CC BY
22
МЕХАНИЗАЦИЯ
УДК 631.361.4; 631.361.6
Результаты приемочных испытаний клеверотерки-скарификатора КС-0,2
Бурков Александр Иванович, доктор техн. наук, профессор, зав. лабораторией, Симонов Максим Васильевич, канд. техн. наук, доцент, ст. научный сотрудник, Мокиев Валентин Юрьевич, мл. научный сотрудник ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», г. Киров, Россия
E-mail: zisomniishsv@mail.ru
Испытан опытный образец клеверотерки-скарификатора КС-0,2. Машина предназначена для вытирания семян из пыжины клевера и других бобовых и злаковых трав, а также для скарификации твердых семян бобовых трав. Цель испытаний - определение агротехнических, эксплуатационно-технологических, экономических показателей работы машины, показателей безопасности, эргономичности и надежности машины. Проверка соответствия их требованиям технического задания (ТЗ) и нормативной документации (НД). В качестве исходного материала при проведении испытаний клеверотерки-скарификатора в режиме вытирания семян использовали пыжину клевера сорта Кировский 159. При скарификации семян исходным материалом являлись семена галеги восточной (козлятника восточного), соответствующие требованиям ГОСТ Р 52325-2005 для семян козлятника восточного категории РС. По результатам приемочных испытаний клеверотерки-скарификатора КС-0,2 установлено, что машина работоспособна, качественно выполняет технологические процессы вытирания семян из пыжины клевера и скарификации твердых семян бобовых трав, соответствует основным требованиям ТЗ и НД по показателям назначения, надежности, энергооценке, безопасности конструкции и эксплуатационно-технологическим показателям. Машина обеспечивает степень вытирания семян 94,4...97,5% при дроблении 0,82...0,31% на подачах 0,16.0,38 т/ч; степень скарификации семян 98,7.99,1% при дроблении 1,2.1,6% на подачах 0,19.0,33 т/ч. Машина вписывается в технологию производства семян многолетних трав и рекомендуется к применению в сельскохозяйственном производстве.
Ключевые слова: испытания, клеверотерка, скарификатор, семена, вытирание семян трав
Послеуборочная обработка семян бобовых трав включает обязательную технологическую операцию - вытирание семян из оболочек, для выполнения которой используются специальные машины - клеверотерки [1]. В настоящее время в основном применяются клеверотерки КС-1,0 (Россия), К-310А (Германия), К-0,5 (Польша), К-0,3 (Россия) производительностью 0,3.. .1,0 т/ч.
Важной особенностью семян многолетних бобовых трав является наличие у некоторых непроницаемой для воды и воздуха твердой семенной оболочки, которую перед посевом необходимо нарушить. Данная операция называется скарификацией и выполняется специальными машинами - скарификаторами [2]. В настоящее время применяются скарификаторы - СВВ-0,2, СС-0,5, СКС-1, СТС-2, СКС-30, СК-300.
Применение машин специального назначения как для вытирания, так и для скарификации требуется лишь в короткий период в году, остальное время они простаивают. С целью снижения затрат на подготовку семян за счет увеличения периода использования вытирающих и скарифицирующих устройств целесообразно использовать универсальные машины, способные выполнять две технологические операции - вытирание и скарификацию.
На основании проведенных исследований [3, 4] сотрудниками лаборатории зерно- и семяочистительных машин ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока» разработана конструкторская документация для изготовления клеверотерки - скарификатора КС-0,2 и совместно с ФГУП ПКБ НИИСХ Северо-Востока изготовлен опытный образец машины.
Машина предназначена для вытирания семян из пыжины клевера и других бобовых и злаковых трав, а также для скарификации твердых семян бобовых трав. Клеверотерка-скарификатор КС-0,2 содержит следующие основные сборочные единицы и механизмы (рис. 1, а): раму, загрузочный бункер, ворошилку, питающее устройство, барабан со сплошной энтгранерной терочной поверхностью, деку, выходной патрубок, мешкодержа-тель, механизмы привода рабочих органов.
Основные технические показатели кле-веротерки-скарификатора КС-0,2 приведены в таблице 1. Клеверотерка-скарификатор работает следующим образом (рис. 1, б). Пыжина клевера или твердые семена бобовых трав подаются вручную или подъемно-транспортным механизмом в загрузочный бункер 1. В бункере 1 установлена вращающаяся ворошилка 11, предотвращающая образование сводов мало-
сыпучего материала. Далее питающим устройством 2 обрабатываемый материал вводится по входному патрубку 3 в зазор между барабаном 4 и декой 5. При вращении барабана 4 со сплошной энтгранерной поверхностью клеверная пыжина захватывается и протаскивается по овальной поверхности деки 5
и за счет сил сжатия и трения перетирается. Перетертый материал за счет сил инерции выбрасывается через зазор 8вых между декой 5 и барабаном 4 в выходной патрубок 8, а из него поступает в мешок 6, закрепленный на патрубке 8 с помощью мешкодержателя 7.
