автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и режимов работы машины для шлифования семян мелкосемянных овощных культур

На правах рукописи

ВОРОНИН ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ СЕМЯН МЕЛКОСЕМЯННЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР (НА ПРИМЕРЕ МОРКОВИ)

Специальность 05 20 01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0031Т5458

Благовещенск - 2007

003175458

Работа выполнена в ФГОУ ВПО "Приморская государственная сельскохозяйственная академия"

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Белозеров Леонид Анатольевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Жирнов Александр Борисович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сюмак Анатолий Васильевич

Ведущая организация

ГНУ Дальневосточный научно-исследовательский институт сельског хозяйства (ДальНИИСХ)

Защита диссертации состоится "08" ноября 2007 г в 12 часов на заседани диссертационного совета К 220 027 02 при ФГОУ ВПО Дальневосточно государственном аграрном университете, по адресу 675005, г Благовещенск, ул Политехническая 86, ауд 203, телефакс (4162) 52-60-80

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДальГАУ

Автореферат разослан "06" октября 2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета,

А Ф Кислов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Овощи — важнейший продукт питания, имеют большое пищевое, диетическое и целебное значение Они содержат углеводы, белки и аминокислоты, витамины, эфирные масла, органические кислоты, соли калия, натрия, фосфора, кальция, железа, другие вещества, от которых в большой степени зависит усвояемость пищи человеком Согласно нормам, установленным Институтом питания РАМН, рацион человека должен на 1/4 состоять из разнообразных видов овощей Для нормальной жизнедеятельности ему нужно не менее 120—135 кг продукции овощных культур в год

Важным резервом повышения урожайности и товарных качеств овощных культур в современных условиях сельскохозяйственного производства является применение интенсивных технологий, базирующихся на использовании сеялок точного высева при посеве При точном высеве освещение, питательные вещества и вода распределяются между растениями более равномерно, вследствие чего практически исключается взаимное угнетение культурных растений, что обеспечивает более полную реализацию их генетического потенциала

Однако применение сеялок точного высева требует тщательной послеуборочной доработки и предпосевной подготовки семян, что в современных семеноводческих и овощеводческих хозяйствах не всегда имеет место Такая операция, как шлифование, необходимая для повышения сыпучести семян моркови, томатов и других мелкосе-мянных овощных культур, без чего невозможен их посев высевающими аппаратами сеялок точного высева, должна обязательно предусматриваться в технологическом процессе производства семян В настоящее время ввиду отсутствия специализированных машин для шлифования мелкосемянных овощных культур приспосабливают машины различных модификаций Однако качество шлифованных таким образом семян не соответствует требованиям по обеспечению надёжности технологического процесса посева, так как в обработанном материале могут присутствовать как недоработанные, так и травмированные семена В конечном итоге это негативно сказывается на их посевных качествах и всхожести В результате наблюдается снижение урожайности и товарных качеств конечной продукции

Очевидно, что комплекс мер, направленных на повышение посевных качеств и всхожести семян моркови и других мелкосемянных овощных культур, значительно увеличит экономическую эффективность семеноводства и овощеводства в целом В связи с указанными аспектами изыскание и исследование конструкций машины для шлифования семян мелкосемянных овощных культур представляет собой актуальную научную и практическую задачу

Цель работы - повышение эффективности технологического процесса шлифования семян мелкосемянных овощных культур путем разработки специальной конструкции машины и обоснование ее основных конструктивных параметров и режимов работы

Объект исследования - технологический процесс шлифования семян мелкосемянных овощных культур, в частности - моркови

Предмет исследования - закономерности взаимодействия семян моркови с рабочими органами роторно-цилиндрической шлифовальной машины

Методы исследований При исследованиях применялись методы теоретической и прикладной механики, аналитической геометрии и математической статистики

Обработка результатов расчетов проводилась на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel 1

Достоверность результатов Результаты теоретических и экспериментальных исследований дают удовлетворительное согласование в пределах зоны доверительного интервала, таким образом лабораторные испытания подтвердили результаты теоретических исследований

