЛКИ С-20 НА 84 СЕМЕНАХ РАПСА

3.5.1. РЕЗУЛЬТАТЫ СУШКИ СЕМЯН РАПСА В ЗЕРНОСУ- 88

ШИЛКЕ С-20

3.6. ИЗУЧЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ 92 ЗАСОРЕННОСТЬЮ И ВЛАЖНОСТЬЮ ВОРОХА РАПСА

3.7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ 100

ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ 101 ОБСЛУЖИВАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОМПЛЕКСА

В ОАО "ГОРОДИЩЕ"

4.1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ОБРАБОТКИ 102 СЕМЯН РАПСА

4.1.2. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ МАШИН 105 И ОБОРУДОВАНИЯ

4.2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 109 ОБРАБОТКИ СЕМЯН РАПСА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ АО "ГОРОДИЩЕ"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 115

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 119

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ке - коэффициент неравномерности поступления вороха семян рапса от хозяйств; Стах и От;п - соответственно максимальный и минимальный объем поставок семян рапса на зерноток; Кп - коэффициент использования времени поставок семян рапса на зерноток; Тщах и Тцц'п - соответственно максимальное и минимальное количество дней за время наблюдения, используемых на период поставки вороха семян рапса от хозяйств; Кэ - коэффициент загрузки приемника; Тп и Тг - соответственно количество дней поставок и использования в году периода этих поставок;

- расчетное время работы приемника;

- рабочая пропускная способность приемника;

- коэффициент запаса пропускной способности приемника;

- расчетная пропускная способность приемника;

- расчетный коэффициент времени бесперебойной работы приемника за период эксплуатации;

- нормативное время технического обслуживания, ч;

- период эксплуатации приемника;

- предельно допустимая температура нагрева семян, °С;

- температура топлива;

- температура агента сушки;

- теплоемкость абсолютно сухого вещества семян, Дж/(кг К);

- теплоемкость сухого агента сушки, Дж/(кг К);

- теплоемкость топлива, Дж/(кг К);

П,

Т

1 расч.

п к

■расч.

К

расч.

Тоб.г

Тэ

1

•доп.

Со.

С, ст

- влажность материала, %; 8 - засоренность семян, %;

т - продолжительность воздействия тепла на семена, мин; <3 - теплосодержание, Дж/кг;

Д - коэффициент характеризующий свойства семян; М - масличность семян;

<Зрв - высшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; Ьс в. - количество сухого воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания 1 кг топлива; п - к.п.д. топки;

с10 - влагосодержание наружного воздуха, г/кг; с1] - влагосодержание агента сушки, г/кг; [п - энтальпия водяных паров, кДж/кг; 10 - энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

- энтальпия агента сушки, кДж/кг; А - удельные потери;

Ч'пр. - удельный расход тепла на нагрев рапса; Ро.ср. - потери тепла в окружающую среду, кДж/ч; Б - площадь стенок, через которые происходят потери тепла, м2; К0 - общий коэффициент теплопередачи от агента сушки

в окружающую среду; 8 - толщина стенки сушильной камеры, м; X - коэффициент теплопроводности материала стенки, вт/м2 град;

СС1 - коэффициент теплоотдачи от агента сушки к внутренней поверхности, вт/м2 град;

а2 - коэффициент теплоотдачи от стенки к наруному воздуху,

вт/м2 град;

и - скорость потока, м/с;

Ур - общий расход воздуха для сушки и охлаждения материала;

А - объем работ зернокомплекса, т

- производительность, т/ч;

С)э - установленная мощность, кВт/ч;

qп - расход топлива, т/ч;

Л - количество обслуживающего персонала;

Б - балансовая стоимость комплекса, тыс.руб.;

30П - заработная плата на выполнение годового объема работ;

ЗСОц - отчисления на социальные нужды;

За - амортизация оборудования;

Зт00 - затраты на ремонт и обслуживание оборудования;

Зэ - затраты на электроэнергию;

Зх - затраты на топливо;

Зрп - полная себестоимость готовой продукции, тыс.руб.;

Пч - чистая прибыль, тыс.руб.;

Нп - рентабельность, %;

Еф - коэффициент эффективности капитальных вложений;

Тс - срок окупаемости капитальных вложений.

