CC BY
14.3.1 - ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА (ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ)
DOI 10.53980/24131997_2023_1_46
А.А. Абидуев, д-р техн. наук, доц., e-mail: [email protected] Д.Н. Раднаев, д-р техн. наук, доц., e-mail: [email protected]
А.Ю. Тогмидон, аспирант, [email protected] А.Д. Шагжиев, аспирант e-mail: [email protected]
Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова Ал.А. Абидуев, канд. техн. наук, ст. преподаватель, e-mail: [email protected] Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 631.362.34.0
ОЧИСТКА СЕМЕННОГО ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ
Семенной материал ячменя в хозяйствах Республики Бурятия имеет неудовлетворительное качество в основном по содержанию семян таких культурных и сорных растений, как пшеница, овес и овсюг. Вариационные кривые семян ячменя и пшеницы по длине имеют незначительное перекрытие, и данная примесь может быть выделена из семенного материала в цилиндрическом триере как короткая примесь. Мелкие зерновки овса и овсюга, перекрывающиеся с семенами основной культуры по длине, выделяются из обрабатываемого материала на сите как мелкие примеси, а оставшиеся в обрабатываемом материале крупные зерновки овса и овсюга удаляются из него в цилиндрическом триере как длинные примеси. Для теоретического исследования технологического процесса очистки семян по совокупности размеров недостаточно знаний. Разработаны методические положения исследования технологического процесса очистки семян от трудноотделимых примесей по совокупности размеров. В работе представлена математическая модель технологического процесса очистки семян от указанных примесей по толщине и длине. Качественные показатели процесса очистки семян ячменя от овсюга (полнота выделения примеси и выход семян), полученные расчетным методом, хорошо согласуются с данными, полученными экспериментальным путем. Технология очистки семян ячменя от овсюга включает обработку зерна в аспирационном канале, на подсевном сите с выделением мелких и средних семян овсюга, перекрывающихся с семенами основной культуры по длине, и в цилиндрическом триере с размером ячеек 11,2 мм.
Ключевые слова: семена, очистка по совокупности признаков, подсевное сито, цилиндрический триер.
A.A. Abiduev, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
D.N. Radnaev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
A.Yu. Togmidon, P.G.
A.D. Shagzhiev, P.G.
A.A. Abiduev, Cand. Sc. Engineering, Senior Lecturer
BARLEY SEED GRAIN CLEANING UNDER CONDITIONS REPUBLIC OF BURYATIA
The seed material of barley in the farms of the Republic of Buryatia has an unsatisfactory quality, mainly in terms of the content of seeds of such cultivated and weed plants as wheat, oats and wild oats. The variation curves of barley and wheat seeds along the length have a slight overlap and this impurity can be isolated from the seed material in a cylindrical trireme as a short impurity. Small grains of oats and wild oats, overlapping with the seeds of the main crop in length, are separated from the processed material on a sieve as small impurities, and large grains of oats and wild oats remaining in the processed material are removed
from it in a cylindrical trier as long impurities. For a theoretical study of the technological process of cleaning seeds in terms of the totality of sizes, there is not enough knowledge. Methodological provisions for the study of the technological process of cleaning seeds from hard-to-separate impurities by the totality of sizes have been developed. The paper presents a mathematical model of the technological process of cleaning seeds from these impurities in terms of thickness and length. Qualitative indicators of the process of cleaning barley seeds from wild oats (completeness of impurity isolation and seed yield), obtained by the calculation method, are in good agreement with the data obtained experimentally. The technology for cleaning barley seeds from wild oat includes grain processing in an aspiration channel, on a sowing sieve with the separation of small and medium-sized wild oat seeds, overlapping with the seeds of the main crop in length, and in a cylindrical trier with a mesh size of 11.2 mm.
Key words: seeds, cleaning according to the totality of features, sieve, cylindrical trier.
Введение
Подготовленные к посеву семена ячменя в хозяйствах имеют неудовлетворительное качество в основном по содержанию семян пшеницы, овса и овсюга. Известная технология очистки семян данной культуры [1], включающаяся обработку материала в аспирационном канале, подсевных решетах и в триерных цилиндрах с размерами ячеек 6,3 и 11,2 мм, не обеспечивает получения семян высокого качества. Очистка семян ячменя от овса рассмотрена авторами в работе [2]. Из семян сорных растений наиболее трудноотделимым из семян ячменя является овсюг, который получил широкое распространение в Сибири и Забайкалье [3, 4].