Научная новизна работы заключается в установлении связей и зависимостей взаимодействия единичного семени с активной зоной роторно-цилиндрической шлифовальной машины, позволяющих представить процесс шлифования семян Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили установить оптимальные конструктивно-технологические параметры и режимы работы роторно-цилиндрической шлифовальной машины в зависимости от физико-механических и технологических свойств семян На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований параметров и режимов работы роторно-цилиндрической шлифовальной машины,

- конструктивно-технологическая схема роторно-цилиндрической шлифовальной машины

Практическая значимость работы Результаты теоретических и экспериментальных исследований получили практическую реализацию в совершенствовании технологического процесса шлифования семян моркови

Получен патент на изобретение RU 2251242 от 05 февраля 2004 года Обработка семян моркови на экспериментальной роторно-цилиндрической шлифовальной машине позволяет повысить степень шлифования семян до 30%, всхожесть семян на 4%, в результате равномерность всходов повышается на 16%, количество пропусков снижается на 3%, урожайность повышается на 1,5%, стандартность корнеплодов на 2 %, а выход стандартных корнеплодов на 6 ц/га

Внедрение Конструкция экспериментальной роторно-цилиндрической шлифовальной машины внедрена в технологический процесс послеуборочной доработки и предпосевной подготовки семян мелкосемянных овощных культур в Приморской овощной опытной станции ВНИИО РАСХН Посев семенами, шлифованными на экспериментальной установке осуществлен в ПООС ВНИИО РАСХН и крестьянском хозяйстве Крячко П Д

Апробация работы Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях Дальневосточного Государственного Аграрного Университета (ДальГАУ) 2005-2006гг (г Благовещенск), на научных конференциях аспирантов и соискателей Института механизации сельского хозяйства Приморской Государственной Сельскохозяйственной Академии (ПГСХА) 20042005 гг (г Уссурийск), заседании Расширенного Ученого совета Приморской овощной опытной станции ВНИИО РАСХН в 2004 г (г Артем) и заседании рабочей группы по распределению и совершенствованию сельскохозяйственной техники при департаменте сельского хозяйства и продовольствия Администрации Приморского края в 2006 г (г Владивосток)

Публикации По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений Работа изложена на 118 страни-

цах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 7 таблиц, 4 приложения Список литературы включает 148 наименований, в том числе 8 иностранных источников

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дано обоснование направления исследований, показана актуальность темы, кратко изложены основные положения работы

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследования» рассмотрены агроклиматические условия Приморского края, приведен обзор способов предпосевной подготовки семян овощных культур Анализ способов предпосевной подготовки позволил сделать вывод, что шлифование семян мелкосемянных овощных культур является ключевым звеном в технологической цепи, так как для обеспечения надежности и ресурсосбережения практически всех последующих процессов предпосевной подготовки и посева семян исходный материал должен обладать высокой сыпучестью Особенно актуальным этот вопрос является для семян моркови, свеклы, томатов, петрушки

Разработке и совершенствованию конструкций машин для шлифования семян различных культур посвящены работы И Ф Анисимова, Н М Лысенко, А И Лунгу, С И Назарова, Г П Гусаренко, П А Рябцева, В Г Кулагина, Р А Юнусова, А Г Мудрова, П Г Мудрова, В А Ластовенко, И Ф Кондратьева, В Н Четверня, Б С Окнина, Г С Куклина, Н В Ключерева, А -М С Джашеева, А С Рзалиева, Ю Ф Скидан, А К Зайсанбаева, И Н Косицина, Б П Шалдаева, Р Ш Хабатова, В И Киселева, А И. Землянухина, Б М Скрынникова, В В Рыкова, Nishimura Akira, М Rehder, Ir Н Mathol, Т Schultz, Н Hagon и других ученых и конструкторов

В ходе проведенного патентного поиска и анализа литературных источников выявлено, что имеется недостаток специализированных машин для шлифования семян мелкосемянных овощных культур, в частности для семян моркови, которые бы при невысокой стоимости могли бы обеспечивать качественное шлифование семенного материала без его повреждения

В результате проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью, были определены задачи исследований

1 Изучить физико-механические и технологические свойства семян моркови, как наиболее распространённой в Приморском крае мелкосемянной овощной культуры

2 Разработать математическую модель процесса шлифования семян и на её основе обосновать параметры шлифовальной машины

3 Провести экспериментальные исследования по их адекватности теоретическим исследованиям, а также проверку качества работы предлагаемого устройства

