CC BY
28
УДК 664.143.72
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БАРАБАННОГО ДРАЖИРАТОРА
О. Н. Кухарев, доктор техн. наук, профессор; И. Н. Сёмов, канд. техн. наук;
А. М. Чирков, соискатель
ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», тел. (841-2) 62-85-63, E-mail: [email protected]; [email protected]
Раскрывается важность дражирования семян сахарной свеклы. Описывается технологический процесс получения дражированных семян. Предлагается конструкция барабанного дражиратора с вращающимся дном, обосновываются его основные конструктивные и режимные параметры.
Ключевые слова: семена, дражиратор, сахарная свекла, анализ конструкций.
Посев в соответствии с агротехническими требованиями и качественными семенами - один из самых ответственных процессов в растениеводстве. Качество семян сахарной свеклы зависит не только от сортовых особенностей и условий выращивания, но и от предпосевной подготовки, которая включает: очистку, шлифовку, калибровку, сортировку по аэродинамическим свойствам и удельной массе, обра-
ботку защитно-стимулирующими веществами, инкрустацию и дражирование.
Дражирование, то есть создание на поверхности семян искусственной оболочки, увеличивающей их размеры и массу, выравнивающей поверхность, позволяет использовать их для точного посева и тем самым избежать в последующем ручного прореживания, что значительно сокращает затраты ручного труда. Введение в дражи-
Рис. 1. Технологическая схема барабанного дражиратора:
1 - рама; 2 - пусковая станция; 3 - вибролоток; 4 - бункер-дозатор; 5 - заслонка;
6, 7, 8 - отверстия в крышке барабана; 9 - верхний люк; 10 - выгрузной люк;
11 - рассекатель (спиндиск); 12 - редуктор; 13, 14 - электродвигатели;
15 - вентилятор;16 - барабан дражиратора; 17 - вращающееся дно; 18 - рассекатель
ровочную массу инсектицидов, фунгицидов, гербицидов защищает растения соответственно от вредителей, грибных заболеваний, сорных растений, а добавка стимуляторов роста, микроудобрений, водо-абсорбентов способствует прорастанию на начальных периодах развития растений. В настоящее время 50 % посевов сахарной свеклы производятся дражированными семенами, к сожалению, в основном импортного производства.
Для дражирования семян в ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» совместно с ЗАО «ФМРус» (г. Москва) был разработан и изготовлен опытный образец барабанного дражиратора (рис. 1).
Предлагаемое устройство для дражи-рования семян сахарной свеклы работает следующим образом. Сухой состав для дражирования семян (дражировочный порошок), состоящий из микро- и макроудобрений, витаминов, регуляторов роста, загружают в бункер-дозатор 4 расположенный на раме ї, откуда он поступает в барабан дражиратора їб через отверстие б. Подача состава для дражирования семян регулируется заслонкой бис помощью вибролотка 3, частота которого устанавливается пусковой станцией 2. Предварительно подготовленные семена дражируе-мой культуры загружаются в барабан дра-жиратора 1б через верхний люк 9, после чего люк закрывается. Включается вентилятор поддува 1S дражиратора с помощью пусковой станции. Далее через привод 12 от электродвигателя 13 включается вращающееся дно 11 барабана дражиратора 1б, которое выполнено из обрезиненного материала и имеет форму усеченного конуса с большим основанием вверху. Частота вращения дна барабана 11 ы1 регулируется с помощью частотного инвертора, бесступенчато. Затем через привод от электродвигателя 14 запускаем рассекатель (спиндиск) 11 клеящего раствора (рабочей жидкости), который для лучшего распыления потока поступающего клея имеет волнообразную поверхность и вращается со скоростью ы2, причем направление вращения может меняться. Клеящий раствор (рабочая жидкость) поступает из мерной емкости через отверстие в в крышке барабана дражиратора 1б. Подача рабочей жидкости (клеящего раствора) и дражировочного порошка осуществляется поочередно и непрерывно до получения драже требуемых размеров, соответствующих стандарту. При установившемся режиме дражирования на стадии 3/4 истечения дражировочного порошка подаётся
комплекс защитных средств (инсектицидов) в виде сухого порошка через отверстие ї в крышке барабана дражиратора 1б.
