автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Очистка семян пшеницы от трудноотделимой примеси с учетом формы в условиях Забайкалья

На правах рукописи

005533444

АБИДУЕВ Алексей Андреевич

ОЧИСТКА СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ОТ ТРУДНООТДЕЛИМОЙ ПРИМЕСИ С УЧЕТОМ ФОРМЫ В УСЛОВИЯХ ЗАБАЙКАЛЬЯ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 СЕН 2013

Улан-Удэ, 2013

005533444

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ямпилов Сэнгэ Самбуевич

Официальные оппоненты Иванов Николай Михайлович

доктор технических наук, профессор директор ГНУ «Сибирский НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства»

Петунов Сергей Васильевич

кандидат технических наук, ст. преподаватель кафедры «Механизация сельскохозяйственных процессов» ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Иркутская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «12» октября 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.06 при ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская 40 в, ауд. 8-124.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления.

Автореферат разослан 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Б.Д. Цыдендоржиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из основных резервов увеличения урожайности и повышения валового сбора зерна является использование для посева высококачественных семян лучших районированных сортов.

Качество высеваемых семян основной зерновой культуры - пшеницы в хозяйствах Забайкалья - неудовлетворительное. Так, доля некондиционных семян составляет примерно третью часть семенного фонда. Семена имеют низкое качество в основном по засоренности, в частности по содержанию семян такого сорного растения, как татарская гречиха, получившего широкое распространение на полях Забайкалья. С целью повышения чистоты семена многократно обрабатывают на поточных линиях или самопередвижных машинах на открытых площадках и в отдельных случаях не добиваются желаемого результата (например, при обработке семян высоких категорий). Многократная обработка зерна обусловливает высокие затраты денежных средств и труда, приводит к увеличению потерь семян основной культуры в отходы (фураж) и повышению механического повреждения семенного материала. Последнее, как известно, способствует снижению полевой всхожести и урожайности.

Семена татарской гречихи имеют относительно меньшую длину, чем семена основной культуры. Одной из причин низкой эффективности очистки семян от указанных примесей в кукольных цилиндрах с ячейками 5,0 мм является то, что крупные семена татарской гречихи не вмещаются в ячейки и поэтому не выносятся в желоб (приемник отходов).

Крупные семена татарской гречихи, имеющие такую же длину, как семена основной культуры, могут быть выделены из обрабатываемого материала, например, по толщине на решетах с продолговатыми отверстиями, как крупные примеси, что позволяет провести эффективную очистку семян от татарской гречихи по совокупности признаков - толщине и длине. К тому же семена пшеницы и татарской гречихи различаются по форме и имеют некоторое различие по скорости витания и плотности, что указывает на возможность окончательной очистки семян от данной примеси на ленточных фрикционных сепараторах (полотняных горках). Однако эффективность очистки семян на указанных сепараторах низкая ввиду того, что вариационные кривые угла трения их перекрываются. Высокая эффективность очистки семян от данной примеси может быть достигнута на сепараторе с восходящим движением рабочей поверхности снабженной выступами, которые, с одной стороны, фиксировали бы семена татарской гречихи с трехгранной формой и выносили бы их вверх и, с другой стороны, не препятствовали бы скатыванию вниз семян пшеницы с эллипсоидной формой.

Таким образом, на основе анализа физико-механических свойств и геометрической формы семян возделываемых в Забайкалье сортов пшеницы и татарской гречихи и исследований процесса их разделения можно обосновать рациональную технологию очистки и оптимальные параметры и режимы работы сепарирующих органов зерноочистительных машин.

Научная гипотеза заключается в том, что эффективность очистки семян от трудноотделимой примеси может быть повышена путем разработки рациональной технологии на базе новых технических средств, а также комплектования сменными триерными цилиндрами и соответствующей настройки зерноочистительных машин на основе учета как физико-механических, так и геометрических факторов.

Целью работы является повышение эффективности очистки семян от трудноотделимой примеси путем разработки рациональной технологии с применением новой конструкции ленточного сепаратора и обоснования оптимальных параметров рабочих органов зерноочистительных машин.

Объектом исследований является технологический процесс очистки семян районированных сортов от наиболее распространенной трудноотделимой примеси (татарской гречихи).

Предмет исследования. Закономерности процесса очистки семян от трудноотделимой примеси с использованием разработанного ленточного сепаратора с новой рабочей поверхностью.

Научная новизна:

- разработан способ эффективной очистки семян пшеницы от татарской гречихи, включающий обработку зерна на колосовом решете, в кукольном цилиндре и на ленточном сепараторе, с новой рабочей поверхностью, причем на колосовом решете выделяются крупные семена татарской гречихи, а мелкие семена татарской гречихи выделяются в кукольном цилиндре с диаметром ячеек равным 1,05-1,10 максимальной длины коротких примесей.

- получены зависимости качественных показателей процесса окончательной очистки семян на ленточном сепараторе с новой рабочей поверхностью от угла наклона поверхности к горизонту, ее скорости и нагрузки.

Новизна технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение №2477184 «Ленточный сепаратор» и положительным решением о выдаче патента на изобретение «Способ очистки семян пшеницы от татарской гречихи» по заявке №201210668/13(015994) от 20.03.2012.

Практическая значимость работы. При использовании разработанной технологии очистки достигается получение посевного материала по чистоте за один пропуск через поточную линию, что обеспечивает снижение затрат денежных средств и труда, травмирования семян и повышение выхода семенного материала.

Положения, выносимые на защиту:

1. Способ эффективной очистки семян пшеницы от татарской гречихи по комплексу признаков и схема технологического процесса очистки и сортирования семян с рациональными параметрами рабочих органов

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию рациональных параметров ленточного сепаратора с новой рабочей поверхностью для окончательной очистки семян пшеницы от татарской гречихи.

3. Результаты производственной проверки разработанной технологии очистки семян от трудноотделимой примеси.

Реализация результатов исследования. Разработанная технология очистки семян пшеницы прошла производственную проверку и внедрена в СПК «Алтайский» Кяхтинского района и СПК «Гигант» Заиграевского района Республики Бурятия.

Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления и Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова (2008-2013 гг.),

международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы эксплуатации МТП, технического сервиса, энергетики и экологической безопасности», посвященной 78-летию И.П. Терских (Иркутск, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе патент РФ на изобретение, решение о выдаче патента РФ на изобретение и 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников из 131 наименований, в том числе 2 на иностранном языке, работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунка и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы, определена цель исследования, изложены научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса очистки семян в хозяйствах Забайкалья. Многолетние исследования и статистические данные показали, что семена имеют низкое качество в основном по засоренности, в частности по содержанию семян такого сорняка, как татарская гречиха.