4 Определить экономическую эффективность применения предлагаемого технического решения для осуществления процесса шлифования семян мелкосемянных овощных культур

Во второй главе «Теоретические исследования процесса шлифования семян в роторно-цилиндрических шлифовальных машинах» описан принцип работы ротор-но-цилиндрической шлифовальной машины, выведено условие защемления семени между элементами активной зоны, обоснованы основные конструктивно-технологические параметры и режимы работы экспериментальной установки

При моделировании процесса шлифования семян были приняты следующие теоретические допущения:

1. Поверхность семени моркови представляет собой трехосный эллипсоид, описываемый уравнением:

ГПР ^ и э 1

где д = —, 6 = — , с = — > 2 2 2 Ь, б, 1 - ширина, толщина и длина семени соответственно.

2. Центробежной силой и силой тяжести, действующими на семя в процессе шлифования между контактирующими поверхностями, ввиду их малости относительно силы нормального давления на семя, создаваемой шлифовальной лопаткой, при расчете условия защемления семени можно пренебречь.

3. Сила нормального давления шлифовальной лопатки постоянна.

Рассмотрим условие защемления семени в рабочей зоне роторно-цилиндрической шлифовальной машины. Предположим, что в некий момент времени семя находится на поверхности барабана I, причём большая ось семени расположена параллельно образующей барабана (рис. 1). Семя будет сориентировано в таком равновесном положении, так как при этом обеспечивается его наибольшая устойчивость к воздействию всех возникающих сил (так как с > а > Ь). Рабочая поверхность I барабана вращается с угловой скоростью со, • В момент времени с2 упругая шлифовальная лопатка II, движущаяся с угловой скоростью а>2, контактирует с семенем в некой точке А. Мгновенный угол раствора лопатки II у образуется касательными

Защемление семени осуществится при условии, что сумма моментов относительно точки О всех действующих сил будет равна нулю В нашем случае

М1+М2+М3=0, (2)

где М1,М1,М3 - моменты, создаваемые силами К', и Я" соответственно После ряда преобразований выражение 2 принимает следующий вид

Ъ tg<pl т]Ь2+а\2у +Ъ2гё{(р2+у)= а21ёу (3)

Выражение (3) представляет собой условие защемления семени в рабочей зоне роторно-цилиндрической шлифовальной машины Анализ его позволяет сделать вывод, что требуемый для защемления семени угол раствора лопатки главным образом определяется размерными характеристиками и показателями физико-механических свойств семян моркови, а также зависит от материалов поверхностей I и II

Для исследования процесса собственно шлифования рассмотрим условие движения семени в плоскости, перпендикулярной оси барабана при нахождении его в контакте с рабочими органами машины Поскольку шипики на поверхности семени достаточно хрупкие, то для их обламывания требуется повернуть семя вокруг оси Оу (рис 1) Для рассмотрения этого процесса рассмотрим сечение, проходящее через точку О перпендикулярно оси Оу и спроецируем на него точки А и В

Рис 2 Схема действующих на семя сил в плоскости, перпендикулярной оси Оу

Введем дополнительную ось Ог, параллельную образующей барабана I Очевидно, что для поворота семени вокруг оси Оу необходимо приложить некую силу Р 2 , параллельную оси От Источником этой силы может служить возвратно-поступательное движение лопатки II параллельно образующей барабана I, и соответственно, своей оси вращения Очевидно, что после первоначального попадания в контакт с рабочими поверхностями машины семя вследствие конструктивных особенностей будет постоянно в нем удерживаться Так например при повороте семени на 71 / 2 условие защемления семени (3) будет также выполняться, так как 2 > X

Минимально необходимое расстояние Е j, которое семя должно пройти по лопатке для удаления шипиков на замкнутой поверхности

La, (4)

где к - минимально необходимое для обламывания шипиков число вращений семени вокруг оси Оу (к>1),

La - длина эллипса в сечении, проходящем через точку А перпендикулярно оси Оу (м)

После ряда преобразований получим следующее выражение для определения необходимого рабочего промежутка шлифовальной лопатки

кЫ±£Ч- (5)

