CC BY
2А. А. Абидуев, канд. техн. наук, доц.
Бурятская государственная сельскохозяйственная академия Ал.А. Абидуев, соискатель Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
УДК 631.362.34:631.53.01
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ
Разработана технология очистки семян пшеницы от трудноотделимых примесей, по комплексу признаков: толщине, скорости витания, длине, плотности, форме и углу трения.
Ключевые слова: семена, трудноотделимые примеси, признаки делимости, очистка, комплекс признаков, машин
A.A. Abiduev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof., A.A. Abiduev, P.G. RATIONALE FOR WHEAT SEEDS CLEANING TECHNOLOGIES
A technology for cleaning of wheat seed from impurities according to following characteristics: the thickness, suspension velocity, length, density, shape and angle of friction is shown in the article.
Key words: seeds, impurities, criteria for divisibility, treatment, a set of characteristics, vehicles.
Посевы зерновых культур в хозяйствах Сибирского федерального округа, в отличие от других регионов, имеют высокую засоренность такими сорняками, как овсюг и татарская гречиха [1], что является одной из основных причин неудовлетворительного качества семенного материала. Так, высеваемые в хозяйствах семена имеют низкое качество в основном по засоренности, в частности по содержанию семян сорных растений [2]. В хозяйствах ежегодно высевалось свыше 40% семян низкого качества, а доля семян первого класса составляла около 30%, что значительно ниже, чем в других регионах [3].
В хозяйствах Республики Бурятия в последние годы доля некондиционных семян в общем объеме семенного фонда достигает 37-39%. Семена некондиционны в основном также по содержанию семян сорных растений.
В процессе послеуборочной машинной обработки, и в частности при очистке, качество семян как свойство их совокупности в целом повышается за счет удаления из исходного материала семян сорных и других культурных растений, мелких (малопродуктивных) и дробленых семян основной культуры, органических и минеральных примесей. Наряду с этим значительное количество семян в процессе очистки подвергается механическим воздействиям разного рода и интенсивности со стороны рабочих органов машин и транспортирующих устройств, что приводит к травмированию семян, следовательно, снижению их продуктивных свойств. Продуктивность семян определяется их способностью дать, в зависимости от внешних условий, то или иное количество полезного продукта, отвечающего по своему качеству установленным кондициям [4, 5].
Уровень травмирования семян зависит от степени травмирования зерноуборочными комбайнами, транспортирующими средствами, машинами для послеуборочной обработки и посева. Если принять общее повреждение семян за 100%, то травмирование их при уборке комбайнами достигает 20-35%, машинами послеуборочной обработки - 25-50%, посевными машинами - 2-6% [6, 7, 8].
Процесс машинного воздействия на семена является многофакторным, что усложняет исследование его влияния на качество семян. Влияние рабочих органов машин на качество семян в процессе обработки определяли на основании функциональной модели сепарации. Функциональная модель сепарации описывает состояние системы «технология - машины - живые семена» и включает два блока, характеризующих свойства машинных технологий и влияние их на качество семян (рис. 1).
Входными воздействиями F(t) являются подача семенного материала G^t), его качество КИ(1) (продуктивные свойства ПИ(1), травмированность Pi(t) (i - виды травм), чистота Ci(t)) и свойства комплекса признаков делимости исходного материала y(t) (физико-механические свойства ФИ(1): статистические характеристики размеров, скорости витания, плотности, угла трения, коэффициента сферичности, фактора формы и др.). Управляющими факторами D(t) служат комбинации машин в технологии CM(t), конструктивное исполнение машин KM(t) и режим их работы RM(t). К выходным переменным Y(t) относятся количество G0(t) обработанного материала в единицу времени, его качество K0(t), потери семян W(t) в отходы (фураж).
Рис. 1. Функциональная модель машинного воздействия на семена
Травмирование семян машинами определяли следующими параметрами: величиной статической нагрузки Qi(t) и ее частотой величиной динамической нагрузки Ои ее частотой (1 = 1, 2...П - количество машин в технологии).
Качество обработанных семян оценивали продуктивностью П0(О, различного рода травмами Р0('/), физико-механическими свойствами Ф0^) (однородностью комплекса признаков, массой 1000 семян), а также стандартами на качество семян.
