CC BY
25
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ
СЕМЯН МОРКОВИ
В.В.Андреев, И.В.Андреев
Аннотация. Даны предложения по совершенствованию технологического процесса очистки семян моркови. Ключевые слова: технологический процесс, очистка семян, морковь, эффект.
Очистка семян мелкосеменных сельскохозяйственных культур, к которым относится морковь, имеет ряд особенностей, которые значительно затрудняют доведение этих материалов до посевных кондиций на серийных воздушно-решеп ю-триерных машинах и влекут за собой значительные потери семян основной культуры в отходы [1]. Особенно недопустимо это в настоящее время, когда производство семян всех мелкосеменных культур снизилось. Например, производство сорговых семян овощных культур в России снизилось со 125 тыс. т до 9 тыс. т [2].
Из-за отсутствия достаточного количества качественного посевного материала мелкосеменных культур хозяйства вынуждены вести посев некондиционными семенами [3]. Это приводит к засорению посевов и в конечном итоге полей, так как большинство сорняков имеют огромный коэффициент размножения, затрудняет возможность полной механизации полевых работ, особенно в овощеводстве и льноводстве, требует значительных затрат ручного труда при уходе за посевами и уборке, усложняет послеуборочную обработку и сохранность урожая, особенно семян, снижает урожайность и качество продукции, увеличивает потери урожая.
Овощеводческие хозяйства, выращивающие товарную продукцию, терпят колоссальные убытки из-за низких сортовых качеств семян. В СПК “Ждановский” Нижегородской области в 1999 году на 26 га посевов товарной моркови более 50% составляли гибриды с дикой морковью. Убыток хозяйства составил более 2 млн. руб. [2].
В России семенами овощных культур 1 класса засевается не более 15-20% площади, а некондиционными - 20% [2].
Решение проблемы улучшения качества семян связано с созданием новых высокоэффективных средств их очистки и сортирования. К
таким средствам следует отнести, наряду с некоторыми другими, вибрационные семеочисти-тельные машины, применение которых открывает возможности совершенствования технологических процессов очистки и сортирования семян. Исследованиями установлено, что способ сепарации по комплексу физикомеханических свойств (фрикционные, упругие, форма) на неперфорированных шероховатых колеблющихся поверхностях позволяет выделять из семенных смесей трудноотделимые семена сорных растений и примеси, которые во многих случаях не поддаются выделению на выпускаемых промышленностью зерноочистительных и специальных семеочистительных машинах.
Семена моркови могут быть засорены большим количеством различных сопутствующих трудновыделимых семян сорняков, из которых наиболее характерным и злостным для нашей области является просо куриное.
Рисунок 1 - Схема лабораторной установки: 1 - рама; 2 - колеблющийся стан; 3 - фрикционная плоскость; 4 - направляющая; 5 - ползун; 6 - вибропривод; 7 - кривошипнокулисный механизм; 8 - бункер-питатель; 9 -система тяг; 10 - регулировочная тяга
Информация об авторах
Андреев Виталий Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры сельскохозяйственных машин Курской государственной сельскохозяйственной академии имени прси})ессора И.И. Иванова.
Андреев Игорь Витальевич, соискатель Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова.
Нами были проведены исследования рабочего процесса фрикционной плоскости, совершающей прямолинейные гармонические колебания под углом к горизонту, и блока последовательно установленных плоскостей при очистке семян моркови от семян проса куриного, а также возможности совместной работы в общем колеблющемся стане фрикционных плоскостей и плоских решет для обеспечения одновременно с очисткой семенного материала сортирования его по размерам.
Исследования проводились на лабораторной установке, схема которой приведена на рисунке 1. На раме 1 посредством направляющих 4 закреплен колеблющийся стан 2 с плоскостью 3, покрытой фрикционным материалом. Стан приводится в колебательное движение от электродвигателя постоянного тока посредством вибропривода 6 с кривошипнокулисным механизмом 7. Смесь семян моркови и проса куриного из бункера 8 поступает на колеблющуюся плоскость 3, гюкрьпую фрикционным материалом. Более шероховатые семена моркови под действием направленных колебаний движутся по плоскости вверх, а менее шероховатые семена проса куриного перемещаются вниз.
Конструкция установки позволяет изменять угол наклона плоскости а, угол направленности колебаний £, частоту п и амплитуду г колебаний, а также подачу материала на плоскость.
Качество разделения на одиночной плоскости оценивалось показателями полноты выделения засорителей ц, потерь семян основной культуры 1 и эффективности Э процесса разделения:
где N2- количество семян проса куриного, выделившихся в отходы;
N1- количество семян проса куриного в навеске до разделения;
М2 - масса семян моркови, выделившихся в отходы, г;
М1 - масса семян моркови в навеске до разделения, г.
Результаты исследований приведены в таблице 1.