I
, 3
I
-движение исходного материала -движение перетертого материала
Рис. 1. Общий вид (а) и схема (б) клеверотерки-скарификатора КС-0,2: 1 - загрузочный бункер; 2 - питающее устройство; 3 - входной патрубок; 4 - барабан; 5 - дека; 6 - мешок; 7 - мешкодержа-тель; 8 - выходной патрубок; 9 - корпус; 10 - гибкая виброзаслонка; 11 - ворошилка
Таблица 1
Основные технические показатели клеверотерки-скарификатора КС-0,2
Наименование показателя Единица измерения Значение
Производительность:
- при вытирании семян из пыжины клевера красного влажностью до 14%, содержании грубых соломистых примесей не более 0,5%, свободных семян - не более 1,0%; т/ч 0,2...0,3
- при скарификации твердых семян бобовых трав, соответствующих
по чистоте и влажности категории не ниже РС т/ч 0,2...0,3
Степень вытирания, не менее % 95
Степень скарификации, не менее % 95
Дробление семян, не более: - при вытирании; - при скарификации % % 1,5 1,5
Установленная мощность электродвигателя кВт 1,1
Диаметр барабана мм 300
Длина барабана мм 200
Частота вращения барабана: - при вытирании; - при скарификации мин-1 мин-1 1200; 1000
Габаритные размеры (в рабочем положении), не более: - длина - ширина - высота мм 1200 800 1800
Масса, не более кг 180
Обслуживающий персонал чел. 1
б
а
При скарификации твердых семян бобовых трав движение обрабатываемого материала происходит аналогично описанному выше процессу. Отличие заключается в том, что дека 5 с овальной вытирающей поверхностью заменяется на деку с абразивной поверхностью. При вращении барабана 4 семена отбрасываются энтгранерной поверхностью в сторону абразивной поверхности деки 5. Некоторые семена двигаются относительно абразивной поверхности со скольжением, а другие за счет лобового удара и упругих свойств отскакивают в сторону энтгра-нерной поверхности барабана, взаимодействуют с ней, и процесс повторяется до выхода через зазор Зсвых между декой 5 и барабаном 4 в выходной патрубок 8 и далее в мешок 6.
В период с 28.04.2015 г. по 23.11.2015 г. ФГБУ "Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция" провела приемочные испытания клеверотерки-скарифика-тора КС-0,2 [5].
Цель испытаний - определение агротехнических, эксплуатационно-технологических и экономических показателей работы машины; показателей безопасности, эргономич-ности и надежности машины. Проверка соответствия показателей требованиям технического задания (ТЗ) и нормативной документации (НД).
Материал и методы. В качестве исходного материала при проведении испытаний клеверотерки-скарификатора в режиме вытирания семян использовали пыжину клевера сорта Кировский 159 влажностью 7,4...8,0% (по ТЗ не более 16%). Содержание свободных семян клевера в пыжине составляло 0,35.1,50% (по ТЗ не более 1,0%), что в некоторых случаях превысило требования ТЗ. Однако несоответствие данного показателя требованиям ТЗ в процессе испытаний не повлияло на качество выполнения технологического процесса [5]. Содержание грубых соломистых примесей в исходном материале составило 0,15...0,21% (по ТЗ не более 0,5%). Испытания проводили при подачах клеверной пыжины 0,16.0,38 т/ч.
При скарификации семян исходным материалом являлись семена галеги восточной (козлятника восточного), соответствующие требованиям ГОСТ Р 52325-2005 для семян козлятника восточного категории РС, что соответствует ТЗ. Энергия прорастания семян составила 37%, всхожесть семян - 96%, чисто-
та - 99,79%, влажность - 6,5%. При этом твердых семян в исходном материале содержалось 58%. Следует отметить, что согласно ГОСТ 12038-84 при определении всхожести семян кормовых бобовых трав твердые семена относят к всхожим. Испытания проводили при подачах семян 0,19. 0,33 т/ч.
Определение эксплуатационно-технологических, экономических показателей работы машины, показателей безопасности, эргоно-мичности и надежности машины проводились по стандартным методикам, а определение агротехнических показателей качества работы клеверотерки-скарификатора КС-0,2 - по вновь разработанным методикам [6, 7].