ВВЕДЕНИЕ

Рапс - ценная масличная и кормовая культура. Мировое производство семян рапса, начиная с 5 Ох годов нашего столетия, удваивалось каждые 10 лет, и в 1991-1992 гг. валовой сбор семян рапса составлял 20 млн.тонн, т.е. 9% от общего производства масличных семян. В настоящее время он занимает 4 место в мировом производстве масличного сырья. При ожидаемом общем росте объемов производства масличных семян и масла доля рапса в перспективе до 2000-2005 гг. по-видимому, сохранится на уровне 9% [53]. Наряду с такими масличными культурами, как подсолнечник, соя, горчица, выращиваемых в России, при этом производство подсолнечника превышает 3 млн.тонн в год, что составляет 80% всех семян в стране, сои - 450 тыс.тонн, горчицы - 2,2 тыс.тонн, интерес к рапсу обусловлен высокой приспособленностью к условиям произрастания, большим объемом зеленой массы и высокой масличностью семян.

Из семян рапса получают масло, которое заметно отличается от традиционных, перерабатываемых в нашей стране растительных масел, составом жирных кислот и сопутствующими веществами. В состав жирных кислот рапсового масла входит линоленовая кислота, которая в определенном количестве и соотношении с линолевой кислотой является необходимым для организма человека. Рапсовое масло применяется для производства маргарина, пищевых жиров, салатных масел, глицерина, в качестве смазочного материала для металлических поверхностей и в других отраслях промышленности. В последние годы в некоторых странах Западной Европы рапсовое масло начали использовать в качестве экологически чистого топлива для автомобилей.

Шроты и жмыхи рапса представляют дополнительный источник высококачественного белка для кормовых целей. Они хорошо сбалансированы по аминокислотному составу, обладают высокой общей питательностью и пе-

реваримостью. Биологическая ценность рапсового белка составляет 86%, что значительно выше, например, соевого - 68% и подсолнечного - 65%.

Дальнейшее увеличение производства семян рапса возможно за счет внедрения новых сортов, увеличения норм внесения минеральных удобрений, улучшения средств борьбы с вредителями и болезнями семян рапса, совершенствования технологии его уборки и послеуборочной обработки, создания и внедрения специализированной техники. В России до настоящего времени в послеуборочной обработке, являющейся одной из трудоемких технологических операций, очистка семян рапса проводится на разрозненных зерноочистительных машинах, которые недостаточно приспособлены для этой культуры. Имеющиеся в хозяйствах зерноочистительные машины ОС-4,5А, ОВС-20, машины производства "Петкус" (ГДР) и другие можно использовать для очистки рапса только при условии комплектования их мелкоячеистыми дополнительными решетами, которые являются дефицитными, т.к. в России их не производят. Отсутствие специализированных сушилок для семян рапса, конечная влажность которых не должна превышать 8%, еще больше усугубляет проблему получения кондиционного материала и существенно влияет на потери убранного урожая. К перечисленному следует добавить, что эксплуатируемая в аграрном секторе России поточная техника по послеуборочной обработке зерна вообще не приспособлена под обработку семян рапса. Подобное состояние с материально-технической базой сдерживает производство семян рапса в стране. Производители рапса вынуждены свежеубранный ворох складировать на различных площадках в бурты, что вызывает неоправданные потери семян. Таким образом, можно заключить, что уровень механизации послеуборочной обработки семян рапса не удовлетворяет требованиям обеспечения сохранности убранного урожая. Отсутствие обобщенной информации о механико-технологических параметрах исходного материала и корреляционных зависимостей между ними не позволяют в должном объеме разработать рекомендации по эффективному ис-

пользованию на семенах рапса выпускаемой промышленностью техники и, как следствие этого, получить высококачественные семена в оптимальные агросроки.