Данные таблицы 1 показывают, что наилучшее разделение происходит при использовании в качестве фрикционного материала листовой резины марки 1847. Однако наиболее высокая эффективность разделения Э=0,72 получена при недостаточно высокой полноте выделения проса куриного 11=0,84, что затрудняет получение семян моркови 1 и 2 класса. Удовлетворяющая с этой точки зрения полнота выделения т|=0,99 получена при больших потерях семян моркови 1=0,70, что неудовлетворительно с практической точки зрения.
Как показали исследования, уменьшить потери можно повторными обработками материала на плоскости, установленной под измененным углом наклона а при неизменных прочих параметрах, или установкой в общем колеблющемся блоке нескольких плоскостей, работающих последовательно (рисунок 2).
Блок плоскостей устанавливается на колеблющийся стан 2 лабораторной установки (рисунок 1) вместо рамки с одиночной плоскостью. Угол наклона каждой последующей плоскости на небольшую величину отличается от угла наклона предыдущей. Нами в блоке устанавливалось пять плоскостей, покрытых листовой резиной марки 1847. Верхние сходы со всех плоскостей представляют собой очищенные семена моркови с минимальным количеством проса куриного, нижний сход с последней плоскости - отходы.
Наилучшие результаты, достигнутые при исследовании работы блока плоскостей, приведены в таблице 2. При этом основным критерием оценки качества работы блока была принята засоренность очищенных семян.
Приведенные в таблице 2 опытные данные показывают на высокую эффективность блока плоскостей при очистке семян моркови. При этом с первых трех плоскостей получено около 91 % семян с засоренностью 1810 шт./кг, что
Таблица 1 - Результаты экспериментальных исследований процесса очистки семян моркови от
проса куриного при удельной подаче материала на плоскость д = 36кг/(ч м2)
Материалы рабочей поверхности Рабочие параметры плоскости Пока затели качества эазделения
а, рад є, рад л, мин 1 г, м Ч / Э
Листовая резина марки 1847 0,33 -0,64 600 0,007 0,99 0,70 0,29
Абразивная бумага 0,28 -0,74 600 0,006 0,84 0,12 0,72
«Бархатная» бумага 0,28 -0,48 600 0,007 0,86 0,38 0,48
Полотно американской горки 0,24 -0,51 680 0,005 0,83 0,40 0,43
«Оісісіег-Мііі» 0,33 -0,54 680 0,005 0,88 0,39 0,49
Рисунок 2 - Схема работы блока последовательно установленных плоскостей: 1 - фрикционные плоскости; 2 - бункер-питатель; 3 - блок; 4 - приемники фракций
Таблица 2 - Результаты разделения семян моркови и проса куриного на блоке последовательно установленных плоскостей при е = -0,646 рад, г = 0,007 м, п- 600 кол/мин__________________________
№ плоско- сти Угол наклона плоскости а, рад Сход вниз Сход вверх
масса, г число семян проса куриного масса, г число семян проса куриного
1 0,332 68,18 2713 31,82 13
2 0,314 41,45 2684 26,73 29
3 0,297 14,71 2572 26,74 112
4 0,279 5,28 2006 9,43 566
5 0,262 2,81 1195 2,47 811
составляет 0,36% по массе. Это соответствует требованиям ГОСТ Р 52171 - 2003 [4] на семена 2 класса, в которых допускается 0,4% семян сорных растений. Семена моркови 1 класса можно получить, используя две плоскости блока. При этом выход их составит 62% при засоренности 717 шт/кг, что составляет 0,14% по массе при допускаемом значении 0,2%.
Таким образом, установка в блоке трех плоскостей позволяет получить семена моркови 2 класса по содержанию семян сорняков. Получение семян моркови 1 класса возможно при использовании двух плоскостей. Выход чистых семян моркови с трех плоскостей блока высок, при этом в отходы теряются, как правило, менее полноценные семена, что улучшаег посевные качества.
Совместная работа плоских решет с колеблющимися плоскостями позволяет производить одновременное сортирование семян по размерам с целью удаления щуплых некондиционных семян. Установка в этом случае специального экрана-отражателя [5] над решетом, работающим в жестком кинематическом режиме с подбрасыванием, позволяет значительно улучшить полноту выделения проходовой фракции. Схема приспособления к лабораторной уста-
новке для исследования эффективности работы экрана-отражателя представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема приспособления для исследования влияния экрана-отражателя на про-севаемость плоских решет: 1 - бункер; 2 - корпус решета; 3 - решето; 4 - пластины экрана; 5
- ось пластины; 6 - подвижная ось пластины; 7
- тяга; 8 - регулировочный винт; 9 - шарнир; 10 - фиксатор; 11 - направляющая; 12 - приемники фракций; 13 - колеблющийся стан
Приспособление устанавливается на колеблющийся стан лабораторной установки вместо рамки с фрикционной плоскостью 3 (рис.1). Обрабатываемый материал из бункера 1 (рис.З) поступает на решето 3, делится на две фракции по размерам, каждая из которых направляется в свой приемник. Установленный над решетом экран, о который при подбрасывании ударяют-
ся частицы обрабатываемого материала, снижает скорость прохождения материала по решету и увеличивает количество контактов частиц с рабочей поверхностью решета, положительно влияя на полноту выделения проходовой фракции. Экран выполнялся плоским, гнутым и жалю-зийным (представлен на рисунке 3). Конструкция приспособления позволяет изменять угол наклона решета, тип экрана, расстояние между решетом и экраном в начале и в конце при установке плоского экрана или в начале и в конце каждой жалюзи при установке жалюзийного экрана.
