автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технология и технические средства для подготовки семян подсолнечника

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАСЛИЧНЫХ КУЛЬТУР им. В.С.ПУСТОВОЙТА

„ А п На правах рукописи

г! О ОД

1 п коя та

ШАФОРОСТОВ ВАСИЛИЙ ДМИТРИЕВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА

Специальность: 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Краснодар, 1999 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте масличных культур им. B.C. Пустовойта (ВНИИМК, г. Краснодар) в 1972-1998 г.г.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники России, академик РАСХН, доктор технических наук, профессор В.И. Анискин заслуженный деятель науки и техники России, доктор технических наук, профессор В.А. Резчиков доктор технических наук A.B. Авдеев

Ведущая организация: ОАО «Зерноочистка»

Зашита состоится « -5 » MOJL- 1999г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 169.06.01 в ОАО «Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения» им. В.П. Горячкина - ОАО «ВИСХОМ» по адресу: 127247, г. Москва, Дмитровское ш., д. 107.

Отзывы просим отправлять в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВИСХОМ»

Диссертация в виде научного доклада разослана « » д-Пё&У.Л- 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

A.A. Сорокин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие маслобойного дела повысило спрос на семена подсолнечника, что привело к значительному росту посевных площадей под эту культуру. Наибольшее развитие подсолнечник получил в 70-80-х годах XX столетия. Это было связано не только с возросшим спросом на подсолнечное масло, а в основном, с повышением продуктивности этого растения в процессе селекции. В Европе сконцентрировано 70% площадей, на которых возделывается подсолнечник, в Южной Америке - 15%, на других континентах - остальное. На долю европейского производства семян, в т.ч. и в России, приходится 57% мирового производства семян и 69% подсолнечного масла. В настоящее время повышенный интерес к производству подсолнечника проявляет Австралия, страны Северной Америки и Турция. Основной тенденцией в международной торговле в этой сфере, по мнению многих специалистов, в ближайшее время станет переход от продажи растительного масла к продаже семян. При этом рост производства этой культуры будет происходить, в основном, не за счет увеличения площадей ее возделывания, а за счет увеличения урожайности и снижения потерь.

В России производство семян подсолнечника в последние три года в среднем составило 3,8 млн.т. Заметного роста в увеличении объема его производства пока не заметно. Это объясняется в основном двумя причинами: отсутствием достаточного количества высококлассных семян, в т.ч. высших репродукций и слабой материально-технической базой по его возделыванию и обработке урожая. Обе эти причины тесно взаимосвязаны между собой. Дальнейшее увеличение производства и значительные специфические особенности современных сортов и гибридов высокомасличного подсолнечника предъявляют высокие требования к технике для послеуборочной обработки семян этой культуры. В этой связи послеуборочная обработка семенного материала подсолнечника - наиболее ответственный этап в общей системе мероприятий по сохранению и обеспечению качества семян. От её организации и технического обеспечения в решающей степени зависит конечный результат -выход и качество семенного материала.

В России широкое распространение получила технология обработки семян подсолнечника с использованием техники, предназначенной для работы на зерновых культурах. При этом не учитываются особенности комбайнового вороха семян подсолнечника, который по своим биологическим, физико-механическим и другим свойствам существенно отличается от вороха семян зерновых культур. К этим особенностям можно отнести: высокую биологическую активность вороха; плохую сыпучесть его при высокой влажности; быструю самосогреваемость, что приводит к порче семян даже при кратковременном их хранении в ворохе; одна переброска нориями увеличивает травмирование семян на 0,3-0,5 %; наличие периода биологического дозревания, который не позволяет при уборке достоверно определить качество семян; специфические трудноотделимые примеси; калибрование семян по фракциям и т.д. Перечисленное способствует неустойчивости протекания технологических процессов при послеуборочной обработке семян подсолнечника и неравномерность распределения потока материала в линии и по рабочим органам машин.

Поэтому проблема разработки прогрессивных технологий и технологических средств для подготовки семян подсолнечника высших репродукций имеет важное народнохозяйственное значение для производства подсолнечника, на который в последние годы значительно возрос спрос на мировом рынке.

Исследования и разработки, составившие основу данной работы, выполнены в соответствии с программой НИР по проблемам 0.СХ.65, 0.51.15, НТП «Масло».

Цель работы - разработка и внедрение в АПК России прогрессивных технологий и технических средств для подготовки на поточных линиях агрегатов, комплексов и семзаводов семян подсолнечника высших репродукций.

Объекты исследования. Семена сортов и гибридов подсолнечника, технологии,

рабочие органы, экспериментальные установки, опытные образцы машин, поточные линии агрегатов и семзаводы при их функционировании в производственных условиях, экспериментальные лабораторные приборы.

Методика исследования. За основу приняты функционально- стоимостной и технико-математический анализы. При аналитическом описании закономерности движения частиц по рабочим органам использованы основы теоретической и земледельческой механики. В математических моделях применены законы аэродинамики. Чистоту, посевные качества, биометрическую характеристику и ряд других показателей оценивали стандартными методиками и по специально разработанным частным методикам. Экспериментальные данные обрабатывались методами теории вероятности и математической статистики.

Научную новизну составляют:

• двухэтапная технология подготовки семян подсолнечника, включающая предварительную очистку вороха, биологическое дозревание, и окончательную очистку фракций с учётом биометрических показателей семянок;

• математические модели пневмовибрационной сепарации семян основанные на агробиологических свойствах, аэродинамических и геометрических параметров семянок;

• взаимосвязь основных параметров делительной плоскости пневмостола с характеристиками машин и биометрическими показателями семянок подсолнечника;

• гидровакуумная технология выделения склероциев белой гнили.

Оригинальность и новизна предложенных технологических схем и технических

решений подтверждена 15 авторскими свидетельствами и патентами РФ, патентом США и патентом Франции.

Практическую ценность имеют результаты исследований, реализованные в виде:

• двухэтапная технология подготовки высококачественных семян подсолнечника высших репродукций;

• методы инженерного расчета оборудования линий;

• рекомендации и предложения конструкторским организациям по параметрам оборудования для очистки, сортирования, транспортирования, протравливания и инкрустации семян;

• машин и приспособлений четырех наименований для очистки, сортирования, транспортирования семян, рекомендованных в производство;

• рекомендации трех наименований по очистке, сортированию и протравливанию семян подсолнечника;

• агротехнические требования трех наименований на приспособление к агрегатам и комплексам для очистки семян подсолнечника, тихоходную норию, машину окончательной очистки семян;

• заданий на типовое и экспериментальное проектирование двух семзаводов по подготовке семян подсолнечника, на реконструкцию типового проекта № 812-0-3;

• раздела по технологии очистки и сортированию семян масличных культур в справочном материале «Нормы технологического проектирования предприятий послеуборочной обработки зерна и семян» (1988 г.).

Реализация результатов исследований. Материалы исследований явились основанием для включения оборудования двух наименований в систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1981 -1990 г.г.; ч. 1. Растениеводство.

Технология подготовки семян подсолнечника высших репродукций реализована в институтах и фирмах, являющихся основными их производителями в России -Селекционной семеноводческой фирме ВНИИМК, Донском филиале ВНИИМК, OCX «Березанское», Селекционно-семеноводческой фирме «Российская гибридная шадустрия»,

Вейделевском научно-производственном институте селекции и семеноводства подсолнечника ЦЧЗ.

Технология очистки семян подсолнечника от склероциев белой гнили используется в OCX «Березанское», ССФ ВНИИМК, ВИП.

Приспособления к агрегатам типа ЗАВ для обработки семян подсолнечника рекомендовано к производству и принято ОАО «Зерноочистка» для реализации и выпускается серийно.

Конструкция и основные параметры деки и системы воздухораспределения реализовано ОАО «Зерноочистка» при разработке машина МОС-9, рекомендованной в производство и выпускается серийно.

Основные параметры питающего устройства реализованы ОАО «Зерноочистка» при модернизации машин МС-4.5, ОВС-25, ЗВС-20А.

Конструкция и основные параметры тихоходной нории использованы ОАО «Зерноочистка» при разработке нории НТХ-20, рекомендованной в производство и выпускается серийно.

Предложения по усовершенствованию технологии обработки семян подсолнечника, примененной в типовом проекте №812-0-3, приняты ОАО «Зернопроект» и использованы для его доработки. Эта технология применена также при проектировании семзавода по обработке семян подсолнечника для Украинского НИИ масличных культур (г. Запорожье).

Двухэтапная технология подготовки семян подсолнечника высших репродукций реализована ОАО «Зернопроект» при разработке экспериментального семзавода, сооруженного в OCX «Березанское» Краснодарского края. Использование этого семзавода по сравнению с построенным по типовому проекту №812-0-3 (колхоз «Кубань» Каневского района Краснодарского края) позволяет уменьшить в 2.9 раза объем строительных работ, сократить в 3.6 раза расход электроэнергии, уменьшить число используемых зерноочистительных машин с 16 до 5, значительно сократить обслуживающий персонал. Суммарная экономия только за счет уменьшения эксплуатационных затрат составляет 1180 тыс.руб.

Технологические комплексы для инкрустирования посевного материала на базе легких блочных металлоконструкций и передвижные на базе автомобильных прицепов внедрены в хозяйствах Краснодарского края, Ростовской и Белгородской областях.

Достоверность разработанных основных положений, выводов и рекомендаций подтверждены сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, справками, актами и протоколами испытаний и опытно- промышленного внедрения, опытом проектирования, изготовления и широкой апробации АПК Краснодарского края и областях-производителях подсолнечника.

Апробация работы. Основные материалы и положения работы доложены на научно-техническом совете Государственной комиссии Совета Министров СССР по продовольствию и закупкам (1991), совещании Всесоюзной школы молодых ученых и специалистов (Минск, 1981); на Всесоюзной научно-технической конференции по современным проблемам земледельческой механики (Мелитополь, 1989); на II Международной научно-практической конференции "Проблемы механизации и электронизации отраслей агропромышленного комплекса" (Краснодар, 1991), ежегодных отчетно-плановых сессиях ученого совета ВНИИМК, НТС ОАО «Зерноочистка» и ОАО «ВИСХОМ».

Структура работы. Диссертация изложена в форме научного доклада, состоит из 8 разделов, включающих 18 таблиц и 18 рисунков, выводов и рекомендаций для производства, списка опубликованных работ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 74 научных и научно-производственных работ общим объемом 29.2 печатных листа. Основные положения работы изложены в 44 публикациях, в числе которых книга «Машинная подготовка семян

подсолнечника» (1998 г.). Получено 15 авторских свидетельств и патентов РФ, 1 патент США, 1 патент Франции.

На защиту выносятся результаты, перечисленные в рубриках «Научная новизна», «Практическая ценность» и «Реализация результатов исследования».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние проблемы и постановка задач исследования

Вопросам теории, расчету технологических процессов послеуборочной обработки сыпучих сельскохозяйственных. материалов, проектированию зерноочистительной и сушильной техники и поточных линий, снижению потерь, энергозатрат, себестоимости и повышению производительности при производстве посевного материала, определению качественных показателей последнего в зависимости от назначения и сортности посвящены работы В.И. Анискина, Г.Т. Павловского, Н.Е. Кожуховского, В.А. Кубышева, Ф.Н. Эрка, A.C. Гинзбурга, H.H. Ульриха, В.И. Жидко, А.П. Гержоя, В.Ф. Самочётова, В.П. Елизарова, А.Г. Громова, В.А. Алейникова, В.А. Резчикова, Л.И. Кроппа, И.В. Захарченко, A.B. Авдеева, В.Д. Шаповалова, Г.Р. Озонова и другие. Среди зарубежных ученных эти проблемы изучали A.Auzelins, H.Becker, H.Sallans, H.Brown, K.Escombe, H. Burgartz, H.Cleve, H.Hoffman, C.Culpin, H.Dohler, D.Farig, H.Look, S.Koferd, H.Olesen, Z.Katic и другие.

Анализ выполненных работ показал, что большинство из них относится к исследованию и созданию техники и поточных линий для послеуборочной обработки зерна, а обработка других культур, в т.ч. и семян подсолнечника, подтверждает только универсальность технологии на базе этой техники. При этом особенности комбайнового вороха других культур (см. «Актуальность» в данной работе), обрабатываемых по классической технологии, не учитываются, что обуславливает необоснованные потери убранного урожая (по семенам подсолнечника до 18%) и снижение посевных качеств. Существенным недостатком «классической» технологии промышленного типа является то, что в ней не предусмотрена в комплекте поставка машин и оборудования для протравливания и инкрустации семян. Эта техника, в виде индивидуальных машин предназначенных также для обработки семян зерновых, не адаптирована к семенам подсолнечника, и представлена на рынке без соответствующих рекомендаций. Кроме того, в настоящее время, в технологии производства семян подсолнечника остаётся не отработанным технологический и не решён конструктивно процесс очистки семян от склероциев белой гнили, наличие которой в семенах высших репродукций не допустимо.

Таким образом, находящиеся в эксплуатации технология и техника не в полной мере удовлетворяет требованиям производства семян подсолнечника, особенно высших репродукций. Поэтому в соответствии с поставленной целью совокупность выполненных нами исследований была направлена на решение ряда ключевых вопросов, которые представлены, были в виде реализации следующих задач:

• изучить и исследовать состав вороха семян подсолнечника и варианты разделения его на составляющие компоненты;

• изучить технологический процесс обработки семян подсолнечника на известных поточных линиях и разработать технические средства для их эффективного использования;

• разработать научные основы подготовки семян, усовершенствовать существующие зерноочистительные машины и комплексы для их инкрустации с целью адаптации и производства высококачественных семян подсолнечника;

• разработать основы технологии очистки семян подсолнечника от склероциев белой гнили и технические средства для её реализации;

2. Состав вороха семян подсолнечника и варианты разделения его на составляющие компоненты

Многочисленными исследованиями в т.ч. и с участием автора [8, 21, 24, 27], установлено, что чистота вороха семян подсолнечника, поступающего от комбайна, колеблется обычно от 90 до 96 %. Если комбайн хорошо отрегулирован и уборку проводят в оптимальные агротехнические сроки, то содержание примесей в продуктах обмолота в большинстве случаев не превышает 6 %, причем они преимущественно органического происхождения (черешки листьев, раздробленные части стеблей и корзинок, индифферентный сор). Кроме того, в ворохе могут содержаться склероции белой гнили, соплодия дурнишника, реже комочки почвы, семена амброзии и других растений, а также отходы семян основной культуры - битые, щуплые, пораженные грибковыми болезнями и поврежденные вредителями. При этом объемная масса вороха семян подсолнечника в зависимости от засоренности и влажности колеблется от 280 до 400 кг/м3. Масса 1 м3 кондиционных семян при свободной насыпи составляет 345-465 кг. Угол внутреннего трения (естественного откоса) зависит от состояния вороха и может изменяться от 31 град, до 55 град.

Наши многолетние исследования [11, 24] показали что, размеры семянок у большинства районированных и перспективных сортов и гибридов подсолнечника варьируют в сопоставимых условиях, примерно, в одних и тех же пределах: по ширине - от 3,3 до 8,6 мм, по толщине - от 1,6 до 6,2 мм, по длине - от 8,6 до 13,8 мм. По экспериментальным данным критическая скорость витания семян подсолнечника в восходящем воздушном потоке (парусность) колеблется от 4 до 14 м/с. Плотность семян подсолнечника в отличие от многих других культур меньше единицы и колеблется от 0,651 до 0,927 кг/м3. Та как сорные примеси по приведённым параметрам и свойствам близки к семенам основной культуры, то полностью разделить ворох семян на составляющие его компоненты по какому-либо одному признаку практически невозможно. Исключением являются лишь индифферентный сор, комочки почвы и облущенные семянки (ядро). Первые два компонента резко отличаются от семян подсолнечника и отделяются по парусности, а третьи - по плотности. Остальные сорные примеси (а также семена, пораженные болезнями и поврежденные вредителями), как показали исследования, можно отделить только при совокупном использовании нескольких признаков и возможной потере некоторой части семян основной культуры в отход.

Анализ результатов изучения свойств, состава, размеров, плотности и парусности компонентов вороха семян подсолнечника позволил автору обосновать [27] три возможных варианта (табл. 2.1) выделения семян основной культуры из него (вороха). При этом в качестве исходного материала был использован ворох семян подсолнечника сорта ВНИИМК 8883, фракционный состав которого содержал отходов семян основной культуры 0,14% и органические примеси 2,77%. Опыты проводились на зерноочистительных машинах технологической лишга агрегата ЗАВ-20.