Условия эффективного функционирования технологии очистки и сортирования семян могут быть записаны в следующем виде:
то = ъто < к,ага) + к.2ага)
7—1
(100 -Кх)
(100-К, -...-/<„_,)
100 100
Гс = (В(Г),П0(Г),Ф0(Г),Р00(Г),С(Г);
К0(Т) = (С > С',В > В', 3 < 3', Зс > З'с), где К - допустимые потери семян в отходы, установленные агротребованиями, %; УС - урожайные свойства семян;
В, С, З, ЗС, В , С , З , ЗС - соответственно всхожесть, чистота семян, содержание в них семян других растений, в том числе сорных, и регламентируемые стандартом показатели.
Семена овсюга отличаются от семян пшеницы по длине, они могут быть выделены из семенного зерна в овсюжных цилиндрах, причем размер ячеек в каждом конкретном случае необходимо выбрать равным 1,1 - 1,2 максимальной длины семян основной культуры [9]. В семенах пшеницы наиболее трудноотделимой примесью является татарская гречиха, так как вариационные кривые их по размерам, скорости витания, плотности и углу трения перекрываются. Обоснование технологии очистки семян от трудноотделимых примесей и определение комплекса машин может быть осуществлено на основе анализа делимости зерновой смеси. При этом необходимо рассматривать комплекс четырех, пяти и более признаков [10], а также корреляцию между признаками [11, 12]. Машины для очистки и сортирования семян выбираются с рабочими органами, разделяющими компоненты зерна по выявленным признакам. В качестве критерия эффективности разделения двухкомпонентной смеси использовали критерий, предложенный инженерами В.Г. Ньютоном и Г.В. Ньютоном [13].
Вариационные кривые семян пшеницы и татарской гречихи по размерам, скорости витания, углу трения и плотности и эффективность их разделения по этим признакам приведены на рисунке 2.
Анализ вариационных кривых семян пшеницы и татарской гречихи показывает, что достичь высокой эффективности разделения их по одному признаку из рассмотренных не представляется возможным, поскольку вариационные кривые большинства признаков значительно перекрываются. Наибольшего теоретического эффекта разделения Е = 88% можно достичь при разделении исходной смеси по длине, а наименьший эффект Е = 43-45% - при разделении зерновой смеси по поперечным размерам. Наибольшая эффективность разделения зерновой смеси по скорости витания составляет Е1 = 75%, углу трения - Е = 71%, плотности - Е = 55%. По значимости признаки разделения располагаются в следующей последовательности: длина (Е = 88%), скорость витания (Е = 75%), угол трения (Е = 71%), плотность (Е = 55%) и поперечные размеры (Е = 43-45%). Семена пшеницы и татарской гречихи отличаются по форме, и поэтому определяли значение седьмого признака - фактора формы частиц [10], физический смысл которого заключается в отношении действительного объема частицы к объему параллелепипеда с тремя ее размерами (толщиной, шириной и длиной). Значение фактора формы семян пшеницы и татарской гречихи составляет соответственно 0,703 и 0,287, то есть они по рассматриваемому призна-
п
ку имеют существенное различие. Такое различие объясняется тем, что семена пшеницы имеют гладкую округлую форму, а семена татарской гречихи - трехгранную форму с острой вершиной и вогнутыми посередине гранями.
Проведено исследование корреляционной связи между признаками семян пшеницы и татарской гречихи. Установлена тесная корреляционная связь между размерами семян пшеницы и татарской гречихи (длиной и поперечными размерами, толщиной и шириной), а также между размерами семян и индивидуальной массой их. Скорость витания семян коррелирует с плотностью, индивидуальной массой и размерами частиц тесной положительной связью.
д е
Рис. 2. Вариационные кривые семян пшеницы и татарской гречихи по толщине (а), ширине (б), длине (в), углу трения (г), скорости витания (д) и плотности (е) и эффективность их разделения Е7 по этим признакам:
1 - пшеница; 2 - татарская гречиха
Из семенного зерна могут быть выделены короткие примеси (татарская гречиха) в кукольных цилиндрах триерного блока (куколеотборнике), легкие мелкие и крупные примеси соответственно в пнев-моканалах и на решетах с круглыми и продолговатыми отверстиями воздушно-решетных машин. Примеси, имеющие различия от семян по плотности, могут быть выделены из обрабатываемого материала на пневмосортировальном столе, по форме и углу трения - на ленточном фрикционном сепараторе (горке) [10, 14].
