автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Процесс, параметры и режимы инкрустационной обработки семян зернобобовых и зерновых культур протравливателем с вращающимся коническим рабочим органом

ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

СТИБЕЛЬ ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ

ПРОЦЕС, ПАРАМЕТРИ І РЕЖИМИ ІНКРУСТАЦІЙНОЇ ОБРОБКИ НАСІННЯ ЗЕРНОБОБОВИХ І ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР ПРОТРУЮВАЧЕМ З ОБЕРТОВИМ КОНІЧНИМ РОБОЧИМ ОРГАНОМ

05.20.01 - механізація сільськогосподарського виробництва

дисертації на здобуття наукового ступеня

- кандидата технічних наук

УДК 632:98:631.331.992

АВТОРЕФЕРАТ

Львів-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі механізації вирощування зернових культур Інституту механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, провідний науковий

співробітник Тимошенко Степан Петрович, ' Інститут механізації та електрифікації сільського

господарства УААН, завідувач групи.

Офіційні опоненти : доктор технічних наук, професор, академік УААН, РАСГН та АІНУ, заслужений діяч науки і техніки України Погорілий Леонід Володимирович, . Український державний центр випробування та

прогнозування техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва, директор'

кандидат технічних наук Ковалишин Степан Йосипович, Інститут землеробства і

тваринництва Західного регіону УААН, завідувач лабораторії землеробства. •

Провідна установа: Національний аграрний університет, кафедра

сільськогосподарських машин, м.Київ.

' Захист відбудеться С&0ҐІМ5Ї 2000 р. о “^годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради К36.814.03 у Львівському державному аграрному університеті за адресою: 80381, м. Дубляни, Жовківський район, Львівська область.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського державного аграрного університету.

Автореферат розісланий „24і1 2000 р.

Вчений секретар (РґТУ //7

спеціалізованої вченої ради, доцент Чухрай В.Є.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Захист рослин від шкідників, хвороб і бур’янів займає вагому частку в комплексі заходів, спрямованих на забезпечення стабільного врожаю сільськогосподарських культур, і дає не! менше половини запланованого збору врожаю. Одне з провідних місць у системі захисту рослин належить процесу знезаражування насіння. Модернізація машин для знезаражування насіння дала можливість в 6070-х роках перейти від нанесення препаратів на зерно сухим способом, при якому 30-60% препарату осипалось, забруднюючи навколишнє середовище, до вологого знезаражування з обов’язковим введенням в робочу рідину клейких речовин (концентрату сульфітно-спиртової барди, силікатного клею, патоки).

Використання водорозчинннх полімерів як клейких речовин, що додаються в суспензії пестицидів (70-80 -ті роки), дозволило розробити більш ефективну технологію знезаражування - інкрустацію насіння, тобто обробку насіння пестицидами з клейкими плівкоутворювальними компонентами. Проте протруювачі, розроблені 20-30 років тому для реалізації, переважно, технології напівсухого протруювання насіння, за своїм технічніш рівнем не забезпечують якісної реалізації сучасної технології і вимог інкрустації насіння, особливо зернобобових культур.

Існує гостра потреба в дослідженні і розробці ефективного технологічного процесу і робочого органа для інкрустації насіння зернобобових і зернових культур, оскільки посівні площі тільки гороху в Україні займають 732 тис.га. Використання запропонованого нами протруювача насіння порівняно з серійним дозволить збільшити ефективність процесу інкрустації насіння і виключити травмування останнього.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Робота виконувалась в ІМЕСГ УААН в 1989-1993 роках в рамках тематичних планів науково-дослідних робіт наукової групи механізації знезаражування насіння сільськогосподарських культур за завданням УААН 1.5.1 ’’Створити екологічно безпечні технології і технічні засоби знезаражування насіння сільськогосподарських культур, що забезпечують одержання чистої продукції та зменшують на 25-50% або виключають застосування пестицидів“, розділ 19Р.1.5.1.2 “Створити універсальний інкрустатор насіння зернобобових і зернових культур для малих господарств, що виключає травмування насіння та забезпечує зменшення витрати пестицидів“.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - обґрунтувати процес, параметри, конструкцію і режими роботи робочих органів протруювача для реалізації інерційно-фрикційного способу нанесення

препаратів на насіння зернобобових і зернових культур, що забезпечує можливість якісної інкрустації насіння та виключає його травмування. Завдання дослідження: обґрунтувати вимоги до перспективного