Съем примесей и потери основной культуры при трёх вариантах очистки семян подсолнечника (б % к содержанию в исходном материале)_

Наименование показателей 1 2 3

воздушный поток У=6,5 м/с решета 0 8; 1-13,0 триер и 9,5 воздушный поток У=7,0 м/с решета 0 8; 1-1 3,5 воздушный поток У=6,5 м/с решета 0 8; 1-13,0

1. Поврежденные семена 93,6 93,7 81,3

2. Черешки листьев и др. грубые примеси 74,0 90,5 74,0

3. Индифферентный сор и щуплые семена 100,0 100,0 100,0

4. Семена основной культуры в отходах 16,2 41,2 14,2

5. Масса 1000 семян основной культуры в отходах, кг*10'3 52 63 52

6. Выход кондиционных семян 83,8 58,8 85,8

Результаты исследований показали [27], что примеси, оставшиеся в очищенных семенах, наиболее существенно отличаются по плотности от семян основной культуры. В этом случае дальнейшую обработку семян подсолнечника можно эффективно осуществлять на пневмостоле. Из изученных вариантов (табл. 2.1) подработки вороха, для осуществления первичной и вторичной очистки семян подсолнечника, третий вариант является наиболее предпочтительным. Он обеспечивает наименьшие повреждаемость и выход в отходы семян основной культуры при наибольшем выходе очищенных семян. В процессе исследований установлено, что воздушный поток существенно влияет на процесс обогащения семян, так как им из вороха выделяется практически вся основная масса органического сора.

В то же время, результаты этих исследований показали [11, 27], что к особо трудноотделимым примесям в семенном материале подсолнечника относятся склероции белой гнили и дефектные семена основной культуры - пораженные грибковыми болезнями. Склероции белой гнили содержатся в семенном материале в виде комочков, имеющих различные формы и размеры. Отличаются они от семянок подсолнечника, главным образом, по упругости, парусности, плотности, скорости насыщения влагой. Семянки, пораженные грибковыми болезнями, по внешнему виду отличаются от здоровых окраской плодовой оболочки. Они имеют серый оттенок и не блестят. Семенной материал, содержащий такие семена, обладает пониженной энергией и всхожестью. Нами определено, что дефектные семена распределяются по всем размерным группам. Это свидетельствует о невозможности разделения по геометрическим признакам. Аэродинамические свойства также не могут быть достаточным признаком делимости таких семян, так как по скорости витания здоровые семена мало отличаются от пораженных грибными болезнями. Анализ [11] полигонов распределения указанных компонентов по плотности показывает, что здоровые семена основной культуры по этому признаку более, чем по другим отличаются от пораженных. Однако эти различия не настолько высоки, чтобы, используя их, можно полностью разделить исходный материал на составляющие компоненты.

Таким образом, проведенные исследования показали, что на зерноочистительных машинах невозможно получить семена высших репродукций, так как они не способны выделить из вороха семян подсолнечника склсроциев белой гнили и дефектные семена, пораженные грибковыми заболеваниями. При наиболее благоприятном варианте подработки семян, около 14% основной культуры уходит в отходы. Чтобы выполнить эти условия, зерноочистительная техника, используемая на обработке семян подсолнечника, должна

удовлетворить следующие требования: [14, 21, 24];

• угол наклона решет - 7 ... 8 град;

• амплитуда колебаний решётного стана - 7,5 мм;

• частота колебаний в пределах - 330 ... 450 мин'1;

• оптимальная нагрузка по ширине решёт и аспирационных каналов для:

первичной очистки - 60 кг/дм.ч;

вторичной - 30 кг/дм.ч.

Кроме того, все фракции семян подсолнечника, полученные на этих машинах, должны выводиться раздельно, а рабочие органы и механизмы (шнеки и скребковые транспортёры) исключать обрушивание семян.

Технологические и конструктивные решения по выделению семян из подсолнечника склероциев белой гнили, семян поврежденные грибковыми заболевания будет показано в разделе 4.

3. Особенности использования зерноочистительных машин при обработке семян подсолнечника. Технические решения для их усовершенствования

Работами, проведенными ВНИИМК под руководством автора [1, 2, 3, 9, 13, 19, 21, 24, 27] показано, что при обработке вороха семян подсолнечника на разрозненной технике с большей эффективностью следует использовать зерноочистительные машины: ОВС-25 (ОВП-20А): МС-4,5 (СМ-4) и пневмостолы ПСС-2,5; СПС-5 и МОС-9. Первые на предварительной (первичной) очистке, с усовершенствованным питающим устройством и соответствующим набором решёт; вторые - на вторичной очистке с соответствующим набором решёт и усовершенствованным питающим устройством и третьи при заключительной обработке, с использованием приспособления для дифференцированного распределения воздушного потока.

3.1. Рекомендации по повышению эффективности процессов первичной и вторичной очистки. Питающее устройство

Нашими многолетними исследованиями [27] определено, что для повышения эффективности предварительной (первичной) обработки вороха и вторичной очистки семян подсолнечника необходимо для зерноочистительных машин иметь достаточный набор (типоразмер) решёт и осуществить настройку машин в соответствии с требованиями раздела 2. В таблицах 3.1 и 3.2 приведены типоразмеры решёт, рекомендуемых к зерноочистительным машинам ОВС-25 (ОВП-20А) и МС-4,5 (СМ-4). При этом на этих машинах при вторичной очистке, можно осуществлять процессы сортирования или одновременно сортирования и калибрования. Причём наибольший эффект по калиброванию семян во втором варианте достигается за два пропуска.

Таблица 3.1

Типоразмеры решет, устанавливаемые в машину ОВС-25 (ОВП-20А) _(первичная очистка семян)_

Форма решет Наименование и размеры решет, мм

Б, Б2 В Г

с круглыми отверстиями 7,0 8,0: 9,0 8,0 9,0 ; 10,0 5,0 -

с продолговатыми отверстиями - - 1,7; 2,0; 2,4; 2,6; 3,0 2,4; 2,6; 3,0 3,25 ; 3,5

Типоразмер решет к машине МС-4,5 (СМ-4) [вторичная очистка (сортирование и калибрование семян подсолнечника)]

Форма решет Наименование и размеры решет, мм

Б| Б2 В Г

при соргировании

С круглыми отверстиями 7,0; 8,0; 9,0 7,0; 8,0; 9,0 5,0 5,0

С продолговатыми отверстиями 4,5; 5,0 4,5; 5,0; 5,5 2,4; 2,6; 3,0; 3,2; 3,5 2,4; 2,6; 3,0; 3,2; 3,5

при сортировании и калибровке I пропуск

С круглыми отверстиями 8,0 - 6,0 -

С продолговатыми отверстиями - 2,0 - 3,5

11 пропуск

С продолговатыми отверстиями 5,0 2,0 - -

Осуществление на практике рекомендаций по первичной очистке семян подсолнечника обеспечивает получение качественных показателей в соответствии с агротехническими требованиями на эту операцию. При этом скорость воздушного потока в аспирационных каналах устанавливается не менее 6,5 м/с. Качественная вторичная очистка получается при скорости воздушного потока в каналах выше, чем при первичной очистке. Эта скорость устанавливается из такого расчёта, чтобы в отстойную камеру аэродинамической системы зерноочистительной машины выносились все щуплые и даже некоторая часть (1 ...2%) хорошо выполненных семян. При правильно установленных решётах, скорости воздушного потока и режимом работы механизмов зерноочистительных машин, при последовательной обработке на них семенного материала подсолнечника, можно получить, за исключением первой фракции, семена чистотой 99,0%. Обычно первая фракция засорена черешками листьев, которые отделяются в основном на сортировальном столе.

Однако данная технология не обеспечивает производство семян подсолнечника высших репродукций, так как в ней отсутствуют средства по извлечению склероциев белой пшли и семянок, пораженных грибковыми болезнями. Кроме того, питающее устройство зерноочистительных машин не обеспечивает оптимальную нагрузку и равномерное распределение семенного материала по ширине решёт.

Эксплуатация зерноочистительных машин на подсолнечнике показала направление совершенствования [27] конструкции питающего устройства (рис. 3.1), эффективность работы которого связана с функционированием подвижного клапана 1.

7. Приёмный лоток. 8. Шкив.9. Кулачок. 10. Рычаг. 11. Пружина. 12. Винтовая пара

Анализ действия сил на клапан (рис. 3.2) свидетельствует о том, что равномерное распределение обрабатываемого материала по ширине решёт зависит от реализации в конструкции трёх условий.

Рис.3.2 Схема сил, действующих на клапан питающего устройства: 1. Подвижный клапан. 2. Материал. 3. Шнек. О -точка подвески клапана; 0| - центр тяжести клапана; g - масса клапана; I - масса материала, оказывающая давление на внутреннюю поверхность клапана; а и в - плечи сил, действующих на клапан

Так, открытие клапана 1 и начало истечения материала возможно при двух условиях: 11а>8'Ь; (3.1)

, (3.2)

где ф - угол естественного откоса сыпучего материала;

¡3 угол схода материала на решето.

Зависимости 3.1 и 3.2 получены из анализа работы питающего устройства и взаимодействия в вертикальной (поперечной) плоскости сил (рис 3.2), возникающих от масс клапана 1 и поступающего на обработку материала 2. Третье условие - относится к равномерности распределения материала по ширине решёт. Оно характеризуется тем, что вектор-сила во всех поперечных элементарных слоях (располагаемых в вертикальных

плоскостях продольной оси шнека) должна быть одинаковой, т.е. высота слоя материала в полости питающего устройства, где установлен шнек, постоянна.

В неравенстве 3.1, описывающем открытие клапана, величина момента в левой его части зависит от ряда основных факторов. К ним можно отнести угол подъема винтовой поверхности, диаметр и частоту вращения шнека, коэффициент заполнения полости питающего устройства \|/, угла естественного откоса ф, и коэффициента трения Г материала о внутреннюю поверхность, ограничивающую объем полости. Так как первые два параметра зависят от конструкции шнека и постоянны по своим значениям, третий изменяется в незначительных пределах (п=146...178мин''), а коэффициенты ф и Г связаны между собой, в основном, через физико-механические свойства обрабатываемого материала, то можно предположить, что открытие клапана в питающем устройстве в основном зависит от величины коэффициента \|Л

Анализ эксплуатации серийных питающих устройств зерноочистительных машин показал, что неудовлетворительная работа их наблюдается при обработке подсолнечника, которой сопутствует малая производительность (коэффициент снижения производительности 0,2 ... 0,27 от паспортной по пшенице). В этом случае снижается высота слоя материала в полости шнека, что непосредственно влияет на перераспределение момента сил, открывающих клапан (£а«1'). Это приводит к тому, что семена подсолнечника сгруживаются шнеком в противоположной стороне от его загрузки, где по мере заполнения полости происходит сжатие семян, т.е. имеет место их повреждение, и только после этого раскрывается клапан, при достижении выполнения условий неравенства 3.1. Распределение материала по ширине решет в этом случае неравномерное.

Устранить такое явление представилось возможным путем установки уравновешивающего механизма (рис. 3.1) на ось 6, который с помощью жесткости пружины 11 регулируют, через винтовую пару 12, нагрузку материала на клапан.

Лабораторно-хозяйственные исследования, проведенные на семенах различных материалов (табл.3.3) показали, что усовершенствованный питающий механизм позволяет

Таблица 3.3

Массовое распределение семян различных культур по ширине решёт

при работе усовершенствованного питающего устройства, %_

Культура Участки по ширине решета, мм Коэффициент вариации, V, %

1 2 3 4 5 6

Пшеница 15,7 17,3 16,7 18,5 15,8 16,0 6,6

Подсолнечник 12,4 16,3 18,3 18,5 17,2 17,3 12,2

Горчица 15,6 18,5 18,7 15,7 14,8 16,7 9,6

Соя 14,3 18,1 18,5 16,8 17,0 15,3 9,5

практически равномерно распределять материал в полости шнека. Опыты проводились на материале с исходной влажностью от 7 до 17%, засоренностью 1,5 ... 6,0%, подаче (производительности) 0,5 ... 10,0 т/ч.

Результаты изучения усовершенствованного питающего устройства в сопоставлении с серийным на ворохе подсолнечника показали (рис. 3.3) эффективность его работы. Неравномерность распределения материала по ширине решёт в 6 раз ниже, чем у питающего устройства серийного производства.

Таким образом, проведенная работа позволила рекомендовать в поточной технологии производства семян подсолнечника высших репродукций на уровне предварительной (первичной) и вторичной очистки зерноочистительные машины ОВС-25 (ОВП-20А) и МС-4,5 (СМ-4) производства ОАО «Воронежзсрномаш» с усовершенствованным питающим устройством. В этом случае снижается уровень повреждаемости семян, повышается равномерность нагрузки по ширине решет и обеспечивается последовательность технологических операций в подработке семян комбайнового вороха до получения высококачественного по чистоте материала.

Учет по pffii/^/rjo-

Рис. 3.3 Распределение вороха семян различных культур по ширине решет усовершенствовать™ питающим устройством: 1. пшеница, 2. подсолнечник, 3. горчица, 4. соя Так нашими исследованиями установлено, что при эксплуатации зерноочистительной машины МС-4,5 (с учетом рекомендаций [8, 21, 27]), после первого пропуска (см. табл. 3.2) из основного выхода машины получают семенной материал почти полностью очищенный от различных примесей. Второй пропуск материала через эту машину калибрует его на три посевные фракции: I- сход с решета Г: II- проход решета Г: III- проход решета В.

3.2. Рекомендации по повышению эффективности заключительной очистки семян подсолнечника. Пневмосортировальный стол

Исследованиями [2, 4. 11] определено, что практически из фракций посевного материала получить семена высших репродукций невозможно. Это связано с тем, что во фракциях остаются выше установленных норм трудноотделимые сорные примеси и невсхожие семена, пораженные вредителями или болезнями. Удаление этих примесей из фракций осуществляется по аэродинамическим параметрам материала на пневмосортировальных столах ПСС-25; СПС-5 и МОС-9. Однако, из-за того, что основное назначение этих машин обработка семян зерновых, при использовании их на семенах подсолнечника невозможно четко и полностью выделить из семян примеси.

Лабораторно-хозяйственное изучение работы пневмосортировального стола ПСС - 2,5 показало, что большая неравномерность поля скоростей воздушного потока над декой приводит к выбросу семян (фонтанированию) на одних участках и образованию застойных зон на других. При этом нами были определены девять характерных технологических аэродинамических зон (табл.3.4) взаимодействия воздуха с материалом.

Таблица 3.4

Аэродинамическое сопротивление семян подсолнечника (сорт Первенец) по зонам деки пневмостола

№ зоны Масса 1000 семян, кг* 10'' Толщина слоя, м* 10'2 Аэродинамическое сопротивление слоя, Па

I 75,62 30,6 147,4

II 76,38 19,1 93,5

III 75.80 19,5 87,2

IV 76,08 18,3 88.0

V 79,12 15,6 79,6

VI 73,54 8,4 36,4

VII 77,10 8,7 42,2

VIII 76,10 8,5 38,5

IX 80,30 8,6 45,4

Было высказано предположение [2], что если удастся равномерно распределить аэродинамическое сопротивление по технологическим зонам деки пневмостола с тем условием, что сопротивление в этих зонах не будет превышать сопротивления слоя семян толщиной в одно семя, то эффективность сортирования семян подсолнечника возрастёт. С этой целью была усовершенствована [27] аэродинамическая система машины и внесены конструктивные изменения (рис. 3.5)

А

.3 2 7

1 Д

4

Рис. 3.4 Приспособление [27] к пнсвмостолу для дифференцированного распределения воздушного потока:

1 - корпус; 2 - переходной патрубок; 3 - неподвижный диск; 4 - подвижный диск,-5 - тяга, 6 - воздушная камера; 7 - рамка дски;8 - вертикальная перегородка; 9 - рабочая сетка, 10 - вибрирующая решетка; 11 - крышка; I -IX - аэродинамические зоны

Дальнейшее изучение работы усовершенствованного пневмостола позволила нам подойти [2, 4, 11] к решению задачи дифференцированного распределения воздушного потока по площади деки, в зависимости от вида примесей во фракции семян, т.е. осуществлять регулировку аэродинамического поля по площади деки (табл. 3.5) при заданных значениях скоростей воздушного потока.

Значение скоростей воздушного потока в технологических зонах деки _при обработке семян подсолнечника сорта Первенец_

№ зоны Средняя скорость воздушного потока, м/с Вариационные показатели

±а, м/с V, % ±т, м/с Р, %

I 2,15 0,100 4,7 0,050 2,3

II 1,88 0,091 4,2 0,045 2,1

III 1,55 0,050 3,2 0,035 2.3

IV 1,63 0,065 4,0 0,032 2,0

V 1.43 0,070 4,9 0,040 2,8

VI 1,38 0,231 16,7 0,116 8,4

VII 1,38 0,085 16,2 0,043 3,1

VIII 1,40 0,082 5,8 0,041 2,9

IX 1.41 0,045 3,2 0,022 1,6

При этом было замечено, что форма делительной плоскости оказывает основное влияние на технологический процесс и транспортировать семян по поверхности деки.

