CC BY
2
Научная статья УДК 633.1
Роль процесса протравливания в технологии возделывания зерновых культур на территории Тюменской области
Сергей Николаевич Кокошин, Екатерина Анатольевна Басуматорова,
Алексей Иванович Шеметов
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Процесс протравливания семенного материала регуляторами роста, микроудобрениями, инсектицидами и антистрессовыми препаратами в производственных масштабах чаще осуществляют в камерных протравливателях непрерывного действия. При этом происходит и механическое повреждение семян, что снижает их всхожесть, урожайность и качество зерна. На качество протравливания влияет выбор конструктивно-технологической схемы и режимов работы протравливателей. Принцип работы современных протравливателей включает в себя механическую транспортировку и подачу семян в камеру протравливания, где препарат распыляется и перемешивается с рабочей жидкостью и семенами, и выгрузку протравленных семян с помощью механических устройств. К недостаткам машин для протравливания можно отнести повышенный расход препарата (рабочей жидкости), повреждение семян работой механических органов, а также неравномерность нанесения препарата по всей массе семян. В работе проанализированы современные устройства для протравливания семян с целью совершенствования процесса протравливания и сведения к минимуму механического повреждения семенного материала.
Ключевые слова: процесс протравливания семян, устройства для протравливания, конструкция, схема, качество протравливания.
Для цитирования: Кокошин С.Н., Басуматорова Е.А., Шеметов А.И. Роль процесса протравливания в технологии возделывания зерновых культур на территории Тюменской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 5 (97). С. 126 - 131.
Original article
The role of the etching process in the technology of cultivation of grain crops in the Tyumen region
Sergey N. Kokoshin, Ekaterina A. Basumatorova, Alexey I. Shemetov
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. The process of dressing seed material with growth regulators, microfertilizers, insecticides and anti-stress drugs on an industrial scale is more often carried out in continuous chamber dressers. At the same time, mechanical damage to seeds occurs, which reduces their germination, yield and grain quality. The choice of a constructive-technological scheme and modes of operation of the treaters affects the quality of etching. The principle of operation of modern treaters includes mechanical transportation and supply of seeds to the treatment chamber, where the preparation is sprayed and mixed with the working fluid and seeds, and the treated seeds are unloaded using mechanical devices. The disadvantages of dressing machines include increased consumption of the drug (working fluid), damage to seeds by the work of mechanical organs, as well as uneven application of the drug throughout the mass of seeds. The paper analyzes modern devices for dressing seeds in order to improve the dressing process and minimize mechanical damage to the seed material.
Keywords: seed dressing process, dressing devices, design, scheme, dressing quality.
For citation: Kokoshin S.N., Basumatorova E.A., Shemetov A.I. The role of the etching process in the technology of cultivation of grain crops in the Tyumen region. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 97(5): 126-131. (In Russ.).
Серьёзные проблемы в технологии возделывания зерновых культур создают возбудители болезней, которые сохраняются на семенах и растительных остатках [1]. Развитию данной группы болезней способствуют многие факторы: накопление почвенной и растительной инфекции в севооборотах с короткой ротацией с преобладанием культур, относящихся к одной биологической группе; возделывание неустойчивых сортов; нарушение агротехники и правил семеноводства; несбалансированное питание. Большинство возбудителей этих болезней узко специализированы, поражают одну или две культуры, при этом нередко выказывая приуроченность к отдельным сортам.
По данным филиала ФГБУ «Россельхоз-центр», к наиболее широко распространённым на территории 22 хозяйств Тюменской области болезням, которые передаются через семена зерновых культур, относятся три вида головни, получившие распространение до 40 % посевной площади области, пятнистости листьев, распространившиеся на 36 % посевной площади, мучнистая роса, наблюдается на 28 % посевной площади, корневые вирусные и бактериальные гнили, получившие распространение до 35 % посевной площади, а также на 35 % посевной территории наблюдается плесневение семян [2].