протруювача і розробити конструктивно-технологічну схему експериментального робочого органа для реалізації інерційно-фрикційного способу нанесення препаратів на насіння зернобобових і зернових культур; експериментально дослідити процес дозування насіння та обґрунтувати конструктивні параметри дозатора; теоретично та експериментально дослідити процес нанесення робочого розчину пестициду з додаванням полімеру, на прикладі насіння гороху і пшениці та оптимізувати параметри і режими роботи конічного робочого органа за критеріями якості; розробити дослідний зразок протруювача та здійснити його експериментально-виробниче випробування; провести техніко-економічне порівняння розробленого протруювача із серійним. Об’єкт дослідження - протруювач насіння с.-г. культур з обертовим конічним робочим органом та процес нанесення захисного матеріалу на насіння. Предмет дослідження - залежність показників якості обробки насіння гороху і пшениці захисними препаратами від параметрів і режимів роботи обертового конічного робочого органа. Методи дослідження: аналізу і синтезу, математичного моделювання та

лабораторно-виробничого експериментування; планування експериментів; фотоколориметричного аналізу; математичної статистики. „

Наукова новизна одержаних результатів. Обґрунтована ефективність інерційно-фрикційного способу нанесення препарату на насіння, для реалізації якого розроблена конструктивно-технологічна схема протруювача насіння зернобобових і зернових культур. Виявлені основні чинники, що визначають продуктивність дозатора об’ємного типу, запропоновано математичну модель та реалізовано програму розрахунку на ПЕОМ продуктивності цього дозатора на насінні гороху і пшениці в експериментальній конструкції протруювача. Отримано емпіричні залежності для розрахунку продуктивності дозатора за його параметрами і режимами роботи робочого органа, теоретичні та експериментальні залежності траєкторії руху зернівок по поверхні робочого органа та якості обробки насіння від основних конструктивних параметрів та режимів роботи протруювача. Розроблено, виготовлено та випробувано у виробничих умовах експериментальний протруювач, визначені його техніко-економічні показники.

Практичне значення отриманих результатів. Обґрунтована і розроблена конструктивно-технологічна схема і конструкція протруювача, що реалізує інерційно-фрикційний спосіб нанесення рідких пестицидів на насіння. Визначені за критеріями продуктивності та якості

з

інкрустації оптимальні параметри і режими роботи робочого. органа протруювача інерційно-фрикційного типу, які включають куги при вершині конічного робочого органа (КРО) і вивантажувального конуса, довжину їх твірних, частоту обертання конусів. Виготовлено і випробувано у виробничих умовах дослідний протруювач насіння зернобобових та зернових культур продуктивністю до 10 т/год, що підтвердило надійність технологічного процесу його роботи, високу ефективність інерційно-фрикційного способу нанесення рідких препаратів на насіння цих культур.

У зв’язку з цим, за прямими договорами із замовниками виготовлено і передано протруювачі насіння 5 господарствам Київської області. Результати досліджень передані ГСКТБ „Сільгоспхіммаш“ (Львів) для практичного користування.

Особистий внесок здобувана. Дисертація є самостійною роботою автора. Вона базується на відомому способі нанесення рідких пестицидів на насіння, розробленому в ІМЕСГ УААН. У наукових статтях, опублікованих у співавторстві, здобувачем проведено аналіз технологій і машин для протруювання насіння, а також робочих процесів нанесення препаратів на насіння різними типами робочих органів протруювачів; обгрунтовано шляхи усунення недоліків робочих процесів протруювачів і описано конструктивно-технологічну схему дослідної установки для проведення експериментальних випробувань процесу інкрустації насіння інерційно-фрикційним способом [1,9]; викладено результати дослідження процесу дозування насіння, одержано математичні моделі для розрахунку продуктивності дозатора на насінні гороху і пшениці [7].

Особисто здобувачем також проведено теоретичний розрахунок кінематики руху зернівки поверхнею обертового КРО, обгрунтовано параметри і режими процесу нанесення рідких пестицидів на насіння, виготовлено експериментально-дослідні зразки протруювачів, підготовлено рекомендації щодо використання результатів досліджень у виробництві.

Апробація результатів роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на: Республіканській науковій конференції “Шляхи докорінного покращення продовольчого забезпечення в нових умовах господарювання“ (Суми, 1990р.), науково-практичній конференції молодих вчених та спеціалістів „Наукові розробки та досягнення молодих вчених - с.-г. виробництву“ (В.Бакта, 1991р.); науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів „Вклад молодих вчених в інтенсифікацію с.-г. УРСР“ (Чабани, 1991 р.); 2-й Республіканській конференції молодих вчених і спеціалістів ’’Питання захисту с.-г. культур від шкідливих організмів“ (Київ, 1991 р.);

науково-технічній конференції “Інженерно-технічне забезпечення виробництва сільськогосподарської продукції в нових умовах господарювання“ (Глеваха, 1992 р.); міжнародній науково-технічній конференції з питань розвитку механізації, електрифікації і автоматизації сільськогосподарського виробництва в умовах ринкових відносин (Глеваха, 1994 р.); на засіданні відділу механізації вирощування зернових культур ІМЕСГ УААН, (Глеваха, 1989-1994 рр., 1996 р., 1999 р.); на засіданні вченої ради ІМЕСГ УААН (Глеваха, 1989-1994 рр.); міжкафедральному науково-методичному семінарі Львівського. ДАУ, (Дубляни 1999 р.), міжнародному науковому конгресі молодих вчених та студентів (Дубляни, 2000 р.).