Рассмотрены известные способы очистки семян от трудноотделимой примеси и схемы технологического процесса очистки и сортирования семян. Вопросу очистки семян пшеницы от наиболее трудноотделимой примеси - татарской гречихи - посвящены работы H.H. Ульриха, П.П. Колышева, И.Е. Кожуховского, Г.Т. Павловского,

A.И. Липовцева, А.П. Кулика, H.A. Урханова и др. Очистке семян от трудноотделимых примесей по совокупности признаков посвящены работы H.H. Ульриха, П.П. Колышева и др., по комплексу признаков - В.Д. Бабченко, А.Н. Зюлина,

B.М. Дринча, С.С. Ямпилова. Очистка зерна от легких примесей путем метания его порциями отражена в работах H.A. Урханова, Г.Ф. Ханхасаева и др., от мелких примесей на решетах - Н.М. Иванова и др. Однако при использовании существующих способов очистки семян от трудноотделимой примеси в условиях Забайкалья, где наблюдается высокая засоренность посевов, не обеспечивается высокая эффективность.

Семена татарской гречихи имеют относительно меньшую длину, чем семена основной культуры. Причиной низкой эффективности очистки зерна в кукольном цилиндре является несоответствие размера его ячеек к длине разделяемых компонен-

тов. Рациональный размер ячеек кукольного цилиндра может быть выбран в каждой зоне путем исследования процесса очистки семенного зерна в цилиндрах с разными размерами ячеек. Процесс выпадения коротких зерен (примесей) из ячеек кукольного цилиндра изучен недостаточно.

Наиболее крупные семена татарской гречихи с такой же длиной, как семена основной культуры, могут быть выделены из обрабатываемого материала до его трие-рования, например, на решете с продолговатыми отверстиями как крупные примеси.

Наибольшую трудность представляет очистка семян высоких категорий, к которым предъявляются повышенные требования по чистоте. Даже многократная обработка зерна на машинах (3-4 раза), приводящая к высоким затратам и травмированию семенного материала и низкому его выходу, не всегда обеспечивает получение кондиционных семян по чистоте. Следует отметить, что семена пшеницы и татарской гречихи различаются по форме, в частности, первые имеют гладкую округлую форму, вторые - трехгранную. Очистке семян на фрикционных сепараторах по и углу трения посвящены работы Н.Г. Гладкова, Н.М. Бушуева и др. Однако эффективность очистки семян от данной примеси по углу трения и форме на существующих ленточных фрикционных сепараторах низкая.

Окончательная очистка семян от татарской гречихи может быть осуществлена на ленточном сепараторе с рабочей поверхностью, снабженной особыми выступами, расположенными поперек направления движения ленты, на которой разделение смеси осуществляется следующим образом. Семена татарской гречихи своими ребрами будут опираться о выступы рабочей поверхности и выноситься ею вверх, а семена пшеницы, имеющие гладкую эллипсоидную форму, будут скатываться по ней вниз.

В связи с вышеизложенным есть основание предполагать, что эффективность очистки семян пшеницы от трудноотделимой примеси может быть повышена путем разработки рациональной технологии с применением предложенной конструкции транспортирующей ленты, комплектования сменными рабочими органами, соответствующей настройки воздушно-решетных машин и триеров. В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Разработать способ эффективной очистки семян пшеницы от трудноотделимой примеси, обосновать схему очистки и рациональные параметры технологического процесса.

2. Определить условие разделения семян пшеницы и татарской гречихи на ленточном сепараторе с новой рабочей поверхностью и обосновать его рациональные параметры.

3. Провести производственную проверку разработанной технологии очистки семян от трудноотделимой примеси и определить ее экономическую эффективность.

Во второй главе изложены результаты теоретических исследований по определению условий разделения семян пшеницы и татарской гречихи на ленточном сепараторе с рабочей поверхностью с выступами, расположенными перпендикулярно направлению движения ленты.

Для очистки семян, размеры которых сопоставимы с размерами семян сорняка, рекомендуется применять иные устройства, например, ленточные сепараторы, разделяющие компоненты зерна по форме.

Рабочая поверхность ленточного сепаратора образована металлическими пластинами, закрепленными на ленту длинной стороной поперек направления ее движения, имеет уклон к горизонту под углом а и перемещается со скоростью V. Причем верхняя часть металлических пластин шириной $ = 5 мм отогнута вверх на угол [1. Наложение отогнутой части пластины на нижнюю часть соседней верхней пластины s\=2 мм. Высота рабочей кромки выступа, на которую опирается зерновка пшеницы, 1г2 = + //««/? (где Я - толщина пластины, мм) (рис.1).

чихи на ней: 1- гибкая лента; 2 - металлические пластины; 3 - винты.

Семена татарской гречихи при поступлении на рабочую поверхность одной гранью опираются на нее и при движении по ней своей боковой гранью упираются об кромку выступа и выносятся вверх. При перемещении по гладкой части поверхности зерновка пшеницы своей передней нижней стороной соприкасается с кромкой выступа и соскальзывает с нее. Форма семян пшеницы принята условно в виде эллипсоида вращения, татарской гречихи - в виде трехгранной пирамиды.

При толщине пластины Н = 0,2 мм верхняя часть ее отогнута на /? = 4°, высота рабочей кромки выступа /г = 0,33 мм; при Н = 0,3 мм значения их составляют соответственно 6° и 0,49 мм; при Я = 0,4 мм - 8П и 0,66 мм; при Н = 0,5 мм - 10° и 0,84 мм.

Рассмотрим условие устойчивого положения зерновки татарской гречихи на выступе рабочей поверхности сепаратора. Зерновка, поступающая на рабочую поверхность, одной гранью опирается на ее гладкую часть и при движении по ней своей боковой гранью упирается об рабочую кромку выступа (см. рис.1). Зерновка при соприкосновении с кромкой выступа обладает определенной силой инерции Р (рис. 2).

Рисунок 2 - Схема действия сил на зерновку татарской гречихи, расположенную на гладкой части и кромке выступа.

Рисунок 3 - Схема действия сил на зерновку пшеницы, расположенную на гладкой части и кромке выступа продольной осью перпендикулярно направлению движения ленты

Расстояние от проекции кромки выступа (т.О) до центра массы частицы (т.С).

ОС = / = 4оВ2+СВ2 . Значения отрезков ОВ = , СВ=0,ЗЗЗЫг (где 1г- высота

кромки выступа, м; Ь ,0,333£-/г.

г=(-

высота Д проекции зерновки, м). Значение угла

/

Уравнение равновесия плоской системы сил с учетом коэффициента трения качения к зерновки татарской гречихи вокруг кромки выступа имеет вид:

Y.Mq(F-) = GIcos(a + у) + к[Gsin(ar + у) + Рcosar]- Plsin у = 0. (1)

После преобразования выражения (1) получим условие устойчивого положения зерновки на кромке выступа в виде:

соя(а + /) +

sin(ar + /) +

sm(a-<p)cosy

eos ф

sin(or-^)sin 7 eos q>

>0,

(2)

где кД - приведенный коэффициент трения качения зерновки, м" .