Другая серьёзная проблема для растениеводства - это приспособленные к различным
условиям обитания многочисленные вредители, которые способны нанести огромный ущерб планируемой урожайности. Так, специалистами филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Тюменской области в 2021 г. был проведён фитомониторинг посевов зерновых культур на наличие вредителей на площади предприятий - экспортёров зерна (57,07 тыс. га). По итогам мониторинга было выявлено, что 13,36 тыс. га заселено пьявицей красногрудой, 0,78 тыс. га - хлебным пилильщиком [2].
Материал и методы. На сегодняшний день наиболее эффективным методом борьбы с заболеваниями любой сельскохозяйственной культуры, а также с вредителями является процесс протравливания с применением в смеси рабочей жидкости (препарата) инсектицидов, регуляторов роста, антистрессовых препаратов и микроудобрений, позволяющих защитить растения от семенных инфекций в ранние, самые уязвимые фазы развития и вредителей. Помимо этого, протравливание благотворно влияет на вегетацию, обеспечивая повышение и сохранение урожайности, качества зерна и эффективности производства [3].
Процесс протравливания семенного материала в современном сельском хозяйстве осуществляется на специальных машинах, агрегатах, оборудовании - протравливателях. На современном рынке существуют десятки протравливателей на основе 1, 2 и даже 3 действующих веществ, использование которых способствует получению здоровых всходов даже при относительно высоком уровне семенной инфекции. К про-
травливателям семян предъявляются следующие требования [2, 4]:
- полнота протравливания 80 - 100 %;
- дробление семян - не более 0,2 %;
- повышение влажности семян - не более 1 %.
Однако из-за несовершенства конструкции
протравливающих камер, распыляющих и распределяющих устройств, а также факторов, влияющих на качество протравливания (рис. 1) [5], протравливатели не полностью удовлетворяют данным требованиям и не способны эффективно обработать 100 % материала.
Камера протравливания машины оснащена многодисковой форсункой и диском распределения семян. Конструкция такого типа на практике не обеспечивает полного протравливания семян зерновых культур на 100 % и поэтому претерпевает различного рода модернизации.
Результаты и обсуждение. Предлагается проанализировать процесс движения рабочей жидкости в камере смесителя. Одним из путей совершенствования протравливания является изменение геометрии дисков разбрызгивателя. Используя инерционные характеристики, можно добиться увеличения спектра разбрызгивания, тем самым повысив полноту протравливания. Одной из таких машин является ПС-20 (рис. 2).
В условиях сельскохозяйственных предприятий, где необходимо обработать большое количество посевного материала, используются современные установки и машины для протравливания семян. Чаще всего обработка происходит с увлажнением в камере протравливания, где тонкий слой обрабатываемого зерна опры-
Т
Е
X Режим
н о работы
Л
г
и
ч
Е Техноло-
С гические
к регули-
и ровки
Е
Ф
А
к Челове-
Т ческий
о фактор
Р
Ы
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕМЯН
Влажность Масса 1000 семян Твёрдость Выравнен-ность по размеру Форма Насыпная масса Пыль-ность Остистость
Полнота протравливания Равномерность распределения препарата
по массе семян по поверхности семян
КАЧЕСТВО ПРОТРАВЛИВАНИЯ
Степень удерживаемости препарата Травмируемость семян
Химический состав Равномерность консистенции Прилипае-мость Температура Вязкость Плотность Количество действующего вещества
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОТРАВОЧНОГО ПРЕПАРАТА
Конструктивно-технологическая схема
Конструкция рабочих органов
Материал рабочих органов
Геометрические параметры рабочих органов
Рис. 1 - Факторы, влияющие на качество протравливания
127
скивается необходимым количеством рабочей жидкости. Совершенствование производства машин протравливания происходит в следующих направлениях [2].
Одним из путей совершенствования машин протравливания является использование современного оборудования и комплектующих в конструкциях шнековых и камерных протравливателей, таких, как насосы, регуляторы давления, электроприборы, электронные системы автоматизации, а также использование новых материалов (нержавеющая сталь, полимерные изделия, композитные материалы и т.д.). Например, протравливатели ПС-5 «Фермер» (Белоруссия) (рис. 3), ПС-10АМ (Россия) (рис. 4).