В условиях Республики Бурятия ключевое значение для получения высоких урожаев имеет качество семенного материала [5]. Известно, что изменение размеров семян зерновых культур подчиняется закону нормального распределения, взаимосвязь между их размерами тесная [6, 7]. Анализ изменчивости толщины и длины семян ячменя и овсюга показывает, что мелкие зерновки овсюга могут быть выделены из семенного зерна проходом через отверстия сита, а крупные семена данного сорняка могут быть удалены из него как длинные примеси. Качественные показатели обработки семян ячменя (полнота выделения примеси и выход семян) могут быть определены путем анализа изменчивости размеров компонентов зерна [8, 9].
Цель работы — разработка технологии очистки семян ячменя от трудноотделимой примеси (овсюга).
Материал и методы исследований
При определении толщины и длины семян ячменя и примесей использовались лабораторный ситовой классификатор и микрометр. При обработке результатов экспериментальных исследований использовалась техника статистических вычислений [10, 11]. При изучении делимости зерновой смеси по толщине и длине использовался метод математического моделирования [12, 13].
Семена ячменя и овсюга имеют некоторое различие по толщине и большее - по длине (рис. 1).
При разделении зерна по толщине b1 и длине l1 полнота выделения примеси может быть оценена площадью фигуры ABEFKD, которая больше площади фигуры ABCD, оценивающей качество очистки семенного зерна от овсюга по длине l1 (рис. 1).
Качество очистки семенного зерна при разделении его по максимальной длине семян ячменя /1 в ячеистом сепараторе (в долях единицы) может быть определено посредством нормальной функции распределения данного размера примеси по выражению:
Е, = 1 - Ф
(1 -1 ^ * ^ in
V °1П У
(1)
где 1п ~ соответственно среднее значение и среднее квадратическое отклонение длины зерновок овсюга.
\ +
1« $
0
ЯЧМЕНЬ
1 } 1С Л 12 Ь,|
4Л О
Рисунок 1 - Изменчивость толщины Ь и длины I семян ячменя и овсюга Выход семян (в долях единицы) при этом можно определить по выражению:
В1 = Ф
^ ¿1 - ¿с
Л
V ст1с J
где 1с- характеристики длины семян основной культуры.
(2)
Характеристики изменчивости толщины и длины компонентов зерна приведены в таб-
лице.
Таблица
Характеристики размеров компонентов зерна
Семена Толщина Длина
Ь , мм а, мм 1 , мм а, мм
Ячмень 2,73 2,48-2,98 8,43 7,76-8,43
Овес 2,29 2,06-2,52 10,45 9,62-11,28
Овсюг 2,02 1,77-2,27 10,65 9,43-11,87
Качество очистки семенного зерна при разделении его по максимальной длине семян ячменя ¡1 = 10 мм, определенное по таблице значений нормальной функции распределения [14], составляет 0,64. Разделение зерна по указанной длине, согласно методике выбора размера ячеек триера [15], может быть осуществлено путем обработки его в цилиндрическом триере с ячейками 11,2 мм (ОСТ-23.2.103.84. Цилиндры триерные. Общие технические условия / Министерство тракт. и с.-х. машиностроения. - Взамен ГОСТ 9331-71; Введ. 01.01.85. - М., 1984. - 12 с.).
Качество очистки семян ячменя от овсюга по толщине и длине может быть определено по выражению:
Е2 =Ф"
с ь - ь п л
V °ЬП )
+
1 - Ф *
СЬ - ЬП^
ап
1 -Ф"
СI -I ^
'1 1 П
V )
(3)
где Ь П, о ЬП - характеристики толщины семян овсюга.
Доля очищенных семян ячменя после такой обработки зернового материала может быть определена по выражению:
В 2 = 1 -Ф"
Ч - Ьс ^
V ^ )
(4)
где ьс, аьс - характеристики толщины семян основной культуры.
Выражения (3 и 4) составляют математическую модель обработки семян ячменя. Содержание примеси (зерновок овсюга) (шт./кг) в очищенном материале можно определить по выражению:
а5 = , (5)
В2
где ао - засоренность исходного зерна семенами овсюга, шт./кг.