Условие устойчивого положения зерновки на кромке выступа в случае, когда частица при поступлении на рабочую поверхность опирается одной гранью на гладкую часть и боковой гранью о кромку выступа (Р = 0), имеет вид:

cos(or + у) + у sin(or + у) > 0.

(3)

Рассмотрим случай, когда зерновка пшеницы эллипсоидной формы при поступлении на рабочую поверхность расположена продольной осью перпендикулярно на-

правлению движения ленты и соприкасается в первом случае с ее гладкой частью; во втором - с гладкой частью и кромкой выступа. В первом случае зерновка пшеницы перекатывается по гладкой части и при соприкосновении с кромкой выступа обладает определенной силой инерции Р (рис. 3).

Значение отрезка CD=OC=r=/, СВ=r-h (где r=Q,5d - радиус окружности проекции

Y — И

зерновки эллипсоидной формы, м). Значение угла у = arcsin(-).

г

Уравнение равновесия плоской системы сил имеет вид: Y,M0(F¡) = Glcos(a +r) + kl [G sin(«r+ y) + feos y)]-Pl sin y = 0, (4)

где k\- коэффициент трения качения зерновки пшеницы вокруг кромки выступа..

Сила инерции частицы эллипсоидной формы при перекатывании по наклонной поверхности определяется как разность составляющей силы тяжести Gsin а и силы трения качения F¡= k2N (P=Gsin a- k2Gcos а, где к2 _ коэффициент сопротивления качению зерновки эллипсоидной формы). После преобразования выражения (4) получим условие опрокидывания зерновки пшеницы вокруг кромки выступа (т.О) в виде:

cos(or+ у) н—^-[sin(dT+ у) + (sin«-^2 cosor)cos ^-(sinor-A^ cosor)sin y< 0 (5)

Во втором случае (P=0) условие опрокидывания зерновки имеет вид:

cos(or+ y) +-j-sin(a + у) < 0 (6)

Зерновка пшеницы, расположенная на рабочей поверхности продольной осью вдоль направления ее движения, при скольжении по гладкой части соприкасается своей передней нижней стороной с кромкой выступа и может перемещаться по ней

Рисунок 4 - Схема действия сил на зерновку пшеницы, расположенную на гладкой части и кромке выступа продольной осью вдоль направления движения ленты: а - при опрокидывании: б - при скольжении.

Обозначим малую и большую полуоси эллипса соответственно а и Ъ. Согласно уравнению эллипса, значение ОВ = Xq= bj 1 - ^ ^ .Значение СВ = y^-a-h,

V а1

ОС = 1 = -Jxq + Vq , угла у = arcsin(^y^).

Равновесие плоской системы сил в случае опрокидывания зерновки пшеницы, расположенной продольной осью вдоль направления движения рабочей поверхности, вокруг кромки выступа описывается уравнением (4). После преобразования выражения (4) получим условие опрокидывания зерновки пшеницы в виде:

sin(or — (р) sin у

к\

cos(a+ Y\)+i

sin(or+ у) +-^--

<0.(7)

COS

COS

Условие опрокидывания зерновки при Р = 0 имеет вид:

к\

cos(or+y) + -^--sin(«'-i-7')<0. (8)

Уравнение равновесия плоской системы сил в случае скольжения зерновки пшеницы по гладкой части и кромке выступа (рис. 4,6) имеет вид:

X FiX =G sin а + Р - Fj - F2 sin(/+ 8) = 0, (9)

где д - угол между векторами силы реакции Т и нормальной реакции Л^, град.

Значения сил УУ1' и Т', согласно теореме синусов, могут быть определены по выражениям:

mgcos(a + y) . т,_ mg sin д;

cosy ' cos у

. Значение нормальной реакции N,=NК силы реакции Т= Y, нормальной реакции N2=1/cosd. Подставив в выражение (10) значения силы тяжести G, силы инерции Р=та и сил трения F\ =fNt и F2=fN2 и после его преобразования получим условие скольжения зерновки по кромке выступа в виде:

[cos(ar + y) + sinQfcos^sin(7+J)]-sinof- —— <0 . (10)

cos?' cos^J

Условие относительного движения частицы при Р=0, согласно (11), имеет вид:

—[cos(or + у) + sin or cos 5sin( y+ £)]-sin a < 0 . (11)

cos у

Угол трения семян пшеницы по металлической пластине равен 24-32°, татарской гречихи - 28-36°. Коэффициент трения качения зерновки составляет 0,035, коэффициент сопротивления качению - 0,022. Расчеты показали, что мелкие семена пшеницы, обладающие меньшим углом у, перемещаются по выступу при большем значении угла а, чем крупные, а крупные семена татарской гречихи, обладающие большим углом у, теряют устойчивость на выступе при меньшем значении угла а, чем мелкие,

т.е. верхняя граница движения семян пшеницы по выступу может быть определена условием равновесия первых, нижняя граница устойчивого положения семян татарской гречихи - условием равновесия вторых.

Расчеты по выражениям (8), (9), (10 и (11) при толщине пластин Н-0,5 мм показали, что зерновка пшеницы, расположенная на гладкой части и кромке выступа продольной осью вдоль направления движения ленты, при прочих равных условиях перемещается по кромке выступа и гладкой части скольжением, так как условие опрокидывания частицы вокруг т. О (кромки выступа) наступает при более высоком значении угла а наклона рабочей поверхности к горизонту (рис. 5). При этом частица с силой инерции Р=0 перемещается по несущей поверхности скольжением при более высоком значении угла а, чем частица с Р>0, и условие начала скольжения мелких зерновок (11) определяет верхнюю границу начала соскальзывания зерновок пшеницы с выступа (см. рис. 5).

70 80 а.град

-o.il

Рисунок 5 - Определение условия движения зерновки пшеницы по выступу рабочей поверхности: 1, 1' - скольжением соответственно при Р >0 и при Р = 0; 2, 2' - опрокидыванием

' \ \ \

V1 V' \ \ \ 2 \ V2"

\ \

20 30 40 4 50' ЪО 70 * а.град

-0.1^

Рисунок 6 - Определение условия опрокидывания зерновки вокруг кромки выступа: 1, 1'-пшеницы соответственно при Р >0 и при Р =0; 2, 2' - татарской гречихи

Расчеты по выражениям (5) и (6) показали, что зерновка пшеницы, расположенная на выступе продольной осью перпендикулярно направлению движения ленты, с силой инерции Р=0 опрокидывается вокруг т. О при более высоком значении угла а, чем частица с Р>0 (рис. 6). Расчеты по выражениям (2) и (3) показали, что зерновка татарской гречихи с Р>0 теряет устойчивость на выступе при меньшем значении угла а, чем зерновка с Р=0 и условие опрокидывания крупных зерновок татарской гречихи определяет нижнюю границу устойчивого положения зерновок сорняка на выступе рабочей поверхности (см. рис. 6). Таким образом, верхняя граница начала перемещения зерновок пшеницы по выступу рабочей поверхности определяется условием скольжения чвстицы с силой инерции Р=0 и опрокидывания зерновки, расположенной продольной осью перпендикулярно направлению движения ленты, с Р=0, описываемых выражениями (6) и (11), а нижняя граница устойчивого положения зерновок татарской гречихи на выступе определяется условием устойчивого положения на нем частицы с Р>0, описываемом выражением (2).

