CC BY
43
УДК 631.362.36
Подготовка высококачественных семян с использованием пневмосепараторов
Бурков Александр Иванович, доктор техн. наук, профессор, зав. лабораторией, Баталова Галина Аркадьевна, академик РАН, зам. директора, зав. отделом, Глушков Андрей Леонидович, кандидат техн. наук, ст. научный сотрудник, Лазыкин Виктор Алексеевич, мл. научный сотрудник ФГБНУ "НИИСХ Северо-Востока", г. Киров, Россия
E-mail: burkov.46@mail.ru
При подготовке семенного материала важным является не только соблюдение требований ГОСТа Р 52325-2005 к качеству семян по чистоте, содержанию семян других растений, примесей, всхожести, но и выделение вырав-ненныгх, биологически наиболее полноценных фракций. Самым распространённым и эффективным способом очистки семян от примесей является обработка воздушным потоком. Разделение семян с помощью воздушного потока на фракции позволяет выделить семена с более высокой всхожестью по сравнению с сортированием на решётах. В ФГБНУ "НИИСХ Северо-Востока" изучено влияние пневмофракционирования семян голозёрного овса на посевные качества и урожайность. Семена быти разделены с помощью пневмосепаратора СП-4У-Р за два пропуска на тяжёлую, среднюю и лёгкую фракции. Урожайность зерна в среднем за 2008-2010 гг. при посеве семенами лёгкой фракции быгла ниже контроля на 0,1-0,2 т/га. При посеве семенами тяжёлой и средней фракций урожайность повышалась по сравнению с контролем примерно одинаково - на 0,2-0,3 т/га. При этом отмечались дружные всходы и на три дня более раннее кущение растений. С целью снижения приведённых затрат на очистку семян разработан фракционный пневмосепаратор СП-2Ф, разделяющий семенной материал за один пропуск на семена I и II сорта, фуражную фракцию и отходы1. Исследование качества работы сепаратора СП-2Ф проведено при очистке плёнчатого овса сорта Сапсан с исходными показателями: содержание семян основной культуры 97,04%, дроблёного зерна 0,15%, обрушенного зерна 0,18%, мелкого и щуплого зерна 2,47%, семян других культур 6 шт/кг, масса 1000 семян 41,82 г. В результате пневмофракционирования чистота и всхожесть семян I сорта повысились до значений, соответствующих категории ОС, II сорта - до категории РСТ при допустимых потерях полноценныш семян в отходы1. Выделение тяжёлой и средней фракций семян с помощью пневмосепараторов улучшает их посевные качества и повышает урожай. Применение фракционного пневмосепаратора СП-2Ф позволяет за один пропуск выделить семена I и II сорта, соответствующие по чистоте категориям ОС и РСТ, и снизить приведённые затраты.
Ключевые слова: сепаратор пневматический, фракционирование, качество семян, урожайность
Подготовка высококачественных семян зерновых и кормовых культур имеет важное значение в системе производства сельскохозяйственной продукции. Выделение из общей массы наиболее крупных однородных по размерам семян с помощью решёт позволяет повысить урожай за счёт более дружных всходов, увеличения числа стеблей и массы тысячи зёрен [1, 2]. Наиболее распространённый и эффективный способ очистки семян от примесей - обработка воздушным потоком. Пневмо-сепарирующие устройства используются на всех стадиях очистки семян как в составе сложных воздушно- решётных зерно- и семяо-чистительных машин, так и в виде отдельных пневмосепараторов.
Исследованиями, проведёнными в Воронежском ГАУ, установлено, что фракционирование зернового вороха озимой пшеницы сорта Воронежская 95 с помощью воздушного потока позволяет выделить семена с более высокой всхожестью по сравнению с разделением на решётах [3].
В ФГБНУ "НИИСХ Северо-Востока" изучено влияние пневмофракционирования семян голозёрного овса Вятский и Тюменский
на посевные качества и урожайность [4]. Семена овса разделены с помощью пневмосе-паратора СП-4У-Р [5] на тяжёлую, среднюю и лёгкую фракции со скоростями витания у сорта Вятский 8,6, 8,1 и 7,6 м/с, у сорта Тюменский - 8,6, 7,9 и 7,5 м/с соответственно. При этом масса тяжёлой, средней и лёгкой фракций составила 29,7, 47,0 и 23,3% у сорта Вятский и 20,7, 50,8 и 28,5% у сорта Тюменский. Урожайность зерна в среднем за 2008-2010 гг. при посеве семенами лёгкой фракции была ниже контроля на 0,1-0,2 т/га. В то же время при посеве семенами тяжёлой и средней фракций урожайность повышалась по сравнению с контролем примерно одинаково - на 0,2-0,3 т/га. В вариантах посева семенами тяжёлой и средней фракций отмечались более дружные всходы и на три дня более раннее кущение растений.
