CC BY
0
УДК 632.08
РО! 10.36461/ЫР.2022.63.3.013
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УСТАНОВКИ
ДЛЯ ПРОТРАВЛИВАНИЯ СЕМЯН
О.Н. Кухарев, доктор техн. наук, профессор; И.Н. Сёмов, канд. техн. наук, доцент; К.С. Кондратьева, аспирант
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, е-таИ: kondratieva.k.s@pgau.ru
На сегодняшний день предпосевное протравливание семян является важным этапом в общей технологии возделывания зерновых культур для формирования оптимального фитопатологического состояния посевов [7]. Семена являются первостепенным источником распространения инфекций в почву и посевы [12]. Обеззараживание посевного материала позволяет защитить его на наиболее ранней и уязвимой фазе развития. Используемое в организациях оборудование для протравливания семян не всегда отвечает современным агротехническим требованиям, поэтому необходимо провести исследования для улучшения качества протравливания семенного материала. Наиболее перспективным является метод протравливания при перемещении зернового потока в нории при закладке на хранение [5]. Целью исследования являлась - разработка устройства для обеззараживания зерна в потоке при закладке на хранение. Для реализации этого процесса на кафедре «Механизация технологических процессов в АПК» ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ были разработаны конструктивная и технологическая схемы устройства для обеззараживания зерна в потоке при закладке на хранение. Данное устройство было апробировано в ООО «Камешкирский комбикормовый завод», где были определены его оптимальные параметры в производственных условиях: скорость транспортера протравливателя находится в интервале 0,16...0,37 м/с; давление в форсунках составляет 0,25.0,58 МПа.
Ключевые слова: протравливание семян, обеззараживание, непрерывный поток, семена, протравливатель.
Для цитирования: Кухарев О.Н., Сёмов И.Н., Кондратьева К.С. Результаты производственных исследований установки для протравливания семян. Нива Поволжья, 2022, 3 (63), с. 3003. йО! 10.36461/ЫР.2022.63.3.013
Введение
На современном этапе развития сельского хозяйства России в условиях введенных недружественными государствами санкций Правительством РФ было принято решение ускорить процесс импортозамещения и перейти на отечественные семена.
С целью занять освободившуюся нишу сельскохозяйственные товаропроизводители стали выводить конкурентные сорта и разрабатывать технологии для полного цикла ведения селекции и семеноводства. Методы и материалы Протравливание семян осуществляется с использованием физико-механических и химических методов. К первому методу относятся:
- обеззараживание зерна охлаждением, заключается в поддержании низкой температуры, которая воздействует на продолжительность жизни зерновых вредителей;
- термическое воздействие (сушка) подразумевает под собой просушивание семян до кондиционной влажности. Однако использование данного метода не является эффективным при обработке семенного материала, поскольку снижает семенные качества зерна. К тому же некоторые зерновые вредители устойчивы к высоким температурам [1];
- очистка зараженного сырья, которая осуществляется путём его сепарирования. Основным недостатком данного метода является то, что удаляются из зерна только те вредители, которые обитают в межзерновом пространстве [3].
Химические методы являются наиболее распространенными методами защиты запасов зерна. Одним из эффективных мероприятий является протравливание семян [2].
Протравливание семян представляет собой дезинфекцию семенного материала не только от наружных, но и от внутренних инфекций растительного происхождения, защиты и семян, и
проростков в поле от почвообитающих фитопа-тогенов и различных вредителей [6].
В хозяйствах России посевной материал обрабатывают установками ПСК 15, ПС 10, ПС 10А с использованием фунгицидных и инсектицидных препаратов [8].
Самым главным недостатком данных протравливателей семян является низкое качество обработки семенного материала, связанное с неравномерным распределением ядохимикатов по поверхности зерна [4].
С этой целью на кафедре «Механизация технологических процессов в АПК» ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ разработано устройство для обеззараживания зерна в потоке при закладке на хранение, на конструкцию которого получен патент РФ на изобретение № 2780744 [13].
Для проведения исследований нами был выбран контактно-системный фунгицидный протравитель «Гераклион» с бактерицидным действием, который является самым эффективным протравителем семян в своем классе за счет эмергенции трех компонентов - появление антибактериального эффекта в сочетании с фунги-цидной защитой.
На рисунке 1 изображена установка для обеззараживания зерна, которая состоит из рамы (1), на которой смонтированы бункер для семян (5), дозатор ядохимикатов (8), ленточный транспортер (4), привод которого осуществляется электродвигателем (3). Над ленточным транспортером (4) установлен защитный кожух (14) П-образной формы в сечении перпендикулярном оси ленточного транспортера (4).