Для обоснования параметров и формы деки нами были использованы исследования В.В. Гортинского и Н.И. Журавлёва. Этими исследованиями показано, что процесс пневмовибрационного сепарирования можно представить в виде двухслойной насыпи сыпучего материала. Дополнив это положение тем, что слои насыпи, связаны между собой гравитационными силами, а нижний слой с опорной поверхностью через силы сухого трения, нами была предложена схема распределения сил (рис.3.5), действующих на элементарные слои материала при движении их по деке пневмостола без учёта сил сопротивления воздуха, при постоянной влажности обрабатываемых семян и прямолинейном поступательном гармоическом колебании деки в направлении оси X. На рис. 3.5 обозначены: а и (3 - углы наклона плоскости деки к горизонту в продольном и поперечном направлениях, е - угол направленности колебаний. А, В и С - геометрические параметры, характеризующие форму деки. Приведённое описание рабочего процесса пневмовибрационного сепарирования

позволило представить его в математической форме и обосновать основные конструктивные параметры деки пневмостола для использования на семенах подсолнечника в следующей последовательности.

Сила тяжести для нижнего слоя определяется по формуле:

Сн=ш2^, (3.3)

Сила тяжести для верхнего слоя определяется по формуле:

С»=пц.ё, (3.4)

где ГП2 - масса нижнего слоя; Ш1 - масса верхнего слоя, g - ускорение силы тяжести. Переносная сила инерции для нижнего слоя материала определяется по формуле:

Рн=ш2.г-ш2.4'8тсо1, (3.5)

Переносная сила инерции для верхнего слоя определяется по формуле:

Р,=ШИГ-Ш24*Х.51псо|, (3.6) где г и <0 - амплитуда и частота колебаний;

£ - коэффициент передачи скорости от опорной плоскости к нижнему слою. X - показатель степени затухания колебаний. Подъемная сила воздушного потока для нижнего слоя определится по формуле:

кн=и ст+ к дин.

Аэростатическая сила находится по формуле:

Кс^Ц-р^-тг/рг. (3.7)

где д - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств и конструктивных параметров рабочего органа; Р] и рг - плотность среды и частиц. Аэродинамическая сила определится по формуле:

К'лин=(ка-р-и2)/(СТ .П).Ш2/р2-Е, (3.8)

где ка - коэффициент аэродинамического сопротивления; р - плотность воздуха;

о - коэффициент, зависящий от формы семян; п - линейная величина, определяющая средний размер семян; и - скорость воздушного потока. Подъемная сила воздушного потока для верхнего слоя определяется по формуле:

Ив= [Гд^и-р^.п^/рг +(ка.р.и2)/(р2 >п) .гщ/а^ . (3.9) Принимая допущение, что коэффициент трения покоя равен коэффициенту трения движения, сила трения нижнего слоя о рабочую поверхность определится из формулы:

Ро=Ын-Го. (3.10)

где Ы(, - нормальная реакция для нижнего слоя;

Го- коэффициент трения материала о рабочую поверхность. Сила трения между верхним и нижним слоями определится по формуле:

Р,=1Чв.С1. (3.11)

где N. - нормальная реакция для верхнего слоя;

коэффициент трения между слоями. Для определения формы рабочей поверхности пневмостола требуется найти направление перемещения крайних (тяжелых (т) и легких (л)) слоев материала. Если принять, что перемещение материала складывается из продольного и поперечного движения его по деке, то и силу трения можно разложить по этим же направлениям, то есть по осям X и У. В этом случае, уравнения относительного движения частиц в проекциях на координатные оси для нижнего и верхнего слоев можно записать в следующем виде:

{

т2 ** =го:гСОг5со5Е5Ьа)1-п^5та-Р[,-Р|;

— »т^ссвсвтР- ПЬГСО^ПЕ 8м|}!и]<ШУ-РГ, (3.12)

|3"? = т,г<В245тЕ а^пСН- гадсоБасоф+Мн+т^ -Н£1+ К'Ри"

Рз р:5п

11 =т,гСй2!;А£О5Е5т(01-гП^5та+Р|;

(1г

т> Д -т^анготР- ш,гС024Х5ше Е1прк1паИ-Р, •. (3.13)

т' —7ПТ—^.гш^тесоврвюсх-т^созассвр+г^+т^ _Ё£1+ К'Ри' ).

р, р,8п

Полагаем, что скольжение частиц в положительном направлении оси происходит за время от до ив отрицательном - от до 14 . Тогда, значения фазовых углов, соответствующих моментам остановки частицы при ее движении в положительном и отрицательном направлетшях для нижнего и верхнего слоев, можно определить из трансцендентных уравнений:

МР1 + К.рц-

Йсояа^а+ГаСоф+^софНГо+МС Р2 Р:6п )] , ,

сс^ах*- с<ж(о(1= - ---);

гйДсоБЕО+^Еакр+Г^ЕстаР)

(3.14)

рр! + К.ри2

81со5а(1еа-Госо5Р-Г,со5РН(Го+Г|)( Р- Р-5п )] ,, , .

СОБйХд- С(.^ОМ3= - -;-----(и-1з);

гох^ояЕП-Гг^гсо.ф-^Х^есоф)

т

СОЯСХ/- С050Хд'=

МР. + к-ри: Е[С05а(18а+Г|С05Р)-Г|( Рз Р-5п )]

МР>

Ё^ка^а-ГсскРНМС Р;

Введя для установившегося процесса обозначения

ОМ1=Еа; СО15=СО1З=Нв; ООЦ=21Г+НА,

р;8п )]

-(и'-Ь').

(3.15)

(3.16)

тогда разности углов (од.омО и (щЦ.аКз), характеризующие продолжительность скольжения частиц в положительном и отрицательном направлениях, можно представить в следующем виде:

ЕВ=ЕА=2ЕБ; 27И-Еа-Еб=2Е„. (3.17) Условные обозначения Ев и Ен связаны между собой соотношениями:

Ев+Е„=л. (3.18)

Обозначим:

{ {

С; =

№ + К.ри-g^cosa(lggtf0cцsP^■flcc)sP)-(f0^■f|)( Р: Р?5" )| гаг5соБ£( 1 +f0tgEcosp+f|XlgecosP)

цр, + К,ри; 8[со5а(1Еа-ГоСо5|3-Г|СС15РН(Го+Г1)( Рг Р?5" )| ГО)"^С05£(140С8£СО$Р-Г|Х.1^ЕСОЬ|3)

цр, + к.ри-

(3.19)

g^cosa(tga^-f|CosP)•f|( Рз Р:5" )| = ГЮ^ХакеО+Г^СССкР)

цр. + К.ри-дЬакааеа-ЛсофН'ОС Рз Р:5п )[ гог£Хсшс(1- С^есоф)

(3.20)

{

С учетом (3.19) и (3.20) выражения (3.14) и (3.15) можно представить в виде: ОКЕВ-СОЗЕА—С^ЕБ; созЕА-со5Ев=-С22Ем, (3.21)

созЕв'-со5Ед'=-С|'2Еь'; созЕА'-СОЭНВ--С2'2Е„\ (3.22)

Имея в виду, что Ев=Еа+2Еб , можно записать

СО8ЕА-СОЗЕВ=251ПЕЬ51П(Еа+Еб) , (3.23)

СО8ЕА,-СОЗЕВ'=251ПЕБ'51П(ЕА,+Е1;'). (3.24)

Решая совместно уравнения (3.18), (3.21), (3.22), (3.23) и (3.24), имеем:

. С|Еб _ _ С;

с.А=ге+агс51п , _ п

вШ-Б (-1+1-2

(3.25)

С, _ _ С,

1в=агсз1П —:———=н=к п

{

С.А =7С+аГС51П.

С|'ЕБ' вшЕв'

С,'

СУ С,-+С2'

С,'

(3.26)

=агс51п . _ , ;

Проинтетрировав уравнения (3.12) и (3.13) с учетом значений нормальных реакций два раза по времени от I] до 15 и от до и, а также принимая во внимание выражения (3.16), (3.17), (3.25) и (3.26), получим математические выражения для перемещения верхнего и нижнего слоев в положительном и отрицательном направлениях осей координат:

Xн+=-r5cos£(l+fotg£cosP+flЛtgEcosp)(sinHв-sinEA-2EБCOsHA)--ё[со5оК«ёа+Госозр+Г,со5Р)-(Го+Г,)( _В£2_+ К"Рц2 )]

2Нб

Р2

р2бп

(3.27)

ХН'—Г^созеО-^ЕСОЗР-^Х^ЕСОЗРХ втгА^пгв-ЗгнсозЕв) ■

^[созс^а-ГосозР-^созРЫГо+М Мр| + Кари 1] 23н

р2 Р:5п со2

Ун^созасозР^Р-М.ЖГо+ПХ _НЕЗ_+ К'Р" )]

р2 Рзбп

2ЕБ

+г);5тЕсо5Р^Р-Со-С|Л)(5тЕв-5П1ЕА-2Евсо5ЕА) ; Ун^аиаакр^р+Го+Г.ММХ -Н£]_ + КаРи2)]

Р2 Рг8п

2Ен

(3.28)

+г!;5тЕС05Р^р+Го+1'1Д.)(5тНА-5тНв-2:;нС05Ев)

Хв+=-г^Хсо5Е( Г^есовР+^тЕв'-зтгл'^НБ'совНл')-

р2 Ргбп со2

Хв"=-г^Хсо5Е( -Г]1§есо$Р+ 1) (5тЕА'-51пЕв'-2Ен'со5Ев') -

^[«ка^а+^соэрН! (

№1 + Кари2 р2 Р25п

2Ен"

(3.29)

со

+

со

_£р|_+ КдрЦ

g[cosa(sinP-f1cosP)+f,( р2 р,5п )] ^ +

+г^Х5те(51пР-Г1С05Р)(8тЕа'-81пНА'-2НЕ'с08НБ'); (3.30)

Ув"= g[cosa(sinP+f1cosP)-f| ( _Н£1_+ КаР"2 )] -2Щ.1_+ Р2 Рг5п со

-К^ШЕ^тР+^СОБР) (81ПНА'-51ПНВ'-2ЕН'С05ЕВ'),

Направления перемещения частиц нижнего и верхнего слоев определим из выражений Хн*+Хн

ф2=агс1г УнЧУн* ' (331)

Ф,=агс18 . (3.32)

Анализ формул (3.31) и (3.32) показывает, что угол ф| зависит, главным образом, от биометрических свойств семян, угла наклона плоскости и скорости воздушного потока , а угол фг зависит, в основном, от биометрических свойств семян, параметров колебательного движения, угла поперечного наклона деки и скорости воздушного потока[11].

Расчетные значения углов ф| и фг по формулам (3.31) и (3.32) для семян подсолнечника составили:

ф,=1,08 ... 1,20 рад и ф2=0,52 ... 0,58 рад.

Эти значения получены при гсо2=15,16 м/с2; а=0,102 рад.; р=0,0848 рад.; и=0,75 м/с; £=0,4068 рад, расходе воздуха 140 м', и давлении 60 мм. вод. ст., при средних значениях коэффициента трения и размеров семян (раздел 2). Расчётным путём была определена

В работе (11) были осуществлены теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию основных направлений схода семян с плоскости деки. Дальнейшее развитие этих работ [17, 20] позволили нам определить взаимосвязь конструктивных параметров и формы деки с режимами работы, которые были реализованы ОАО «Зерноочистка» в конструкции машины МОС-9.

Результаты сравнительных хозяйственно-лабораторных испытаний экспериментальной деки с декой серийного ПСС-2,5 (угол ф2=0,79 рад и ф]=1,31 рад) показали преимущество нашего решения (табл. 3.6) перед серийной машиной.

Анализ результатов исследований показывает, что на экспериментальной деке в легкую фракцию попадает больше невыполненных семян, чем на серийной. В тяжелую фракцию попадают, в основном, более выполненные семена, что повлияло на повышение массы 1000 штук семян по сравнению с работой деки пневмостола ПСС-2,5. В результате государственных испытаний (Протокол 15/17/11 от 18-19 февраля 1981 года) было принято решение о постановке на производство пневмостола с корректировкой конструкции

конструктивная схема деки, (рис.3.6).

Рис.3.6 Конструктивная схема деки

по предложению ВНИИМК.

Результаты сравнительных испытаний дек пневмостолов

Таблица 3.6

Форма деки Распределение семян на разгрузочной кромке деки

легкая фракция масса 1000 семян, кг«10'3 тяжелая фракция масса 1000 семян, кг»10"3

Серийная (ПСС-2,5) 63,50 74,12

Экспериментальная 62,81 75,21

Таким образом, проведённые работы по изучению возможности использования зерноочистительных машин на обработке семян подсолнечника позволили автору разработать технологические и конструктивные предложения по улучшению выполнения техпроцессов и внедрить их в производство на предприятии «Воронежзерномаш». Многолетняя эксплуатация усовершенствованных очистительных машин, установленных последовательно в технологическую линию, показали возможность получения семян подсолнечника по чистоте 99,6...99,8%. Однако, в этих семенах остаются склероции белой гнили, которые механическими и аэродинамическими воздействиями не удается выделить.

4. Технологические приёмы и технические решения по удалению склерониев белой гнили из семян подсолнечника

Агротехническими требованиями и ГОСТ 9576-84 совершенно недопустимо наличие в семенах подсолнечника, предназначенных для посева, склероциев белой гнили. В разделе 3 показано, что удалить эти примеси из семян известными техническими средствами до требуемых норм невозможно. Для решения данной задачи под руководством и при непосредственном участии автора был проведен комплекс исследований [10, 27], включающих в себя изучение технологических приемов и создание ряда устройств для выделения склероциев белой гнили. Этапы научно- исследовательской работы, технические средства их реализации и основные выводы [27] представлены кратко ниже.

4.1. Широкая производственная проверка известного жидкостного способа очистки, основанного на погружении семенной смеси в подогретую воду (или 3 % раствор соли) показала, что в семенном материале может остаться около 0,01 % склероциев.

4.2. Изучение возможности разделения компонентов семенной смеси по упругости на специально разработанной экспериментальной установке свидетельствует о возможности отделения склероциев по этому признаку, если их плотность больше 0,8 кг/см3.

4.3. Разделение семян и склероциев по аэродинамическим свойствам посредством воздушного потока в известных установках не дает должного эффекта. Анализ полученных нами данных по парусности семян подсолнечника и склероциев позволил предположить, что их можно более четко разделить в равномерном наклонном воздушном потоке при строго ориентированной подаче в него разделяемой смеси.

Для реализации этой гипотезы была разработана и изготовлена экспериментальная установка. Проведенные исследования показали, что при обработке семян подсолнечника сорта Передовик выход очищенного материала (при содержании склероциев до 30 шт. на 1 кг) составил около 60 % при последовательном четырехкратном пропуске фракции отходов. Уменьшение содержания склероциев в исходном материале позволило повысить выход очищенного материала до 78 %. Однако, требуемого эффекта получить невозможно.

4.4. Наряду с разработкой способов и устройств для отделения склероциев от семянок по упругим и аэродинамическим свойствам проводились исследования в направлении поиска наиболее эффективного способа разделения вышеуказанных компонентов. Так, была разработана и изготовлена конструкция водоструйной машины, работающая по принципу разной скорости всплывания семян подсолнечника и склероциев. Лабораторные испытания водоструйной машины показали, что при очистке смеси с

содержанием склероциев до 5 шт. на 1 кг удается полностью разделить семена и склероции. Отход семян основной культуры при этом доходил до 5 %. Производственные испытания в OCX "Березанское" показали, что данный способ не позволяет полностью выделить склероции из семян. При увеличении количества склероциев до 20 шт. на 1 кг их количество в очищенном материале составляет 4 шт. (0,02 %). При этом определено, что причина такого положения заключается в плохой смачиваемости шероховатых поверхностей склероциев, т.к. их поверхность обволакивается пузырьками воздуха, которые не позволяют некоторым из них тонуть, и поднимают их на водную поверхность. Для устранения этого явления были проведены опыты, когда исходный материал перед очисткой на водоструйной машине обрабатывали различными дозами дизельного топлива. Однако, и данный прием удаления склероциев белой гнили желаемого эффекта не дал.

4.5. С целью интенсификации жидкостного способа очистки семян нами была разработана [35,30] гидровакуумная установка (рис.4.1), которая работает в циклическом режиме по следующей схеме. Семенная смесь из приемного бункера 1 посредством транспортера 2 поступает в загрузочный бункер 3 и далее самотеком в герметичный бак 4. Здесь посредством вакуумнасоса 5 создается разрежение и в бак с семенами из емкости 6 поступает жидкость. Во избежание изменения разрежения при заполнении бака жидкостью последний соединен с емкостью 6 уравнительной трубкой. После заполнения жидкостью бак 4 отключают от емкости 6, семена выдерживают при этих условиях 1,5-2,0 мин. Затем сбрасывают разрежение и содержимое бака поступает в лоток 7. При перемешивании и перемещении смеси по лотку склероции опускаются вниз (тонут), откуда посредством скребкового транспортера выводятся из лотка. Семена поступают на транспортер 10 и далее в сушилку 11, где подсушиваются до необходимой влажности.