Основным технологическим недостатком пневмосепаратора СП-4У-Р является отсутствие возможности разделения семенного материала на семена первого и второго сорта, фракцию фуража и отходы за один пропуск. Поэтому, с целью снижения приведённых затрат на очистку семян, в ФГБНУ "НИИСХ Северо-Востока" разработан фракционный пневмосепара-
тор СП-2Ф, технологическая схема которого приведена на рисунке. Пневмосепаратор содержит раму, диаметральный вентилятор, пнев-мосепарирующий канал (ПСК), разделительную и осадочную камеры, инерционный жалю-зийно-противоточный пылеуловитель, устройства вывода фракций материала, регулирования подачи материала и скорости воздушного потока, механизмы привода рабочих органов.
Очищаемый семенной материал подъёмно-транспортным механизмом загружается в приёмный бункер 5. Далее устройством 4 ввода подаётся в ПСК 3 и движется по наклонной опорной сетке 2. Воздушный поток диаметральным вентилятором 12 всасывается
из атмосферы и продувает находящийся на опорной сетке семенной материал. В начальной стадии продувки материал разрыхляется и из него выносится вверх по крутой траектории самая легкая фракция, которая через отвод 7 поступает в разделительную камеру 8. Отдельные полноценные зерновки, щуплое, дробленое зерно движутся в ПСК по более пологим траекториям и ударяются о сплошную разделительную перегородку 6, тормозятся, а затем, находясь в зоне малых скоростей воздуха, падают вниз на движущийся по опорной сетке 2 основной поток очищаемого материала, что обеспечивает снижение потерь полноценного зерна в отходы.
г*1!Щаснг.." и .иипмриа. I. «- - мяжглая фракция (сёмемл / аум/;
- тдалм фракция (амп^; ст1)ннн фриы^ин. <[г\'ри чекан фракция;
- продвиат. I пшенное щ»н> (Семене Н I орт):
- г?-п пЯпннын ттпк
Рис. Технологическая схема фракционного пневмосепаратора семян: 1 - перегородка; 2 - опорная сетка; 3 - пневмосепарирующий канал; 4 - устройство ввода; 5 - приемный бункер; 6 - сплошная разделительная перегородка; 7 - отвод ПСК; 8 - разделительная камера; 9 - поворотный клапан; 10 и 16 - горизонтальный и вертикальный участки жалюзийного очистителя; 11 - смежная стенка; 12 - диаметральный вентилятор; 13 - дроссельная заслонка; 14 - выходной патрубок; 15 - инерционный жалюзийно-противоточный пылеуловитель; 17 - противоточный очиститель; 18 - воздухоотво-дящая камера; 19 - перепускное окно; 20 - осадочная камера; 21, 23, 25, 27 - устройства вывода фракций материала; 22, 24, 26 - материалопроводы; 28 -заслонки; I, II, III, IV - мешки с фракциями семян I и II сорта, фуражного зерна и отходов
Во второй части ПСК 3 материал продувается воздушным потоком с более высокими скоростями, что достигается соответствующим положением конца разделительной перегородки 6 в отводе 7. Здесь выделяются оставшиеся легкие примеси, щуплое, дробленое и мелкое зерно основной культуры (средняя фракция),
которые поднимаются вверх и тоже направляются через отвод 7 в разделительную камеру 8. Под воздействием горизонтального воздушного потока и силы тяжести выделенные в пнев-мосепарирующем канале 3 компоненты материала движутся в разделительной камере по разным траекториям. Наиболее легкие части-
цы (пыль, полова, семена некоторых сорных растений) движутся благодаря наличию в ПСК перегородки 6 преимущественно в верхних слоях воздушного потока вдоль горизонтального участка 10 жалюзийного очистителя и поступают во входной патрубок вертикального участка 16 очистителя. Средняя фракция материала при входе в разделительную камеру 8 располагается ниже легкой фракции, что способствует более четкому ее осаждению. При этом легкие частицы поступают во входной патрубок жалюзийного очистителя, фуражная фракция (щуплое, дробленое зерно) направляется во вторую секцию разделительной камеры 8, а продовольственное зерно или семена второго сорта - в первую секцию. Семена I и II сорта, фуражная фракция движутся самотеком по материалопроводам 26, 24, 22 вниз и устройствами 27, 25, 23 выводятся из машины в соответствующие мешки I, II, III.