Рис. 1. Технологическая схема установки для обеззараживания зерна в потоке при закладке на хранение: 1 - рама; 2 - пульт оператора; 3 - электродвигатель; 4 - ленточный транспортер; 5 - бункер для семян; 6 - регулируемая заслонка; 7 - напорная магистраль; 8 - дозатор ядохимикатов (напорная рампа); 9 - форсунки; 10 - гибкий трубопровод; 11 - форсункодержатель; 12 - перепускной клапан; 13 - манометр; 14 - защитный кожух; 15 - приемный бункер; 16 - резервуар для ядохимикатов; 17, 18 - краны; 19 - насос; 20 - электродвигатель.
Защитный кожух (14) имеет окно прямоугольной формы, которое закрыто форсункодер-жателем (11) в виде плоской прямоугольной пластины толщиной S с резьбовыми отверстиями (21) под форсунки (рис. 2).
Форсункодержатель (11) имеет два продолговатых отверстия (22), имеющих осевую линию по радиусу R окружности с центром, расположенным в точке пересечения диагоналей плоской прямоугольной пластины. Центральный угол начала продолговатых отверстий (22) составляет
15 град от горизонтали, проходящей через эту точку, а центральный угол окончания продолговатых отверстий (22) составляет 35 град от горизонтали.
Дозатор ядохимикатов (8) жестко закреплен на раме (1) и представляет собой напорную рампу в виде цилиндрического трубопровода с осью симметрии параллельной направлению движения ленточного транспортера (4). Форсунки (9), установленные в форсункодержателе (11), соединены с напорной рампой гибкими
трубопроводами (10). Бункер для семян имеет регулируемую заслонку (6).
На одном из концов напорной рампы установлен манометр (13) для контроля давления и перепускной клапан (12), который сбрасывает излишки раствора в резервуар для пестицида (16). На другом конце напорной рампы крепится напорная магистраль (7). Давление в напорной магистрали (7) создается насосом (19) с приводом от электродвигателя (20). Краны (17, 18) позволяют перекрывать поток жидкости, поступающей от насоса (19), в резервуар для пестицида (16) и в напорную магистраль (7). Протравленные семена поступают в приемный бункер (15). Все процессы контролируются с пульта оператора (2).
5"
Рис. 2. Технологическая схема форсункодержателя: 11 - форсункодержатель;
21 - резьбовые отверстия под форсунки;
22 - продолговатые отверстия.
Протравливатель семян работает следующим образом: форсункодержатель (11) устанавливают под необходимым углом, поворачивая его вдоль оси симметрии, перемещая продолговатые отверстия (22) по креплениям, в зависимости от физико-механических свойств сельскохозяйственных культур.
Семена засыпают в бункер для семян (5) (не менее 3/4 от его общего объема) и с пульта оператора (2) включают электродвигатель (20) насоса (19). Кран (17) закрывают и открывают кран (18). При установившемся режиме работы насоса (19) и номинальном давлении в дозаторе ядохимикатов (8) включают электродвигатель (3) привода ленточного транспортера (4) и открывают регулируемую заслонку (6).
Во время работы установки семена сельскохозяйственной культуры из бункера для семян (5) перемещаются ленточным транспортером (4) к форсункодержателю (11) с установленными на нем форсунками (9), через которые происходит распыл ядохимикатов, подаваемого через гибкие трубопроводы (10) от дозатора ядохимикатов (8) и начинается процесс протравливания. Защитный кожух (14) ограничивает распространение ядохимикатов зоной протравливания. Давление в напорной рампе (8) контролируется с помощью манометра (13). Если давление превышает
рабочее, то срабатывает перепускной клапан (12), который сбрасывает излишки рабочего раствора в резервуар для ядохимикатов (16).
Протравленные семена перемещаются ленточным транспортером (4) в приемный бункер (15). Для завершения работы операции повторяют в обратном порядке.
Исследования протравливателя семян проводились в ООО «Камешкирский комбикормовый завод» Камешкирского района. Характеристики сорта семян яровой пшеницы Воронежская 6 представлены в таблице 1.