Публікації. Результати наукових досліджень опубліковані в 10 друкованих працях, з них 1 стаття в науково-теоретичному журналі, З статті у збірниках наукових праць, 6 тез доповідей у матеріалах конференцій. Загальний обсяг публікацій складає 1,44 друк, арк., з них автору належить 1,03 друк. арк.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків, викладена на 129 сторінках основного машинописного тексту, містить 12 таблиць, 47 рисунків, бібліографічний список з 128 найменувань використаних джерел і 7 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність роботи, її наукову новизну та практичне значення. Сформульовано мету та завдання досліджень.

У першому розділі - ’’Стан механізації знезаражування насіння. Завдання досліджень“ - подано аналіз чинників, що впливають на ефективність процесу протруювання насіння сільськогосподарських культур: протруйників насіння, їх відповідності до вимог протруювання, ефективності та особливостей технологій їх застосування; методів і способів знезаражування насіння, доцільності та ефективності їх використання; технологій, організаційних форм та строків протруювання насіння; робочих процесів і конструктивних особливостей протруювачів, а також сучасних агротехнічних вимог до них.

Встановлено, що найбільш досконалим є процес протруювання насіння водними розчинами і суспензіями пестицидів з додаванням полімеру, тобто інкрустація. Проте для реалізації цього процесу у виробництві відсутні машини, що значно знижує його ефективність, особливо при протруюванні насіння крупнозернистих культур (зернобобових і кукурудзи).

Проаналізовано процес протруювання насіння серійними протруювачами з позиції теорії змішування і на основі одержаних висновків сформульовано вимоги до високоефективного протруювача насіння сільськогосподарських культур, а також проведена оцінка відповідності цим вимогам відомих типів протруювачів. ,

У другому розділі - "Теоретичні передумови нанесення рідких пестицидів на насіння сільськогосподарських культур інерційно-фрикційним робочим органом“ - проведено теоретичні дослідження руху зернівки по внутрішній поверхні обертового КРО.

Враховуючи, що інерційно-фрикційний КРО здійснює нанесення : Робоча рідина препарату на зернівку в процесі їх

Одержана на підставі другого закону Ньютона система диференційних рівнянь (1)

була розв’язана при заданих початкових умовах за допомогою числового методу Рунге-Кутта.

Аналізом одержаних за допомогою ПЕОМ результатів розрахунків установлено характер впливу основних параметрів і режимів роботи КРО на траєкторію І швидкість руху зернівки по його поверхні. Збільшення кута 20о при вершині КРО і частоти обертання його (рис.З), а також коефіцієнта тертя f зернівки об матеріал конуса вкорочує траєкторію її руху поверхнею конуса.

спільного переміщення по робочій поверхні обертового КРО (рис.1) і, отже, траєкторія руху зернівки по

.4' цій поверхні суттєво впливає на

якість обробки насіння препаратом, теоретично досліджено рух зернівки по внутрішній поверхні обертового

Рис.1. Схема дозатора насіння з експериментальним робочим органом: 1 -механізмрегулювання подачі насіння: 2 - обертовий КРО: 3 - розподільний конус насіння; 4 - дозувальний отвір: 5 -бункер для насіння.

т

/рвтО.

1^Тсскв,,

Рис.2. Схема до складання диференційного рівняння руху зернівки поверхнею обертового КРО: Х,У^ - координати; р -радіус-вектор положення зернівки на конусі; т - маса зернівки; (ро - кут повороту зернівки відносно конуса (відставання); g - прискорення сили тяжіння; 60 - половина кута при вершині КРО; со -кутова швидкість КРО; г -відстань від осі КРО до зернівки на його поверхні; N -сила реакції.

При цьому абсолютна швидкість руху зернівки на КРО зростає зі збільшенням частоти його обертання (рис.4) і зменшенням кута гіри його вершині.

0,40 0,80 1.20 1.60 2.00 фь

0,40 0,80 1.20 1.60 2.00

Рис.З. Залежності радіус-вектора положення зернівки гороху від кута <р0 ; а - з кутами 2в0 при вершині: 1,- в0=25°, 2 - 00=30°, 3.- вв=35°, п=400 хе'1; б - на частотах (п) його обертання: 1.- п=350 хе'1, 2,- п=450хв'\3.-п=500 хе'1, в0~30°.

б

а

0,20 р, м

0 0,05

б

0,15 0,20 р, м

Рис.4. Зміна абсолютної швидкості руху зернівки гороху по внутрішній поверхні КРО залежно від радіус-вектора на частотах (п) обертання: 1,- п=250 хв~‘, 2,-п=350 хв', 3,- п=450хв', 4,- п-500 хв1; а - в0=25°; б - во=30°.