Анализ верхней границы перемещения зерновок пшеницы по выступу рабочей поверхности и нижней границы устойчивого положения зерновок татарской гречихи на ее выступе свидетельствует о возможности их разделения на данном сепараторе при толщине пластин Н = 0,2-0,5 мм, при котором высота кромки выступа составляет 0,33-0,84 мм (рис.7).

а,

град

60 50 40

30

0.3 0.4 0,5 0.6 0.7 0,8 И. мм

Рисунок 7 - Изменение верхней границы скольжения зерновок пшеницы по выступу рабочей поверхности (1) и опрокидывания через кромку выступа (1') и нижней границы устойчивого положения зерновок татарской гречихи на выступе (2) в зависимости от высоты Л кромки выступа; О - экспериментальные данные угла соскальзывания и опрокидывания зерновки пшеницы; Д - экспериментальные данные угла опрокидывания зерновки татарской гречихи

С увеличением высоты кромки выступа необходимо повысить угол а наклона рабочей поверхности к горизонту. Разделение семян пшеницы и татарской гречихи на ленточном сепараторе, например при толщине пластин 0,5 мм, возможно при угле наклона его рабочей поверхности к горизонту 58<а<64" (см. рис. 7). Экспериментальными исследованиями необходимо уточнить параметры ленточного сепаратора при подаче зерна тонким слоем.

Таким образом, определены условия разделения семян пшеницы и татарской гречихи на ленточном сепараторе с рабочей поверхностью с выступами, расположенными продольной осью перпендикулярно направлению движения ленты.

В третьей главе приведены методика экспериментальных исследований по определению размерных и аэродинамических характеристик семян и их примесей, рационального размера ячеек кукольного цилиндра триера и положения рабочей кромки его желоба и рациональных параметров ленточного сепаратора. В задачи экспериментальных исследований входили: проверка полученных теоретически закономерностей процесса эффективной очистки семян от трудноотделимой примеси по совокупности признаков (толщине и длине), условий разделения семян пшеницы и татарской гречихи на ленточном сепараторе; обоснование рациональных параметров кукольного триера и ленточного сепаратора, схемы очистки семян с рациональными параметрами рабочих органов и производственная проверка разработанной технологии очистки.

Длина и положение центра массы зерновки определялись с помощью приспособления со штангенциркулем с точностью измерения 0,05 мм. Допустимая нагрузка на

триерный блок определялась производительностью его овсюжных цилиндров при определенном положении рабочих кромок их желобов и допустимых потерях семян в отходы. Эффективность очистки семян оценивалась полнотой выделения примеси и потерями семян в отходы. Опыты по определению рационального размера ячеек кукольного триера проводились на лабораторном триере К-292. Опыты в производственных триерах проводились при частоте вращения цилиндров 45 об/мин.

Для исследования процесса окончательной очистки семян от татарской гречихи нами разработан и изготовлен экспериментальный образец ленточного сепаратора с закрепленными на гибкой ленте металлическими пластинами длинной стороной по ширине ленты, причем передний край каждой пластины опирается на нижний край соседней верхней пластины, образуя своей кромкой выступ для удержания семян татарской гречихи на рабочей поверхности и выноса их вверх. Семена пшеницы, имеющие гладкую округлую форму, соскальзывают с выступов и скатываются по рабочей поверхности вниз (рис. 8).

Рисунок 8 - Схема ленточного сепаратора (а) и его общий вид (б): 1 - нижний валик; 2 - верхний валик; 3 - рама валиков; 4 - гибкая лента; 5 - металлические пластины; 6 - бункер; 7 -винт крепежный; 8 - электродвигатель; 9 - редуктор; 10 - ременная передача; 11 - основание; 12 - задние стойки рамы; 13 - приемник семян; 14 - приемник отходов

Ленточный сепаратор состоит из основания, нижнего и верхнего валиков диаметром 185 мм, установленных на раму, задних стоек, гибкой ленты с металлическими пластинами, бункера, снабженного регулировочной заслонкой и электропривода. Нижний валик приводится во вращение от электродвигателя посредством червячного редуктора и ременной передачи. Скорость рабочей поверхности определяется как отношение длины ленты к измеренному времени ее полного оборота. Изменение скорости ленты осуществляется с помощью преобразователя частоты переменного тока POWTRAN. Угол наклона рабочей поверхности к горизонту устанавливается путем изменения длины стоек. Подача материала регулируется заслонкой.

\

13

а

б

Для экспериментальных исследований были выбраны семена, прошедшие очистку и сортирование на семяочистительном пункте. Содержание семян татарской гречихи в очищенном материале составляло 36 шт/кг.

Исследование технологического процесса окончательной очистки семян пшеницы от татарской гречихи на экспериментальном образце ленточного сепаратора с целью определения его рациональных параметров осуществлено методом планирования эксперимента. Факторы, оказывающие влияние на качественные показатели процесса очистки семян - угол а(Х)) наклона рабочей поверхности сепаратора к горизонту, ее скорость о(Х2) и нагрузка ц(Х^) и пределы их варьирования, выявлены методом экспертных оценок. Поисковыми опытами были определены размеры металлических пластин (толщина, ширина) и обоснованы основные (нулевые) уровни факторов и шаг их варьирования.

В качестве критерия оптимизации выбраны полнота выделения примеси Е(У,) и потери семян в отходы П(У2). Для проведения многофакторного эксперимента был выбран трехуровневый план второго порядка Бокса-Бенкина. Уровни варьирования факторов приведены в таблице 1.

Обработка экспериментальных данных осуществлялась методом регрессионного анализа. Однородность дисперсий в параллельных опытах определялась по критерию Кохрена. Проверка гипотезы об адекватности описания уравнениями второго порядка.