' \b +а tg у

Расстояние между винтовыми каналами, выполненными в лопатке II и служащими для транспортировки семян в направлении от загрузочного окна к выгрузному определится как

E = El+-J-, (6)

cosa

где d — диаметр винтового канала (м),

а - угол наклона винтового канала к направлению вращательного движения шлифовальной лопатки (град)

Амплитуда А возвратно-поступательного движения лопатки должна быть не меньше расстояния Е для обеспечения попадания семени в канал во время его вращения вокруг оси Оу Поэтому амплитуда возвратно-поступательного движения шлифовальной лопатки определится следующим образом

А = 2 к k\al Ьс; (7)

\b + a tg у eos а

Анализируя последнее выражение, можно сделать вывод, что требуемая амплитуда возвратно-поступательного движения шлифовальной лопатки зависит от размерных характеристик и физико-механических свойств семян

Закон возвратно-поступательного движения шлифовальной лопатки относительно поверхности барабана будет задаваться следующим уравнением

г = А эт , (8)

где к(- количество колебаний лопатки за один полный ее оборот,

о2 - угловая скорость шлифовальной лопатки (с 1),

А - амплитуда возвратно-поступательных движений лопатки (м) Время Д? воздействия шлифовальной лопатки на семя до полного удаления ши-пиков, то есть время, необходимое для шлифования единичного семени, определится при условии 2 = Е\, следовательно

£,= А эт к^Ы (9)

Выражая А/ из (9) получим

At = —-—агоэт (Ю)

кхаг А

Определим необходимую длину рабочей части шлифовальной лопатки, и соответственно, рабочую длину шлифовальной машины Для этого определим минимально возможную производительность машины (семян в секунду) в зависимости от размерных характеристик семян и геометрических параметров машины

шт _ М Ь

Чит ~

(П)

1млх Дг

где М - количество шлифовальных лопаток на роторе, Ь - длина рабочей части шлифовальной лопатки (м), 1ШХ - максимальный размер единичного семени моркови (м), Д/ - время, необходимое для шлифования единичного семени (с) Производительность машины будет выражаться следующим образом

ШТ

_ Чмт Щооо (12)

1000

где т1000 - масса 1000 семян моркови (кг) Сопоставляя выражения (10), (11) и (12), выразим длину шлифовальной лопатки

I--Ч МАХ агс8т_1

а>2 М т1000 А

Кроме того, исходя из необходимости размещения всех семян на рабочей поверхности барабана в один слой, производительность цилиндрической шлифовальной машины определится следующим образом

а=° (14)

К

где в - толщина семени (м),

з

р - плотность семян (объёмная масса) (кг/м ),

V ] - окружная скорость поверхности барабана (м/с),

к 2 - коэффициент, учитывающий количество повторностей воздействия на семена внутри барабана Окружная скорость поверхности барабана определится как

г, (15)

где г - радиус шлифовального барабана (м) Распределение семян на поверхности барабана в один слой будет обеспечено, когда его угловая скорость со, будет выше критической, при которой центробежная сила, действующая на семена, превышает силы трения и тяжести Это осуществится при следующем условии

£ , (16)

й>, >

"'г вш <р[

где § - ускорение свободного падения, ср[ - угол трения слоя семян по поверхности барабана (град) Подставляя значения (15) и (16) в выражение (14), получим

д^-Р 1 ОЕЕ (17)

к2 у &т(р[

Выразим радиус шлифовального барабана из последнего равенства

/

д1 к1 эш срх /18%

' ,2 л2 т! „

5 р I £

Выражения (13) и (18) определяют соотношение основных геометрических параметров роторно-цилиндрической шлифовальной машины в зависимости от ее расчетной производительности и физико-механических свойств семян

Рассмотрим взаимодействие порции семян со шлифовальной лопаткой Окружная скорость лопатки определится как

Г2=о)2 г (19)

Масса порции семян, захватываемых одной лопаткой определится следующим образом

т = д I, (20)

где q - производительность (пропускная способность) роторно-цилиндрической шлифовальной машины (кг/с),

I - промежуток времени между прохождением двух соседних лопаток (с) В свою очередь

2 п г (21)

М У2

Подставляя значение У2 из выражения (19) в последнее равенство, получим / =

2яг (22)

М сог

Преобразуем выражение (20) с учетом (22)

2 n q M ю.