При вращении дна 11 барабана дражиратора 1б семена за счет центробежных сил перемещаются от центра к стенкам барабана дражиратора 1б прекатываются по нему, а затем встречаются с рассекателем 1в, который направляет их к центру барабана дражиратора 1б. Таким образом, семена совершают сложное движение (поступательное и вращательное) и интенсивно перемешиваются. Цикл повторяется несколько раз до тех пор, пока семена полностью не покроются оболочкой из дражировочных компонентов. Затем в барабан дражиратора 1б добавляется краситель. После этого ведется укатка драже в течение нескольких минут с целью уплотнения оболочки. По окончании процесса дражи-рования выгрузка готовых семян осуществляется через выгрузной люк 10.
Для определения оптимальных значений геометрических и кинематических параметров барабанного дражиратора были проведены экспериментальные исследования согласно стандарта [2]. Исследования проводились на семенах сахарной свеклы сорта «ЛМС 94».
За критерии оптимальности процесса дражирования принимали качество дражи-рования семян в процентах (% качественных семян). На основе априорного ранжирования факторов и отсеивающего эксперимента были отобраны три фактора, в большей степени, влияющие на качество семян при работе барабанного дражирато-ра: ы (х1) - частота вращения рабочего органа (дна барабана), мин-1; V (х2)- степень загрузки барабана, %; t (х3) - время, затраченное на процесс дражирования, мин.
После обработки результатов многофакторного эксперимента на ПЭВМ получили адекватную математическую модель второго порядка, описывающую зависимость P = f (®, V, t) в закодированном виде:
Y = 9в,41399 + 1,34б0вхї - 0,10101х2 +
+1,б3394х3 - 1,404в5х12 - 3,51497х22 -
- 0,б1720х32 + 0,13250х1х2 + 0,б3х1х3 -
0,0в250х2х3.
Для описания поверхности отклика уравнением второго порядка использовали центральное композиционное ортогональное планирование второго порядка, которое отличается простотой и удобством расчетов, а так же достаточно экономичное по числу опытов. По результатам обработ-
Нива Поволжья № 1 (14) февраль 2010 55
ки опытных данных строили вероятностные кривые (рис. 2).
Анализируя графические изображения двухмерных сечений можно утверждать, что максимальное качество дражирования семян Р = 96...98% от общего количества семян достигается при частоте вращения
степени
-і.
дна барабана ы=1100...1300 мин
У = 12,351+0,1095*х+7,7506*у-4,2234Е-5*х*х-0,0005*х*у-0,7722*у*у
загрузки барабана V = 3,5...5,5 %, времени, затраченном на процесс дражирования 1= 18..32 мин.
Для получения качественных семян большое значение имеет оптимальное количество клеящего раствора (рабочей жидкости) подаваемого на семена. Для определение данного оптимального соотноше-
>
СЗ
§
Ю
сЗ
&
ю
8
«
£
эт
Л
X
(О
С
о
н
Частота вращения дна барабана п, мин"1
84
У = 23,3734+0,1083*х+0,5074*у-4,2748Е-5*х*х+2Е-6*х*у-0,0099*у*у
о
о
О
X
о
X
X
%
%
со
Л
м
Частота вращения дна барабана п, мин1
98
96
94
92
90
88
86
Рис. 2. Двухмерное сечение, характеризующее зависимость качества дражирования семян (% качественных семян) от частоты вращения дна барабана ш; степени загрузки барабана V и времени, затраченного на процесс дражирования t
о
ф
т
о
Соотношение клеющего раствора и семян по массе, X
Рис. 3. Количество качественных семян в зависимости от соотношения клеящего раствора и семян сахарной свеклы по массе
ния Л был проведен однофакторный эксперимент. По результатам обработки опытных данных строили графики соотношения клеящего раствора и семян (рис. 3).
Как видно из графика рисунка 3, оптимальным соотношением клеящего раствора и семян сахарной свеклы по массе будет 1,2...1,3, при котором 98.99 % семян будут продражированы. С уменьшением соотношении клеящего раствора и семян сахарной свеклы по массе не все семена будут обработаны, с увеличением Л увеличивается количество двойных и тройных семян в одном драже (семена слипаются).
Таким образом, применение барабанного дражиратора с вращающимся дном
может обеспечивать количество продра-жированных семян на уровне 96.98 %. Производительность устройства составляет 3 загрузки в 1 час.
Литература
1. Кухарев, О. Н. Дражирование семян / О. Н. Кухарев, И. Н. Сёмов, А. М. Чирков // сборник статей научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России». - 2009.
- С. 53.
2. СТО АИСТ 10.4-2004 «Испытание сельскохозяйственной техники. Машины для подготовки семян. Методы оценки функциональных показателей».
Нива Поволжья № 1 (14) февраль 2010 57