Виходячи з балансу сил, що діють на зернівку, одержали кінематичний показник к роботи КРО (2) і номограму (рис.5) для визначення режимів, що забезпечують рух зернівки угору по твірній конуса.

к = агг > 1+1^90 (2)

й ‘80о-*■

Рис.5. Номограма для визначення режимів роботи експериментальних КРО, що забезпечують рух зернівки угору по твірній конуса: 1-5 - залежності кінематичного показника' роботи КРО від коефіцієнта тертя зернівки з робочою поверхнею відповідно при значеннях кута в0= 40°, 35°, 30°, 25° і 20°; 6-Ю - залежності кінематичного показника роботи КРО від частоти його обертання відповідно при значеннях радіуса днища г„: 0,08 м, 0,09 м, 0,1 м,

0,11 м і 0,12 м.

Швидкість руху зернівки по твірній зовнішнього (вивантажувального) конуса збільшується з наближенням її до вивантажувальної горловини тим швидше, чим менші частота обертання конуса і кут при його вершині (рис. 6).

200

0,2

0.3

р, м -0,40 -0,30 -0,20 -0,10 О Р. И -0,40 -0,30 -0,20 -0,10 0

а б

Рис. 6. Зміна швидкості руху зернівок по твірній бокової поверхні вивантажувального конуса залежно від радіус-вектора на частотах (п) обертання: ].-п=200хв , 2,-п=250 хв'1, 3,- п=300хв'!, 4,- п=350 хв~‘: а - гороху (вв-3(Р), б - пшениці 60=(20°). -

Більша частота обертання вивантажувального конуса сповільнює рух насіння вздовж твірної, а на певних частотах навіть затримує його на конусі.

У третьому ■ розділі - “Програма, методика та результати експериментальних досліджень“ - подано характеристики об’єктів, програму та методики експериментальних досліджень. Досліджувались експериментальні робочі органи: дозатор насіння, обертовий КРО, процеси дозування та обробки насіння рідкими препаратами за їх допомогою відповідно.

В дослідах продуктивність дозатора визначали як з обертовим КРО, так і без нього на насінні гороху сорту Уладівський ювілейний і пшениці сорту Білоцерківська 47. Згідно з матрицею плану експерименту і програмою обчислень на ПЕОМ виконано кореляційно-регресивний аналіз, в результаті якого одержано математичні моделі для розрахунку продуктивності дозатора без КРО:

на насінні гороху : ц = 0,000018Н2,286 сі0,887 (3)

і насінні пшениці: Ч ~ 0,0025Н1,848<і0'203 , (4)

де Н - висота дозувального отвору між окрайкою випускної горловини і розподільним конусом; <1 - діаметр випускної горловини бункера для насіння. Причому, при Н<15 мм для гороху і Н<10 мм для пшениці процес дозування нестабільний внаслідок заклинювання

насіння, а при значеннях (Н), коли площа <, =янГс1-Нсо5-1’ живого

перерізу дозувального отвору більша або дорівнює площі (Ба) живого перерізу випускної горловини, продуктивність дозатора досягає максимального значення і визначається дише діаметром (сі) випускної горловини, (тут Р - кут при вершині розподільного конуса).

При встановленому КРО під випускною горловиною -продуктивність дозатора визначається кутом 20о при вершині і частотою обертання (рис.7).

кГ/с

Рис.7. Вплив кута (20д) при вершині робочого органа на його продуктивність (ц) на насінні гороху: ----------- 1.- п=150 хв'1, 2,- п-250

Оп, фад

хв'1, 3,- п-350хв~', 4,-п=450хв"1;

----------дінії відповідних фактично

установлених продуктивностей

дозатора (¿=100 мм): А-1,39 кГ/с, Б=2,08 кГ/с, В=2,78 кГ/с.

Експериментальні дослідження впливу параметрів і режимів роботи КРО на траєкторію і швидкість руху зернівки по його робочій поверхні вивчали за допомогою методу швидкісного фотографування. Результати дешифрування кадрів оброблені на ПЕОМ, в результаті чого визначені траєкторії (рис.8) та швидкість руху зернівок гороху і пшениці (рйс.9) по твірній робочої поверхні КРО при різних значеннях частоти обертання та кута при його вершині.

Дослідження впливу параметрів і режимів роботи КРО на якість обробки насіння плівкоутворювальною робочою рідиною проводили на тій же експериментальній установці, на якій вивчали і кінематику руху насіння. Змінними величинами в дослідах були: кут (20о) при вершині КРО, частота обертання його (п) і подача (я) насіння на КРО.