Мелкие примеси и мелкие (неполноценные) семена основной культуры, а также крупные примеси могут быть выделены из семенного зерна на решетах с продолговатыми и круглыми отверстиями. Для выполнения этих операций выбираем решета с продолговатыми отверстиями, которые имеют более высокую производительность и эффективность. На колосовом решете необходимо выделить крупные се-
мена татарской гречихи, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине. Кукольный цилиндр необходимо выбрать с диаметром ячеек, равным 1,05-1,15 максимальной длины коротких примесей (семян татарской гречихи). В условиях рассматриваемого региона необходимо выбрать кукольные цилиндры с диаметром ячеек 5,6-6,3 мм [15].
При определении последовательности обработки семян предпочтение отдается более производительным машинам. Воздушно-решетные машины имеют более высокую производительность, чем триеры, пневмосортировальные столы и ленточные сепараторы (горки). Поэтому семенное зерно при вторичной очистке и сортировании рекомендуется обработать в воздушно-решетной машине, кукольных и овсюжных цилиндрах, пневмосортировальном столе и фрикционном сепараторе. Производственная проверка разработанной технологии подтвердила ее высокую эффективность. Элитные и репродукционные семена за один пропуск через поточную линию доводятся по содержанию семян сорных растений (татарской гречихи и овсюга) до норм стандарта.
Таким образом, разработана технология очистки семян пшеницы от трудноотделимых примесей по комплексу признаков: толщине, скорости витания, длине, плотности, форме и углу трения, включающая обработку зерна на воздушно-решетной машине, овсюжном и кукольном триерах, пневмосорти-ровальном столе и ленточном фрикционном сепараторе. При этом колосовое решето необходимо выбрать с такими отверстиями, чтобы на нем выделялись крупные семена татарской гречихи, кукольные цилиндры выбираются с диаметром ячеек, равным 1,05-1,15 максимальной длины коротких примесей (татарской гречихи), овсюжные цилиндры - с диаметром ячеек, равным 1,1-1,2 максимальной длины семян основной культуры.
Библиография
1. Справочник агронома Сибири /Под ред. И.И. Синягина и А.И. Тютюнникова. - М.: Колос, 1978. - С.89.
2. Кубышев В.А. Основные направления промышленного развития уборки и обработки зерновых культур в Сибири// Науч. техн. бюл./ ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние. НИИ механизации и электрификации сел. хоз-ва.- М., 1975.-Вып.2.3: Интенсификация технологических процессов и организация уборки и переработки зерновых культур.-С.3-10.
3. Горохов В.Г. Некоторые основы индустриальной технологии обработки семенного зерна// Науч.-техн. бюл. /ВАСХНИЛ, Сиб. отд-ние. НИИ механизации и электрификации сел. хоз-ва. - М., 1975.- Вып.2,3: Интенсификация технологических процессов и организация уборки и переработки зерновых культур. - С. 55- 65.
4. Птицын С.Д. Изменение качества семян под воздействием ударных нагрузок / С.Д. Птицын // Вестн. с.-х. науки. - 1963. - № 8. - С. 101-104.
5. Ульрих Н.Н. Методы агрономической оценки эффективности машинного сортирования семян / Н.Н. Уль-рих // Тр. ВИМ. - М., 1961. - Т. 30. - С. 4-304.
6. Пугачев А.Н. Повреждение зерна машинами / А.Н. Пугачев. - М., 1976. - 320 с.
7. Соколов А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна / А.Я. Соколов. - М.: Колос, 1984. - 440 с.
8. Демин Г.С. Очистка зерна на хлебоприемных предприятиях / Г.С. Демин, Г.Т. Павловский, М.А. Теленга-тор, В.М. Цециновский. - М.: Колос, 1968.
9. Абидуев А.А. Интенсификация процесса сепарации семенного зерна / А.А. Абидуев. - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2001. - 131 с.
10.Дринча В.М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки / В.М. Дринча. - Воронеж: Издательство НПО «МОДЭК», 2006. - 384 с.