Таким образом, масса порции семян, захватываемых одной лопаткой, определяется требуемой производительностью машины, количеством лопаток на роторе и их угловой скоростью

Принимаем, что движение порции семян описывается системой обыкновенных уравнений

х = г вт со2 \у = Г СОЭС02 I,

г = А бшА;, со2 г

Скорости движения в общем виде определятся следующим образом

(24)

Vx-X = r 0)2 cos со2 t,

(25)

• Vy = у = -Г СО2 Sin Сй2 t, Vz = z — А Л, а>2 cos А, а>2 t

Ускорения в общем виде

ах =х = -г col sin ®2

-aY=y = -r а>\ cos<a2 t,

az=z = -A k¡ col sin k¡ co2 t

Результирующая сила, действующая на порцию семян со стороны шлифовальной лопатки, определится

' (27)

(26)

m

а = m-yjcix +al +а\

X У "2

Развернем последнее выражение с учетом ранее полученных зависимостей

т а=2 я д <°2 1Г2+А2 к> 5т2к (28)

М у 1 12

Если учесть, что время воздействия лопатки на порцию семян изменяется в пре-

делах о < t < 2 я »т0 M со.

m а =

2 *_д_оъ12 + Аг к< ml2li

M V M

(29)

Движущая порцию семян сила та должна удовлетворять следующему условию m а< Fmxд0П > (30)

где FMÀXaon - максимально допустимая нагрузка на семена (H)

Таким образом, угловая скорость лопатки определяется движущей силой, которая, в свою очередь ограничивается максимально допустимой нагрузкой на семена

Полученные нами зависимости учитывают как геометрические параметры, так и кинематические характеристики роторно-цилиндрической шлифовальной машины, определяющие ее пропускную способность и качество работы При этом качество процесса шлифования, в значительной степени определяемое повреждаемостью семян, зависит от движущей порцию семян силы

Рис 4 Схема экспериментальной роторно-цилиндрической шлифовальной машины. 1 - бункер-дозатор, 2 - привод ворошилки, 3 - ворошилка, 4 - клиноременная передача, 5 - цепная передача, 6 - электродвигатель привода барабана, 7 - редуктор, 8 -муфта, 9 - электродвигатель привода ротора, 10-рама, 11 - заслонка, 12-выгрузной лоток, 13 - разгрузочное окно, 14-подшипники, 15-вал, 16 - поддерживающие ролики, 17 - рабочие пластины, 18 — рамка, 19 — поверхность барабана, 20 - шлифовальный барабан, 21 - шестерня привода барабана, 22 - зубчатый венец, 23 - упорное кольцо, 24 - возвратная пружина, 25,26 - скользящие шпоночные соединения,

27 - эксцентрик, 28 - упор

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» сформулированы цели и задачи, представлена программа экспериментальных исследований, которая включает

1 исследование физико-механических и технологических свойств семян моркови, производимых в Приморском крае,

2 установление параметров порогового воздействия статических и динамических нагрузок на семена, возникающих в процессе их шлифования,

3 проверку теоретических предпосылок исследований на экспериментальной ро-торно-цилиндрической машине для шлифования семян,

4 определение влияния степени шлифования семян на качество их посева сеялкой точного высева

Дана характеристика приборного обеспечения экспериментальных исследований, условий проведения опытов и измерений исследуемых параметров Приведено описание экспериментальной роторно-цилиндрической шлифовальной машины, общие и частные методики экспериментальных исследований

В качестве параметров, характеризующих качество шлифованных семян, нами были приняты всхожесть и степень шлифования Степень шлифования определялась как процентная потеря массы 1000 семян из навески после шлифования

н ш

Сш = ОТ">00ят'000 100%' (31)

т\т

где Сш - степень шлифования (%),

т"00 - масса 1000 нешлифованных семян (г), тто ' масса 1000 семян после шлифования (г).

Полученные в лабораторных и полевых условиях данные обработаны методом математической статистики на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel. Достоверность результатов оценивалась по F-критерию Фишера.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований и их оценка» приведен анализ результатов лабораторных и полевых экспериментов. Приведены основные экспериментальные зависимости и установлены оптимальные параметры и режимы работы роторно-цилиндрической шлифовальной машины.