Норма витрати робочої рідини була постійною і становила 10 л/т насіння. Якість обробки насіння оцінювали двома показниками: повнотою (Р) обробки насінини (відношенням фактичної кількості препарату на насінині до заданої, %) та її нерівномірністю V (коефіцієнтом варіації). Кількість препарату на кожній насінині визначали колориметричним методом з похибкою до 0,3%. "

в г

Рис. 8. Траєкторії руху зернівок по поверхні обертового КРО: горох а) - бо =25°, 6) - в0 =ЗСР; пшениця в) - во = 25°, г) - Оо~ 30°; 1.-п = 500 хе'1, 2,- п = 450 хв'', З,-п = 350хв'!

Аналізом одержаних експериментальних даних (рис. 10) встановлено, що найбільша повнота обробки насіння гороху (68,3-78,8%) за допомогою КРО з кутами 80=25о,30° і 35° досягалася при частоті обертання в межах п=250-350 хв"1. Збільшення частоти обертання усіх КРО понад 350 хв'1 призводило до зменшення повноти обробки насіння, а зменшення від 250 хв'1 до 150 хв'1 - до зменшення їх продуктивності. При всіх значеннях частоти обертання найбільша повнота обробки насіння досягалася на КРО з кутом при вершині 29о=60°.

а б

Рис. 9. Зміна швидкості руху зернівки гороху по твірній бокової поверхні КРО залежно від радіус-вектора на частотах обертання: а) - 90=25°, б) - &0=30°;1-п~500 хв'1, 2,- п~450 хв'1, 3,- п=350 хв'1, 4,- п=250 хв~'.

Рис. 10. Залежність повноти (Р) обробки насіння гороху і продуктивності (д) від частоти (п) обертання КРО: 1,- ва=20°, 1а.- во=250, 2,- б0 =30°, З,- 0О = 35°; 4. - лінія фактично

установленої продуктивності дозатора безКРО(д=2,78кГ/с).

Збільшення подачі

насіння на КРО від 5 до 10 т/год призводило до зростання повноти обробки його, що пояснюється збільшенням кількості зернівок на його робочій поверхні, а отже збільшенням площі відбнрання рідини з поверхні та інтенсивнішим перерозподілом її між насінинами. Проте, навіть найвища - 78,8% на конусі з кутом 0о=ЗО°, з подачею 10 т/год і частотою обертання КРО п = 350 хв-1 - повнота обробки насіння гороху свідчить, що робоча рідина з поверхні КРО відбирається не повністю. У зв’язку з цим та з метою забезпечення локального вивантаження обробленого насіння з протруювача в конструкцію останнього були додатково введені змінні зовнішні (вивантажувальні) робочі органи з кутами 0о~2О° і 30° і довжиною твірної відповідно 0,47 і 0,32 м.

Дослідженнями впливу параметрів вивантажувальних конусів і частоти їх обертання на стабільність вивантаження насіння пшениці і гороху встановлено, що надійне вивантаження насіння гороху з конусів з кутом 9о=20° і 0о=ЗО° забезпечується на частоті обертання їх п=250-300 хв'1 і п=200-250 хв'1 відповідно, а насіння пшениці з конуса з кутом 0о=2О° і п=200-250 хв'1.

Методики дослідження впливу вивантажувального конуса на повноту (Р) та нерівномірність (V) обробки насінини, відбору проб і визначення якості обробки були такими ж як методики досліджень з використанням конічного робочого органа. Порівняння одержаних даних за повнотою обробки насіння на експериментальній установці показує, що вивантажувальний конус істотно впливає на якість обробки насіння і повноту відбирання робочої рідини.

Так, повнота обробки насіння протруювачем з вивантажувальним конусом 0о=2О° і п=300 хв'1 становить 94,1%, нерівномірність 9,4%, а з вивантажувальним конусом 0о=ЗО°, п=250 хв'1 - відповідно 90,7% і 12,3% (табл.1). Це пояснюється більшою довжиною твірної і дещо більшою частотою обертання вивантажувального конуса з 0о=2О°, в результаті чого збільшується довжина траєкторії насіння у відносному переміщенні його по конусу, що- зумовлює більшу повноту відбирання робочої рідини. -

Таблиця 1 - Результати досліджень якості обробки насіння гороху експериментальною установкою з встановленим вивантажувальним конусом

Половина кута (0О) чри вершині, град Подача (ч) насіння на конус, т/год. Частота обертання (п), хв'1 Повнота (Р)обробки насіння, % Нерівномірність V обробки насіння, %

КРО вивантажу- вального конуса КРО вивантажу- вального конуса

ЗО 30 10,0 350 250 90,7 12,3

ЗО 20 10,0 350 250 92,3 9,6

ЗО 20 10,0 350 300 94,1 9,4

30 20 10,0 350 350 - -

З метою вивчення можливості обробки насіння пшениці цим самим робочим органом були проведені експерименти з використанням робочих конусів, які, як показали експериментальні дослідження, забезпечували найкращі показники обробки насіння гороху (табл.2).