Отработанный воздух очищается последовательно в жалюзийных 10 и 16 и противо-точном 17 очистителях и через общую возду-хоотводящую камеру 18 поступает в диаметральный вентилятор 12, а из него по выходному патрубку 14 в атмосферу или дополнительное пылеулавливающее оборудование. Уловленная легкая фракция (отходы) собирается в осадочной камере 20 и устройством 21 выводится из машины в мешок IV.
Скорость воздушного потока в пневмо-сепарирующем канале 3 устанавливается по качеству очистки тяжелой фракции (семена первого сорта) с учетом потерь полноценных семян в отходы (IV) с помощью дроссельной заслонки 13. Чистота семян второго сорта регулируется положением поворотного клапана 9. Для повышения чистоты семян клапан 9 поворачивают в сторону отвода 7, а для уменьшения содержания полноценного зерна в фуражной фракции - в сторону смежной стенки 11. Подача материала в пневмосепаратор устанавливается заслонкой-вибратором устройства ввода 4 в соответствии с требуемым качеством семян.
Цель исследования - изучение возможности получения за один пропуск через фракционный пневмосепаратор СП-2Ф семян, соответствующих по ГОСТ Р 52325-2005 категориям: I сорт - не ниже ЭС, II сорт - не ниже РСт, кроме случаев, когда для очистки от трудноотделимых примесей требуется применение специальных машин.
Материал и методы. Исследования проводили при очистке плёнчатого овса сорта Сапсан после предварительной и первичной
очистки на семяочистительной линии с исходными показателями: содержание семян основной культуры 97,04%, дроблёного зерна 0,15%, обрушенного зерна 0,18%, мелкого и щуплого -2,47%, семян других культур 6 шт./кг, в том числе сорных 2 шт./кг, масса 1000 семян 41,82 г.
Методика проведения исследований предусматривала следующую последовательность.
1. Настраивали пневмосепаратор на номинальную подачу с учётом обрабатываемой культуры - 1,4 т/ч. Скорость воздушного потока устанавливали исходя из требуемой чистоты I сорта (99,0%) при допустимых потерях полноценных семян овса в отход (не более 3,0%).
2. При работе машины на номинальной подаче производили отбор средних проб исходного материала, семян I и II сорта, фуражной фракции и отхода согласно ГОСТ 12036-85.
3. Методом крестообразного деления из средних проб выделяли навески для определения их качества.
4. В лабораторных условиях каждую навеску разбирали и определяли следующие показатели: массу 1000 зёрен по ГОСТ 12042-80, чистоту и потери семян по ГОСТ 12037-81, всхожесть и энергию прорастания по ГОСТ 12038-84.
5. Определяли эффект Е очистки тяжелой фракции семян (I сорт) от легких приме-
сей (%):
аИ-аО■Р Е = аЛ аЛ Рс -100, %,
ал
где аИ - содержание легких примесей в исходном материале; а° - содержание легких примесей в семенах I сорта; р - массовая
доля семян I сорта.
Результаты и их обсуждение. После пропуска исходного материала через пневмо-сепаратор СП-2Ф по методике, изложенной выше, был определён качественный состав полученных фракций (табл.).
Чистота и всхожесть семян I сорта повысились до значений, соответствующих категории ОС. Энергия прорастания и масса 1000 семян возросли на 8,0% и 2,08 г по сравнению с исходным материалом. Выход семян I сорта составил 82,4% при потерях в отходы 2,2%. Семена II сорта, выделенные в разделительной камере, составили 10,4% от массы исходного материала, их всхожесть осталась на прежнем уровне, а чистота повысилась до 98,02%. Масса 1000 семян уменьшилась до 38,8 г. Семена соответствуют категории РСт. Фракция фураж-
ного зерна занимает от общей массы исходного зерна 4,2% и по чистоте соответствует кормовому овсу 2-го класса. Следует также отметить, что содержание компонентов фракции отходов (щуплое и мелкое зерно, дроблёное и
Таблица
Качественные показатели исходного материала и полученных фракций овса сорта Сапсан
обрушенное зерно) в семенах I и II сорта существенно снизилось. Отмеченные компоненты переместились преимущественно во фракции фуража и отходов. Эффект очистки семян I сорта от лёгких примесей составил 82,4%.