По результатам исследования физико-механических свойств семян моркови сорта «Тайфун» представлены вариационные кривые распределения размеров, а также значения коэффициентов статического, динамического и внутреннего трения шлифованных и нешлифованных семян, массы 1000 штук. Получены экспериментальные зависимости всхожести семян от действующего на них усилия при статическом сжатии и сжатии между перемещающимися поверхностями.

По результатам проведенных исследований материалом для изготовления поверхности барабана принята резина ТКМЩ-6, толщиной 6 мм, твердость - 50 усл. ед. по Шору. На рисунках 5 и 6 представлены результаты двухфакторного опыта, где на такие критерии оптимизации, как степень шлифования и всхожесть обработанных семян, было выявлено действие следующих факторов: величины усилия прижатия шлифовальной лопатки к поверхности барабана и частоты вращения ротора.

•е-s

U

28

43 Ч......-.............

Частота 5g \_г._____

вращения ^

ротора, мин'1.

88 V 5

Сила прижатия лопатки, Н.

Рис. 5. Поверхность отклика степени шлифования семян моркови в зависимости от величины силы прижатия шлифовальной лопатки к поверхности барабана и от частоты вращения ротора.

Частота вращения ротора, мин"1.

о4 Л

н

о О

х

о РЭ

Сила прижатия лопатки, Н.

Рис. 6. Поверхность отклика всхожести обработанных семян моркови в зависимости от величины силы прижатия шлифовальной лопатки к поверхности барабана и от

частоты вращения ротора.

Анализируя полученные экспериментальные данные, можно сделать вывод, что с увеличением как силы прижатия, так и частоты вращения ротора степень шлифования семян возрастает. Особенно интенсивен этот рост в диапазоне силы прижатия 5... 10 Н. Однако при величине силы прижатия более 15 Н всхожесть семян значительно снижается, так как семена травмируются. Поэтому оптимальным следует считать усилие прижатия шлифовальной лопатки в 10 Н.

Максимальное значение всхожести обработанных семян (79%) было получено при усилии прижатия в 10 Н и частоте вращения ротора, равной 58 мин. На данном режиме обработки всхожесть несколько повышается по сравнению с исходной благодаря частичному разрушению плотной оболочки семени и, как следствие, лучшим условиям развития зародыша. Кроме того, на данном режиме степень шлифования составляет 30%. Учитывая вышесказанное, данный режим можно считать оптимальным.

Проведенный дисперсионный анализ опытных данных показывает, что в обоих случаях наиболее значимым фактором является величина силы прижатия шлифовальной лопатки к поверхности барабана, взаимодействие факторов незначительно.

Рис. 7. Теоретическая и экспериментальная зависимости производительности ротор-но-цилиндрической шлифовальной машины.

Из рисунка 7 следует, что теоретические и экспериментальные данные дают удовлетворительное согласование в зоне доверительного интервала. Таким образом, проведенные испытания подтвердили результаты наших теоретических исследований.

180 ,

гг

160 J

и

>а 140 -

н

о п 120 -

Я 100 -

л

В 80 -

о 60 -

03

£ 40 -

о

о. С 20 -

0 -1

-Сш = 30%;

- — Сш = 25%;

- - Сш = 20%;

- - - Сш = 15%.

"Теоретическая ■ Экспериментальная

Частота вращения ротора, мин"

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Интервалы между семенами, мм.

Рис. 8. Вариационные кривые распределения интервалов между семенами на ленте.

Далее на стадии лабораторных исследований нами определялись показатели высева семян с различной степенью шлифования на липкую ленту. Одним из важных показателей работы сеялки точного высева является равномерность распределения семян в ряду. После проведенной статистической обработки экспериментальных данных были построены вариационные кривые распределения интервалов между высеянными на липкую ленту семенами (рис. 8).

Результаты эксперимента по оценке влияния степени шлифования семян на точность их высева представлены на рисунке 9. При посеве моркови наиболее оптимально однозерновое распределение семян.

—1 100

РЧ

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

10

N

X

1

N

Ч Ч.

4

л , 3

- / /

> ___

■ - - . /

- . -< ►

15 20 25

Степень шлифования, %.