Результаты и их обсуждение. На рисунке 2 приведены графические зависимости степени вытирания е, дробления й, удельного расхода энергии Ыул и потребления мощности N электродвигателем из сети от подачи q пы-жины клевера. Степень вытирания е имеет высокие значения 97,2. 97,5% в диапазоне подач q = 0,16.0,23 т/ч и имеет минимальное значение 94,4% при q = 0,38 т/ч (требования ТЗ не менее 95,0%). Значения дробления семян с увеличением подачи от 0,16 до 0,38 т/ч плавно уменьшаются с 0,82 до 0,31% и соответствуют требованиям ТЗ (не более 1,5%). Потребление мощности N электродвигателем с увеличением подачи q в отмеченных пределах возрастает от 1,11 до 1,26 кВт, а удельный расход энергии при этом снижается с 6,9 до 3,3 кВтч/т. Коэффициент загрузки электродвигателя изменяется от 0,75 до 0,85. Оптимальный режим работы при вытирании семян клевера обеспечивается на подачах 0,20.0,30 т/ч.
Качество технологического процесса скарификации семян козлятника восточного оценивали степенью С скарификации, всхожестью В, степенью П изменения количества проросших семян и дроблением й (рис. 3). Из рисунка 3 следует, что степень С скарификации семян при увеличении подачи q от 0,19 до 0,33 т/ч изменяется незначительно и имеет высокие значения 98,6...99,1%, соответствующие требованиям ТЗ (не менее 95,0 %). Наибольшее значение С = 99,1% соответствует подаче q = 0,24 т/ч. При этом показатели всхожести В и степени П изменения количества проросших семян с увеличением q незначительно снижаются, а дробление семян й возрастает. Всхожесть семян снижается с 93,9 до 89,8 % (по ГОСТ Р52325-2005 всхожесть
должна быть не менее 80% для категории ОС и ЭС), а степень П - от 59,1 до 57,3%. Дробление семян удовлетворяет требованиям ТЗ (не более 1,5%) при подачах q = 0,19...0,27 т/ч. При подачах q = 0,30 и 0,33 т/ч дробление не-
значительно превышает требование ТЗ и составляет 1,6%. Исходя из всех четырех показателей, наилучший режим скарификации достигается при подачах 0,19.0,27 т/ч.
98.0
96.0 95.0
94.0
У--- £ 1.3 Ч, кВт 1.2
7.0 ' ■ __
\ / ч/
кВгц 5,0 4.0 3.0 2,0 щ 1,1
---. N
-- "9 - - „ —V-
О "
0.15
0.20
1.0
0.5 0
0,25
0.30
</. т ч
0.40
Рис. 2. Зависимости степени вытирания г, дробления й, удельного расхода электроэнергии ЛТуд и потребления мощности N3 электродвигателем от подачи q пыжины клевера
100,07 с,%
98,0
94,0 В,%
92.0
91.1 90,0 89,0
В
0'---
П
60,0
я,% г 2,5
58,0 б/,%
57,0 1,5
1,0
0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 ч, т/ч 0,34
Рис. 3. Зависимости степени С скарификации, всхожести В, степени П изменения количества проросших семян и дробления й от подачи q семян козлятника восточного
Потребляемая электродвигателем из сети активная мощность при скарификации семян козлятника восточного составила 0,51.0,60 кВт при коэффициенте загрузки электродвигателя 0,34.0,40. Удельный расход электроэнергии при этом составил 1,8.2,6 кВтч/т.
При проведении эксплуатационно-технологической оценки клеверотерки-скари-фикатора КС-0,2 выявлено, что коэффициент технического обслуживания равен 0,98, время на проведение ежесменного технического обслуживания машины - 0,13 ч, затраты времени
на наладку и регулировку - 0,03 ч, коэффициенты сменного и эксплуатационного времени высокие - 0,95, что соответствует требованиям ТЗ. Машина работает стабильно, технологические и технические отказы отсутствовали.
По оценке безопасности и надежности конструкции клеверотерки-скарификатора КС-0,2 выявлено четыре несоответствия требованиям ССБТ. Отсутствует знак "Высокое напряжение" на внешней поверхности кнопочного поста управления машиной. Отсутствует обозначение заземляющего болта на раме машины. Для обеспечения безопасности при
загрузке клеверотерки вручную из мешков приемный бункер должен быть оборудован съемной металлической решеткой. Уровень шума у пульта управления превышает нормативное значение. Надежность машины высокая, коэффициент готовности 1,0.