Другим направлением совершенствования принципов работы и конструктивно-технологической схемы протравливателей является внесение следующих изменений [6].
1. Упрощение конструкции и снижение энергопотребления путём сокращения технологических процессов. Например, УПС-10 (рис. 5).
2. Применение новых конструкторских решений к базовым конструкциям шнека и камеры протравливания с целью повышения энергоэффективности и качества работы протравливателя. Например, ПС-20 (рис. 6); СТ 2-10 (рис. 7); протравливатель семян шнековый по патенту РФ № 2217897 (рис. 8.).
3. Использование форсунок в барабанных камерах протравливания, Кимбрия В-4 (рис. 9.).
4. Использование скребковых устройств вместо шнековых питателей, что позволяет снизить повреждения семян, например самоходный протравливатель семян KLEVER (рис. 10).
5. Создание стационарных агрегатов протравливателей с классической или усовершенствованной конструкцией, которые могут встраиваться в технологические линии зерноочистительных комплексов или заводов по обработке семян.
В результате анализа рынка существующих протравливателей, их конструкций и способов протравливания была составлена классификация, в которой выделены следующие группы:
- по характеру рабочего процесса выделяют протравливатели порционного действия и непрерывного действия;
- по исполнению протравливатели делятся на стационарные, передвижные и самоходные;
- по способу подачи семян - механические, пневматические и пневмомеханические;
- по конструкции распыляющего устройства - с использованием форсунок, дисковый распылитель, барабанный распылитель и штанговый распылитель;
- по способу нанесения препарата на семена выделяют с перемешивающим устройством и непосредственного нанесения;
Рис. 2 - Камера протравливания ПС-20
Рис. 3 - Технологическая схема работы протравливателя ПС-5 «Фермер»
1 - бункер; 2 - камера протравливания; 3 - лопатки встряхивателя; 4 - форсунка; 5 - маховичок регулировочный; 6 - винт регулировочный; 7 - заслонка дозатора зерна; 8 - окно дозировочное
4 5
Рис. 4 - Технологическая схема работы протравливателя ПС-10АМ:
1 - загрузочный транспортёр; 2 - резервуар для рабочей жидкости; 3 - дозатор; 4 - выгрузной шнек; 5 - бункер семян; 6 - вентилятор; 7 - фильтр; 8 - камера протравливания; 9 - распиливающий диск; 10 - насос
Рис. 5 - Технологическая схема установки предпосевного протравливателя семян УПС-10:
1 - приёмный бункер; 2 - дозатор семян; 3 - распылительная камера; 4 - смесительная камера; 5 - бак рабочей жидкости; 6 - насос-дозатор; 7 - распыливающее устройство; 8 - электропривод; 9 - рама; 10 -колёсный ход; 11, 12 - датчик уровня; 13 - подводящий патрубок; 14 - сливной кран; 15 - стояночный тормоз; 16 - тяга; 17 - выгрузное устройство (мешкодержатель); 18 - пульт управления
- необработанные семена
■ рабочая жидкость
■ протравленные семена
Рис. 6 - Схема протравливателя ПС-20:
1 - загрузочный шнек; 2 - колесо; 3 - рама; 4 - резервуар для ядохимикатов; 5 - механизм самопередвижения; 6 - выгрузной шнек; 7 - дозатор семян; 8 - рассеивающий диск; 9 - камера протравливания; 10 - каскадный диск; 11 - бункер семян; 12 - датчики; 13 - дозатор ядохимикатов; 14 - щит управления
Рабочий растдор
Рис. 7 - Схема протравливателя СТ 2-10 РЕТКШ:
1 - шлюзовой дозатор; 2 - загрузочная воронка; 3 - распределительный диск; 4 -распыливающий диск; 5 - дополнительный смеситель; 6 - выходное отверстие
Рис. 8 - Протравливатель семян шнековый, патент РФ № 2217897:
1 - бункер; 2 - корпус; 3 - шнек; 4 - датчик; 5 - штанга; 6 - распылитель; 7 - дозатор; 8 - исполнительный механизм дозатора; 9 -двуплечий рычаг; 10 - тяга; 11 - пружина
Рис. 9 - Схема протравливателя семян Кимбрия В-4:
1 - впускное окно; 2 - регулятор количества семян; 3 - компрессор сжатого воздуха; 4 - дозирующий насос; 5 - распылитель; 6 - связь с аспирацией; 7 - смесительный барабан; 8 - контрольное окно
Рис. 10 - Схема протравливателя KLEVER:
1 - скребковое питающее устройство; 2 -резервуар для ядохимикатов; 3 - камера протравливания; 4 - выгрузной шнек
- по конструкции камеры протравливания: бывают протравливатели со шнековым перемешивающим устройством, камерные с каскадным решетом, камерные с винтовой поверхностью и камерные с рассеивающим конусом [7].