Зарубежные производители сельскохозяйственной техники для послеуборочной обработки рекомендуют использовать для семян рапса машины и оборудование, применяемые на зерне. При этом предлагаются для очистительных машин соответствующий набор решет и приспособлений, а для зерносушилок - режимы сушки. В промышленно развитых странах товарный рапс, как правило, подрабатывается на разрозненных машинах или простейших технологических линиях, состоящих из очистительных машин и бункеров (хранилищ) активного вентилирования. Семенной рапс в основном обрабатывают на индустриальных технологических линиях специализированных заводов.

Таким образом, изложенное позволяет заключить, что имеющийся опыт по использованию отечественной послеуборочной зернообрабатываю-щей техники не позволяет для этих целей его рекомендовать для широкого тиражирования в аграрном секторе, ввиду того, что этот опыт не отвечает сложившейся тенденции с производством семян рапса и перспективой спроса на них. В этом случае поставка техники для послеуборочной обработки семян рапса должна учитывать уровень снижения (исключения) потерь убранного урожая, конкурентоспособность, технологическую новизну, номенклатуру выпуска и комплектацию в зависимости от финансовых возможностей заказчика.

Данная работа посвящена изучению условий производства качественных семян рапса на базе специализированного технологического комплекса и реконструированного зерноочистительного агрегата ЗАВ-10. Конечной целью работы являлось получение исходных данных для расчета и проектирования технологических линий по послеуборочной обработке семян рапса,

обоснование параметров и режимов их работы, а также отдельных машин, входящих в состав этих линий.

Программа исследований предусматривала решение следующих основных задач:

1. Изучение современного состояния механизации технологических процессов при производстве рапса.

2. Анализ технических возможностей зерноуборочной техники в послеуборочной обработке семян рапса.

3. Лабораторно-полевые исследования режимов работы технологических линий по послеуборочной обработке семян рапса.

4. Анализ технико-экономических показателей и практическое применение результатов исследований в народном хозяйстве.

и

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАПСА

В связи с ограниченными количеством научно-исследовательских работ и информации о механизации возделывания и производства рапса, нами в этом разделе приводятся материалы, относящиеся не только к послеуборочной обработке рапса, но и к возделыванию этой культуры, уходу за ней и уборке.

1.1. ПРОИЗВОДСТВО РАПСА И ОСНОВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКЦИИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

Развитие кормовой базы и маслобойного дела во многих странах мира повысило спрос на семена масличных культур, что привело к значительному росту посевных площадей под эти культуры. Наибольшее развитие масличные культуры получили в 70-80 годы нашего столетия. Это было связано не только с возросшим спросом на продовольственное масло для населения и повышением питательности корма для животных, но и с изысканием замены классических видов топлива на нетрадиционные. По мнению специалистов [53, 22], во многом последнему условию отвечает рапс. Этому способствует высокое содержание масла и жирнокислотного состава в семенах (таблицы 1.1, 1.2 и 1.3) данной культуры и его химико-технологические возможности.

По урожайности, своим физико-механическим и химико-технологическим свойствам семена рапса и сурепицы практически идентичны. Средняя урожайность семян озимого рапса в зонах его товарного производства (Украина, Северный Кавказ) 25-27 ц/га, максимальная - 42,7 ц, ярового в Европейской части страны 16-20 ц, в районах Западной Сибири, Северного

Казахстана - 12-14 ц/га [23]. В странах Азии и Канаде- производителях рапса, из года в год объём его производства растет (табл. 1.4), а в Европе снижается.

Характеристика основных масличных культур [139].

Таблица 1.1.

Культура Маслосемена Содержание масла, %

Соя Бобы 18

Хлопчатник Обеслушенные семена 18

Арахис Лущеные бобы 45

Подсолнечник Семена, производства до 1975 г. 38

Семена, производства после 1975 г. 48

Рапс Семена, производства до 1976 г. 38

Семена, производства после 1976 г. 42-43

Сурепица Семена, производства после 1976 г. 42-43

Жирнокислотный состав рапсового масла (по данным Технического научно-исследовательского института жировых веществ (ИТЕРГ)), % общего содержания периглицеридов жирных кислот [23].