Таблиця 2 - Результати досліджень якості обробки насіння пшениці експериментальною установкою з встановленим вивантажувальним конусом

Половина кута (0о) при вершині, град Подача (ч) насіння на конус, т/год. Частота обертання (п), хв"1 Повнота (Р) обробки насіння, % Нерівномірність (V) обробки насіння, %

КРО вивантажу- вального конуса КРО вивантажу- вального конуса

350 94,5 9,5

ЗО 20 5,0 450 250 94,3 9,6

500 94,0 9,7

350 94,9 9,2

30 20 7,5 450 250 94,7 9,3

500 94,6 9,4

350 96,3 7,9

ЗО 20 10,0 450 250 95,2 9,1

500 95,3 9.2

30 20 10,0 400 300 - -

У четвертому розділі - “Виробнича перевірка і техніко-економічна оцінка ефективності протруювача зернобобових і зернових культур“ - наведена методика, завдання та результати перевірки надійності технологічного процесу і якісних показників роботи протруювача в виробничих умовах. Для вирішення поставлених завдань в ІМЕСГ УААН був розроблений і виготовлений дослідно-виробничий варіант протруювача насіння зернобобових і зернових культур (рис. 11). Виробничі випробування проводили в оптимальних режимах,

встановлених в лабораторних умовах, в колгоспі „Україна“ Миронівського району Київської області при інкрустуванні насіння гороху сорту Уладівський ювілейний і пшениці сорту Миронівська 808. Одержані результати інкрустації насіння (гороху повноти Р=93,8% і нерівномірності v=9,6% і пшениці P=97,l% і v=8,5%) свідчать, що дослідний протруювач насіння забезпечує якість обробки насіння гороху і пшениці, що задовольняє діючі агротехнічні вимоги.

Контроль травмування насіння гороху і пшениці в процесі інкрустування проводили згідно з ГОСТ 4764-82. З’ясувалося, що відсоток травмованих насінин як до інкрустації, так і після неї запишається практично стабільним і це свідчить про те, що травмування насіння робочим органом машини практично відсутнє і підтверджує висновки теоретичних досліджень. '

Вимірювання енергетичних показників приводу конічних робочих органів показали, що протруювач насіння порівняно з серійним КПС-10А скоротить загальні енергозатрати на 61% і, крім того, дасть економію від збільшення врожаю за рахунок усунення травмування насіння.

Puc.ll. Технологічна схема протруювача насіння зернобобових і зернових культур: 1-бункер для насіння: 2-механізм приводу вивантажувального конуса; 3-кожух; 4- обертовий КРО; 5-вивантажувальний конус; 6-розподільний конус насіння; 7- вивантажувальний лоток; 8 і 11 - електродвигуни; 9-рама; 10-відбивач;12-сітка; 13-трубка подачі робочої рідини; 14-механізм регулювання подачі насіння;—► - насіння; ► - робоча рідина;0—- оброблене насіння.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено, що інерційно-фрикційний спосіб нанесення препаратів на насіння найбільш повно задовольняє вимоги до процесу інкрустації насіння і виключає травмування його.

2. Реалізація інерційно-фрикційного способу нанесення робочої рідини протруйника з плівкоутворювальним полімером на насіння можлива протруювачем насіння зернобобових і зернових культур з обертовими конічними робочими органами, параметри та режими роботи яких теоретично і експериментально обґрунтовуються.

3. Продуктивність (q, кГ/с) проточного дозатора насіння об’ємного типу з розподільним конусом з кутом при вершині р=90° залежить від діаметра (d) випускної горловини, висоти (Н) дозувального отвору дозатора і в межах значень d=100-150 мм і Н=10-55 мм може бути розрахована за формулами (3,4).

4. Продуктивність дозатора насіння експериментальної установки визначається частотою обертання (п) і кутом (20о) при вершині КРО за інших рівних умов (S6/Sd=const, d=const) досягає максимуму, який дорівнює 90-94% від продуктивності його без КРО під час:

- дозування насіння гороху КРО з 0О=25°; 30° і 35° на п=450; 350 і 150 хв'’ відповідно;

- дозування насіння пшениці КРО з 90=25°; 30° і 35° на п=450; 350 і 250 хв'1 відповідно.

5. Встановлено, що частота (п) обертання КРО, яка забезпечує початок руху насіння вздовж твірної конуса, залежить від кута (200) при вершині конуса, коефіцієнта тертя (ґ) насіння об матеріал КРО і розмірних характеристик насіння. На стальному конусі з 0о=2О°; 25°; 30° і 35° для насіння гороху вона становить п=450; 350; 250 і 150 хв"1 відповідно, а для насіння пшениці на КРО з 0о=ЗО° - п=250 хв'1. На частотах обертання КРО, менших вказаних значень, насіння обертається з проковзуванням відносно конуса практично без переміщення вздовж його твірної.

6. Збільшення коефіцієнта тертя насіння по поверхні КРО призводить до збільшення складової швидкості руху насіння вздовж твірної і, в результаті цього, до зменшення часу перебування його на конусі і довжини траєкторії.