В современных шнековых протравливателях семян выделяют следующие недостатки:
- повреждение семян, которое происходит вследствие транспортирования семенного материала в камеру протравливания и выгрузку обработанного материала шнековыми рабочими органами машин;
- неравномерность покрытия семени рабочей жидкостью происходит из-за того, что времени на обработку семенного материала в
камере протравливания недостаточно, и большая часть потока зерна обрабатывается лишь на внутренней стороне, таким недостатком обладают протравливатели камерного типа.
Следует отметить, что большинство конструкторских решений по совершенствованию процесса протравливания семян зерновых культур приходится на изменения распыляющих устройств и конструкций камер протравливания.
Исследование работы различных конструкций машин для протравливания семян зерновых культур позволило проследить постоянный технологический цикл процесса, включающий в себя следующие операции: 1 - механическая подача семенного материала в камеру протравливания; 2 - дозирование препарата (рабочей жидкости), 3 -транспортирование препарата (рабочей жидкости) до обрабатываемого объекта и 4 - его распыление механическими распыляющими устройствами на мельчайшие частицы. При этом должно обеспечиваться равномерное распределение рабочей жидкости по поверхности семени и должен выдерживаться заданный расход рабочей жидкости на единицу обрабатываемой площади [8].
Вывод. Совершенствование процесса протравливания, устройств для протравливания позволяет минимизировать механическое повреждение семенного материала, повысить урожайность и качество зерна.
Список источников
1. Определение основных показателей, характеризующих условия испытаний протравливателя семян / А.В. Казуров, О.Ю. Мачнева, А.А. Захаров и др. // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса Россия: сб. ст. Между -нар. науч.-практич. конф. молод. учён. Т. I / Пензенская ГСХА. Пенза: РИО ПГСХА, 2016. С. 69 -72.
2. Информационный листок № 33 филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Тюменской области. О проведённом в 2021 году в Тюменской области фитосанитарном мониторинге посевов сельскохозяйственных культур на наличие вредных объектов, имеющих карантинное значение в стране // ФГБУ Российский сельскохозяйственный центр. [Электронный ресурс]. URL: https:// clck.ru/qCGqU (дата обращения: 08.06.2022)
3. Кокошин С.Н., Кизуров А.С., Ташланов В.И. Схема управления адаптивной подвеской культиваторов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 4 (84). С. 149 - 153.
4. Корнев С.М., Басуматорова Е.А Механизация и автоматизация процессов в растениеводстве // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 1 (93). С. 131 - 134.
5. Салахов И.М. Разработка и обоснование параметров пневмомеханического протравливателя семян зерновых культур: автореф. дис. ... канд. техн. наук Казань, 2014. 161 с.
6. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики: учеб. пособ. СПб.: Лань. Часть 1: Основной курс теоретической механики, 2021. 448 с.
7. СТО АИСТ 10.4-2014. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для подготовки семян.
Методы оценки функциональных показателей. Введ. 01.06.2015. М.: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2015. 39 с.