Таблица 1

Уровни варьирования факторов

Уровень и интервал варьирования факторов Факторы

X, *2 Х3

Верхний уровень (+) 50 0,30 1500

Основной уровень (0) 45 0,25 1250

Нижний уровень (-) 40 0,20 1000

Интервал варьирования 5 0,05 250

экспериментальных данных производилась по критерию Фишера. Значимость коэффициентов регрессии рассчитывалась по ¿-критерию путем нахождения доверительных интервалов.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований и их анализ. Экспериментальными исследованиями установлено, что крупные семена татарской гречихи выделяются из зернового материала на колосовом решете с продолговатыми отверстиями шириной 3,0-3,25 мм. Полнота выделения татарской гречихи при обработке зерна на колосовом решете и в кукольном цилиндре с диаметром ячеек 5,6 мм достигает 97%. Полнота выделения коротких примесей (татарской гречихи) Е при обработке зерна в лабораторном триере в зависимости от диаметра ^ ячеек и потерь Я семян в отходы приведены на рисунке 9.

Е

0.9

0,8

0,7

Рисунок 9 - Изменение полноты выделения татарской гречихи в лабораторном триере в зависимости от размера ячеек: 1,2 — соответственно при потерях семян в отходы 3 и 7%

Полнота выделения коротких примесей (татарской гречихи) в кукольном цилиндре с диаметром ячеек 5,0 мм, установленных на триерных блоках поточных линий и самопередвижных семяочистительных машинах, составляет лишь 0,70-0,75.

Полнота выделения коротких примесей в кукольных цилиндрах с диаметром ячеек 5,6 и 6,3 мм выше, чем в цилиндрах с ячейками 5,0 мм в среднем соответственно на 20 и 12%. Значение ее при повышении размера ячеек от 5,0 до 6,3 сначала возрастает, а затем снижается. Высокая полнота выделения татарской гречихи из семян пшеницы при обработке их в триере достигается при соотношении диаметра ячейки и максимальной длины коротких примесей |х= 1,05-1,10 (см. рис. 9).

Полнота выделения татарской гречихи из семян пшеницы в кукольном цилиндре с частотой вращения 45 об/мин машины СМ-4 составляет 0,90-0,95 при положении рабочей кромки желоба под углом 45-55". При этом потери семян в отходы не превышают 10% (рис. 10).

Е

11

40 45 50 55 И л .1 рал

Рисунок 10 - Зависимость полноты выделения татарской гречихи из зерна и потерь семян в отходы от угла установки рабочей кромки желоба триера Таким образом, диаметр ячеек кукольного цилиндра необходимо выбрать равным 1,05- 1,1 максимальной длины коротких примесей и установить рабочую кромку его желоба под углом 45-55° .

Полнота выделения данной примеси в аспирационных каналах машин составляет 18-20%, на пневмосортировальном столе - 22-25%.

Закрепленные на ленту сепаратора пластины толщиной 0,5 мм обеспечивают высокую эффективность очистки семян при незначительных потерях семян в отходы. В результате обработки данных трехфакторного эксперимента получены уравнения регрессии полноты Е выделения татарской гречихи на ленточном сепараторе и потерь П семян в отходы в зависимости от угла а наклона рабочей поверхности к горизонту, ее скорости V и нагрузки q в виде:

Е = -6,335 + 0,318а +1,596у + 0,000398(7 + 0,0284«у - 0,003684а2 -

7.56У2 - 0.00000021 q2 . П = 17,05 - 0,61 la +12,87о - 0,00557^ + 0,32а» + 0,000066»? - 0,017 vq-

+ 0.00452or

- 25,2v2 +0,0000035 g 2

(12)

(13)

Поверхности качественных показателей процесса очистки семян при (а=45 ) приведены на рисунках 11 и 12.

д.кг'мч

0.3— 1100 V.M/C

Рисунок 1 1 - Зависимость полноты выделения татарской гречихи от скорости рабочей поверхности и нагрузки при Х\ = 0

Рисунок 12 - Зависимость потерь семян в отходы от скорости рабочей поверхности и нагрузки при Х| =0

При подаче материала на рабочую поверхность сепаратора q > 1250 кг/м ч №>0) резко снижается полнота выделения примеси Е и повышаются потери семян в отходы П (см. рис.11 и 12). Поэтому подача материала принята на основном уровне 1250 кг/м-ч. После этого рассмотрели изменение качественных показателей процесса очистки семян пшеницы при принятой подаче (рис.13 и 14).

Изучение найденных поверхностей отклика с помощью двухмерных сечений позволяет оценить значения качественных показателей процесса очистки семян при

Рисунок 13 - Зависимость полноты выделения татарской гречихи от угла наклона рабочей поверхности к горизонту и ее скорости при Х3 =0

Рисунок 14 - Зависимость потерь семян в отходы от угла наклона рабочей поверхности к горизонту и ее скорости при Х3=0

различных условиях проведения рассматриваемого процесса и решить компромиссную задачу, включающую определение рациональных параметров сепаратора при высоком качестве очистки и допустимых потерях семян в отходы. Так как при исследовании технологического процесса очистки семян выбраны два критерия оптимизации, то для обоснования рациональных параметров сепаратора необходимо рассмот-

Рисунок 15 - Сечения поверхностей отклика полноты выделения татарской гречихи и потерь семян в отходы при Х3=0

Анализ сечений поверхностей отклика показывает, что высокая полнота выделения примеси (0,93-0,95) при незначительных потерях семян в отходы (0,6-0,8:%) обеспечивается при значениях угла наклона рабочей поверхности сепаратора к горизонту а=42-44н и скорости ее движения и=0,22-0,25м/с. Принимаем а = 43° и и=0,23

м/с. Таким образом, обоснованы параметры ленточного сепаратора для окончательной очистки семян пшеницы от татарской гречихи. При диаметре валиков 185 мм толщина и ширина пластин составляют 0,5 и 20 мм, угол наклона рабочей поверхности сепаратора к горизонту - 43°, ее скорость - 0,23м/с, нагрузка - 1250кг/ч (0,347кг/с) на 1 м ширины рабочей поверхности.

Производственная проверка разработанной технологии очистки семян от трудноотделимой примеси показала ее высокую эффективность. При этом обеспечивается получение кондиционных семян по чистоте за один пропуск зерна через поточную линию, что привело к снижению денежных и трудовых затрат, травмирования семян и повышению выхода семенного материала

В пятой главе приведены технологические схемы очистки семян пшеницы от татарской гречихи с применением новой конструкции ленточного сепаратора и с рациональными параметрами рабочих органов, а также расчет экономической эффективности разработанной технологии. Экономический эффект от использования результатов исследований составляет 2,0-2,14 тыс. руб. на 1 т семенного материала.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Семена пшеницы имеют низкое качество в основном по засоренности, в частности по содержанию семян такого сорняка, как татарская гречиха. Семена данного сорняка имеют наибольшее различие от семян пшеницы по длине, к тому же они различаются по форме. Повышение качества очистки семян может быть достигнуто путем комплектования сменными триерными цилиндрами, соответствующей настройки машин и разделения компонентов зерна по форме.

2. Разработан способ эффективной очистки семян пшеницы от татарской гречихи, включающий обработку зерна на колосовом решете с продолговатыми отверстиями, кукольном цилиндре и ленточном сепараторе с новой рабочей поверхностью, причем на колосовом решете выделяют крупные семена татарской гречихи как крупные примеси, а мелкие семена татарской гречихи как короткие примеси выделяют в кукольном цилиндре.