Экономические показатели машины рассчитаны в варианте без сравнения согласно программе испытаний по двум видам работ: вытирание семян из пыжины клевера красного и скарификация семян козлятника восточного. Совокупные затраты денежных средств составили соответственно 894 и 843 руб./т.
Выводы. По результатам приемочных испытаний клеверотерки-скарификатора КС-0,2 установлено, что машина работоспособна, качественно выполняет технологические процессы вытирания семян из пыжины клевера и скарификации твердых семян бобовых трав, соответствует основным требованиям ТЗ и НД по показателям назначения, надежности, энергооценке, безопасности конструкции и эксплуатационно-технологическим показателям. Имеет четыре несоответствия ССБТ и одно несоответствие требованиям ТЗ. Выявленные недостатки не требуют изменения конструкции машины.
Машина вписывается в технологию производства семян многолетних трав и рекомен-
дуется к применению в сельскохозяйственном производстве.
Список литературы
1. Иванов А.Е., Митрофанов Н.М., Эрк Ф.Н. Механизация производства семян многолетних трав. Л.: Колос. Ленинград. отд-ние, 1981. 192 с.
2. Вятские клевера / Н.П. Киселев [и др.]. Киров: ГИПП "Вятка", 1995. 276 с.
3. Бурков А.И., Симонов М.В., Мокиев В.Ю. Результаты исследований вытирающе-скари-фицирующего устройства при вытирании семян из пыжины клевера // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. № 3. С. 59-64.
4. Бурков А.И., Симонов М.В., Мокиев В.Ю. Влияние конструктивно-технологических параметров вытирающе-скарифицирующего устройства на качество скарификации // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 2. С. 63-68.
5. Протокол № 06-74-2015 (1070022) от 21 декабря 2015 г. приемочных испытаний клеверо-терки-скарификатора КС-0,2. Оричи: ФГБУ "Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция", 2015. 50 с.
6. Способ определения показателей качества работы клеверотерок: пат. 2425483 Рос. Федерация, № 2009134376/21; заявл. 14.09.2009;опубл. 10.08.2011. Бюл. № 22. 5 с.
7. Способ определения показателей качества работы скарификаторов: пат. 2564874 Рос. Федерация, № 2014116933/13; заявл. 25.04.2014; опубл. 10.10.2015. Бюл. № 28. 7 с.
Results of acceptance tests of the machine for extraction and scarification of clover seeds КС-0.2
Burkov A.I., DSc in engineering, professor, head of laboratory, Simonov M.V., PhD in engineering, associate professor, senior researcher, Mokiev V.Yu., associsted researcher North-East Agricultural Research Institute, Kirov, Russia
Prototype of the machine for extraction and scarification of clover seeds KC-0.2 was tested. The machine is used for extraction of seeds from the wad of clover and scarification of hard grass seed. The purpose of the test -determination of agro-technical, operational-technological, economic performance of machines; safety indicators, ergonomics and reliability of the machine. Verification of its conformity to requirements of the technical specifications (TS) and normative documentation (ND). Wad of clover Kirovskij-159 was used for extraction of seeds. Seeds of Galega orientalis were used for scarification of seeds according to requirements of State standard 52323-2005. The test results revealed that the machine is functioning and efficiently performs processes of extraction of seeds from the wad of clover and scarification of hard grass seed. The machine complies with the basic requirements by assignment, reliability, security, and parameters of operation and technologies. The machine provides degree of seeds extraction 97.5.94.4 %, crushing of seeds 0.82.0.31% with productivity 0.16.0.38 t/h; degree of scarification of seeds 98.7.99.1%, crushing of seeds 1.2.1.6 % with productivity 0.19.0.33 t/h. Machine fits into the technology of seed production of perennial grasses and is recommended for use in agricultural production.
Key words: tests, machine for extraction clover seed, machine for scarification seeds, extraction grass seed
References
1. Ivanov A.E., Mitrofanov N.M., Erk F.N.
Mekhanizatsiya proizvodstva semyan mnogoletnikh trav. [Mechanization of production of perennial grass seeds]. Leningrad: Kolos: Leningrad. otd-nie, 1981. 192 p.
2. Vyatskie klevera [Vyatka clovers]. N.P. Kiselev [e.a.]. Kirov.: GIPP "Vyatka", 1995. 276 s.
3. Burkov A.I., Simonov M.V., Mokiev V.Yu. Rezul'taty issledovaniy vytirayushche-skarifitsiruyus-hchego ustroystva pri vytiranii semyan iz pyzhiny klevera. [Results of investigations of extraction-
scarifining unit at seed extraction from clover wad].
Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2013. no. 3. pp. 59-64.
4. Burkov A.I., Simonov M.V., Mokiev V.Yu.
Vliyanie konstruktivno-tekhnologicheskikh parametrov vytirayushche-skarifitsiruyushchego ustroystva na kachestvo skarifkatsii. [Influence of gesign-constructive parameters of extracted-scarifining unit on quality of scarification]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2014. no. 2. pp. 63-68.
5. Protokol № 06-74-2015 (1070022) ot 21 dekabrya 2015g. priemochnykh ispytaniy kleveroterki-skarifikatora KS-0,2. [Protocol № 06-74-2015
(1070022) from 21 december 2015 of acceptance tests of clover extractor-scarificator КС-0.2]. Orichi: FGBU "Kirovskaya gosudarstvennaya zonal'naya mashino-ispytatel'naya stantsiya", 2015. 50 p.
6. Burkov A.I., Simonov M.V., Mashkovcev M.F. Sposob opredeleniya pokazateley kachestva raboty kleveroterok. [Method of estimation of quality traits of clover-extractor action]. Patent RF, no. 2425483, 2011.
7. Burkov A.I., Simonov M.V., Mokiev V.Ju.
Sposob opredeleniya pokazateley kachestva raboty skarifikatorov. [Method of estimation of quality traits of scarificator action]. Patent RF, no. 2564874, 2015.
УДК 631.331
Определение параметров сошниковой группы
при разработке почвообрабатывающе-посевного агрегата
Черемисинов Дмитрий Анатольевич, кандидат техн. наук, ст. науч. сотрудник, Дёмшин Сергей Леонидович, кандидат техн. наук, зав. лабораторией ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», г. Киров, Россия
E-mail: cheremisinov86@mail.ru;
Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предъявляют повышенные требования к посеву семян, качество которого во многом зависит от конструкции сошниковых групп. Разработана конструкция сошниковой группы для почвообрабатывающе-посевного агрегата АППН-2,1, качественно подготавливающего почву к посеву за счёт культивации и фрезерования с последующим выравниванием поверхности. Применение килевидных сошников позволило использовать их однорядную установку, что в совокупности с объединением функций крепления, защиты от повреждения и копирования рельефа в одном конструктивном элементе -пружине кручения с прицепами в виде поводков снизило металлоёмкость сошниковой группы по сравнению с классической компоновкой и повысило её компактность. При определении параметров сошниковой группы результаты расчёта согласно условиям устойчивости её движения необходимо соотнести по силовой нагрузке на брус крепления сошников для сохранения оптимальной металлоёмкости и компактности конструкции агрегата. Для этого проведён расчёт тягового сопротивления килевидного сошника и суммарной реакции сил, действующих на него, в точке крепления к раме. Для предложенной конструкции сошниковой группы, размещённой на брусе крепления из уголка 50х50х5 с длиной пролёта 1,2 м, на котором установлено семь килевидных сошников с междурядьем 0,15 м, оптимальными параметрами сошниковой группы согласно проведённым расчетам для диапазона скорости движения 2,05. 7,60 км/ч и при глубине хода сошника 40. 60 мм являются: жёсткость пружины кручения 220.230 Н/рад, длина поводка 0,22. 0,25 м, угол наклона поводков сошника 50.55°.
Ключевые слова: почва, комбинированный агрегат, сошниковая группа, суммарная реакция, условия работы сошника, расчёт оптимальных конструктивных параметров
Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предъявляют повышенные требования к посеву семян, качество которого во многом зависит от конструкции сошниковых групп, предназначенных для образования в почве бороздок и высева на их дно семян с последующей заделкой почвой. В большинстве случаев сошниковые группы различных агрегатов состоят из сошника для высева туков и семян с механизмом подвеса (крепления), загортачей для укрытия высеянных семян слоем почвы, прикатывающих катков для обеспечения требуемого контакта семян с нижними более влажными слоями почвы [1]. При качественной предпосевной обработ-
ке почвы наиболее приемлем сошник киле-видного типа, как наиболее простой по конструкции и надежный в работе, для крепления которого лучше использовать радиальный механизм подвеса, обладающий высокой точностью копирования рельефа.
Цель исследований - теоретическое определение оптимальных параметров и режимов работы сошниковой группы почвообраба-тывающе-посевного агрегата, адаптированного к почвенно-климатическим условиям Северо-Востока европейской части России.
Материал и методы. Разработана конструкция сошниковой группы почвообрабаты-вающе-посевного агрегата АППН-2,1 (рис. 1),