Таблица 1
Характеристики семян яровой пшеницы сорта Воронежская 6
Показатель Значение
Абсолютная масса, г 41
Объемная масса, г/л 724,5
Сортовая чистота, % 96
Влажность, % 15
Всхожесть, % 96
Линейные размеры, мм
Длина 2,0.6,2
Ширина 0,6.4,2
Толщина 0,5.4,1
Параметром оптимизации процесса являлся процент качественно протравленных семян в партии. Качественными считались семена, у которых полнота протравливания составляла не менее 95 %, а равномерность протравливания составляла не ниже 80 %.
Результаты и их обсуждение
Оптимальные конструктивно-режимные параметры протравливателя семян находятся путем изменения основных параметров и определения процента качественно протравленных семян в партии [9, 16].
При определении оптимального значения высоты установки форсунки остальные факторы (скорость транспортера, давление в форсунках) оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученным в результате проведения лабораторных исследований [10]. Аналогично поступали при нахождении оптимального значения скорости транспортера, давления в форсунках [14].
Результаты производственных исследований обрабатывались на ПЭВМ с помощью прикладной программы " Б1а11Б11са у.6.0" [15].
По результатам обработки полученных данных строили графики зависимостей процента качественно протравленных семян от высоты установки форсунки, скорости транспортера, давления в форсунках [11].
Корреляционная связь между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и высотой установки
форсунки (h, мм) выражается уравнением параболической функции:
P = -30,3455 + 0,707 * h - 0,001 * h2' (1)
при этом индекс корреляции R = 0,97.
100
98
96
94
92
90
88
По полученным данным и уравнению (1) строим график зависимости между величиной процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и высотой установки форсунки (И, мм) (рис. 3).
86 240
260
280
420
440
460
300 320 340 360 380 400 Высота установки форсунки, И мм
Рис. 3. Зависимость между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и высотой установки форсунки (Ь, мм)
Анализируя рисунок 3, можно сделать вывод, что при небольшой высоте установки форсунки процент качественно протравленных семян будет ниже, поскольку факел распыла форсунки не достигает всего потока семян по ширине. Однако при установки форсунки выше определенного уровня мелкодисперсные частицы ядохимиката начинают слипаться, в результате процент качественно протравленных семян будет ниже.
99
Q_ .о"
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Скорость транспортера, Vt м/с
Рис. 4. Зависимость между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и скоростью транспортера (VI, м/с)
Корреляционная связь между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и скорости транспортера (VI:,
м/с) выражается уравнением параболической функции:
P = 87,3568 + 75,9091 * Vt - 142,0455 * Vt 2 (2)
при этом индекс корреляции Я = 0,98. По полученным данным и уравнению (2) строим график зависимости показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) от скорости транспортера (VI:, м/с) (рис. 4).
Анализируя рисунок 4, можно сделать вывод, что низкая скорость транспортера ведет к уменьшению процента качественно протравленных семян, из-за снижения контакта потока семян с ядохимикатами.
Однако при высокой скорости транспортера факел распыла форсунки не достигает всего потока семян по длине.
99
98
97
96
S 95 и
Корреляционная связь между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и давлением в форсунке (Рср, Мпа) выражается уравнением параболической функции:
'Р= 88,1175 + 43,7079 * Рср - 51,5572 * Рср2'(3)
при этом индекс корреляции Я = 0,97.
По полученным данным и уравнению (3) строим график зависимости между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и давления в форсунках (Рср, Мпа) (рис. 5).
m
94
93
92
91
0,0
0,1
0,6
0,7
0,2 0,3 0,4 0,5
Давление в форсунке, Рср Мпа
Рис. 5. Зависимость между величиной показателя процента качественно протравленных семян в партии (Р, %) и давления в форсунках (Рср, МПа)
Анализируя рисунок 5, можно сделать вывод, что низкое давление в форсунках приведет к тому, что скорость потока ядохимиката будет недостаточной для полного покрытия семян. Однако высокое давление в форсунках приведет к тому, что частицы ядохимиката будут отражаться от поверхности семян.
Заключение
Анализ полученных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что скорость транспортера и
давление в форсунке протравливателя семян оказывают значительное влияние на качество процесса обеззараживания семенного материала. Оптимальное значение скорости транспортера протравливателя находится в интервале 0,16...0,37 м/с. Оптимальное значение давления в форсунках можно принять 0,25.0,58 МПа. Высота установки форсунки на процесс протравливания влияет в меньшей степени, его целесообразно выбирать из интервала 340.380 мм.
Литература
1. Kukharev O., Semov I., Kondratyeva K., Ovtov V. Scientific resuLts of etched grain seeds machine. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2021, v. 64, № 2, p. 238-242.