3. Исследованием обоснована методика выбора размера ячеек кукольного цилиндра триера и положение рабочей кромки его желоба. Размер ячеек цилиндра необходимо выбрать равным 1,05-1,10 максимальной длины коротких примесей, рабочую кромку желоба при частоте вращения цилиндра 45 об/мин рекомендуется установить к его горизонтальному диаметру в зависимости от засоренности зерна под углом 45-55°. Зерноочистительные машины в хозяйствах Забайкалья необходимо оснастить сменными триерными цилиндрами с диаметром ячеек 5,6 и 6,3 мм.

4. Разработан ленточный сепаратор, на ленте которого закреплены металлические пластины длинной стороной перпендикулярно направлению движения ленты, причем каждая пластина своей передней частью опирается на заднюю часть соседней (верхней) пластины и своей передней кромкой образует выступ для удержания семян татарской гречихи на рабочей поверхности и выноса их вверх. Обоснованы

параметры сепаратора - толщина пластин 0,5 мм, угол наклона рабочей поверхности к горизонту 43 , ее скорость 0,23 м/с, нагрузка 0,347 кг/с на 1 м ширины рабочей поверхности.

5. Разработана новая технология очистки семян от татарской гречихи с применением новой конструкции ленточного сепаратора, схема технологического процесса очистки семян с рациональными параметрами рабочих органов и рекомендации по настройке машин.

6. Экономический эффект от использования результатов исследований составляет 2,0 - 2,14 тыс. руб. на 1 т семенного материала.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

а) в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Абидуев Ал.А. Моделирование процесса очистки семян пшеницы от трудноотделимых примесей [Текст] / A.A. Абидуев, Ал.А. Абидуев // Сиб. вестник с.х. науки. -Новосибирск. - 2009. - № 8. - С. 75-80.

2. Абидуев Ал.А. Исследование технологического процесса очистки семян пшеницы от татарской гречихи на ленточном сепараторе [Текст] / Ал.А. Абидуев, С.С. Ямпилов, A.A. Абидуев // Вестник ВСГУТУ. Научный журнал. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ. - 2012. - Вып. 2(37). - С. 45-48.

3.Абидуев Ал.А. Обоснование технологии очистки семян пшеницы [Текст] / А.А.Абидуев, Ал.А. Абидуев // Вестник ВСГУТУ. Научный журнал. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ. - 2011. - Вып. 4 (35).- С. 86- 90.

4.Абидуев Ал.А. Обоснование методики выбора размера ячеек триерных цилиндров [Текст] /A.A. Абидуев, Ал.А. Абидуев // Вестник ВСГУТУ. Научный журнал. -Изд-во ВСГУТУ. - 2012. - Вып. 3(38). - С. 57-61.

б) в других изданиях:

5.Абидуев Ал.А. Совершенствование процесса очистки семян пшеницы в условиях Республики Бурятия [Текст] /A.A. Абидуев, Ал.А. Абидуев, А.П. Эрдыниев // Серия: Технология, средства механизации и технического сервиса в АПК. Вып. 5. -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ. - 2008. - С. 23-28.

6. Абидуев Ал. А. Обоснование конструктивных параметров ленточного сепаратора для очистки зерна от татарской гречихи [Текст] / Ал. А. Абидуев, С.С. Ямпилов //Серия: Технология и средства механизации в АПК. Вып. 9. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ,- 2013. - С.166-171.

7. Абидуев Ал.А. Совершенствование процесса очистки семян зерновых культур в условиях Республики Бурятия [Текст] /A.A. Абидуев, Ал.А. Абидуев, А.П. Эрдыниев // Возобновляемые источники энергии для устойчивого развития Байкальского региона; Материалы III Международной научно-практической конференции (25-27 июня 2008 г.). Улан-Удэ: Изд-во Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова, 2008. - С. 8084.

8. Абидуев Ал. А. Теоретические исследования процесса очистки зерна от татарской гречихи на ленточном сепараторе. [Текст] / Ал. А. Абидуев, С.С. Ямпилов,

A.A. Абидуев // Серия: Технология и средства механизации в АПК. Вып. 9. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ. - 2013. - С.172-178.

9. Патент РФ на изобретение №2477184, МПК В07В 13/00 (2006.01). Ленточный сепаратор/A.A. Абидуев, Ал.А. Абидуев // Опубл. 10.03.2013. Бюл. №7.

10. Решение о выдаче патента РФ на изобретение « Способ очистки семян пшеницы от татарской гречихи» / A.A. Абидуев, Ал.А. Абидуев // по заявке №2012110668/13(015994) от 20.03.2012.

Подписано в печать 09.09.2013 г. Формат 60x84 1/16. Усл. п. л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ №266.

Издательство ВСГУТУ 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в

ФГБОУ ВПО «ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ»

На правах рукописи

04201362630

АБИДУЕВ Алексей Андреевич

ОЧИСТКА СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ОТ ТРУДНООТДЕЛИМОЙ ПРИМЕСИ С УЧЕТОМ ФОРМЫ В УСЛОВИЯХ ЗАБАЙКАЛЬЯ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

научный руководитель: д. т. н., проф. С.С. Ямпилов

Улан-Удэ, 2013 1

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 9

1.1. Условия возделывания и послеуборочной обработки зерна в хозяйствах Забайкалья 9

1.2. Состояние и основные тенденции развития технологии и технических средств обработки зерна 11

1.3. Анализ качества свежеубранного зерна и семян 17

1.4. Анализ способов очистки семян пшеницы от трудноотделимой примеси 22

1.5. Применение статистического метода исследования свойств компонентов зерновой смеси для обоснования технологического процесса очистки семян 34

1.6. Анализ основных теоретических положений по разделению компонентов зерна по длине 39

1.7.Обзор конструкций фрикционных сепараторов Основные выводы, цель и задачи исследования 50

Глава2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕПРЕДПОСЫЛКИСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СЕМЯН ОТ ТРУДНООТДЕЛИМОЙ ПРИМЕСИ 56

2.1. Условия высокоэффективной очистки семян пшеницы от трудноотделимой примеси 56

2.2. Моделирование процесса очистки семян пшеницы от татарской гречихи по толщине и длине 58

2.3. Теоретические исследования процесса выпадения коротких примесей из ячеек кукольного цилиндра 64

2.3.1.Исследование процесса движения зерновки при выпадении из ячейки триерного цилиндра 64

2.3.2.Определение траектории полета зерновки в триерном цилиндре 66

2.4. Обоснование условий разделения семян пшеницы и татарской гречихи на ленточном сепараторе 67