Качество разделения семян на решете с установленным над ним экраном оценивалось показателем полноты разделения
- f. (2> г о
где Р - количество семян, прошедших за опыт под решето, г;
Р0 - содержание проходовой фракции в исходном материале, г.
Экспериментальные исследования показали эффективность установки экрана-отражателя.
При сортировании семян моркови на горизонтальном решете с круглыми отверстиями диаметром 1,6 мм при работе без экрана максимальная полнота разделения Г) =0,74 получена при угле направленности колебаний е=-0,523 рад и частоте колебаний /1=300 кол/мин. С увеличением частоты колебаний до /1=550 кол/мин и выше, что требуется при совместной
работе решета с блоком плоскостей, полнота разделения уменьшается до Т] р =0,25. Установка плоского алюминиевого экрана на постоянной высоте к3 от поверхности решета при
/1=600 кол/мин позволила получить 17 = 0,678
при Ьэ =5 мм.
Лучшая просеваемость обеспечивается при установке экрана на непостоянной, уменьшающейся к выходу высоте от поверхности решета. Наивысшее значение полноты разделения г] =0,762 получено при высоте экрана в начале решета Ьн =6...7 мм и в конце решета Ьк=5
мм. Целесообразнее установка экрана ступенчатой или жалюзийной формы. Ступенчатый жалюзийный экран с шириной пластин 30 мм и высотой установки относительно решета в начале пластины ^л=7мм, в конце пластины
=5 мм позволил увеличить полноту разделения до 77 =0,86.
Результаты проведенных исследований приняты за основу при разработке конструкции и технологического процесса машины для очистки и сортирования семян моркови.
Схема технологического процесса машины приведена на рисунке 4.
- мелкие семена;
—•—*
- просо куриное
Рисунок 4 - Схема технологического процесса машины для подготовки семян моркови: 1 - рама; 2 - эксцентриковый вал; 3 - шатун; 4 - направляющая с ползуном; 5 - приемник отходов; 6 - колеблющийся стан; 7 - электромагнитный вибратор; 8 - бункер-питатель; 9 - регулятор подачи;
10 - фрикционные плоскости; 11 - скатная доска; 12 - экран-отражатель; 13 - решето с шариковыми очистителями; 14 - приемник чистых семян; 15 - приемник мелких семян; 16 - клиноременная передача; 17 - электродвигатель
Основными рабочими органами машины являются две фрикционные плоскости 10, осуществляющие очистку семян моркови от проса куриного по свойствам поверхности, и решето 13 с установленным над ним плоским алюминиевым экраном 12, отделяющее щуплые семена моркови с целью улучшения посевных качеств.
Изготовленный нами опытный образец машины прошел испытания в условиях ордена «Знак Почета» Льговской опытной селекционной станции. Согласно акту внедрения машина при производительности 12 кг/ч обеспечивает получение семян моркови 1 класса с содержанием семян проса куриного 798 шт/кг [4]. Получен годовой экономический эффект 1210 руб. при обработке 384,5 кг семян в течение 32 часов. Учитывая, что средняя годовая загрузка зерноочистительных машин составляет 300 часов, можно предположить, что при интенсивном использовании машины годовой экономический эффект значительно выше.
Список использованных источников
1 Виноградов, В.П. Очистка семян овощных культур / В.П. Виноградов// Техника в сельском хозяйстве, - 1976.-№5.
2 Литвинов, С.С. Как вывести семеноводство овощных культур из кризиса / С.С. Литвинов, В. А. Лудило в // Селекция и семеноводст-во.-2000.-№1.
3 Ларионов, Г.И. Больше внимания семенным фондам / Г.И. Ларионов // Селекция и семеноводство.-! 978. -№6.
4 Семена овощных, бахчевых культур и кормовых корнеплодов и семенной капусты. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия - ГОСТ Р 52171 - 2003 - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.
5 Таран А.И., Сараев И.Ф., Андреев В.В. Машина для калибрования семян. А.С.№768489. Кл.В07в. - «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки»,- 1980,-№37.