7. Обладнання експериментальної установки вивантажувальним конусом забезпечує не лише вивантаження насіння, а й істотне підвищення якості його обробки.

8. Теоретично й експериментально доведено, що оптимальні параметри і режими роботи лежать в межах:

а) конічного робочого органа: кут при вершині 280=60°, частота обертання п = 350 хв'1 - під час обробки насіння гороху і пшениці;

б) вивантажувального конуса: кут при вершині 20о=4О°, частота обертання п = 250-300 хв'1 - під час обробки насіння гороху; кут при вершині 20о=4О0, частота обертання п = 200-250 хв'1 - під час обробки насіння пшениці.

9. Дослідно-виробничий протруювач насіння зернобобових і зернових культур за оптимальних параметрів та режимів роботи робочих органів задовольняє агротехнічні вимоги щодо якості обробки насіння гороху (Р=93,8%, у~9,6%) і пшениці (Р=97,1%, v=8,5%) і виключає його травмування.

10. Розроблений протруювач насіння зернобобових і зернових культур перевершує за енергетичними показниками серійний протруювач КПС-10А, забезпечує інкрустацію насіння не лише зернових, але й зернобобових культур, самоочищається і спроможний збільшити ефективність процесу інкрустації насіння на 19%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Стибель І.В.,' Муляр В.О. Вдосконалення робочих органів для протруювання насіння //Удосконалення механізованих процесів в інтенсивному рослинництві Західного регіону УРСР: Збірник наукових праць Львівського с.-г. ін-ту;-Львів, 1990.-С. 55-60. (0,25 друк, арк.., вт.ч. автора 0,2 друк. арк.).

2.Стибель І.В. Інженерно-технічне забезпечення інкрустації насіння як одного із шляхів зменшення забрудненості навколишнього середовища // Шляхи докорінного покращення продовольчого забезпечення в нових умовах господарювання: Тези доповідей Республіканської наукової конференції. -Суми, 1990. - С. 126-127. (на рос.мові). (0,12 друк. арк.).

3.Стибель І.В., Муляр В.О. Експериментальний інкрустатор насіння зернових і зернобобових культур // Наукові розробки та досягнення молодих вчених - сільськогосподарському виробництву: Тези доповідей науково-практичної конференції молодих вчених та спеціалістів.-В.Бакта, 1991.-С.103. (0,06 друк, арк., в т.ч. автора 0,04 друк. арк.).

4.Муляр В.О., Стибель І.В. Шляхи підвищення якості інкрустації насіння // Вклад молодих вчених в інтенсифікацію сільського господарства УРСР: Тези доповідей науково-практичної конференції молодих вчених і спеціалістів. -Чабани,1991.-С.106. (нарос. мові). (0,06 друк, арк., вт.ч. автора0,03 друк. арк.).

5.Стибель І.В., Муляр В.О. Протруювач насіння зернобобових культур // Питання захисту сільськогосподарських культур від шкідливих організмів: Тези доповідей 2-ї республіканської конференції молодих вчених і спеціалістів. - Київ,

1991.-С. 19-20. (на рос.мові). (0,06 друк, арк., в т.ч. автора 0,04 друк. арк.).

' б.Стибель І.В., Муляр В.О. До визначення траєкторії зернини на внутрішній поверхні обертового конічного робочого органу //Інженерно-технічне забезпечення виробництва сільськогосподарської продукції в нових умовах господарювання: Тези доповідей науково-технічної конференції. - Глевача, 1992. -С.79-80. (0,06 друк, арк., в т.ч. автора 0,04 друк. арк.).

7.Стибель І.В., Тимошенко С.П., Муляр В.О. Дослідження процесу дозування насіння дозатором проточно-кільцевого типу //Механізація та електрифікація сільського господарства, 1993. -Вип.78 - С.3-8. (0,37 друк, арк., в т.ч. автора 0,22 друк.арк.).

8.Тимошєико С.П., Стибель І.В., Мазур Д.М., Войтюк Д.Г. Обгрунтування конструктивно-технологічної схеми робочого органа інкрустатора насіння сільськогосподарських культур // Тези доповідей міжнародної науково-технічної конференції з питаннь розвитку механізації, електрифікації і автоматизації с.-г. виробництва в умовах ринкових відносин.-Глеваха, 1994.-С.99-100. (0,06 друк, арк., в т.ч. автора 0,02 друк. арк.).

9.Тимошенко С.П., Войтюк Д.Г., Стибель І.В., Мазур Д.М. До обгрунтування конструктивно-технологічної схеми інкрустатора насіння зернових і зернобобових культур // Механізація та електрифікація сільського госпо-дарсгва.-1996.-Вип.82 -С.111-116.(0,28 друк, арк.,в т.ч. автора 0,20 друк. арк.).