30

Рис. 9. Зависимость точности высева семян от степени шлифования:

1 — высеянные по одному,

2 — высеянные по два и более,

3 - пропуски,

4 - предельный уровень степени шлифования семян на шасталке ШС-0,1 (контроль).

По результатам лабораторных исследований влияния степени шлифования на качество посева сделаны следующие выводы. Равномерность высева семян возрастает с увеличением степени их шлифования. Наибольшая равномерность наблюдается

при высеве навески с Сш = 30%. Также с увеличением степени шлифования до 30 %

количество семян, высеянных по одному достигает 88%, а количество высеянных по два и более, а также пропусков снижается до 10% и 2% соответственно.

В ходе сравнительных испытаний экспериментальной роторно-цилиндрической шлифовальной машины с серийной шасталкой ШС-0,1 было выявлено, что максимальная степень шлифования семян моркови после обработки на шасталке достигает

26% Таким образом, за счет увеличения степени шлифования семян моркови до 30% после обработки на экспериментальной роторно-цилиндрической шлифовальной машине, количество семян высеянных по одному в лабораторных условиях увеличивается на 6%, а число семян, высеянных по два и более, а также пропусков снижается на 3% и 2,5% соответственно

На стадии полевых опытов нами определялись равномерность всходов моркови, урожайность и стандартность корнеплодов

Таблица 1

Результаты полевого опыта по определению равномерности всходов моркови

Вариант используемой шлифовальной машины Нормальная густота, % Загущенные всходы, % Изреженные всходы, % Пропуски, %

Шасталка ШС-0,1 (контроль) 35 26 28 11

Роторно-цилиндрическая шлифовальная машина 51 23 18 8

Анализ опытных данных показывает, что посев семенами, шлифованными на роторно-цилиндрической шлифовальной машине до степени шлифования 30% по сравнению с контролем позволяет повысить равномерность всходов на 16%, а также снизить количество пропусков на 3%

Таблица 2

Результаты полевого опыта по определению урожайности и стандартности корнеплодов моркови

Вариант используемой шлифовальной машины Урожайность, ц/га Стандартность, % Выход стандартных корнеподов, ц/га

Шасталка ШС-ОД (контроль) 199 76 151

Роторно-цилиндрическая шлифовальная машина 202 78 157

Опытные данные показывают, что в результате повышения показателей точности высева и увеличения равномерности стояния растений моркови в рядке при посеве семенами, шлифованными на роторно-цилиндрической шлифовальной машине, по сравнению с базовым вариантом урожайность повышается на 1,5 %, стандартность корнеплодов на 2 %, а выход стандартных корнеплодов на 6 ц/га Таким образом, опытные данные подтверждают непосредственное влияние степени шлифования семян моркови на качество точного высева и, как следствие, на урожай

Пятая глава «Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения роторно-цилиндрической шлифовальной машины» посвящена экономической оценке внедрения результатов исследований в производство Расчеты, проведенные на основании результатов исследований, показывают, что годовой экономический эффект составляет 2731554 рубля, а срок окупаемости составляет 0,02 года

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Выявлено, что имеется недостаток специализированных машин для шлифования семян мелкосемянных овощных культур, в частности для семян моркови, которые при невысокой стоимости могли бы обеспечивать качественное шлифование семенного материала без его повреждения На основании результатов исследования физико-механических и технологических свойств семян моркови разработана конструкция роторно-цилиндрической шлифовальной машины

2 Теоретически обоснованы условие защемления семени между элементами активной зоны, условие шлифования единичного семени Полученные зависимости учитывают как геометрические параметры, так и кинематические характеристики роторно-цилиндрической шлифовальной машины, определяющие ее пропускную способность и качество работы По результатам расчетов получены оптимальные конструктивные параметры роторно-цилиндрической шлифовальной машины длина рабочей части шлифовальной лопатки Ь = 1050 мм, угол наклона шлифовальной лопатки у =30°, радиус шлифовального барабана г = 230 мм,

амплитуда возвратно-поступательного движения ротора А = 60 мм

3 Экспериментально обоснован оптимальный режим работы роторно-цилиндрической шлифовальной машины при усилии прижатия шлифовальной лопатки к поверхности барабана в 10 Н и частоте вращения ротора, равной 58 мин -1 На данном режиме обработки всхожесть семян повышается на 4% по сравнению с исходной благодаря частичному разрушению плотной оболочки семени и, как следствие, лучшим условиям развития зародыша Степень шлифования обработанных семян при этом составляет 30%