11.Биркган Ф.Р. К вопросу об очистке пшеницы от горчака / Ф.Р. Биркган, З.Ф. Кожевников // Тр. ВИМ. -М., 1937. - Т. 3. - С. 5-32.
12. Исследование признаков делимости семян пшеницы и ячменя / В.Д. Бабченко, А.Н. Зюлин, В.М. Дринча, В.М. Воронин / НТБ ВИМ. - М., 1986.- Вып. 64. - С. 44-46.
13.Ньютон Г.В. Исследования эффективности классификации / Г.В. Ньютон, В.Г. Ньютон // Сепарирование сыпучих тел: Тр. Моск. дома ученых. - М.; Л., 1937. - Вып. 2. - С. 59-74.
14.Воронов И.Г. Очистка и сортирование семян / И.Г. Воронов, И.Е. Кожуховский, П.П. Колышев, Г.Т. Павловский. - Изд. 2-е, перераб. - М.: Сельхозгиз, 1959. - С. 244-250.
15Абидуев А.А. Совершенствование процесса очистки семенного зерна / А.А. Абидуев. - Улан-Удэ: Изд-во ФГОУ ВПО БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2010. - 102 с.
Bibliography
1. Siberia Agronomist Guide/ Ed. by I.I. Siniagin and A.I. Tyutyunnikov.- M.: Kolos, 1978. - P.89.
2. Kubyshev V.A. The main directions of industrial development of harvesting and processing of crops in Siberia // Scientific tech. bulletin. / VASHNL, Siberian Branch, Research Institute of Mechanization and Electrification of agricul-
ture. - 1975 .- Issue 2.3: Intensification of technological processes and organization of harvesting and processing crops .-P.3-10.
3. Gorokhov V.G. Some basics of the industrial processing technology of seed grain // Scientific tech. bulletin. / VASHNL, Siberian Branch, Research Institute of Mechanization and Electrification of agriculture. - 1975 .- Issue 2.3: Intensification of technological processes and organization of harvesting and processing crops .- P.55 - 65
4. Ptitsyn S.D. Changes in quality of seeds under impulsive load / S.D. Ptitsyn // Agriculture Science Bulletin. -1963. - № 8. - p. 101-104.
5. Ulrich N.N. Methods for agronomic evaluation of seeds sorting machine effectiveness / N. N. Ulrich // VIM Proc.
- M., 1961. - Vol. 30. - P. 4-304.
6. Pugachev A.N. Damage to corn by machines / A.N. Pugachev. - M., 1976. - 320p.
7. Sokolov A.J. Enterprises' grain storage and processing technological equipment/ A.J. Sokolov. - M.: Kolos, 1984.
- 440p.
8. Demin G.S. Grain cleaning in grain-enterprises / G.S. Demin, G.T. Pawlowski, M.A. Telengator, V. M.Tsetsinovsky. - M.: Kolos, 1968.
9. Abiduev A.A. Intensification of seed grain separation process / A.A. Abiduev // Ulan-Ude: Publishing House of the BSAA. - 131p.
10. Drincha V.M. Investigation of separation of seeds and development of engine technology for its preparation / V.M. Drincha. - Voronezh: NGO "MODEK Publishing house", 2006. - 384 p.
11. Birkgan F.R. On the question of cleaning the wheat from the smartweed / F.R. Birkgan, Z.F. Kozhevnikov // VIM Proc. - M., 1937. - Vol. 3. - P. 5-32.
12. The criteria for divisibility of wheat and barley study / V.D. Babchenko, A.N. Zyulin, V. M. Drincha, V. M. Vo-ronin // VIM NTB. - M., 1986.- Vol. 64. - p. 44-46.
13. Newton G.V. Research on the effectiveness of classification / G.V. Newton, V.G. Newton // Separation of dry substances: Moscow House of Scientists Proc. - Moscow, Leningrad, 1937. - Vol. 2. - P. 59-74.
14. Voronov I.G. Cleaning and sorting of seeds / I.G. Voronov, I.E. Kozhukhovsky, P.P. Kolyshev, G.T. Pavlovsky.
- 2nd Issue Edited. - M.: Selkhozgiz. - 1959. - p. 244-250
15. Abiduev A.A. Improving the process of seed grain cleaning / A.A. Abiduev. - Ulan-Ude: FGOU VPO BSAA Publishing House, 2010. - 102 p.