Выводы Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 83 84

3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 81

3.2. Общая методика экспериментальных исследований 81

3.3. Определение угла трения качения зерновки при опрокидывании из ячейки триера и вокруг кромки выступа ленточного сепаратора 90

3.4. Определение угла выпадения зерновки из ячейки цилиндрического триера и траектории ее полета 92

3.5. Определение рациональных параметров кукольных цилиндров триерного блока 98

3.6 Обоснование рациональных параметров ленточного сепаратора 99

Глава4.РЕЗУЛЬТАТЫЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ АНАЛИЗ 4.1. Размеры и скорость витания семян пшеницы и их засорителей 103

4.2 Выпадение зерен из ячеек триерных цилиндров 106

4.3.Обоснование методики выбора размера ячеек кукольного цилиндров и положения его желоба 108

4.4. Эффективность очистки семян пшеницы от татарской гречихи по совокупности признаков 114

4.5. Обоснование параметров ленточного сепаратора 116

4.6. Производственная проверка разработанной технологии очистки семян от трудноотделимой примеси 122

Выводы 124

Глава5 .РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 126

5.1. Схема очистки семян пшеницы от татарской гречихи 122

5.2. Схема технологического процесса очистки и сортирования семян пшеницы 127

5.3. Рекомендации по настройке машин. 130

5.4. Расчет экономической эффективности реализации результатов исследования 131

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 138

Список использованных источников 140

Приложения 155

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшей задачей агропромышленного комплекса России является повышение валового сбора зерна для полного удовлетворения населения собственными продуктами и животноводства фуражом. Производство зерна предусмотрено увеличить в основном за счет повышения урожайности. Одним из путей решения данной задачи является повышение качества семенного материала, которое находится на низком уровне. Так, в последние годы в хозяйствах Российской Федерации из высеянных семян лишь 47,048,2% составляли семена 1-го и 2-го классов стандарта, при этом 15-20% площадей, занятых под зерновыми культурами, засевали некондиционными семенами с повышенным содержанием трудноотделимых примесей и низкой всхожестью. Недобор урожая в целом по стране из-за неудовлетворительной подготовки семян составляет 10-15 млн.т (2-2,5 ц/га) [14, 15, 16, 17, 18].

В хозяйствах Забайкалья высеваются семена более низкого качества. Так, доля некондиционных семян составляет примерно третью часть семенного фонда. Семена имеют низкое качество в основном по засоренности, в частности по содержанию семян такого сорного растения, как татарская гречиха. С целью повышения качества семена многократно обрабатывают на поточных линиях (зерноочистительных агрегатах) или самопередвижных семяочистительных машинах на открытых площадках и в отдельных случаях не добиваются желаемого результата. Такая обработка семенного зерна приводит к увеличению эксплуатационных затрат, снижению выхода семенного материала, а также к повышению механического повреждения семян, которое, как известно, ведет к снижению их полевой всхожести и урожайности [100, 95, 52, 74, 75].

В связи с этим данная работа, имеющая цель повышение эффективности очистки семян пшеницы от трудноотделимой примеси, направлена на решение актуальной народнохозяйственной задачи.

Работа выполнена в соответствии с комплексной научно-технической темой «Программа фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК в бассейне озера Байкал на 2006...2010 годы» по проблеме IV «Элементы формирования эффективной инженерно-технической системы АПК» (№ государственной регистрации ФГУП ВНТИЦ 0120.0712169).

В качестве объекта исследования изучался технологический процесс очистки семян от трудноотделимой примеси.

Семена татарской гречихи имеют наибольшее различие от семян основной культуры по длине, что указывает на низкую эффективность процесса триерования. Триерные машины недостаточно оснащены сменными цилиндрами, регулировка их сложна и требует разработки специальной методики. Кроме того семена пшеницы отличаются от данной трудноотделимой примеси по форме, и имеется некоторое различие их по углу трения.

Схемы и режимы обработки семенного зерна в каждом случае должны выбираться исходя из состава примесей и содержания их в исходном зерне [43,60,84,112]. Высокая засоренность свежеубранного зерна татарской гречихой, которая характерна для Забайкалья, обусловливает необходимость обеспечения более высокой эффективности очистки семян.

На основе анализа изменчивости и корреляции размеров семян пшеницы и сопутствующих засорителей обоснованы способы эффективной очистки семян от татарской гречихи по совокупности признаков (толщине и длине). Крупные семена татарской гречихи, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине, могут быть выделены из обрабатываемого материала на колосовом решете, как крупные примеси.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями процесса очистки семян по длине выявлено, что наиболее важным для достижения высокого качества очистки семян по данному признаку является выбор

триерного цилиндра с рациональным размером ячеек. Важным параметром настройки триера является также положение рабочей кромки его желоба, которое зависит от частоты вращения рабочего органа, засоренности зерна и требуемой чистоты семян, регламентируемой ГОСТом в зависимости от категории. Обоснована методика выбора рациональных размеров ячеек кукольного цилиндра относительно максимальной длины коротких примесей, выносимых ячейками в желоб, и рекомендации по установке рабочей кромки его желоба.

Вскрыты резервы повышения качества очистки семян от распространенных засорителей путем обеспечения необходимой технической оснащенности и соответствующей настройки зерноочистительных машин. Однако получение семян высоких категорий по чистоте (содержанию татарской гречихи) обеспечивается лишь при многократной обработке на машинах, при которой повышаются потери семян в отходы и травмирование семян. Для окончательной очистки семян высоких категорий от татарской гречихи по форме разработан ленточный сепаратор с новой рабочей поверхностью и обоснованы его параметры. Использование ленточного сепаратора в поточной линии обеспечивает за один пропуск зерна через нее доведение материала до норм стандарта по чистоте, что обеспечивает снижение затрат на обработку зерна и травмирования семян, а также повышение выхода готовой продукции.

Для общего случая разработана схема технологического процесса очистки и сортирования семян с рациональными параметрами рабочих органов и разработаны практические рекомендации по выбору рабочих органов и настройке зерноочистительных машин.

Разработанная технология очистки семян от трудноотделимой примеси прошла производственную проверку и внедрена в СГЖ «Алтайский» МО «Кяхтинский район» и СГЖ «ГИГАНТ» МО «Заиграевский район». Производственные испытания разработанной технологии очистки семян от

трудноотделимой примеси показали ее высокую эффективность. Семена высокой категории (оригинальные) со средней засоренностью татарской гречихой за один пропуск через поточную линию доводились до требуемых норм по чистоте, что по сравнению с базовым вариантом - двухкратной обработкой зерна на поточной линии- приводит к снижению эксплуатационных и трудовых затрат, повышению выхода семян и снижению травмирования семенного материала. Путем соответствующей настройки воздушно-решетных машин и триеров обеспечивалось получение рядовых кондиционных семян.