2. Кондратьева, К. С., Сёмов И. Н. Разработка установки для обеззараживания зерна в потоке при закладке на хранение. Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской (национальной) научно-практической конференции молодых ученых. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2020, с. 165-168.
3. Клочков А.В., Гордеенко О.В., Шкуратов С.С., Азаренко В.В. Анализ способов и технических средств протравливания семян и перспективы их развития. Агропанорама, 2019, № 2 (132), с. 20-24.
4. Мачнева, О. Ю., Кухарев О.Н., Малинин А.Н. Предпосевная обработка семян и технические средства для протравливания семян. Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник
статей Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященная 65-летию ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА. Пенза: РИО ПГСХА, 2016, с. 166-169.
5. Мачнев А.В., Ларюшин Н.П., Стружкин Н.И. [и др.]. Технологии и средства механизации сельского хозяйства. Пенза, 2016, 254 с.
6. Лавринова В.А. Будущий урожай зависит от протравливания семян. Защита и карантин растений, 2012, № 9, с. 25-26.
7. Власенко Н. Г., Бурлакова С.В. Влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы на линейные размеры и геометрические характеристики зерна. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2021, т. 51, № 1, с. 18-24.
8. Халиуллин, Д. Т., Дмитриев А. В., Мустафин А. А., Гафиуллин А. И. Новые технические средства для протравливания семян. Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры: Научные труды II Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Института механизации и технического сервиса и 90-летию Казанской зоотехнической школы. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2020, с. 115-120.
9. Кондратьева, К. С. Определение некоторых характеристик семян сахарной свеклы. Материалы 65-й студенческой научно-практической конференции инженерного факультета ФГБОУ ВО Самарский ГАУ: сборник научных трудов. Кинель: Самарский государственный аграрный университет, 2020, с. 168-171.
10. Кухарев, О. Н., Сёмов И.Н., Кондратьева К.С. Оптимизация параметров устройства для обеззараживания зерна. Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы: сборник статей XV Международной научно-практической конференции. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2020, с. 167-170.
11. Семов И.Н. Исследования универсальной широкозахватной очёсывающей жатки с возможностью уборки сои. Сурский вестник, 2021, № 4 (16), с. 68-73. DOI 10.36461/2619-1202_2021_04_012.
12. Солонкин А.В., Сапунков В.Л., Гузенко А.В. Результаты испытания сортов озимой пшеницы на светло-каштановых почвах Волгоградской области. Научно-агрономический журнал, 2020, № 4 (111), с. 64-70.
13. Патент РФ № 2780744, МПК A01C 1/02. Протравливатель семян. О. Н. Кухарев, И. Н. Сёмов, К. С. Кондратьева. Опубл. 30.09.2022.
14. Старостин И. А. Разработка дискового шлифовального устройства для предпосевной подготовки семян сахарной свеклы: диссертация кандидата технических наук. Пенза, 2013, 135 с.
15. Kukharev O.N., PoLikanov A.V., Semov I.N. The technoLogy of obtaining high-quaLity seeds of sugar beet. Research Journal of PharmaceuticaL, BioLogicaL and Chemical. Sciences, 2017, v. 8, № 1, p. 1210-1213.
16. Чирков А.М. Повышение качества дражирования семян сахарной свеклы с обоснованием параметров дражиратора: диссертация кандидата технических наук. Пенза, 2010, 146 с.
UDC 632.08
DOI 10.36461/N P.2022.63.3.013 INDUSTRIAL TEST RESULTS OF THE INSTALLATION FOR SEED TREATMENT
O.N. Kukharev, Doctor of Technical Sciences, Professor;
I.N. Semov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; K.S. Kondratieva, Postgraduate
FederaL State Budgetary EducationaL Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Penza, Russia, e-maiL: kondratieva.k.s@pgau.ru
Nowadays, the pre-sowing seed treatment is an important part of the general technology of cultivation of cereal crops for the formation of optimal phytopathological condition of crops [7]. Seeds are the primary source of the infection transmission into the soil and crops [12]. Disinfection of the seed material allows its protection at the earliest and most vulnerable phase of development. The equipment used in organizations for seed treatment does not always meet modern agrotechnical requirements, therefore it is necessary to undertake research to improve the quality of seed treatment. The most promising is the method of seed treatment when moving the grain flow in the bucket elevators when putting into storage [5]. The purpose of the study was to develop a device for disinfecting grain in flow when putting into storage. To implement this process, the department of "Mechanization of Technological Processes in the AIC" of Penza State Agrarian University developed the structural and technological schemes for grain disinfecting in flow when putting into storage. The device was tested in OOO "Kameshkir Feed-milling Plant", where its optimal parameters were determined under production conditions:
the speed of the seed treater conveyor - in the range of 0.16 ... 0.37 m/s; the pressure in the nozzles - 0.25 ... 0.58 MPa.