Результаты исследований и их анализ
В семенном зерне содержание семян пшеницы и овса достигает 1350 шт./кг, семян сорных растений (овсюга, татарской гречихи, гречишки вьюнковой) - 720, в том числе овсюга -384. Путем очистки необходимо довести семена до требований стандарта к чистоте семян (ГОСТ Р 52325-2005. Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. ОКС 65.020.20 - взамен ГОСТ 10467-76; введен 01.01.2006). Так, в семенах категории «репродукционные и репродукционные» для производства товарной продукции допускается содержание семян других растений соответственно до 80 и 300 шт./кг, в том числе сорных - до 20 и 70.
Изменчивость толщины и длины семян и их примесей представлена на рисунках 2 и 3.
Значительная часть семян овсюга может быть выделена из обрабатываемого материала по поперечному размеру (толщине) на сите как мелкие примеси, а оставшиеся в семенном материале самые крупные зерновки овсюга будут иметь большую длину, чем семена ячменя, и они могут быть выделены из него как длинные примеси в цилиндрическом триере с размером ячеек 11,2 мм (см. рис. 2 и 3).
-о 50 ев 45 Ü 40 F 35 30 25 20 15 10 5 0
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5
Толщина, мм
Овсюг Ячмень Пшеница Овес
Рисунок 2 - Изменчивость компонентов зерна по толщине
60
л
S 50 н
Si
V 40
30 20
10
чо" чо" оо" оо" с^' с^' о" о"
Овсюг Ячмень Пшеница Овес Рисунок 3 - Изменчивость компонентов зерна по длине
Длина, мм
Полнота выделения овсюга из семян ячменя при увеличении размера отверстий подсевного сита повышается, но при этом снижается выход готовой продукции (рис. 4).
0
В.*
?.ь ь,нн
- Расчетвые □ о ка 1ат ел в качества очвсткв селя в
Экспернмевта^ьвые пока!ател в качества йчнсткн сеняв
Расчетаые показателе □ о."]в счвшены\ семяв
Эксвервмевтальные показателе длтн счищенным сеняв
Рисунок 4 - Влияние типоразмера отверстий подсевного сита на качественные показатели
процесса очистки семян ячменя от овсюга
Качественные показатели, полученные расчетным методом, хорошо согласуются с данными, полученными экспериментальным путем (см. рис. 4). Семенное зерно ячменя рекомендуется обработать на подсевном сите с продолговатыми отверстиями шириной 2,4-2,6 мм и в цилиндрическом триере с ячейками 11,2 мм. При этом полнота выделения примеси достигает 0,91-0,96, а выход семян составляет соответственно 87 и 67 %.
Заключение
1. Разработаны методические положения определения качественных показателей процесса очистки семян ячменя от трудноотделимой примеси (овсюга) по совокупности размеров (толщине и длине).
2. Разработана технология очистки семян ячменя от трудноотделимой примеси (овсюга). Семенное зерно рекомендуется обработать в аспирационном канале, на подсевном сите с продолговатыми отверстиями шириной 2,4-2,6 мм и в цилиндрическом триере с размером ячеек 11,2 мм.
Библиография
1. Воронов И.Г., Воронов И.Г., Кожуховский И.Е. и др. Очистка и сортирование семян. -2-е изд., перер. - М.: Сельхозгиз, 1959. - 324 с.
2. Абидуев А.А. Пехутов А.С., БалдановМ.Б. и др. Очистка семян ячменя от трудноотделимых примесей // Вестник ДальГАУ. - 2022. - № 3. - С. 74-80.
3. Калашников С. С. Разработка и обоснование параметров рвссеивателя семян дискового сошника для посева зерновых культур: дис. ... канд. техн. наук. - Новосибирск, 2019. - 179 с.
4. КолмаковП.П. Овсюг. - М.: Колос, 1975. - 240 с.
5. Милащенко Н.З., Юферов В.А. Уничтожим сорняки на полях. - Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1968. - 98 с.
6. Киреев М.В., Феофанов А. С. К методике построения и использования вариационных кривых распределения размеров семян // Механизация и электрификация сельского хозяйства: записки Ле-нингр. сел.-хоз. ин-т. - 16-962. - Т. 88. - С. 115-119.