8. Обоснование качества работы протравливателя семян с двухуровневым отражающим и распределяющим устройством / А.В. Мачнев, О.Н. Кухарев, В.А. Мачнев и др. // Наука и Образование. 2019. Т. 2. № 4. С. 238.
References
1. Determination of the main indicators characterizing the test conditions of the seed treater / A.V. Kazurov, O.Yu. Machneva, A.A. Zakharov et al. // Innovative ideas of young researchers for the agro-industrial complex Russia: coll. Art. International scientific-practical. conf. young. scientist. T. I / Penza State Agricultural Academy. Penza: RIO PGSKhA, 2016. P. 69-72.
2. Information sheet No. 33 of the Branch of the Federal State Budgetary Institution «Rosselkhozcenter» in the Tyumen region. On the phytosanitary monitoring of agricultural crops carried out in 2021 in the Tyumen region for the presence of harmful objects of quarantine significance in the country // FGBU Russian Agricultural
Center. [Electronic resource]. URL: https://clck.ru/qCGqU (date of access: 06/08/2022).
3. Kokoshin S.N., Kizurov A.S., Tashlanov V.I. Scheme of control of the adaptive suspension of cultivators. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020; 84(4): 149-153.
4. Kornev S.M., Basumatorova E.A. Mechanization and automation of processes in crop production. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 93(1): 131-134.
5. Salakhov I.M. Development and substantiation of the parameters of a pneumomechanical seed treater for grain crops: author. dis. ... Cand. Tech. Sci. Kazan, 2014. 161 p.
6. Buchholz N.N. Basic course of theoretical mechanics: textbook allowance. St. Petersburg: Lan. Part 1: Basic course of theoretical mechanics, 2021. 448 p.
7. STO AIST 10.4-2014. Testing of agricultural machinery. Machines for seed preparation. Methods for assessing functional indicators. Input. 06/01/2015. M.: FGNU «RosNIITiM», 2015. 39 p.
8. Justification of the quality of the seed treater with a two-level reflective and distributing device / A.V. Machnev, O.N. Kukharev, V.A. Machnev et al. Science and Education. 2019; 2(4): 238.
Сергей Николаевич Кокошин, кандидат технических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5560-7120
Екатерина Анатольевна Басуматорова, преподаватель, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3901-3947
Алексей Иванович Шеметов, соискатель, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6267-0745
Sergey N. Kokoshin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5560-7120
Ekaterina A. Basumatorova, lecturer, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-3901-3947 AlexeyI. Shemetov, research worker, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6267-0745
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 01.08.2022; одобрена после рецензирования 19.08.2022; принята к публикации 05.09.2022.
The article was submitted 01.08.2022; approved after reviewing 19.08.2022; accepted for publication 05.09.2022. -♦-
Научная статья УДК 681.5
Тестирование разработанной модели системы автоматизации насосной станции
Анатолий Сергеевич Кизуров12
1 Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
2 Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия
Аннотация. При возделывании сельскохозяйственных культур требуется проводить ряд мероприятий по приближению параметров окружающей среды к нормальным для данных культур значениям. Одним из таких параметров является влажность почвы. Влажность почвы поддерживается либо естественным путём, либо применением мелиоративных установок, позволяющих внести воду в грунт извне, либо удалить избыточную влагу из грунта. В промышленности широкое применение получили мелиоративные станции, позволяющие обеспечить проведение мелиоративных мероприятий на огромных площадях сельскохозяйственных угодий. Для проведения мелиоративных мероприятий в сельскохозяйственных угодьях малой площади (до 1 га) промышленного автоматического оборудования обеспечения дозированной подачи воды нет. С целью обеспечения мелиоративных мероприятий (автоматическое орошение) была разработана автоматическая схема управления на примере ряда объектов, имеющих потребность в создании мелиоративных насосных станций индивидуального назначения. Для автоматической насосной станции была разработана модель управления применением функциональных блок-диаграмм в ПО ONI PLR Studio. Процессе ручного тестирования позволил существенно улучшить разработанную модель.