Keywords: seed treatment, disinfection, continuous flow, seeds, treater.
References
1. Kukharev O., Semov I., Kondratyeva K., Ovtov V. Scientific results of etched grain seeds machine. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2021, v. 64, № 2, p. 238-242.
2. Kondratieva, K. S., Semov I. N. Development of an installation for disinfecting grain in flow during putting into storage. Contribution of young scientists to the innovative development of the AIC of Russia: collection of materials of the All-Russian (national) scientific and practical conference of young scientists. Penza: Penza State Agrarian University, 2020, pp. 165-168.
3. Klochkov A.V., Gordeenko O.V., Shkuratov S.S., Azarenko V.V. Analysis of methods and technical means of seed treatment and prospects for their development. Agropanorama, 2019, No. 2 (132), pp. 20-24.
4. Machneva, O. Yu., Kukharev O.N., Malinin A.N. Pre-sowing seed treatment and technical means for seed dressing. Contribution of young scientists to the innovative development of the AIC of Russia: collection of articles of the International Scientific and Practical Conference of young scientists dedicated to the 65th anniversary of Penza State Agricultural Academy. Penza: RIO PGSHA, 2016, pp. 166-169.
5. Machnev A.V., Laryushin N.P., Struzhkin N.I. [et al.]. Technologies and mechanization means of agriculture. Penza, 2016, 254 p.
6. Lavrinova V.A. Future yield depends on seed dressing. Zashchita i karantin rastenii, 2012, No. 9, pp. 25-26.
7. Vlasenko N. G., Burlakova S.V. Effect of pre-sowing treatment of spring wheat seeds on linear sizes and geometric grain characteristics. Siberian Herald of Agricultural Science, 2021, vol. 51, No. 1, pp. 18-24.
8. Khaliullin, D. T., Dmitriev A. V., Mustafin A. A., Gafiullin A. I. New technical means for seed treatment. Agriculture and food security: technologies, innovations, markets, personnel: Scientific papers of the II International Scientific and Practical Conference dedicated to the 70th anniversary of the Institute of Mechanization and Technical Service and the 90th anniversary of the Kazan Zootechnical School. Kazan: Kazan State Agrarian University, 2020, pp. 115-120.
9. Kondratieva, K. C. Determination of some characteristics of sugar beet seeds. Materials of the 65th Student Scientific and Practical Conference of the Faculty of Engineering of Samara State University: collection of scientific papers. Kinel: Samara State Agrarian University, 2020, pp. 168-171.
10. Kukharev, O. N., Semov I.N., Kondratieva K.S. Optimization of parameters of the grain disinfection device. Agro-industrial complex: state, problems, prospects: collection of articles of the International Scientific and Practical Conference. Penza: Penza State Agrarian University, 2020, pp. 167-170.
11. Semov I.N. Research of a universal wide-reach stripping header with the possibility of harvesting soy bean. Sursky vestnik, 2021, No. 4 (16), pp. 68-73. DOI 10.36461/2619-1202_2021_04_012.
12. Solonkin A.V., Sapunkov V.L., Guzenko A.V. Winter wheat varieties testing results on light chestnut soils of the Volgograd region on different agronomic backgrounds. Scientific Agronomy Journal, 2020, No. 4 (111), pp. 64-70.
13. RF Patent No. 2780744, IPC A01C 1/02. Seed treater. O. N. Kukharev, I. N. Semov, K. S. Kondratieva. Publ. 30.09.2022.
14. Starostin I. A. Development of a disc grinding device for pre-sowing preparation of sugar beet seeds: dissertation of the Candidate of Technical Sciences. Penza, 2013, 135 p.
15. Kukharev O.N., Polikanov A.V., Semov I.N. The technology of obtaining high-quality seeds of sugar beet. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2017, v. 8, № 1, p. 1210-1213.
16. Chirkov A.M. Improving the quality of sugar beet seed pelleting with justification of the parameters of the pelleter: dissertation of the Candidate of Technical Sciences. Penza, 2010, 146 p.