5

Рис. 4.1. Схема гидровакуумной установки [35,36]: 1 .Приемный бункер. 2. Транспортер. 3. Загрузочный бункер. 4. Герметичный бак. 5. Вакуумнасос. 6. Герметичная емкость с жидкостью. 7. Лоток. 8. Подаватели- мешалки. 9. Скребковый транспортер. 10. Транспортер. 11. Сушилка. 12. Трубопроводы

Результаты (табл. 4.1) изучения процесса семян подсолнечника от склероциев белой гнили на гидровакуумной установке позволили нам рекомендовать режим работы ее при разряжении в герметичном баке 500...600 гПа и нахождении семян в нем в течение 1,5...2,0 мин. Этот режим обеспечивает полное выделение склероциев из семян, чему способствует разряжение, которое активизирует, вследствие большой пористости склероциев по отношению к семенам, поглощение ими жидкости. Разбухшие склероции оседают в лотке 7, а семена подсолнечника остаются на поверхности жидкости.

Таблица 4.1.

Результаты изучения работы гидровакуумной установки при очистке семян подсолнечника __сорта ВНИИМК 8883 от склероциев белой гнили _

Исходный материал Очищенный материал Отход

Режимы работы общая масса семян, кг кол-во склероциев, шт. влажность, % общая масса семян, кг влажность, °Го Общая масса семян, кг»10'3 кол-во склероциев, шт.

Время выдержки 1 минута Разрсжение:-

700 гПа 4,5775 27 7,0 4,550 21,1 27,50 25

600 гПа 4,2830 62 7,0 4,250 27,2 33,00 61

500 гПа 4,3025 52 7,0 4,170 30,4 132,50 50

Время выдержки 2 минуты Разрежение:

700 гПа 4,3363 51 7,0 4,300 22,0 36,30 49

600 гПа 4,2450 50 7,0 4,200 28,1 45,00 50

500 гПа 4,2533 52 7,0 4,100 31,0 153,30 52

Время выдержки 3 минуты Разрежение :

700 гПа 4,0932 42 7,0 4,050 22,9 43,20 40

600 гПа 4,4257 66 7,0 4,360 28,9 65,70 66

500 гПа 4,2237 49 7,0 4,050 31,9 173,70 49

4.6 Результаты проведенных работ (п.п.3.1 ...3.5) показали, что разработанные нами приемы и технические средства для их осуществления обеспечивают практически полное выделение склероциев из семян подсолнечника. Однако, было замечено, что инфекционное

заражение семян имеет место не только в примесях склероциев, но оно может находиться на поверхности семянок и внутри ее. С целью выделения таких семянок из посевного материала проведены опыты по расширению функциональных возможностей гидровакуумной установки. Были проанализированы по химическому составу ряд препаратов, применяемых для обеззараживания семян. По рекомендациям специалистов изучение работы установки проводились на ронилане и биоцине, используемых в виде водных растворов.

Опыты, проведенные на семенах подсолнечника сорта ВНИИМК 8883 (рис. 4.2) по определению всхожести этих семян и жизнеспособности склероциев при обработке растворами ронилана концентрации от 2 до 6% показали, что в зависимости от приема обработки (на гидровакуумной установке, намачивание и контрольная проба на исходном материале без обработки раствором) изучаемый фактор изменяется в широких пределах. При этом следует отметить, что растворы ронилана практически не влияют на Снижение всхожести семян по отношению к контрольным опытам. В то же время жизнеспособность склероциев зависит от приемов обработки семян. Так, при использовании гидровакуумной установки (рекомендуемый режим в п.4.5), активность их значительно ниже по отношению к намачиванию семян в растворах. Опытами также установлено, что через 6 месяцев хранения партии семян в тканевых мешках имело место во всех случаях, снижение всхожести семян и жизнеспособности склероциев (кроме контрольных партий). Результаты исследований были проверены в делянках на полевую всхожесть семян (100 шт.). Обработанные 3% раствором ронилана семена высевались на инфекционном поле. При этом, через 6 месяцев хранения, получили всхожесть семян после обработки на гидровакуумной установке - 82%, замачивание - 75% и контрольных - 38%.

/ 1

я" '

1

5

2 3 4 5«

Концентрации раВочШ расгг£ора1 у.

Л'

С..Г

Кв*ц1нтрацш ра&оччо раствора %

Рис. 4.2. Влияние концентрации ронилана в водном растворе на всхожесть семян и жизнеспособность склероциев белой гнили (подсолнечник сорта ВНИИМК 8883):

1. после обработки в гидровакуумной установке;

2. после намачивания в растворах;

3. контрольный опыт на исходном материале;

4. через 6 месяцев после гидровакуумной установки;

5. через 6 месяцев после намачивания в растворах;

6. через 6 месяцев контрольный опыт с исходным материалом

По изложенной методике были проведены опыты с водным раствором биоцина. В таблице 4.2 в виде примера приведены результаты полевой сопоставимой оценки поражаемое™ растений и эффективности приёмов обеззараживания семян подсолнечника.

Таблица 4.2

Результаты полевых испытаний по влиянию водного 6% раствора биоцина на обеззараживание семян подсолнечника (сорт ВНИИМК 8883)

Приём обработки семян Количество пораженных растений, шт, %

повторное™ опытов среднее значение по опытам

1 2 3 4

Контрольный высев (без обработки) 14/16,1 10/15,1 8/13,3 10/ 13,5 10,5/14,5

Высев после замачивания в растворе биоцина 17/21,5 20 / 26,0 18/20,7 - 18,3/22,7

Высев после обработки на гидровакуумной установке (режим: давление 500гПа, время выдержки 2 мин) 1 / 1,4 0 3/4,5 4/6,7 2/3,2

Результаты опытов свидетельствуют о том, что обработка семян подсолнечника на гидровакуумной установке в водном растворе биоцина позволяет значительно снизить количество пораженных растений (в полевых условиях). Средние значения по опытам по отношению к контрольному высеву уменьшились более чем в 5 раз, а замоченные в растворе - более 9 раз. Сопоставление результатов исследоватш по использованию водных растворов показала что, обеззараживание семян подсолнечника в гидровакуумной установке с раствором биоцина более эффективно, чем с раствором ронилана.

4.7. Одновременно с изучением жидкостных приёмов очистки семян подсолнечника от склероциев белой гнили были проведены исследования, [10, 21, 24, 37] по их удалению на усовершенствованном пневмовибрационном столе [28]. Предварительными исследованиями было установлено, что процесс очистки семян в этом случае должен протекать в два этапа (пропуска). Причём каждому из этапов должен соответствовать конкретный режим работы пневмостола (табл.4.3).

Таблица 4.3

Режимы работы пневмостола [28] при выделении

из семян подсолнечника склероциев белой гнили_

Параметры Этапы работы

1 пропуск 2 пропуск

1. Амплитуда колебаний, м«10'3 3,5-4,5 3,5-4,5

2. Частота колебаний деки, мин'1 550-670 500-600

3. Угол продольного наклона, град 2,5-4,0 3,5-4,5

4. Угол поперечного наклона, град 1,0-1,5 1,5-2,5

5. Средняя скорость воздушного потока, м/с 0,5-0,6 0,75-0,80

В соответствии с параметрами табл. 4.3 на первом этапе (пропуске) пневмостол настраивают на отделение тяжелых примесей. При этом углы наклона деки устанавливают в пределах схода в тяжёлую фракцию 15 ... 18% семян основной культуры. Устанавливается пониженный скоростной режим воздушного потока над декой, который не допускает фонтанирование семян в зонах расслоения и транспортирования тяжёлой фракции. На втором этапе (пропуске) на пневмостоле обрабатывают только основную фракцию семян, полученную после первого пропуска. При этом пневмостол настраивается на отделение семян лёгких примесей. Углы деки и скорости воздушного потока над ней увеличивают с таким расчётом, чтобы выход тяжёлой фракции был не более 10%.

Результаты производственной эксплуатации (табл. 4.4) усовершенствованного пневмостола на очистке элитных семян подсолнечника сорта Юбилейный-60 показали, что за два этапа (пропуска) возможно полностью удалить из семян склероциев белой гнили. Однако, были отмечены случаи, когда ткань корзинки, в паренхиме которой находятся склероции, при обмолоте не разрушается и склероции белой гнили попадают в основной выход семян с пневмостола (1 шт. на 2...3 кг семян, т.е. 0,003%).

Таблица 4.4

Показатели качества очистки семян подсолнечника

от склероциев белой гнили на пневмостоле_

Выход Массовая доля семян Массовая доля Масса 1000

Фракции фракции, основной культуры, склероциев семян,

% % % шт / кг кг» 10''

Исходный материал - 99,43 0.30 34 79,09

1 пропуск

- легкая 4 99,35 0.01 3 76,30

- основная 79 99,41 0,29 8 78,50

- тяжелая 17 99,57 0,41 23 82,51

2 пропуск

- легкая 14 99,06 - - 73,11

- основная 77 99,97 - - 79,12

- тяжелая 9 97,58 3,21 8 81,72

Таким образом, изучение технологических приёмов и работы технических средств по выделению склероциев белой гнили позволили рекомендовать производителям семян технологическую схему линии, включающую последовательно приёмы жидкостной и механико-динамической очистки семян подсолнечника. Для первого приёма предлагается применять гидровакуумпую установку с водным раствором препарата биоцина, а второго -пневмостол. Данная технологическая линия позволяет выделить практически все склероции белой гнили, находящиеся в семенах подсолнечника. Кроме этого, все проведенные нами технологические и технические приёмы и установки, в зависимости от финансовых возможностей товаропроизводителей, могут быть использованы для усовершенствования имеющейся в хозяйствах материально-технической базы послеуборочной обработки семян подсолнечника.

5. Усовершенствование процессов протравливания и инкрустирования семян подсолнечника Модернизация протравливателя ПС-10 и комплекса КПС-10

Технологической картой подготовки семян к посеву и для борьбы с вредителями и болезнями предусмотрены, как обязательные операции, протравливание и инкрустирование семян подсолнечника. Для этих целей в большинстве хозяйств производителей

подсолнечника применяют протравливатель ПС-10 и стационарный комплекс КПС-10.

5.1. Нашими исследованиями установлено [12, 16], что передвижной протравливатель ПС-10, основное предназначение которого обработка семян зерновых культур, на семенах подсолнечш1ка имеет производительность почти на порядок ниже (1,0...1,5 т/ч), чем на пшенице. Концентрация суспензии (рабочей жидкости) в серийной машине не превышает 20%. Для протравливания семян подсолнечника необходимо [12] применять высококонценгрировашше (до 43%) суспензии, равномерную подачу которых в смесительную камеру не обеспечивает питающее устройство протравливателя ПС-10.

С целью повышения эффективности работы протравливателя ПС-10 на семенах подсолнечника нами было разработано [27, 34] приспособление (рис.5.1), позволяющее устранить отмеченные недостатки. Принцип работы данного приспособления заключается в следующем. Суспензия насосом 2 из бака 1 подаётся в промежуточный резервуар 3, который соединён с дозатором 5, направляющим суспензию в смесительную камеру протравливателя. Излишки суспензии через шланг 6 сливаются в бак 1. Место забора суспензии, для предотвращения её отстоя, ограждено кольцевым экраном 7, в нижней части которого имеются четыре отверстия. Для исключения избыточного давления в системе, верхняя часть промежуточного резервуара 3 соединена с баком 1.

В смесителис/к? камеру ши к лроаоотборнику _

"Т

/4

5

Рис. 5.1 Принципиальная схема работы питающего устройства [34] к протравливателю Л С-10:

I. Бак. 2. Насос. 3. Промежуточный резервуар. 4. Патрубок. 5. Дозатор. 6,8,9,10, )6,17Шланг. 7. Кольцевой экран,

II. Смотровой люк. 12. Трубопровод. 13.3аборник. 14. Вентиль слива. 15. Запорный клапан

Применение подпитывающего устройства позволяет работать дозатору 5 высококонцентрированной суспензии с расходом от 0,2 до 3,5 кг в минуту. Пост'

циркуляция рабочей жидкости в системе обеспечивает хорошее перемешивание и стабильный состав суспензии.

Хозяйственная эксплуатация в колхозе "Красная звезда" Динского района Краснодарского края переоборудованного протравливателя ПС-10 с новым питающим устройством показала, что при хорошем качестве обработки семян подсолнечника ядохимикатами производительность его в зависимости от расхода суспензии составляет 3...4 тонны в час, т.е. по отношению к серийной машине повышается в 2,5...3,0 раза при увеличении концентрации рабочей жадкости в 2,0...2,2 раза. В настоящее время опытным производством ВНИИМК по заявкам товаропроизводителей изготавливаются питающие устройства и переоборудуются протравливатели ПС-10.

5.2. Анализ [25] работы стационарных комплексов промышленного изготовления КПС-10 показал, что инкрустирование (покрытие пленкообразующими препаратами) семян подсолнечника является эффективным способом протравливания их ядохимикатами, позволяющем прочно закрепить пестициды и защитно-стимулирующие вещества на поверхности семян. Однако, значительная стоимость из-за капитального строительства здания под комплекс и малая производительность (1,0...1,5 т/ч) на семенах подсолнечника позволяют сделать вывод о нерациональном использовании комплекса КПС-10 при производстве семян этой культуры, т.к. существенно повышается их стоимость.

В связи с изложенным, нами разработаны [23, 25] технологические стационарны^ и передвижные комплексы, которые внедрены в хозяйствах Краснодарского края, Белгородской и Ростовской областях. Стационарные комплексы представляют собой легкие блочные металлоконструкции, а подвижные - автомобильные, тракторные прицепы, оснащенные машинами и оборудованием для инкрустирования семян, составляющих комплекс КПС-10. Кроме этого, в состав технологической линии комплекса было включено питающее устройство [34], которое описано в п.5.1.

Результаты проведенных исследований показали, что на семенах подсолнечника производительность их варьируется от 0,5 до 5,0 тонн в час. При этом установлено, что минимальная подача рабочего раствора составляет до 0,7 литров в минуту, что соответствует 4,2 тонны обработанного материала в час. Производительность новых линий менее 4,2 т/ч вызывает передозировку семян подсолнечника ядохимикатами. Результаты исследований были переданы ГСКТБ сельхозмаш (г. Львов), которое разработало и поставило на производство комплекс КПС-2, предназначенный специально для обработки семян подсолнечника.

Таким образом, автору удалось решить проблему повышения эффективности процессов протравливания и инкрустирования семян подсолнечника за счет рационального расхода рабочей жидкости ядохимикатов и провести модернизацию протравливателя ПС-10, увеличив его производительность на семенах подсолнечника в 2,5...3,0 раза, а также рекомендовать менее трудоемкие в монтаже и строительстве технологические линии стационарных и передвижных комплексов по инкрустированию семян подсолнечника с оптимальной производительностью около 4,0 тонн в час. Проведенная работа позволяет рекомендовать данную технику для применения в составе технологических линий агрегатов, комплексов и семзаводов по производству семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

6, Технические решения по модернизации агрегатов типа ЗАВ для работы на семенах подсолнечника

Анализ производства семян подсолнечника в 117 хозяйствах Краснодарского края показал [13], что около 90% из них для этих целей используют индивидуальные агрегаты типа ЗАВ или эти агрегаты в сочетании с приставкой СП-10 (СП-10А), которые по своему назначению предназначены для послеуборочной поточной обработки зерна или семян из него. При этом установлено, что производительность этих поточных линий на семенном

подсолнечнике составляет 30% от паспортной по зерну. Кроме этого, у обработанных семян существенно возрастают: частичное повреждение оболочек с 8% до 22%, обрушивание с 1,2% до 13,0% и потери семян основной культуры в отходы до 4%. На это влияют, как основные факторы, использование поточных линий типа ЗАВ без должного обоснования и изучения работы их на семенах подсолнечника, его особенностей и физико-механических свойств, неудовлетворительая работа нории в завальной яме ЗАВ-20, не ритмичная работа вибролотка в приёмнике вороха ЗАВ-25, ненадёжная работа машины предварительной очистки ОВП-20А (ОВС-25) и СВУ-5А (приставки СП-10 и СП-10А), отсутствие рекомендации по настройке этих машин на режим работы.

Изучение работы агрегатов ЗАВ-20 с приставкой СП-10 и ЗАВ-25 с СП-10А позволили нам рекомендовать [13, 14, 17, 21, 24 и 27] следующую модернизацию оборудования и машин поточных линий для работы их на семенах подсолнечника.