7. Урханов Н.А. Интенсификация послеуборочной обработки и очистки зерна от примесей по длине. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. - 320 с.
8. Абидуев А.А., Абидуев Ал.А. Моделирование процесса очистки семян пшеницы от ячменя // Вестник ФГОУ ВПО «КрасГАУ». - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2009. - Вып. 3. - С. 147-152.
9. Баженов Ю.И. Определение количества удаляемых примесей // Механизация и электрификация соц. сел. хоз-ва. - 1973. - № 11. - С. 43-44.
10. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). -5-е изд., доп. и перер. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
11. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. - 2-е изд перер. и доп. - М.: Наука, 1971. - 576 с.
12. ВайсманМ.Л., Резников А.Р. Обоснование схемы процесса сепарации семян // Механизация и электрификация соц .сел. хоз-ва, 1973. - № 1. - С. 41-42.
13. Ермольев Ю.И., Кочкин М.Ю., Лукинов Г.И. и др. Моделирование процесса фракционной очистки зерна в зерноочистительном агрегате // Вестник Донского гос. техн. ун-та. - Ростов-на Дону, 2010. - Т. 10. - №3(46). - С. 386-396.
14. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Высшая школа,1999. - 576 с.
15. Абидуев А.А., Абидуев Ал.А. Выбор размера ячеек триерных цилиндров // Вестник ВСГУТУ. -2013. - № 4 (43). - С. 53-57.
Bibliography
1. VoronovI.G., KozhukhovskyI.E., KolyshevP.P. etal. Cleaning and sorting of seeds. - Ed. 2nd per. - M.: Selkhozgiz, 1959. - 324 p.
2. Abiduev A.A., Pekhutov A.S., Baldanov M.B. et al. Purification of barley seeds from hard-to-separate impurities // Vestnik DalGAU. - 2022. - N 3. - P. 74-80.
3. Kalashnikov S.S. Development and substantiation of the parameters of the disk coulter seed scat-terer for sowing grain crops: diss. ...cand. tech. Sciences. - Novosibirsk, 2019. - 179 p.
4. KolmakovP.P. Ovsyug. - M.: Kolos, 1975. - 240 p.
5. Milashchenko N.Z., Yuferov V.A. Let's destroy the weeds in the fields. - Novosibirsk: Zap.-Sib. book. publishing house, 1968. - 98 p.
6. KireevM.V., FeofanovA.S. On the method of constructing and using variation curves for the distribution of seed sizes // Mechanization and electrification of agriculture: Notes / Leningrad.sel.-hoz. Inst. -16-962. - Vol. 88. - With. 115-119.
7. Urkhanov N.A. Intensification of post-harvest processing and grain cleaning from impurities along the length. - Ulan-Ude: Publishing House of the ESGTU, 1999. - 320 p.
8. Abiduev A.A., Abiduev Al.A. Modeling of the process of cleaning wheat seeds from barley // Bulletin of FGOU VPO "KrasGAU". - Krasnoyarsk: KrasGAU Publishing House, 2009. - Issue 3. - P. 147-152.
9. Bazhenov Yu.I. Determination of the amount of impurities to be removed // Mechanization and electrification of social agriculture. - 1973. - N 11. - P. 43-44.
10. Armor B.A. Field experience methodology (with the basics of statistical processing of research results). - Publishing house 5, supplement. and Perer. - M.: Agropromizdat, 1985. - 351 p.
11. Mitropolsky A.K. Technique of statistical calculations. - Ed. 2nd per. and additional. - M.: Nauka, 1971. - 576 p.
12. VaysmanM.L., Reznikov A.R. Substantiation of the scheme of the seed separation process // Mechanization and electrification of social agriculture. - 1973. - N 1. - P. 41-42.
13. Yermoliev Yu.I., Kochkin M.Yu., Lukinov, G.I et al. Modeling of the process of fractional cleaning of grain in a grain cleaning unit // Bulletin of the Don State. tech. un-ta. - Rostov-on-Don, 2010. - Vol. 10. -N 3 (46). - P. 386-396.
14. WentzelE.S. Probability theory. - M.: Higher School, 1999. - 576 p.
15. Abiduev A.A., Abiduev Al. A. The choice of the cell size of trier cylinders // Bulletin of the ES-GUTU. - 2013. - N 4 (43). - P. 53-57.