Таблица 1.2.

Основные жирные кислоты Безэруковые Обычные

сорта сорта

Насыщенные жирные кислоты:

Пальматиновая 4,5 3

Стеариновая 1,5 1

Арадоновая 1,5 1

Бегеновая 0,5 1

Моно-ненасыщенные жирные кислоты:

Олеиновая 61 14

Эйкозеновая 1 9

Эруковая следы 49

Поли- ненасыщенные жирные кислоты:

Линолевая 21 49

Линоленовая 9 7

В России промышленное производство рапса практически начато с 1979 г. [13, 50]. На начальной стадии освоения этой культуры государство СССР уделяло внимание как механизации производства, так и расширению

площадей под его посевы (табл. 1.5) [50, 138], что отразилось и на повышении урожайности, за десять лет более чем в 2 раза.

В последние годы в отличие от зарубежных стран, где четко определены взаимоотношения между производителем и переработчиком рапса, в России этой культурой занимаются в основном хозяйства, у которых есть заказчики, способные осуществить переработку сырья.

Состав жирных кислот в растительных массах различных культур, % (по данным Национального межпрофессионального управления зерновых культур (СМГООЬ)) [23].

Таблица 1.3.

Подсолнечник Кукуруза Соя Рапс Арахис Оливки

Линоленовая ки- - - 7 10 - -

слота

Линолевая кислота 65 57 53 20 30 12

Мононасыщенные 23 30 25 62 50 73

кислоты

Насыщенные жир- 12 13 15 8 20 15

ные кислоты

Производство рапса в основных странах производителях,

тыс. тонн [53, 138]

Таблица 1.4.

Страна 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

КНР 6605 5044 5440 6930 7436 7653 6939 7460 9777 9201 9540

Канада 3847 4311 3096 3325 4224 3689 5480 7187 6436 5062 6198

Индия 3455 4412 3850 4550 5229 5863 4872 5700 5758 6071 6960

Страны ЕС 6056 5176 4973 5762 4454 3449 3174 3530 4527 4815 5459

Восточная

Европа 2127 2204 2595 2206 1646 1474 1238 1509 2233 1237 1435

СССР* 296 420 505 470 534 - - - - - -

РФ - - - - - 164 98 114 123 110 115

Финляндия 46,3 39,3 58,1 60,4 95,0 133 127 108 128 89 92

* - без учета семенного материала

Крупнейшими производителями рапса в мире являются Китай (около 30%), Индия (около 19%), Канада (около 15%). В Европе выращивается

рапса около 25% от мирового производства. Наивысшие урожаи семян рапса получают в Европе - 1,7-2,3 т/га, в Китае - 1,3 т/га, Индии - 1,9 т/га и Канаде - 1,25 т/га. Урожайность существенно зависит от уровня механизации работ, связанных с возделыванием и уборкой, а особенно с послеуборочной обработкой урожая. В Китае и Индии этот уровень значительно уступает канадскому, где производство рапса практически носит индустриальный характер.

Динамика производства семенного рапса в СССР [50,138].

Таблица 1.5.

Показатель В среднем Годы

1981-85 гг. 1986 1987 1988 1989 1990 1991

Площадь, 51,4 107,4 203,4 500 512 451 415

тыс.га

Валовой сбор, 29,1 75,4 126,4 425 424 506 389

тыс. т

Урожайность, ц/га 5,6 7,2 6,2 8,5 8,2 11,2 12,8

В России рапс основное распространение получил в Татарстане, Липецкой, Тульской, Орловской и Рязанской областях. При этом в недавнем прошлом [13], при внедрении интенсивных технологий, в хозяйствах Липецкой области получили урожайность семян 2,5...2,7 т/га и зеленой массы 30...35 т/га. Следует отметить, что на нача