10.Стибель І.В. До питання руху зернівки по поверхні конічного робочого органа інкрустатора насіння // Вісник аграрної науки. - 2000. - №2 .-С.78-79. (0,12 друк. арк.).

АНОТАЦІЇ

Стибель І.В. Процес, параметри і режими інкрустаційної обробки насіння зернобобових і зернових культур протруювачем з обертовим конічним робочим органом. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.20.01.- механізація сільськогосподарського виробництва.-Львівський державний аграрний університет, Львів, 2000.

Дисертацію присвячено 'питанням розробки нових технологічного процесу і робочого органа для нанесення препарату на насіння та забезпечення можливості високоякісної інкрустації насіння зернобобових і зернових культур інерційно-фрикційним способом.

Розглянуто з позиції теорії змішування різні технологічні схеми сучасних протруювачів насіння сільськогосподарських культур та сформульовано основні вимоги до перспективного протруювача насіння.

1 Наведено результати досліджень розроблених з врахуванням цих вимог експериментальних проточно-кільцевого дозатора об'ємного типу, робочих органів і протруювача насіння зернобобових і зернових культур, встановлено основні параметри і режими їх роботи, що забезпечують високу якість обробки і виключають травмування насіння.

Ключові слова: насіння, протруйник, інкрустація, інерційно-фрикційний спосіб, протруювач, дозатор, конус, траєкторія, коефіцієнт тертя, кут, частота обертання, якість обробки насіння, травмування, продуктивність, економічна ефективність.

I.V.Stybel. The process, parameters and regimes of incrustation treatment of grain and leguminous crops seed by the seed-treater with rotatory conic work organ. - Manuscript.

Thesis for Scientific Degree of Candidate of Technical Sciences. Speciality 05.20.01 - Farm Mechanization, - Lviv State Agrarian University. Lviv, 2000.

The Thesis are devoted to the problems of new technical process and elaboration of working device for applying the substance to the seeds and providing the possibility for high-quality treating of grain and legume crop seeds by inertial-friction method.

Different technological schemes of modern crop seed treater arc examined on the basis of their mixing. The key demands for perspective seed treater are presented.

1 According to the above-mentioned demands the experimental treater of grain and legume crop seeds is also described.

The results of investigation, which was elaborated with taking into consideration this demands of experimental stream-ring dosage device of volumc-typc, working organs and treater of grain and legume crop seeds were discribed and the main parameters and work regimes of working organs of seed-treater, which provide high quality and exclude the seed injury were determined.

Key words: seed, treater, inertial-friction method, seed treater, dosage-device, cone, trajectory, friction coefficient, triangle, rotation frequency, seed injury, seed treater productivity, quality of seed treatment, economical effect.

Стыбель И.В. Процесс, параметры и режимы инкрустаиионной обработки семян зернобобовых и зерновых культур протравливателем с вращающимся коническим рабочим органом. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства. -Львовский государственный аграрный университет, Львов,2000.

Диссертация посвящена вопросам разработки новых технологического процесса и рабочего органа для нанесения препарата на семена и обеспечения возможности высококачественной инкрустации семян зернобобовых и зерновых культур инерционно-фрикционным способом. В работе проанализированы с позиции теории смешивания разные технологические схемы современных протравливателей семян сельскохозяйственных культур и сформулированы основные требования к перспективному протравливателю семян.

Поставлены цель и задачи исследований, предусматривающие повышение качества инкрустации и исключающие травмирования семян с помощью вращающегося конического рабочего органа. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований движения семян сельскохозяйственных культур по вращающейся конической рабочей поверхности. Получены дифференциальные уравнения движения семени по поверхности конического рабочего органа протравливателя семян сельскохозяйственных культур.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния параметров и режимов работы дозатора на его производительность, а также получены на основании обработки экспериментальных данных эмпирические зависимости для расчета производительности дозатора семян разработанного вращающегося конического рабочего органа. Приведены также результаты экспериментальных исследований параметров (угла при вершине) и режимов работы (частоты вращения) рабочего органа, а также подачи семян (производительности дозатора) на качество (полноту и неравномерность) инкрустации семян гороха и пшеницы жидкими пестицидами инерционнофрикционным способом.

Проведена производственная проверка разработанного на основании полученных результатов исследований опытного протравливателя семян при инкрустации семян гороха и пшеницы в хозяйстве Киевской области.

Производственные испытания протравливателя семян показали надежность технологического процесса его работы, обеспечивающего высокое качество обработки семян сельскохозяйственных культур и исключающего травмирования их рабочим органом машины. Приведены результаты техникоэкономической оценки протравливателя семян в сравнении с серийным аналогом.

Ключевые слова: семена, протравитель, инкрустация, инерционнофрикционный способ, протравливатель, дозатор, конус, траектория, коэффициент трения, угол, частота вращения, качество обработки семян, травмирование, производительность, экономическая эффективность.

Відповідальний за випуск

доктор технічних наук, в.о.професора