6.1. В агрегате ЗАВ-20: для снижения травмирования семян и регулирования подачи в приёмной нории завальной ямы, в нижней головке, в боковой стенке приёмного патрубка и его крышке вырезаются отверстия, в которые устанавливают переходник с заслонками (рис.6.1); уменьшают линейную скорость движения ленты с ковшами путём замены звёздочки на валу контрпривода нории с Ъ=\1 на г=10; для устранения замасливания нижнего барабана нории над ним устанавливают металлическую перегородку - чистик; на ветро-решётных машинах, входящих в состав линии, снижают частоту колебаний решётного стана до 400 мин'1, за счёт замены на эксцентрикованном в алу шкива на 0 270мм; ветро-решётные машины доукомплектовывают решётами (к имеющимся: Б] - 0 6,5; Бг - 0 9; В- ПГЗ ¡,7; Г СЗ 2,0) в соответствии с установкой на стан 0 7,0; 0 9,0; 0 3,5 и С31,7; триерные блоки и пневмотранспортёр в процессе обработки семян не участвуют, а материал после последней ветро-решётной машины направляется в бункера готовой продукции.

Рис. 6.1 Конструкция модернизированной нории агрегата ЗАВ-20 для работы на подсолнечнике:

1. Патрубок. 2. Крышка. 3. Трехсторонний кожух. 4. Ковш. 5. Перегородка чистик. бДиафрагма

Результаты сравнительных испытаний (табл. 6.1) показали эффективность

предлагаемых мероприятий по модернизации агрегата ЗАВ-20. Производительность его повысилась до 5,1 тонны в час, т.е. почти на 60%; частичное повреждение и обрушивание семян соответственно снизилось около 2,5 и 5 раз, а потери в отходы - 10 раз.

Таблица 6.1

Результаты сравнительных испытаний серийного и модернизированного _Агрегата ЗАВ-20 на семенах подсолнечника (сорт Передовик)_

Объекты исследований Производительность, т/ч Качество семян, % Массовая доля основной культу :емян ры, %в Отделение органич. примесей, в % от сод-режании в исходном ворохе

частичное повреждение оболочки обрушенные исходном материале отходах очищенном материале

Исходный ворох - 8,0 1,3 92,2 - - -

Серийный агрегат 3,0 22,0 13,0 92,2 3.65 98,58 87,0

Модернизированный агрегат 5,1 9,1 2,6 89,33 0,35 98,48 91,0

В агрегате ЗАВ-25: выполняют все мероприятия п.6.1. Кроме этого, в приемном бункере вороха устанавливают, для снижения давления массы материала на вибролотки, дополнительные металлические ограничительные щитки. В машине предварительной очистки вороха МПО-50, поставляемую к ней кроватную сетку, заменяют на сетку с ячейкой 14 мм, а в семприставке СП-10А (СП-10) зерноочистительную машину СВУ-5А (СВУ-5) доукомплектовывают решетами (см. п.6.1) и скорость воздушного потока в ней устанавливают такой, чтобы до 2% полновесных семянок основной культуры попадало в отход.

Результаты испытаний семприставки СП-10А (табл.6.2) в сочетании с агрегатом ЗАВ-40 на семенах подсолнечника (сорт Юбилейный-60) в OCX "Березанское" показали, что её производительность составила 1,9 тонн в час при выходе семян основной культуры 67% посевного стандарта 1 класса (без учета содержания склероциев).

Таблица 6.2.

Результаты производственных испытаний семприставки СП-10А на сортировании семян подсолнечника сорта Юбилейный-60__

Массовая доля семян Массовая доля отхода, %

основной культуры, % Масса

Фракции семян в том числе в том числе 1000

всего частич- обру- Всего частич- обру- семян,

но пов- шенные но пов- шенные кг» 10"3

режден- режден-

ные ные

1. Исходный 98,45 3,23 0,19 1,55 1,35 0,16 79,83

СВУ-5А

2. Отходы 94,82 3,67 1,36 5,72 3,09 0.69 -

3. Основной выход 99,35 3,73 0,08 0.65 0,39 0,23 80,88

ПСС-2,5

4. Легкие примеси 97,64 5,30 0,05 2,36 1,44 0,80 74,09

5. Основной выход 99,48 3,26 0,06 0,52 0.30 0,22 82,48

6. Тяжелые 99,71 3,46 0,44 0,29 0,02 0,06 84,40

примеси

Проведенные нами исследования по изучению поточной обработки семян

подсолнечника позволили обосновать технологии обработки и конструкции цехов,

отечественных семзаводов, обеспечивающих промышленное производство семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

7. Технология и технические средства для производства семян подсолнечника высших репродукций, Семзаводы

Изучение свойств вороха и семян подсолнечника, работы зерноочистительных машин, агрегатов и семенных приставок, их модернизация и разработка технологических приемов и технических средств по выделению скпероциев белой гнили позволили специалистам ВНИИМКа под руководством автора [9, 14, 16, 17, 18, 21, 26 и 27] разработать [18] нормативную базу по проектированию заводов и пунктов по послеуборочной обработке и хранению семян масличных культур. В основу обоснования технологии и технических средств для производства высококлассных семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, заложены: характеристика поступления комбайнового вороха, его влажность, засорённость, выход готовой продукции, динамика поступления, число технологических линий и другие данные.

Максимальное суточное поступление вороха в цех приема определяется из зависимости:

Кс

Ас =-, т/сутки, (7.1)

Пу

где 1С - коэффициент суточной неравномерности поступления вороха, для ориентировочных расчетов принимают равным 1,4. В процессе эксплуатации линии уточняется; Пу - продолжительность уборочного периода (норматив 25 дней). Максимальное часовое поступление вороха на линию приема:

Ас Кч А Кс К„

Ас=-=-, т/ч, (7.2)

1, Пу I!

где Кч - коэффициент часовой неравномерности поступления, для подсолнечника - 1,2; (1 - продолжительность поступления вороха, г/сутки. Потребное количество весов на семзаводе:

X Ач

П„=-^ шт, (7.3)

бОр

где £ А,-суммарное число максимальных часовых поступлений вороха разных культур, т/ч; I - время, необходимое для двухкратного взвешивания одного автомобиля (брутто и нетто) и оформле!шя докуме!ггов, принимают 1 = 3 мин. Уточняется в процессе эксплуатации. Число автомобилеразгрузчиков на каждой линии:

1,2 А„

Па =-, шт, (7.4)

Р| Ктр К, Ки ч

где Р] - паспортная производительность автомобилеразгрузчика, т/ч; К,р - коэффициент, учитывающий изменение паспортной

производительности автомобилеразгрузчика и грузопоступление (от 0,83 до 1,63);

К, - коэффициент, учитывающий влажность вороха. При угле наклона платформы автомобилеразгрузчика менее 40° К, = 0,8, а более 40° К, = 1.

К,|.ч. - коэффициент, учитывающий культуру разгружаемого вороха. Для подсолнечника =1.

Производительность машины предварительной очистки вороха: А.,

(2„о=--т/ч, (7.5)

7 К, Кк.

где у - средневзвешенный коэффициент использования рабочего времени (7 = 0,9); К, - коэффициент эквивалентности, учитывающий обрабатываемую культуру, 0,4; Кк - коэффициент, понижающий паспортную производительность очистительных машин:

Кк = 1 - 0,05 (V/ - \У„) - 0,02 (Б - 8„), (7.6)

где V/ и Б - соответственно средневзвешенные влажность и засоренность исходного вороха;

\¥„ и 8„ - исходная влажность и засоренность поступающего на очистку вороха: для предварительной очистки соответственно 20 и 15%, первичной очистки - 15 и 10% и вторичной очистки - 15 и 5%. Количество машин предварительной очистки:

0„о

П„о=-, т/ч, (7.7)

с>„

где (Зп - паспортная производительность, т/ч.

Производительность сушильного отделения: АС(1-К1)К„,.*1,2

<3,с=-- пл.т/ч, (7.8)

12ККЦ

где а« + а,

К) =--средневзвешенный коэффициент, учитывающий коли-

100 чество отходов после предварительной очистки вороха; ас - содержание удаляемых примесей от общей массы вороха; а, - снижение влажности за счет этих примесей.

Обычно ас = 5% и а„= 1,5...2,0%. К„.т. - коэффициент перевода просушенных семян в плановые тонны в зависимости от их

влажности, в нормативных справочниках выбирается; (г - расчетное время работы сушилки в сутки (20 часов); К - коэффициент, учитывающий назначение высушиваемого материала, для семян - 0,5. Количество сушилок определяется из зависимости:

<3,.с

Пзс=-, т/ч, (7.9)

С>т

Часовую производительность машин окончательной очистки получают из:

Ас X

Оо=-, т/ч, (7.10)

П14уКэ где П - количество смен в сутки; 14 - продолжительность смены, ч;

X - коэффициент, учитывающий отходы на всех предыдущих этапах обработки семян.

Число очистительных машин по технологическим процессам сепарации составляет: С>о

По =--(7.11)

Оп

7.1. Результаты обоснования технологии и технических средств для производства высококлассных семян подсолнечника, в т.ч. и высших репродукций, и материалы исследований были переданы в институт Гипросельхоззерно, который при участии автора разработал типовой проект № 812-0-3 на семзавод по обработке и хранению семян подсолнечника [27]. Этот завод состоит из:

- цеха приема вороха, временного хранения и сушки подработанных семян;

- цеха очистки и сортирования семян;

- семенохранилища на 1000 т с отделением протравливания и затаривания.

Цех приема, временного хранения и сушки является основным объектом семзавода в подработке, сохранении и снижении потерь убранного урожая. Он предназначен для приема, предварительной очистки вороха и временного хранения подработанных семян в бункерах активного вентилирования общей вместимостью 360 т. Сушка семян с исходной влажностью до 14% осуществляется в бункерах активного вентилирования БВ-40, а влажностью до 22% -в шахтной сушилке СЗШ-16Р. Технолога* обработки семян подсолнечника на семзаводе заключается в следующем [27].

Ворох семян влажностью до 14% из автомобилей при помощи автомобилеразгрузчика ГАУР-15Н попадает в завальную яму, и посредством нории 2НПЗ-20, направляется на предварительную очистку в зерноочистительную машину ЗД-10.000. После этой машины предварительно очищенный материал норией НСЗ-10 подается в бункера активного вентилирования, посредством норий, направляют на ленточный транспортер, а затем в приемную норию цех а очистки и сортирования и далее на машины первичной (ЗАВ-10.30.000), вторичной (СВУ-5) очистки и пневмостолы (ПСС-2,5). В последующем эти фракции смешивают и посредством ленточного транспортера направляют в сотовое (бункерное) семенохранилище. Третью посевную фракцию путем последовательной обработки нориями обрабатывают на СПУ-5, ЗАВ-10.9000, ПСС-2.5 и также направляют в семенохранилище. Очищенный семенной материал из семенохранилища направляется в весовыбойные аппараты ДВК-80 и на мешкозашивочную машину ЗЗЕ-М или протравливатель АПЗ-10, после которых семена затаривают в мешки, которые укладывают на поддоны и хранят в специальном отсеке семенохранилища.

Первый семзавод по типовому проекту № 812-0-3, при участии автора был смонтирован и запущен в эксплуатацию в колхозе "Кубань" Каневского района Краснодарского края. Предварительные испытания ссмзавода показали, что при обработке материала (табл.7.1.) по полной схеме, когда семена проходят через 17 норий, резко возрастает их травмирование. С целью устранения количества перебросок семян нориями и как следствие этого, снижения травмирования их, по предложению автора [27] была частично изменена схема технологического потока семзавода. Для чего линию обработки III фракции отключили и ее временно складируют, не обрабатывают материал на пневмостолах, а I и II фракции без смешивания отправляют на затаривание в мешки и зашивку.

Таблица 7.1.

Характеристика исходного материала подсолнечника (Гибрид Почин), _поступающего на семзавод колхоза "Кубань"_

Наименование компонентов вороха Массовая доля, %

1. Массовая доля семян основной культуры, всего 94,06-96,11

в т.ч. - частично поврежденные 1,85-3,11

- облущенные 0,85-1,39

2. Массовая доля органической примеси, % 3,00-3,23

3. Массовая доля щуплых и невыполненных, % 0,44-1,32

4. Массовая доля битых, % 0,45-0,89

В результате произведенной корректировки технологической линии семзавода в колхозе "Кубань", выход семенного материала после обработки на нем составил 60%, а характеристика его соответствовала данным, приведенным в таблице 7.2. Анализ результатов изучения работы семзавода показал, что, даже после корректировки технологических разводок линии, двойная переброска очищенного материала нориями все равно влияет на травмирование семян. Так, количество частично поврежденных семян во II фракции увеличилось на 0,77%, битых - на 0,2%. Большое содержание органической примеси (0,66%) в I фракции объясняется наличием трудноотделимых примесей (черешков листьев), которые по своим размерам и парусным свойствам близки к семенам и полностью выделить их на воздушно-решетных машинах не представилось возможным.

Таблица 7.2.

Характеристика очищенного материала (Гибрид Почин) _на семзаводе колхоза "Кубань"_

Наименование показателей После СВУ-5 Поступающего на зашивку

1фр. II фр. 1фр. II фр.

1. Выход фракции, % 25,0 35,0

2. Масса 1000 семян, кг* 10'3 63,61 50,27 - -

3. Массовая доля семян основной культуры, %,всего 99,16 99,60 98,99 99,40

в т.ч. частично поврежденные 2,12 1,56 2,45 2,33

облущенные 0,15 0,58 0,48 0,65

4. Массовая доля органической примеси, % 0,66 0,19 0,66 0,19

5. Массовая доля битых семян, % 0,18 0,21 0,35 0,41

В соответствии с проведенной работой нами разработаны [39, 40] технологические и технические предложения по реконструкции построенных в стране по типовому проекту № 812-0-3 семзаводов. Основные положения этих предложений заключаются в следующем. Из завальной ямы ворох посредством нории направляется в машину предварительной очистки и далее в промежуточные бункера (оперативные емкости). Материал, не требующий

сушки, из бункеров транспортером подается в нории цеха очистки. Влажный ворох из бункеров направляют в сушилку, затем в ту же норию цеха очистки, которая направляет семена на машину первичной очистки. Здесь они разделяются на две фракции (III и смесь I и II), которые направляются на хранение. После отлёжкн, каждая фракция норией подается на зерноочистительную и семяочистительную машины, пневмостолы. При отправке заказчику семенного материала без инкрустироваш1я семена, после сортирования на пневмостоле, ленточным транспортером подают в отделение протравливания, где его обрабатывают ядохимикатами и затаривают в мешки. Материалы исследовании и предложения переданы [9] и приняты институтом "Гипросельхоззерно" для внесения изменений в типовой проект № 812-0-3.

В п.7.1. показано, что одной из причин повышенного травмироватгая семян подсолнечника в процессах их очистки и сортирования являются быстроходные нории, которые осуществляют переброски семян от машины к машине. Причина, - значительная скорость движения ковшей, которые повреждают семена при заборе их в нижнем башмаке нории и из-за значительных инерционных сил, при разгрузке ковшей в верхней головке.

С целью исключения травмирования семян подсолнечника транспортным оборудованием была разработана конструкция [31, 32, 33, 38 и 41] тихоходной нории (рис.7.1.), в которой линейная скорость движения тягловой цепи - 0,42 м/с.

Проведенные нами исследования [16, 21], а также результаты государственных испытаний (Протокол № 13-145-8 (4132410), Новокубанск, 1980 г.) показали, что при перемещении семян подсолнечника норией НТХ-20 увеличение травмирования их не

Рис. 7,1 Конструктивная схема тихоходной нории НТХ-20 [31,32, 33, 38 и 41]: 1. Цепь. 2. Ковши. 3, 4, 5, и 6. Звездочки. 7. Приемный бункер. 8. Нижний башмак. 9. Загрузочный лоток. 10. Натяжная винтовая лапа. 11. Электродвигатель. 12. Редуктор

обнаружено.

7.3. Результаты проведенных исследований по семзаводу (п.7.1.) позволили автору совместно со специалистами ВНИИМК разработать новую двухэтапную технологию послеуборочной обработки семян подсолнечника высших репродукций [24, 27, 39, 40, 43 и 44]. В основу этой технологии положена горизонтальная схема размещения технологического оборудования, которая имеет по затратам преимущества перед вертикальной:

- возможность использования легких сооружений (ангаров), не требующих больших капитальных вложений;

- быстрый ввод в эксплуатацию за счет комплектной поставки оборудования максимальной заводской готовности.

Сущность расчленения технологического процесса на два этапа заключается в следующем:

I этап - в уборочный период осуществляют прием вороха, предварительную очистку, сушку семян до влажности 7%, очистку семян с одновременным их разделением на две фракции по размерам и закладку обеих фракций на хранение с целью дозревания;

II этап - после окончания периода покоя и получения качественных характеристик производят сортирование каждой фракции семян с одновременным делением их дополнительно по размерам на две фракции. Одну из фракций обрабатывают до посевных кондиций, вторую - вновь направляют на хранение до последующей обработки. Принятая схема обеспечивает возможность получения на одной линии до 8 фракций семян. Очищенные семена инкрустируют, затаривают в мешки и помещают в склад для хранения.