Показатели Исходный ма- Полученные фракции
териал I сорт II сорт фураж отход
Содержание основной культуры, % 97,04 99,20 98,02 96,68 74,30
Отход. %:
- щуплое и мелкое зерно; 2,57 0,60 1,75 3,05 19,1
- дробленое зерно; 0,18 0,10 0,14 0,13 2,80
- обрушенное зерно 0,21 0,10 0,09 0,14 3,80
Масса 1000 семян, г 41,82 43,90 38,80 37,20 28,40
Выход фракций, % - 82,40 10,40 4,20 3,00
Энергия прорастания, % 54,00 62,00 56,50 - -
Всхожесть, % 89,50 93,00 89,54 - -
Категория семян РСТ ОС РСт - -
Потери семян в отход, % - - - - 2,2
Таким образом, фракционный пневмо-сепаратор СП-2Ф за один пропуск обеспечивает получение семян I сорта, соответствующих по чистоте категории ОС, и семян II сорта - категории РСт при допустимых потерях полноценных семян в отходы. Уменьшение количества пропусков семенного материала через пневмосепаратор снижает приведённые затраты.
Выводы. Выделение тяжёлой и средней фракций семян с помощью пневмосепарато-ров улучшает их посевные качества и повышает урожай. Применение фракционного пневмосепаратора СП-2Ф на стадии вторичной очистки позволяет за один пропуск выделить семена I и II сорта, соответствующие по чистоте категориям ОС и РСт, и снизить приведённые затраты.
Список литературы
1. Баталова Г.А. Овёс, технология возделывания и селекция. Киров, 2000. 206 с.
2. Степанов Г.С., Фадеев А.П., Романова И.В., Козин Н.И. Эффективный способ повышения урожайности и качества семян // Научные основы производства сельскохозяйственной продукции: Мат. науч.-практич. конф. Саранск, 2006. С. 265-267.
3. Тарасенко А.П., Шередекин В.В., Тара-сенко Р.А. Совершенствование предварительной обработки семенного зерна // Механизация уборки, послеуборочной обработки и хранения: Научные труды ВИМ. Т. 148. М., 2003. С. 148-154.
4. Вологжанина Е.Н. Эффективные приёмы возделывания ярового голозёрного овса в условиях Волго-Вятского региона: дис. ... канд. с.-х. наук. Киров, 2010. 170 с.
5. Бурков А.И., Конышев Н.Л., Рощин О.П. Машины для послеуборочной обработки семян трав. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2003. С. 129-133.
Preparation of high quality seeds using a pneumatic separator Burkov A.I., DSc, professor, head of laboratory,
Batalova G.A., DSc, professor, academician of RAS, deputy director, head of department, Gluhkov A.L., PhD, senior researcher, Lazukin V.A., associated researcher North-East Agricultural Research Institute, Kirov, Russia
In preparing of seed material it is important not only to compliance with the requirements of GOST R 52325-2005 for seed quality, content of seeds of other species, impurities, germination, but also the selection adjusted, the most biologically highgrade fractions. The use of airflow is one of the most common and effective ways to clean seeds from impurities. Separation of seeds by airflow allows to allocate the seeds with higher germination ability compared to separation on sieves. In Federal State Budgetary Scientific Institution "NIISH Severo-Vostoka" the effect of separation seeds of naked oat by airflow on yield quality and crop capacity was studied. Seeds were separated into heavy, medium and light fractions in two passes by the separator SP-4U-P. Grain yield in average in 2008-2010 at sowing seeds of light fraction was lower than control by 0.1-0.2 t/ha. When sowing seeds of heavy and medium fractions grain yield increased compared to control near equal - by 0.2-0.3 t/ha. Thus it is noted good sprouts, and tillering plants three days earlier. In order to reduce the discounted costs of cleaning the seeds pneumatic separator SP-2F was developed which one devides seeds on I-st and II-nd grade, grain forage and waste in a single pass. Evaluation of the
quality of work of the separator carried at cleaning of covered oat Sapsan with base values: content of seeds of the main crop 97.04%, crushed grain 0.15%, husked grains 0.18%, small and feeble grain 2.47%, seeds of other species 6 pcs./kg, 1000 seeds weight 41.28 g. After pneumo-separation purity and germination of the I-st grade seeds rose to values met category OS, II grade - up to category PCt with acceptable losses in the waste. Isolation of heavy and medium seed fractions with use of pneumatic separators increases yield quality and crop capacity. Application of pneumatic separator SP-2F allows to get the I and II grade seeds in one pass, and reduce the discounted costs.