Экономический эффект от внедрения технологии очистки семян от трудноотделимой примеси составил 2,0-2,1 тысяч рублей на 1 т семенного материала.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Способ эффективной очистки семян пшеницы от татарской гречихи по комплексу признаков и схема технологического процесса очистки и сортирования семян с рациональными параметрами рабочих органов

2.Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию рациональных параметров ленточного сепаратора для окончательной очистки семян пшеницы от татарской гречихи.

3.Результаты производственной проверки разработанной технологии очистки семян от трудноотделимой примеси

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Условия возделывания и послеуборочной обработки зерна

в хозяйствах Забайкалья

Забайкалье расположено в умеренных широтах северного полушария, в Юго-Восточной части Сибирского Федерального округа и простирается вдоль южного и северо-восточного берега озера Байкал от 49° до 58 северной широты и от 90° до 122 восточной долготы. На территории Забайкалья расположены Республика Бурятия и Забайкальский край.

Рельеф Забайкалья - горные и равнинные поверхности. Последние встречаются в межгорных котловинах и на широких участках речных долин. Богатые водные ресурсы, заключающиеся в наличии множества озер и более 9 тысяч рек и речек и резко континентальный климат создают естественно климатические особенности условий производства и послеуборочной обработки зерна.

Большое количество солнечных дней и выпадение в период роста растений 10-20% осадков от годового их количества вызывают весенние и раннелетние засухи, что является одним из неблагоприятных факторов, воздействующих на урожайность сельскохозяйственных культур и физико-механические свойства семян и их примесей.

Во второй половине лета выпадает значительное количество осадков. Несмотря на ранние заморозки и ливневые осадки, климатические условия для зерновых культур благоприятны, особенно в местах, где заморозки начинаются поздно, на пологих склонах Селенгинского Среднегорья, в Центральной и южной части Баргузинской котловины. Особенно дождливы вторая половина июля и август.

Дождливая и прохладная погода в августе обычно задерживает созревание и уборку хлебов. Осенние заморозки, наблюдающиеся обычно в

конце августа и начале сентября, в отдельные годы частично повреждают зерновые культуры.

Безморозный период короткий (110-120 дней), поэтому в Забайкалье выращиваются скороспелые засухоустойчивые сорта зерновых культур. Они выведены с учетом тепло- и влагообеспеченности растений в период их основного вегетационного развития (июль), определяемым гидротехническим коэффициентом (ГТК) Г.Т. Селянина. Данный коэффициент характеризует влияние природно-климатических условий на формирование зерновой массы как объекта послеуборочной обработки.

Начало осени характеризуется понижением среднесуточной температуры воздуха. Прогревание воздушных масс в дневные часы чередуется с понижением температуры и заморозками ночью. В результате затяжных дождей и частых туманов создаются специфические условия в период обработки зерна. Повышается влажность и засоренность свежеубранного зернового вороха, увеличивается вероятность его самосогревания и порчи. Поэтому возникает необходимость интенсификации предварительной обработки зернового вороха, его проветривания (охлаждения) и очистки на зернометательных машинах. При этом необходимо правильно использовать состояние воздуха для охлаждения и подсушки в зависимости от времени суток. В ночное время, когда температура воздуха низкая, нужно производить обработку зернового вороха на зернометателях, совмещая очистку с охлаждением, а в дневное время -очистку с подсушкой.

Восточно-Сибирская зона, куда входит Забайкалье, характеризуется высоким значением гидротермического коэффициента, равным 5,8 в период массовой уборки и обработки зерна [43]. Значения гидротермического коэффициента в Забайкалье, отличающимся по своим природно-климатическим условиям от остальной части, определены H.A. Урхановым и составляют 2,06-8,01 [122]. Такое явление обуславливает высокую влажность

и засоренность свежеубранного зернового вороха, в т.ч. овсюгом и татарской гречихой, требует совершенствования технологии очистки семян от указанных примесей.

1.2. Состояние и основные тенденции развития технологии и технических средств обработки зерна

Позднее созревание зерна, высокая влажность и засоренность зернового вороха осложняют послеуборочную обработку, особенно при недостаточном количестве зерноочистительных машин и сушилок.

В Республике Бурятия имеется в наличии 45 зерноочистительно-сушильных комплексов, в том числе производительностью 10 т/ч - 28 и 20 т/ч - 17, из них в рабочем состоянии - 31. В хозяйствах имеются 37 зерноочистительных агрегатов, в том числе производительностью 10 т/ч - 13, 20 т/ч - 20, 30 т/ч - 3, 50 т/ч - 1. Из них в исправном состоянии 32 агрегата.

В хозяйствах имеются в наличии 159 ворохоочистителей ОВП-20 и ОВС-25, из них в исправном состоянии - 136. Передвижных семяочистительных машин ОС-4,5 и СМ-4 насчитывается 64 штуки, из них в исправном состоянии - 54. Имеются 12 машин Петкус-Гигант К-531. Зернопогрузчиков насчитывается 113, из них в исправном состоянии - 85, зернометателей ЗМ-ЗО и ЗМ-60 - соответственно 81 и 67.

В Читинской области было зерноочистительных агрегатов и зерноочистительно-сушильных комплексов - 96, ворохоочистителей - 490 штук, передвижных семяочистительных машин - 416 штук.

Среди задач послеуборочной обработки зерна особенно важно предотвращение потерь и снижение его качества. Потери зерна происходят из-за неудовлетворительной обработки на ворохоочистителях, зернометателях и неправильного хранения. Для приведения зерна в стойкое состояние необходимо довести его влажность до кондиционной. Поэтому необходимо своевременно провести предварительную обработку свежеубранного зернового вороха, обеспечить его очистку от растительных и

вредных примесей, провести подсушку с использованием зернометательных машин [13, 84, 122,127, 124].

Послеуборочная обработка зерна в хозяйствах Забайкалья имеет две тенденции развития: поточная обработка и поэтапная обработка зерна.

Поточная обработка зерна осуществляется на зерноочистительных агрегатах типа ЗАВ производительностью 10, 20 и 40 т/ч и зерноочистительно-сушильных комплексах типа КЗС производительностью 10 и 20 т/ч. Семенное зерно дополнительно проходит очистку и сортирование на семяочистительных приставках СПЛ-5 и СП-10 производительностью соответственно 5 и 10 т/ч.

Рассмотрим технологию обработки семенного зерна на пункте, состоящем из зерноочистительно-сушильного комплекса КЗС-20Ш и семяочистительной приставки СПЛ-5 (рис. 1.1).

Зерноочистительное отделение комплекса КЗС-20Ш включает завальную яму, автомобилеподъемник ГАП-2Ц, загрузочную норию 2НПЗ-20, машину предварительной очистки ЗД-10000, две воздушно-решетные машины первичной очистки ЗАВ-10.30000, два триерных блока ЗАВ-10.90000 централизованную аспирационную систему ЗАВ-20.60000, транспортер передаточный ЗАВ-10.50000АВ, транспорт