7.4. Разработанная технология (п.7.3.) позволила автору участвовать [26] в разработке и пуске в эксплуатацию экспериментального семзавода в OCX "Березанское" Кореновского района Краснодарского края по производству семян подсолнечника (рис.7.2 и 7.3).

Рис. 7.2 Экспериментальный ссмзавод (OCX "Березанскос")

Рис. 7.3 Экспериментальный семзавод (вид со стороны семенохранилища)

На этом семзаводе, в каждом отделении обработки семян, применены новые технологические приемы, которые позволили получить высококлассные семена, в т.ч. высших репродукций, с максимальным выходом семян из исходного вороха.

7.4.1. Отделение [24, 27] приема и предварительной очистки комбайнового вороха семян подсолнечника (рис.7.4) работает по следующей технологической схеме.

Рис. 7.4 Технологическая схема отделения приёма и предварительной очистки (комбайнового) вороха семян подсолнечника [24, 27]

Ворох семян подсолнечника, доставленный с поля самосвалами, разгружают в приемный бункер 1, установленный под навесом. Из приемного бункера норией 2 (НТХ-20) ворох подается на машину предварительной очисткиЗ (МПО-50). Далее очищенный материал поступает на ленточный конвейер 4, отходы на винтовой-5, который посредством нории 6 сбрасывает материал в бункер кормовых отходов 7. С ленточного конвейера 4 семенной материал поступает в тихоходную норию 8, направляющую его в один из бункеров активного вентилирования 9 или 10.

7.4.2. Отделение [39, 40] сушки (рис.3.5) работает на семенном материале, поступающем из бункеров 9, 10 отделения приёма через ленточный конвейер 11 и норию 12 в одну из камер 13 или 14 сушилки СВП-6. Разгрузка сушильных камер осуществляется шнеком 15 или 16 в норию 17. Последняя может подать семена в сушильные камеры 18 и 19 (основной режим). Сухие семена, из камер 18 и 19, шнеками 20 и 21 направляются на ленточный конвейер 22 и через норию 23 в бункера активного вентилирования 24 и 25.

— — тр.п/юносите ль

Рис. 7.5 Технологическая схема отделения сушки ссмян подсолнечника[39, 40]

7.4.3. Отделение первичной и вторичной очистки семян подсолнечника (рис. 7.6) работает на семенном материале от бункера 24 или 25, из которых он ленточным транспортёром 26 подаётся в норию 27. В эту же норию направляют семена от транспортёра 28, если их исходная влажность при поступлении с поля не превышает 7%. нория 27 снабжена делителем, который делит семенной материал на два потока, каждый из которых обрабатывается на параллельно работающих зерноочистительных машинах 29 и 30. Последние могут работать в двух режимах:

• производить первичную очистку и разделение семян на две фракции;

• производить первичную очистку.

В первом случае на каждой машине получают по две размерные фракции семян. Одноименные фракции каждой машины объединяют и посредством ленточных

транспортеров отдельно друг от друга направляют в отделение временного хранения. Во втором случае семенной материал очищают от примесей и любым из транспортеров 31 или 32 направляют в отделение временного хранения. Отходы от зерноочистительных машин 29 и 30 с помощью винтового конвейера 33 и нории 34 подают в бункер 35.

gm г.Ol Ьь

• Нунции

& сн лад f

HC! vintlmficfjcnvcm aimcmpavcriopm

'—— СенобнОй nornov —*— проча'f>tt

Рис. 7.6. Технологическая схема отделения первичной и вторичной очистки, семенного подсолнечника

Вторичная очистка (калибрование и сортирование) семян подсолнечника, находящихся на временном хранении в силосах (рис.7.7), осуществляется посредством ленточных транспортеров 40 или 41 и нории 36, которая направляет семена на машину 29. Последняя может работать в двух режимах:

• производить вторичную очистку;

• производить вторичную очистку и разделение семян на две размерные фракции.

В первом случае семена после сортирования (основной выход) подаются в норию 42 и далее на машину окончательной обработки 43. Во втором случае семена сортируют и разделяют на две фракции: I фракцию (основной выход) машины 29 подают в норию 42 и далее на машину 43; И фракцию - ленточными транспортерами 31 или 32 в норию 37, на ленточный транспортер 38 или 39 и далее в любую свободную емкость отделения хранения (п. 7.4.4). Процесс вторичной очистки повторяется до получения необходимого количества фракций. Очищенные семена с машины 43 попадают в норию 44, которая раздаёт их в трёх направлениях: в бункер готовой продукции, на затаривание в мешки и в отделение инкрустации. Во втором случае они попадают на весовыбойный аппарат 45, из которого на мешкозашивочную машину 46. Мешки укладываются на поддоны и отправляются в склад готовой продукции. В третьем случае семена через ленточный транспортер 47, подаются в отделение инкрустации. Отходы от машины 30 шнековых транспортеров 48 и нории 49 направляются в бункер 50.

7.4.4. Отделение временного хранения семенного материала подсолнечника (рис.7.7) работает от отделения приёма и предварительной очистки (п.7.4.1) на отделение первичной и вторичной очистки (п.7.4.3). После предварительной очистки ленточные транспортеры 31 и 32 направляют семена в нории 36 и 37 (при необходимости в любую из них), которые сгружают их в силос или на ленточные конвейеры 38 и 39 с разгрузочной тележкой, которые распределяют их по силосам. Семена хранятся до окончания периода биологического покоя. Технологией предусмотрена возможность вентилирования семян в силосах, а также переброски из одного силоса в другой. После получения данных по

всхожести и чистоте приступают к окончательной обработке семян.

7.4.5. Отделение инкрустации (рис.7.8) включает протравливатель 51 с барабанной сушилкой и электрокалорифером, загрузочное устройство порошковидных препаратов 52, воздухоочистительное устройство 53, измельчитель пленкообразующих препаратов 54, баки-смесители 55. Все это оборудование соединено между собой в технологической последовательности. Кроме того, в состав оборудования входят весовыбойный аппарат 56 и мешкозашивочная машина 57. Одновременно с пленкообразующим составом в камеру протравливателя через приемный бункер с ленточного транспортера 47 поступают семена. Обработанные семена подсушиваются в барабанной сушилке и поступают в весовыбойный аппарат и далее в бумажные мешки, которые зашивают, укладывают на поддоны и транспортируют в склад готовой продукции.

-основной лоток

—*— ростЛор ядолнкигагтов

Рис. 7.8. Технологическая схема отделения инкрустации

Таблица 7.3.

Показатели качества очистки семян подсолнечника сорта ВНИИМК-8883 при поточной предварительной и первичной очистке на экспериментальном семзаводе OCX "Березанское"

Показатели качества МПО-50 - предварительная очистка К-547А - первичная очистка

исходный материал крупные примеси легкие примеси основной выход исходный материал 1-я аспирация 2-я аспирация подсев крупные примеси Основной выход

1. Выход фракции. % - 0.03 0.03 99,94 - 0,5 0.6 11,1 0,6 87,2

2. Массовая доля семян основной культуры, %,всего 97,27 81.78 49,29 97.74 97.91 82,16 69,98 95,90 47,30 98,12

в том числе: - частично поврежденные 5,37 3,20 3.57 5,43 4,99 12,48 12,64 7,32 4,50 4,89

- облущенные 0.54 0.95 1.36 0,47 0.33 0.04 0.02 3.22 - 0,05

3. Массовая доля отхода, % всего 2,73 18.22 50,71 2,26 2,09 30,02 17,84 4,10 52.70 1.93

в том числе: - битые 0,34 1,27 1,28 0,42 0,31 0,74 0,64 1,16 - 0.33

- органическая примесь 1,44 16.10 49.12 1.08 1.40 29,28 17,00 1,52 52.23 1.24

-склероцин 0,95 0.85 0,31 0.76 0,69 - 0.20 0,42 0.47 0,36

4. Масса 1000 семян, кг» 10" 81,60 - - 83.32 83,75 50.09 61,17 63.47 137,24 88,40

Таблица 7.4.

Показатели качества сортирования семян подсолнечника сорта ВНИИМК-8883 после прохождения периода биологического дозревания и вторичной и

окончательной очистки на экспериментальном семзаводе OCX "Березанское"

Показатели качества К-547А - вторичная очистка и калиб[ зование МОС-9 - окончательная очистка

исходный материал 1-я аспирация 2-я аспирация подсев крупные примеси Основной выход исходный материал легкие отходы основной выход основной выход тяжелые примеси

1фр. 6-8 мм 11 фр. 8-9 мм

1. Выход фракции, % - 0.5 1.7 7.2 0.3 82.9 7,4 - 7,7 48.3 37.8 6,2

2. Массовая доля семян основной культуры, %,всего 98,35 93,85 94,35 96.66 77.11 99.06 96,65 99.06 97,49 99.06 99,53 99.97

в том числе: - частично поврежденные 4,40 6.99 10,03 4,97 7.76 4,08 7.29 4,17 8,14 5,76 4,14 3,79

- облущенные 0,07 0.12 0.18 1.82 0,02 0.01 0,01 0.02 0,02 0,03 0,02 0,39

3. Массовая доля отхода, % всего 1,65 6,15 5,65 3.34 22.89 0,94 3.35 0.97 2,51 0,94 0.47 2,03

в том числе: - битые 0,47 0,55 1,02 1,47 0.06 0,23 0,14 0,33 0.52 0,45 0.17 0.18

- органическая примесь 0,72 5,60 4,65 0.80 20,74 0.23 2,55 0.31 1.42 0,47 0,22 -

-склероции 0.46 - 0.02 1.07 2.09 0.38 0.66 0.30 0.07 0.02 0,08 1,84

4. Масса 1000 семян, кг«10"3 86,72 63,39 61,64 69.42 28.40 88.56 101,96 85,62 70,38 80.25 92.32 95.71

7.5. Испытания экспериментального семзавода (рис.7.2, 7.3) в OCX "Березанское " проводились по частной методике, разработанной автором и ОСТ 70.10.2.-84 на семенах подсолнечника сорта ВНИИМК 8883. Результаты обработки опытов и основные показатели качества работы машин предварительной очистки МПО-50 (переоборудованной по рекомендации автора) и семяочистителытой К-547А, работающей в режиме первичной очистки и калибровки представлены в табл.7.3. Анализ результатов исследований свидетельствует о высокой эффективности совместной работы машин МПО-50 и К-547А. Чистота основного вороха составляет 98,12 %, содержание облущенных семян - 0,05 %, что значительно ниже, чем в исходном - 0,33 %. Однако, необходимо отметить, что потери семян в подсев достигли 11,1 %, в то время, как во все остальные выходы - 1.7 %. Это связано с тем, что фракцию семян толщиной 5-6 мм в период испытаний хозяйством было решено на посев не использовать, а направить в промсырье. Поэтому на машине К-547А в качестве подсевного использовалось решето 0 6,0, что привело к большому отходу семян. Масса 1000 семян основного выхода составила 88,40 г.

Изучение работы семяочистителытой машины К-547А в режиме вторичной очистки и калибровки семян (табл.7.4.) подсолнечника позволяют отметить эффективное выполнение на ней этих процессов. Так, выход I фракции (толщина семян 6-8 мм) - 82,9%, а II фракции (8-9 мм) - всего 7,4 %. Масса 1000 семян в этих фракций, соответственно - 88,56 и 101,96 кг.10"1. Чистота семян I фракции - на уровне I класса (99,06%), а II фракции - 96,65 %. Более низкая классность семян во II фракции объясняется тем, что на нее не воздействует второй аспирационный канал, что подтверждает наличие в этой фракции большого количества органической примеси (2,55%). Оценка влияния полученных фракций семян на качество их калибровки показало, что в I фракции содержание семян 6-8 мм находится в пределах 66,4...81,0%. При этом замечено, что повышение качества калибровки происходит при снижении производительности машины К-547А. Исследованиями установлено, что при производстве качественных семян подсолнечника оптимальная производительность при вторичной очистке и калибровке машины не должна превышать 1,7 тонны в час. Вместе с тем необходимо отметить, что на качество семян большое влияние оказали склероции белой гнили, которые при чистоте семян I класса (после машины МОС-9) содержались в материале 1...3 штуки на 1 кг (0,02...0,08%). Засоренность исходного материала ими 120 штук на 1кг. Обработка семян на гидровакуумной установке с раствором биоцина позволили полностью выделить из них склероции белой гнили, а инкрустация - обеспечила получение семян подсолнечника высших репродукций с уровнем качества, приведенном в таблице 7.5.

7.6. Анализ результатов работы экспериментального семзавода по производству высококлассных семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, показал, что поточная обработка семенного материала позволяет получить высококлассные семена при минимальном их травмировании. При этом она способствует существенному снижению в основном материале облущенных семян (с 0,54% до 0,03%), а количество поврежденных семян в процессе обработки практически не меняется (5,37% в исходном и 4,95% в обработанном). За период эксплуатации семзавода с 1989 по 1998 год на нем получено более 5 тысяч тонн высококлассных семян подсолнечника.

Изменение качества семян подсолнечника в процессе их обработки на экспериментальном семзаводе OCX "Березанское"

Наименование выходов Массовая доля травмированных семян, %

всего в том числе

частично поврежденные облущенные битые

1. Исходный 6,25 5,37 0,54 0134

2. Основной выход МПО-50 6,32 5,43 0,47 0,42

3. Основной выход К-547А (первичная очистка) 5,27 4,89 0,05 0,33

4. Основной выход (при затаривании) 5,34 4,95 0,03 0,36

8.Внслренне результатов исследований и их технико-экономическая эффективность

Проведенные исследования позволили автору передать рекомендации и конструктивные разработки на машины в ОАО "Зерноочистка" (в прошлом ГСКБ ПО "Воронежзерномаш") и ГСКТБ сельхозхиммаш (г.Львов) и технологические предложения для проектирования поточных линий и семзаводов для производства высококлассных семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, в проектный институт Гипросельхоззерно (г.Краснодар). При непосредственном участии автора были созданы и пущены в эксплуатацию 13 технологических линий и 5 семзаводов с использованием конструктивных решений автора по модернизации зерноочистительных машин и протравливателей семян. Все эти разработки, внедренные в производство, эксплуатируются в настоящее время.

Технико-экономичсская эффективность в среднем по перечисленным технологическим линиям и семзаводам соответственно на 47.„52% и 74...83% выше, чем при производстве высококлассных семян на разрозненных машинах. При этом затраты труда составили на технологических поточных линиях 0,472 чел.-ч/т и семзаводах 0,297 чел.-ч/т., в ценах на 01.01.99 г. прямые эксплуатационные затраты - 490 руб/т и сумма приведенных затрат - 1027 руб/т.

Некоторые выводы и рекомендации, полученные автором в результате исследований, вошли составной частью в справочные материалы сборника "Нормы технологического проектирования предприятий послеуборочной обработки зерна и семян" (1988 г.) и систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1981-1990 гг. и проект до 2000 г., ч. 1, Растениеводство.

Заключение н общие выводы.

В работе изложены основы расчета и проектирования технологии и технических средств для подготовки семян подсолнечника. На базе теоретических исследований разработаны методики инженерных расчетов процессов сепарации семян по аэродинамическим и геометрическим параметрам, основы технологии борьбы с примесями склероциев белой гнили и проектирования семзаводов.

Предложены методы, развивающие теорию проектирования рабочих органов зерноочистительных машин применительно к использованию на семенах подсолнечника с учетом выделения склероциев белой гнили. Обоснована поточность обработки семян

подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, в зависимости от засоренности и влажности комбайнового вороха.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования и государственные испытания позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Применяемые в аграрном секторе страны промышленная техника и на базе ее технологии для производства семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, не обеспечивают поточную обработку их при наличии в комбайновом ворохе склероциев белой гнили в количестве 120 шт. на 1 кг. Это существенно влияет на качество посевного материала, полевые всходы которого уменьшаются на 12... 18%. Определено, что зерноочистительные машины используемые на очистке семян подсолнечника имеют производительность на порядок ниже, чем на зерне, а качество семян достигается за счет 2х-Зх кратного пропуска их через эти машины.

2. Размеры семянок у большинства сортов и гибридов подсолнечника варьируют в широких пределах: по ширине от 3,3 до 8,6 мм; по толщине от 1,: до 6,2 мм; по длине от 8,6 до 13,8 мм. Критическая скорость витания колеблется от 4 до 14 м/с, плотность - от 0,651 до 0,827 кг/м3. Сорные примеси по указанным свойствам мало отличаются от семян основной культуры и поэтому их можно отделить только при совокупном использовании геометрически, аэродинамических и гидровакуумномеханических признаков.

3. На зерноочистительных машинах невозможно получить семена подсолнечника высших репродукций, т.к. они не позволяют из вороха выделить склероциев белой гнили и дефектные семена, пораженные грибковыми заболеваниями. Оптимальная работа ветрорешетных машин обеспечивает подработку комбайнового вороха (предварительная очистка) при режимах работы:

угол наклона решет 7... 8 град; амплитуда колебаний стана 7,5 мм; частота колебаний стана в пределах 300-450 мин"1; оптимальная нагрузка по ширине решет и аспирационных каналов для: первичной очистки - 60 кг/дм«ч; вторичной - 30 кг/дм«ч.