Key words: pneumatic separator, fractionation, seed quality, productivity
References
1. Batalova G.A. Oves, tekhnologiya vozdelyvaniya i selektsiya. [Oats, cultivation technology and breeding]. Kirov, 2000. 206 p.
2. Stepanov G.S., Fadeev A.P., Romanova I.V., Kozin N.I. Effektivnyy sposob povysheniya urozhaynosti i kachestva semyan. [Effective method of increasing productivity and seed quality]. Nauchnye osnovy proizvodstva sel'skokhozyaystvennoy produktsii: Mat. nauch.-praktich. konf. [Scientific basis of production of agricultural goods: Materials of scientific-practical conference]. Saransk, 2006. pp.265-267.
3. Tarasenko A.P., Sheredekin V.V., Tarasenko R.A. Sovershenstvovanie predvaritel'noy obrabotki semennogo
zerna. [Improvement of preliminary treatment of seed grain], Mekhanizatsiya uborki, posleuborochnoy obrabotki i khraneniya: Nauchnye trudy VIM. [Mechanization of harvesting, afterharvesting processing and storage: Scientific articles of VIM], Vol. 148. Moscow, 2003. pp. 148-154.
4. Vologzhanina E.N. Effektivnye priemy vozde-lyvaniya yarovogo golozernogo ovsa v usloviyakh Volgo-Vyatskogo regiona: diss. ... kand. s.-kh. nauk. [Effective methods of cultivation of spring naked oats in conditions of Volga-Vyatka region: PhD Thesis]. Kirov, 2010. 170 p.
5. Burkov A.I., Konyshev N.L., Roshchin O.P. Mashiny dlya posleubo-rochnoy obrabotki semyan trav. [Machines for afret-harvesting treatment of grass seeds]. Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2003. pp.129-133.
УДК 631.31
Обоснование параметров виброударных пружин культиваторных лап
Бабицкий Леонид Федорович, доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой, Соболевский Иван Витальевич, кандидат техн. наук, доцент, Куклин Владимир Алексеевич, кандидат техн. наук, доцент
Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», г. Симферополь, Россия
E-mail: kaf-meh@rambler.ru
Наиболее энергоемкой операцией при возделывании сельскохозяйственных культур является обработка почвы, на которую затрачивается до 40% энергии. В системе мероприятий по снижению энергоемкости почвообрабатывающих машин особое внимание уделяется использованию вибрации рабочих органов, которую можно осуществлять с использованием принудительного привода. Однако затраты энергии на принудительный привод обычно превышают затраты энергии на работу пассивных рабочих органов. Поэтому более целесообразным является придание вибрации упругим почвообрабатывающим рабочим органам за счет переменного сопротивления почвы в соответствии с фазами ее деформации и разрушения. Наиболее эффективным является виброударное воздействие рабочего органа на почву с использованием виброударных самонастраивающихся механизмов. Объектом теоретического исследования выбрана конструкция культиваторной лапы на упругой C-образной стойке, верхняя часть которой выполнена в виде витой цилиндрической пружины с полусферическими ударниками. При обосновании параметров виброударных пружин силовое воздействие рассматривалось с учетом действующего сопротивления почвы. При обосновании параметров конструкции и режимов работы применялись методы теоретической и земледельческой механики, механики сплошной среды, теории упругости, интегрального и дифференциального исчисления. С учетом известной силы сопротивления движению в почве культиваторной лапы с виброударной пружиной и осадке пружины, с учетом радиуса полушаровых ударников на витках виброударной пружины, получены теоретические зависимости для определения основных параметров виброударной пружины: радиус проволоки, радиус виброударной пружины и количество ее рабочих витков. С учетом максимально допустимой нагрузки для изготовления виброударной пружины следует применять пружинную проволоку. Виброударная пружина будет способствовать возникновению автоколебаний.
Ключевые слова: обработка почвы, вибрация, рабочий орган, виброударное воздействие, тяговое сопротивление, полушаровые ударники, диаметр пружины, диаметр проволоки, амплитуда колебаний
Повышение качества процесса крошения почвы и снижение расхода топлива при выполнении агротехнологических операций являются актуальными проблемами в связи с ростом цен на горюче-смазочные материалы. В системе мероприятий по снижению энергоемкости почвообрабатывающих машин особое
внимание уделяется использованию вибрации рабочих органов без использования принудительного привода [1, 2]. Реализация периодических фаз деформации и разрушения почвы позволила обосновать процесс более эффективного виброударного воздействия на почву. Среди различных конструкций почвообраба-