4 Проведенные испытания роторно-цилиндрической шлифовальной машины подтверждают результаты теоретических исследований и дают удовлетворительное согласование в пределах зоны доверительного интервала

5 Посев семенами, шлифованными на роторно-цилиндрической шлифовальной машине до степени шлифования 30% по сравнению с контролем позволяет повысить равномерность всходов моркови на 16%, а также снизить количество пропусков на 3% В результате урожайность повышается на 1,5 %, стандартность корнеплодов на 2 %, а выход стандартных корнеплодов на 6 ц/га

6 Доказана экономическая эффективность применения роторно-цилиндрической шлифовальной машины в технологической цепи предпосевной подготовки семян моркови Годовой экономический эффект составляет 2731554 руб, срок окупаемости машины 0,02 года

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Воронин, Е А Актуальные вопросы возделывания мелкосемянных овощных культур в Приморском крае [Текст]/ Е А Воронин// Аграрная наука Дальневосточного федерального округа в новом тысячелетии сб науч тр - Уссурийск, 2004 -Вып 4 - С 100-102

2 Воронин, Е А Исследование шлифования единичного семени моркови в активной зоне роторно-цилиндрической шлифовальной машины [Текст]/ Е А Воронин, J1А Белозеров// Актуальные вопросы конструирования, эксплуатации и сервиса механических, пневматических и электротехнических устройств сельскохозяйственного назначения - Уссурийск, 2005 - С 75-85

3 Воронин, Е А Методика и результаты исследования параметров роторно-цилиндрической шлифовальной машины [Текст]/ Е А Воронин, JIА Белозеров// Актуальные вопросы теории, использования и технического сервиса средств механизации агропромышленного комплекса - Уссурийск, 2006 -С 148-155

4 Воронин, Е А Методика и результаты исследования технологических свойств семян моркови [Текст]/ Е А Воронин, Л А Белозеров// Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве сб науч тр/ДальГАУ - Благовещенск, 2005 -Вып 11 -С 57-63

5 Воронин, Е А Методика и результаты оценки качества шлифования семян моркови [Текст]/ Е А Воронин, ЛА Белозеров// Актуальные вопросы теории, использования и технического сервиса средств механизации агропромышленного комплекса — Уссурийск, 2006 - С 155-163

6 Воронин, Е А Производительность и конструктивно-технологические параметры роторно-цилиндрической шлифовальной машины [Текст]/ Е А Воронин// Актуальные вопросы конструирования, эксплуатации и сервиса механических, пневматических и электротехнических устройств сельскохозяйственного назначения - Уссурийск, 2005 -С 85-91

7 Воронин, Е А Физико-механические свойства семян моркови, производимых в Приморском крае [Текст]/ Е А Воронин, JIА Белозеров // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве сб науч тр/ДальГАУ - Благовещенск, 2005 -Вып 11 -С 47-57

7

8 Пат RU 2251242, МПК А01С1/00 Машина для шлифования семян моркови [Текст]/ Е А Воронин № 2004103436/12, заявл 05 02 2004, опубл 10 05 2005 -Бюл №13 -4с

9 Воронин, Е.А Влияние конструктивных параметров и режимов работы роторно-цилиндрической шлифовальной машины на качество шлифования семян моркови [Текст]/ Е А Воронин, Л А Белозеров // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им В П Горячкина - М , 2007 - №2 - С 123-125

Воронин Евгений Александрович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ СЕМЯН МЕЛКОСЕМЯННЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР (НА ПРИМЕРЕ МОРКОВИ)

Автореферат

Подписано в печать 15 сентября 2007 г Формат 60 х 90 1/16. Бумага писчая Печать на ризографе уч -изд л -1,19 Тираж 100 экз Заказ № 457

ФГОУ ВПО "Приморская государственная сельскохозяйственная академия" 692510, г Уссурийск, проспект Блюхера, 44

Участок оперативной полиграфии ФГОУ ВПО "ПГСХА" 692500, г Уссурийск, ул Раздольная, 8