4. Разработана методика оценки работы питающего устройства для серийных ветрорешетных зерноочистительных машин (ОВС-25 и МС-4,5), работающих на семенах подсолнечника. В основу этой методики положены условия силовых воздействий материала на механическую систему клапана, регулирующего подачу семян на решетный стан. Экспериментальным путем выявлена большая (V = 58,7%) неравномерность распределения семян по ширине рабочих органов. Разработана конструкция питающего устройства, учитывающая агробиологические свойства обрабатываемого материала и особенности конструкции машин, обеспечивающая равномерное (V = 6,6%) распределение вороха. По результатам государственных испытаний оно рекомендовано к производству в составе приспособления к агрегатам типа ЗАВ.

5. Аэродинамические системы серийных пневмовибрационных столов ПСС-2,5 и СПС-5 не обеспечивают качественную очистку семян подсолнечника. Определено, что под декой имеет место значительная неравномерность распределения воздушного потока. Усовершенствование аэродинамической системы и теоретические исследования позволили определить оптимальную форму, геометрические и воздушные параметры экспериментальной деки пневмостола. При значениях гм2 = 15,16 м/с", а = 0,10 град, р=0,0848 рад; и = 0,75 м/с; е = 0,4068 рад, расходе воздуха 140м3 и давлении 60 мм рт.ст. расчетным путем получены геометрические параметры деки (р| = 1,08; фз = 0,52...0,58 рад, А = 1,8м, В =1,03м.; С=.0,3м. Угол ф? зависит, в основном, от биометрических показателей семян подсолнечника, параметров колебательного движения, поперечного угла наклона деки, скорости воздушного потока. Угол ф| зависит, главным образом, от биометрических показателей семян подсолнечника и углов наклона плоскости. Сравнительные испытания

такой деки с декой пневмоетола ПСС-2,5 показали преимущество первой и позволили на 5% увеличить выход тяжёлой фракции в основном посевном материале подсолнечника, увеличив массу 1000 шт. семян по отношению к легкой фракции на 16,5%. Государственными испытаниями определено, что экспериментальный пневмостол обеспечил повышение производительности по сравнению с ПСС-2,5 на 34%. Основные конструктивные и технологические парметры этого стола внедрены в машине МОС-9, на которой получены семена подсолнечника по чистоте 99,6. ..99,8%.

6. На основе экспериментального изучения процессов сепарации семян подсолнечника с целью выделения из вороха склероциев белой гнили выявлено, что последние отличаются от семян подсолнечника по упругости, парусности, плотности, скорости насыщения жидкостью. Однако эти различия весьма незначительны, что вызывает большие трудности способов и устройств для полного разделения вышеуказанных компонентов.

Разработаны и изготовлены экспериментальные установки для отделения склероциев по упругим и аэродинамическим свойствам. Установлено. Что по упругим свойствам можно выделить склероции, плотность которых выше 0,8 кг/см3. При обработке семян подсолнсчнка сорта Передовик в наклонном воздушном потоке при строго ориентированной подаче в него вороха выход очищенных семян (при содержании склероциев до 30 шт.на 1 кг) составил около 60% при последовательном четырехкратном пропуске.

Разработан способ и изготовлена гидровакуумная установка, в которой процесс смачивания компонентов происходит под разрежением. Установлено, что при разрежении порядка 500-600 гПа и выдержке в установке семян и склероциев при этих условиях в течение 1,5-2 мин удается полностью разделить компоненты. Применение вместо воды растворов ядохимикатов, обеззараживающих семена, существенно повышает эффективность предложенного способа и устройства для его осуществления. Кроме этого разработана и внедрена двухэтапная технология очистки семян подсолнечника от склероциев по аэродинамическим свойствам с использованием пневмостолов. На 1 этапе пневмостол настраивают на отделение тяжелых примесей. Средняя скорость воздушного потока над декой с семенами находится в пределах 0,5-0,6 м/с. На 2 этапе обрабатывают только основной выход пневмоетола после первого пропуска. Последний настраивают на отделение легких примесей, скорость воздушного потока повышают до 0,75-0,80 м/с. Выход очищенных семян по такой технологии составляет в зависимости от содержания склероциев в исходном материале от 58 до 64%.

Проведенные комплексные исследования позволили обосновать технологическую возможность 100% выделения склероциев белой гнили из семян подсолнечника. Полученные результаты вошли в исходные требования на поточную линию по обработке семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

7. Протравливатель семян ПС-10 и стационарный комплекс КПС-10 имеют при работе на семенах подсолнечника производительность 1,0...1,5 тонны в час, что на порядок ниже, чем на семенах зерновых. Кроме этого, питающее устройство протравливателя ПС-10 не обеспечивает равномерную подачу суспензии высокой концентрации (до 43%), что необходимо при обработке семян подсолнеч!шка.

Повышение эффективности работы протравливателя обеспечила конструкция нового питающего устройства, работающего на высококонцентрированной суспензии с расходом от 0,2 до 3,5 литра в минуту и стабильном ее составе по объему рабочего бака. В результате проведенных исследований определена оптимальная производительность усовершенствованного протравливателя 4,0 т/ч при расходе рабочего раствора 0,7 метров в минуту. На основании проведенной работы, ГСКТБ сельхозмаш (г.Львов) поставило на производство комплекс КПС-2, предназначенный специально для обработки семян подсолнечника. Кроме этого, разработаны и внедрены в хозяйствах Краснодарского края, Белгородской и Ростовской областей технологические комплексы для инкрустирования

посевного материала стационарного типа с использованием легких блочных металлоконструкций и передвижные - на базе автомобильного и тракторного прицепов, что позволило существенно снизить затраты на строительные работы и расширить технологические возможности комплексов.

8. Анализ производства семян подсолнечника в хозяйствах Краснодарского края показал, что 90% из них для этих целей используют поточные линии, состоящие из агрегатов типа ЗАВ или сочетание этих агрегатов с приставками СП-10 (СП-10А). Одновременно было выявлено, что содержание травмированных семян подсолнечника при каждой переброске их в поточных линиях нориями возрастает на 0,2...0,3%. Кроме этого установлено, что стандартный комплект решет для очистительных машин и позволяет осуществлять качествешгую очистку семян подсолнечника, производительность поточной линии составляет 30% от паспортной по зерну. Имеет место повреждение оболочек с 8 до 22%, обрушивание с 1,2 до 13% и потери семян основной культуры в отходы до 4%.

Уменьшите линейной скорости ленты норий на 17%, снижение колебаний решетного стана до 400 мин"1 и доукомплектование решетами Bi - 00,7; Бг - 0 9,0; В - 3,5 и Г - 1,7 позволили в OCX «Березанское» производительность поточной линии повысить до 5,1 т/ч при снижении повреждения и обрушивания семян снизить соответственно около 2,5 и 5 раз, а потери в отходы - 10 раз при выходе семян основной культуры 67% посевного стандарта 1 класса (без учета содержания склероциев белой гнили). Проведенная работа позволила обосновать технологию обработки и конструктивное решение цехов, отечественных семзаводов для производства семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

9. Техническая экспертиза технологических схем семзаводов для семян подсолнечника по типовому проекту №812-0-3 и экспериментальное изучение работы их показали, что только за счет переброски семян 17 нориями, даже при реализации технических решений п. 8 данного раздела, количество поврежденных семян за один подъем возрастает на 0,97%. Проведенные исследования позволили обосновать технологическую схему, найти конструктивное решение и создать тихоходную норию НТХ-20, государственные испытания которой не зафиксировали увеличения травмирования после подъема ими семян.

На основании проведенных исследований удалось разработать новую двухэтапиую технологию подготовки семян и реализовать ее в OCX «Березанское» в экспериментальном семзаводе. Двухэтапная технология подготовки семян подсолнечника заключается в следующем:

I этап обработки - в уборочный период осуществляют прием вороха, предварительную очистку, сушку семян, первичную очистку с одновременным разделением, при необходимости, на две размерные фракции и закладку полученного материала на временное хранение для биологического дозревания.

II этап обработки - после получения качественных характеристик хранящегося материала производят сортирование каждой фракции поочередно с одновременным разделением семян на две фракции. Одну из них вновь направляют на временное хранение, другую обрабатывают на машине окончательной очистки, инкрустируют, зашивают в мешки и направляют в склад на хранение. Далее процесс повторяется. Принятая схема обеспечивает получение необходимого количества фракций высококачественного семенного материала при минимальном количестве машин.

В процессе обработки семян на семзаводе их травмирование практически не возросло. Содержание битых семян в исходном и очищенном материале, соответственно, составило 0,34% и 0,36% частично поврежденных - 5,37% и 4,95%.

Выход семян только фракции 6-8 мм составляет 62,2%.

Результаты исследований и расчетов технологических возможностей семзавода, а также основы двухэтапной технологии переданы в институт Гипросельхозпроект (г.Краснодар) и вошли составной частью в справочные материалы сборника "Нормы

технологического проектирования предприятий послеуборочной обработки зерна и семян". В соответствии с данными техническими материалами были созданы и пущены в эксплуатацию 13 технологические линии и 5 семзаводов нового поколения по производству семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

10. Полученные в работе результаты служат основой для расчета и проектирования технологических установок и поточных линий по производству высококлассных семян подсолнечника, способных обрабатывать комбайновый ворох засоренный склероциев белой гнили и семенами, зараженными грибковыми болезнями.

Технико-экономическая эффективность в среднем по разработанным технологическим линиям и семзаводам соответственно на 47...52% и 74...83% выше, чем при производстве семян на разрозненных машинах. При этом затраты труда на поточных линиях составляет 0,472 чел.ч/т и семзаводах 0,297 чел.ч/т (прямые эксплуатационные затраты - 490 руб/т и сумма приведенных затрат - 1027 руб/т (в ценах 01.01.99 г.), что в среднем на 42% меньше, чем у предшественников такой технологии и техники.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Шафоростов В.Д. Исследование механизма привода пневматического сортировального стола//Бюл.науч.-техн. инф. по масличным культурам.- Краснодар, 1978.- Вып.2,- С.79-82.

2. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Приспособление к пневмостолу ПСС-2,5 //Зерновое хозяйство,- 1979.- N 11,- С.43-44.

3. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Приспособление к пневмостолу ПСС-2,5 //Инф.лист. UHTHN 511.-Краснодар, 1979.

4. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Применение пневмосортировального стола ПСС-2,5 для обработки семян подсолнечника // Бюл.науч.-техн.инф.по масличным культурам.-Краснодар, 1979.-Вып.4.-С.25-28.

5. Шафоростов В.Д. Оптимизация процесса разделения семян подсолнечника на пневматическом сортировальном столе //Бюл.науч.техн.инф. по масличным культурам.-Краснодар, 1980,- Вып.2.- С.53-56.

6. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Определение формы деки пневматического сортировального стола//Бюл. науч.-техн. инф. по масличным культурам,- Краснодар, 1980,-Вып.З,- С.36-42.

7. Шафоростов В.Д. Интенсификация рабочего процесса пневматического сортировального стола // Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства.-Тез.докл.Всес.шк.молодых ученых и специалистов.-Минск, 19 .-С.84-86.

8. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. О повышении эффективности сепарирования семенных смесей//Механизация и электрификация сельского хозяйства,- 1982,-N 1,-С.25-27.

9. Бортников А.И.,Савин А.Д.,Бартенев В.А., Шафоростов В.Д., Матюша В.Г. Рекомендации по переоборудованию машин семзавода для обработки семян подсолнечника (к типовому проекту N 812.0-3) // Краснодар, 1983.- 8 с.

10. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Очистка семян от склероциев// Масличные культуры.- 1985.- N 1.- С.37.

11. Шафоростов В.Д. Совершенствование процесса сортирования семян подсолнеч-ника и клещевины на пневматическом сортировальном столе // Автореф. дис. канд. техн. наук,-Краснодар,- 1985.- 27 с.

12. Бортников А.И., Бартенев В.А., Шафоростов В.Д. Использовать ПС-10 для протравливания семян суспензиями повышенной концентрации//Масличные культуры,-1985.-N 2.-С.10-11.

13. Прядко H.H., Быкова Э.А., Шафоростов В.Д. Использование агрегата ЗАВ-20 с семяочистителыюй приставкой СП-10 //Масличные культуры,- 1985.- N 4.- С.10.

14. Шафоростов В.Д., Тихонов О.И., Марин В.И. и др. Индустриальная технология

возделывания подсолнечника//Рекомендации.- Краснодар.- 1986.- 45 с.

15. Шафоростов В.Д., Тихонов О.И., Пивень В.Т. и др. Применение апрона-35 против ложной мучнистой росы подсолнечника//Рекомендации,-Краснодар,- 1986,- 16 с.

16. Тихонов О.И., Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Предпосевная подготовка семян подсолнечникаУ/Масличные культуры.-1987,- N 2.- С. 10-11.

17. Бортников А.И., Федоренко Э.Г., Киселев В.И., Шафоростов В.Д. Особенности использования техники на возделывании подсолнечника//Масличные культуры,- 1987.- N 6,-С.10-12.

18. Шафоростов В.Д., Ефимченко В.И. и др. Ведомственные нормы технологического проектирования заводов и пунктов послеуборочной обработки и хранения продовольственного, фуражного зерна и семян зерновых, зернобобовых, масличных культур и трав ВНТП 16-88,- М.- 1988,- 86 с.

19. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Технология послеуборочной обработки семян подсолнечника//Тез.докл.Всес.науч.-тех.конф. по современным проблемам земледельческой механики. - М. - 1989,- С.125.

20. Шафоростов В.Д. Определение формы делительной плоскости пневмосортировального стола//Механизация производства масличных культур (Сб.науч.тр,- Краснодар.-.. 1990,-С.37-47.

21. Бортников А.И..Шафоростов В.Д. Послеуборочная обработка семян подсолнечника//Механизация производства масличных культур (Сб. науч.тр,- Краснодар.-1990,- С.31-37.

22.Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Уборка и послеуборочная обработка подсолнечникаУ/Проблемы механизации и электронизации отраслей агропромышленного комплекса (Тез.докл. на П Межд. науч.-практ.конф,- Краснодар,-1991,-С.12-13.

23.Шафоростов В.Д., Лысых И.Г., Розинцев C.B. Комплекс оборудования для протравливания, инкрустации семян на базе комплекта оборудования КПС-10. Инф.лист. ЦНТИ N 220,- Краснодар.-1992,- 4 с.

24.Бортников А.И., Шафоростов В.Д.,Лысых И.Г. Послеуборочная обработка семян//Биолоп1я, селекция и возделывание подсолнечника,- М.- 1992,- С.250-269.

25.Шафоростов В.Д., Лысых И.Г., Розинцев C.B. Передвижные и стационарные комплексы для протравливания семян//3ащита растений,- 1993,- N 8,- С. 15.

26.Шафоростов В.Д, Каким должен быть семзавод по обработке семян подсолнечника// Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье (Тез. докл. на VI Межд. науч,-нракт.конф,- Симферополь,-1997.- С.416.

27. Шафоростов В.Д. Машинная подготовка семян подсолнечника. - Краснодар. -1998. -89 с.

28. A.c. 590216.СССР. Устройство для распределения сыпучего материала по различным направлениям / А.И.Бортников, В.Г.Матюша, В.Д.Шафоростов; ВНИИ масличных культур;3аявл.11.02.76; Опубл. 30.01.78.; Бюл. N 4.

29. A.c. 694231. СССР. Грохот клубиекорнеплодоуборочной машины/ А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 23.05.78; Опубл. 30.10.79; Бюл.№40

30. A.c. 698679. СССР. Устройство для очистки зерна / Л.Т.Седаш, А.И.Бортников, В.Д. Шафоростов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 08.08.78; Опубл. 30.11.79; Бюл. № 43

31. A.c. 848448. СССР. Вертикальный конвейер / В.Д. Олейников, И.П.Платов, Э.А.Куповых, Л.Г.Седаш, А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 11.07.79; Опубл. 23.07.81; Бюл. № 27

32. A.c. 899400. СССР. Ковшовый элеватор / Л.Г.Седаш, А.И.Бортников, В.Д. Шафоро-стов и др.; Заявл. 28.04.79; Опубл. 28.01.82; Бюл. №3.

33. A.c. 967927. СССР. Загрузочное устройство вертикального конвейера /Л.Г.Седаш, А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов, И.П.Платов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 16.04.81; Опубл. 28.10.82; Бюл. №39.

34. A.c. 1279552. СССР. Устройство для подачи жидкости / А.И. Бортников, В.А. Барте-нев,

В.Д.Шафоростов, В.Г.Матюша; ВНИИ масличных культур; Заявл. 10.08.84; Опубл. 30.12.86; Бюл. №48.

35. A.c. 1311776. СССР.Способ сортирования и очистки семян в жидкости / А.И. Бор-тников, В.Д.Шафоростов, В.Г.Матюша, А.Г.Демченко; ВНИИ масличных культур; Заявл. 15.08.85; Опубл. 23.05.87; Бюл. № 19

36. A.c. 1452588. СССР. Способ сортирования и очистки семян в жидкости и устройство для его осуществления / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов, В.Г.Матюша, А.Г. Демченко; ВНИИ масличных культур; Заявл. 28.05.87; Опубл. 23.01.89; Бюл. № 3.

37. A.c. 1522461. СССР. Способ индукции устойчивости подсолнечника к грибковым заболеваниям / В.Ф.Зайчук, А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов, Г.В.Кочуров; ВНИИ масличных культур; Заявл. 03.03.88; для ДСП.

38. A.c. 1558800. СССР. Элеватор для сыпучих грузов / А.И.Бортников, В.Д. Шафоростов,Н.И.Грабельковский, И.П.Платов, Э.А.Куповых; ВНИИ масличных культур; Заявл. 26.05.88; Опубл. 23.04.90; Бюл. № 15.

39. A.c. 1711796. СССР. Линия для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И. Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Заявл. 07.05.86; Опубл. 15.02.92; Бюл. №6.

40. A.c. 1762880. СССР. Линия для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И. Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Заявл. 26.07.88; Опубл. 23.09.92; Бюл. № 35.

41. Патент 2021184. Ковшовый элеватор / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов и др.; Заявл. 01.04.91; Опубл. 15.10.94; Бюл. № 19.

42. Патент 2026757. Зерноочистительная машина / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов и др.; Заявл. 28.09.92; Опубл. 20.01.95; Бюл. № 2.

43. Патент 4936978. США. Установка для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Опубл. 07.08.90.

44. Патент 89 04166. Франция. Установка для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И. Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Опубл. 14.11.91.

V,/ / ^ V.-- -К. .->.'

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАСЛИЧНЫХ КУЛЬТУР им. В.С.ПУСТОВОЙТА

На правах рукописи

з

------------------' У

ШАФО РОСТОВ

ВАСИЛИЙ ДМИТРИЕВИЧ

V

ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА

Специальность: 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Краснодар, 1999 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте масличных культур им. B.C. Пустовойта (ВНИИМК, г. Краснодар) в 1972-1998 г.г.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники России, академик IACXH, доктор технических наук, профессор В.И. Анискин заслуженный деятель науки и техники России, доктор технических наук, профессор В.А. Резчиков доктор технических наук A.B. Авдеев

Ведущая организация:

ОАО "Зерноочистка"

Защита состоится "_5_

мая

на заседании диссертационного "Научно-исследовательский и1'" машиностроения" им. В.П. ~ по адресу: 127247, г. М~

_1999г. в 10.00

чета Д 169.06.01 в ОАО ^ .скохозяйственного ОАО "ВИСХОМ" "ял., д. 107.

Отзывы просим отправлять в д- .

: гербовой печатью.

С диссертацией г в

комиться

Диссертация.

" .5 "

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

р^еийскдя

' 0С^.<-СТВЕНМАЯ

. >14 0 л \С - QQ

a /¿ixrv -./ / j .j

(J

A.A. Сорокин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие маслобойного дела повысило спрос на семена подсолнечника, что привело к значительному росту посевных площадей под эту культуру. Наибольшее развитие подсолнечник получил в 70-80-х годах XX столетия. Это было связано не только с возросшим спросом на подсолнечное масло, а в основном, с повышением продуктивности этого растения в процессе селекции. В Европе сконцентрировано 70% площадей, на которых возделывается подсолнечник, в Южной Америке - 15%, на других континентах - остальное. На долю европейского производства семян, в т.ч. и в России, приходится 57% мирового производства семян и 69% подсолнечного масла. В настоящее время повышенный интерес к производству подсолнечника проявляет Австралия, страны Северной Америки и Турция. Основной тенденцией в международной торговле в этой сфере, по мнению многих специалистов, в ближайшее время станет переход от продажи растительного масла к продаже семян. При этом рост производства этой культуры будет происходить, в основном, не за счет увеличения площадей ее возделывания, а за счет увеличения урожайности и снижения потерь.

В России производство семян подсолнечника в последние три года в среднем составило 3,8 млн.т. Заметного роста в увеличении объема его производства пока не заметно. Это объясняется в основном двумя причинами: отсутствием достаточного количества высококлассных семян, в т.ч. высших репродукций и слабой материально-технической базой по его возделыванию и обработке урожая. Обе эти причины тесно взаимосвязаны между собой. Дальнейшее увеличение производства и значительные специфические особенности современных сортов и гибридов высокомасличного подсолнечника предъявляют высокие требования к технике для послеуборочной обработки семян этой культуры. В этой связи послеуборочная обработка семенного материала подсолнечника - наиболее ответственный этап в общей системе мероприятий по сохранению и обеспечению качества семян. От её организации и технического обеспечения в решающей степени зависит конечный результат - выход и качество семенного материала.

В России широкое распространение получила технология обработки семян подсолнечника с использованием техники, предназначенной для работы на зерновых культурах. При этом не учитываются особенности комбайнового вороха семян подсолнечника, который по своим биологическим, физико-механическим и другим свойствам существенно отличается от вороха семян зерновых культур. К этим особенностям можно отнести: высокую биологическую активность вороха; плохую сыпучесть его при высокой влажности; быструю самосогреваемость, что приводит к порче семян даже при кратковременном их хранении в ворохе; одна переброска нориями увеличивает травмирование семян на 0,3-0,5 %; наличие периода биологического дозревания, который не позволяет при уборке достоверно определить качество семян; специфические трудноотделимые примеси; калибрование семян по фракциям и т.д. Перечисленное способствует неустойчивости протекания технологических процессов при послеуборочной обработке семян подсолнечника и неравномерность распределения потока материала в линии и по рабочим органам машин.

Поэтому проблема разработки прогрессивных технологий и технологических средств ■я подготовки семян подсолнечника высших репродукций имеет важное народнохозяйственное учение для производства подсолнечника, на который в последние годы значительно возрос ■рос на мировом рынке.

Исследования и разработки, составившие основу данной работы, выполнены в ..-ответствии с программой НИР по проблемам 0.СХ.65, 0.51.15, НТП "Масло".

Цель работы - разработка и внедрение в АПК России прогрессивных технологий и '.¿хнических средств для подготовки на поточных линиях агрегатов, комплексов и семзаводов семян подсолнечника высших репродукций.

Объекты исследования. Семена сортов и гибридов подсолнечника, технологии,

рабочие органы, экспериментальные установки, опытные образцы машин, поточные линии агрегатов и семзаводы при их функционировании в производственных условиях, экспериментальные лабораторные приборы.

Методика исследования. За основу приняты функционально- стоимостной и технико-математический анализы. При аналитическом описании закономерности движения частиц по рабочим органам использованы основы теоретической и земледельческой механики. В математических моделях применены законы аэродинамики. Чистоту, посевные качества, биометрическую характеристику и ряд других показателей оценивали стандартными методиками и по специально разработанным частным методикам. Экспериментальные данные обрабатывались методами теории вероятности и математической статистики.

Научную новизну составляют:

двухэтапная технология подготовки семян подсолнечника, включающая предварительную очистку вороха, биологическое дозревание, и окончательную очистку фракций с учётом биометрических показателей семянок; математические модели пневмовибрационной сепарации семян, основанные на агробиологических свойствах, аэродинамических и геометрических параметрах семянок;

взаимосвязь основных параметров делительной плоскости пневмостола с характеристиками машин и биометрическими показателями семянок подсолнечника;

гидровакуумная технология выделения склероциев белой гнили.

Оригинальность и новизна предложенных технологических схем и технических решений подтверждена 15 авторскими свидетельствами и патентами РФ, патентом США и патентом Франции.

Практическую ценность имеют результаты исследований, реализованные в виде:

двухэтапной технологии подготовки высококачественных семян подсолнечника высших репродукций;

методов инженерного расчета оборудования линий;

рекомендаций и предложений конструкторским организациям по параметрам оборудования для очистки, сортирования, транспортирования, протравливания и инкрустации семян;

машин и приспособлений четырех наименований для очистки, сортирования, транспортирования семян, рекомендованных в производство; рекомендаций трех наименований по очистке, сортированию и протравливанию семян подсолнечника;

агротехнических требований трех наименований на приспособление к агрегатам и комплексам для очистки семян подсолнечника, тихоходную норию, машину окончательной очистки семян;

заданий на типовое и экспериментальное проектирование двух семзаводов по подготовке семян подсолнечника, на реконструкцию типового проекта № 812-0-3; раздела по технологии очистки и сортированию семян масличных культур в справочном материале "Нормы технологического проектирования предприятий послеуборочной обработки зерна и семян" (1988 г.).

Реализация результатов исследований. Материалы исследований явились основанием для включения оборудования двух наименований в систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1981-1990 г.г.; ч. 1. Растениеводство.

Технология подготовки семян подсолнечника высших репродукций реализована в институтах и фирмах, являющихся основными их производителями в России -Селекционной семеноводческой фирме ВНИИМК, Донском филиале ВНИИМК, OCX "Березанское", Селекционно-семеноводческой фирме "Российская гибридная индустрия",

Вейделевском научно-производственном институте селекции и семеноводства подсолнечника ЦЧЗ.

Технология очистки семян подсолнечника от склероциев белой гнили используется в OCX "Березанское", ССФ ВНИИМК, ВИП.

Приспособления к агрегатам типа ЗАВ для обработки семян подсолнечника рекомендовано к производству и принято ОАО "Зерноочистка" для реализации и выпускается серийно.

Конструкция и основные параметры деки и системы воздухораспределения реализованы ОАО "Зерноочистка" при разработке машины МОС-9, рекомендованной в производство и выпускается серийно.

Основные параметры питающего устройства реализованы ОАО "Зерноочистка" при модернизации машин МС-4.5, ОВС-25, ЗВС-20А.

Конструкция и основные параметры тихоходной нории использованы ОАО "Зерноочистка" при разработке нории НТХ-20, рекомендованной в производство и выпускается серийно.

Предложения по усовершенствованию технологии обработки семян подсолнечника, примененной в типовом проекте №812-0-3, приняты ОАО "Зернопроект" и использованы для его доработки. Эта технология применена также при проектировании семзавода по обработке семян подсолнечника для Украинского НИИ масличных культур (г. Запорожье).

Двухэтапная технология подготовки семян подсолнечника высших репродукций реализована ОАО "Зернопроект" при разработке экспериментального семзавода, сооруженного в OCX "Березанское" Краснодарского края. Использование этого семзавода по сравнению с построенным по типовому проекту №812-0-3 (колхоз "Кубань" Каневского района Краснодарского края) позволяет уменьшить в 2.9 раза объем строительных работ, сократить в 3.6 раза расход электроэнергии, уменьшить число используемых зерноочистительных машин с 16 до 5, значительно сократить обслуживающий персонал. Суммарная экономия только за счет уменьшения эксплуатационных затрат составляет 1180 тыс.руб.

Технологические комплексы для инкрустирования посевного материала на базе легких блочных металлоконструкций и передвижные, на базе автомобильных прицепов, внедрены в хозяйствах Краснодарского края, Ростовской и Белгородской областей.

Достоверность разработанных основных положений, выводов и рекомендаций подтверждены сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, справками, актами и протоколами испытаний и опытно- промышленного внедрения, опытом проектирования, изготовления и широкой апробации АПК Краснодарского края и областях-производителях подсолнечника.

Апробация работы. Основные материалы и положения работы доложены на научно-техническом совете Государственной комиссии Совета Министров СССР по продовольствию и закупкам (1991), совещании Всесоюзной школы молодых ученых и специалистов (Минск, 1981); на Всесоюзной научно-технической конференции по современным проблемам земледельческой механики (Мелитополь, 1989); на II Международной научно-практической конференции «Проблемы механизации и электронизации отраслей агропромышленного комплекса» (Краснодар, 1991), ежегодных отчетно-плановых сессиях ученого совета ВНИИМК, НТС ОАО "Зерноочистка" и ОАО "ВИСХОМ".

Структура работы. Диссертация изложена в форме научного доклада, состоит из 8 разделов, включающих 18 таблиц и 18 рисунков, выводов и рекомендаций для производства, списка опубликованных работ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 74 научных работ общим объемом 29.2 печатных листа. Основные положения работы изложены в 44 публикациях, в числе которых книга "Машинная подготовка семян подсолнечника»

(1998 г.). Получено 15 авторских свидетельств и патентов РФ, 1 патент США, 1 патент Франции.

На защиту выносятся результаты, перечисленные в рубриках "Научная новизна", "Практическая ценность" и "Реализация результатов исследования".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние проблемы и постановка задач исследования

Вопросам теориии расчетд технологических процессов послеуборочной обработки сыпучих сельскохозяйственных материалов, проектированию зерноочистительной и сушильной техники и поточных линий, снижению потерь, энергозатрат, себестоимости и повышению производительности при производстве посевного материала, определению качественных показателей последнего в зависимости от назначения и сортности посвящены работы В.И. Анискина, Г.Т. Павловского, Н.Е. Кожуховского, В.А. Кубышева, Ф.Н. Эрка, A.C. Гинзбурга, H.H. Ульриха, В.И. Жидко, А.П. Гержоя, В.Ф. Самочётова, В.П. Елизарова, А.Г. Громова, В.А. Алейникова, В.А. Резчикова, Л.И. Кроппа, И.В.Захарченко, A.B. Авдеева, В.Д. Шеповалова, Г.Р. Озонова и другие. Среди зарубежных ученых эти проблемы изучали AAuzelins, H.Becker, H.Sallans, H.Brown, K.Escombe, H. Burgartz, H.Cleve, H.Hoffman, C.Culpin, H.Dohler, D.Farig, H.Look, S.Koferd, H.Olesen, Z.Katic и другие.

Анализ выполненных работ показал, что большинство из них относится к исследованию и созданию техники и поточных линий для послеуборочной обработки зерна, а обработка других культур, в т.ч. и семян подсолнечника, подтверждает только универсальность технологии на базе этой техники. При этом особенности комбайнового вороха других культур (см. "Актуальность" в данной работе), обрабатываемых по классической технологии, не учитываются, что обуславливает необоснованные потери убранного урожая (по семенам подсолнечника до 18%) и снижение посевных качеств. Существенным недостатком "классической" технологии промышленного типа является то, что в ней не предусмотрена в комплекте поставка машин и оборудования для протравливания и инкрустации семян. Эта техника, в виде индивидуальных машин, предназначенных также для обработки семян зерновых, не адаптирована к семенам подсолнечника, и представлена на рынке без соответствующих рекомендаций. Кроме того, в настоящее время в технологии производства семян подсолнечника остаётся не отработанным технологический и не решён конструктивно процесс очистки семян от склероциев белой гнили, наличие которой в семенах высших репродукций не допустимо.

Таким образом, находящиеся в эксплуатации технология и техника не в полной мере удовлетворяют требованиям производства семян подсолнечника, особенно высших репродукций. Поэтому в соответствии с поставленной целью совокупность выполненных нами исследований была направлена на решение ряда ключевых вопросов, которые представлены были в виде реализации следующих задач:

• изучить и исследовать состав вороха семян подсолнечника и варианты разделения его на составляющие компоненты;

• изучить технологический процесс обработки семян подсолнечника на известных поточных линиях и разработать технические средства для их эффективного использования;

• разработать научные основы подготовки семян, усовершенствовать существующие зерноочистительные машины и комплексы для их инкрустации с целью адаптации и производства высококачественных семян подсолнечника;

• разработать основы технологии очистки семян подсолнечника от склероциев белой гнили и технические средства для её реализации;

2. Состав вороха семян подсолнечника и варианты разделения его на составляющие компоненты

Многочисленными исследованиями, в т.ч. и с участием автора [8,21,24,27], установлено, что чистота вороха семян подсолнечника, поступающего от комбайна, колеблется обычно от 90 до 96 %. Если комбайн хорошо отрегулирован и уборку проводят в оптимальные агротехнические сроки, то содержание примесей в продуктах обмолота в большинстве случаев не превышает 6 %, причем они преимущественно органического происхождения (черешки листьев, раздробленные части стеблей и корзинок, индифферентный сор). Кроме того, в ворохе могут содержаться склероции белой гнили, соплодия дурнишника, реже комочки почвы, семена амброзии и других растений, а также отходы семян основной культуры - битые, щуплые, пораженные грибковыми болезнями и поврежденные вредителями. При этом объемная масса вороха семян подсолнечника в зависимости от засоренности и влажности колеблется от 280 до 400 кг/м3. Масса 1 м3 кондиционных семян при свободной насыпи составляет 345465 кг. Угол внутреннего трения (естественного откоса) зависит от состояния вороха и может изменяться от 31 град, до 55 град.

Наши многолетние исследования [11,24] показали,