CC BY
40
The main problem in the process of work of a potato digger on moist soils with passive working bodies is their sticking to the soil and enveloping with plant residues, which leads to the unloading of the tuberous layer in front of the working body. This problem can be partially solved by using oscillating rods in the design. The article considers the issue of improving the process of harvesting potatoes using a potato digger. Two options for the manufacture of rods are considered: rectangular and round sections. Calculations were made and analytical dependences were proposed to determine the design parameters of cantilever-fixed oscillating rods of various cross-sectional shapes when harvesting potatoes with a forked digging body, to create self-oscillations taking into account the roughness of the crest surface. It is established that for a rectangular section, the width of the rod does not affect the frequency of natural vibrations. During the interaction of the digging working body with the tuberous mass due to roughness of the crest surface, as well as the location of potato tubers in the crests, forced vibrations appear in the bushes. It is proved that the frequency of forced oscillations depends on the frequency of change of external force.
Key words: potato digger, digging tool, oscillating bar, self-oscillations.
-♦-
УДК 631.17
Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией
М.В. Горелов, соискатель; Т.Н. Бастрон, канд. техн. наук, доцент ФГБОУ Красноярский ГАУ
На сегодняшний день существуют различные технологии и способы предпосевной обработки. Среди альтернативных методов проведения предпосевной обработки семян наиболее перспективным является обработка в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (далее ЭМП СВЧ), объединяющая тепловые и электрофизические методы. Применение электромагнитного поля СВЧ в сельском и лесном хозяйстве характеризуется сложными физическими процессами, протекающими при поглощении ЭМП СВЧ: тепломассопере-носом, фазовыми переходами вещества, термомеханическими процессами, связанными с быстрым нагревом или парообразованием внутри объёма нагреваемого объекта. Разрабатываемые установки для проведения предпосевной обработки семян сельскохозяйственных и лесных культур с использованием ЭМП СВЧ имеют такой недостаток, как неравномерный нагрев. Итогом чего является несоответствие обработанных семян существующим ГОСТам. Цель исследования - совершенствование установки для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией с использованием шнека с лопатками позволит равномерно распределять обрабатываемый материал в зоне обработки, это достигается тем, что перемешивание и перемещение по рабочей камере происходит за счёт транспортирующего устройства, выполненного в виде шнека, стержень которого может быть расположен на 3 - 7° относительно оси, а винтовая поверхность выполнена в виде лопастей, а также лопаток, установленных параллельно друг к другу на концах лопастей по всей длине. Техническая новизна защищена полезной моделью Российской Федерации № 188559.
Ключевые слова: предпосевная обработка семян, ЭМП СВЧ, равномерность нагрева, повышение качества посевного материала, нагрев.
Качество семенного материала всегда стоит на первом месте у работников лесного и сельского хозяйства, так как от качества семян зависят качество и объём получаемого продукта. Для получения семян с высокими показателями необходимо соблюдение регламентов сбора, хранения и подготовки к посеву. На каждом этапе производства на семена негативно воздействуют многие факторы, в том числе технический брак, природно-климатические и др., которые снижают качество семенного материала [1]. Современная агрокультура имеет в своём арсенале большое количество методов, препаратов, технологий, технических средств и т.д. для целенаправленного воздействия на семена и среду их развития с целью получения стабильного урожая. Сущность всех технологических приёмов заключается в том, чтобы нейтрализовать влияние одних факторов (отрицательных) и усилить влияние других (положительных). Анализ существующих техниче-
ских средств сушки и предпосевной обработки семян показал, что традиционные методы и технологии, применяемые в процессе подготовки семян к посеву, имеют существенные недостатки [2]. Среди альтернативных методов проведения предпосевной обработки семян наиболее перспективным является обработка в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (далее ЭМП СВЧ), объединяющая тепловые и электрофизические методы. На сегодняшний день известно множество установок и технических решений для проведения предпосевной обработки с использованием СВЧ-энергии [3, 4], но все они имеют такой недостаток, как неравномерное распределение тепла по объёму семян, что приводит к несоответствию рекомендованных режимов.
Цель исследования - совершенствование установки для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией с использованием шнека с лопатками.
Материал и методы исследования. Исследование проводилось методом патентных изысканий по российским и международным информационным базам. Результатом исследования является усовершенствование конструкции установки для проведения предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией.
Использование метода ЭМП СВЧ для предпосевной обработки семян значительно сокращает продолжительность технологического процесса и позволяет обеспечить высокое санитарное состояние готового продукта, а также осуществить безотходные и энергосберегающие технологии, значительно увеличить выпуск готовой продукции. Предполагаемая технология позволяет снизить металлоёмкость на 10 - 15 %, уменьшить удельный расход энергии на 25 - 40 % и исключить применение ядохимикатов и пестицидов на этапе предпосевной обработки, увеличить энергию прорастания семян сосны обыкновенной и приживаемость рассады на 10 - 20 % (по сравнению с обработкой химическими средствами и микроэлементами) [5]. Анализ литературных данных и патентный поиск позволили выявить в имеющихся или разрабатываемых технологиях сушки и предпосевной обработки семян такой недостаток, как неподвижность слоя обрабатываемого семенного материала. В связи с этим происходит неравномерный нагрев, что приводит к частичному запариванию, разрушению, сгоранию семян, или наоборот, семена не прогреваются до температурного минимума установленного режи-
ма, что в свою очередь ведёт к резкому падению качества семян [6]. В результате товаропроизводитель несёт убытки, а площади, выделенные под посадку, остаются без посадочного материала.
Вышеперечисленные недостатки и проведённые патентные исследования позволили на кафедре «Системоэнергетика» Красноярского ГАУ разработать техническое решение, произвести усовершенствование установки для проведения обработки и сушки семян СВЧ-энергией, новизна которой подтверждается патентом на полезную модель РФ № 188559.
Установка выполнена на платформе установки для предпосевной обработки семян СВЧ-энергией (рис. 1), которая включает в себя рабочую камеру
I, выполненную из радиопроницаемого цилиндра, загрузочное 2 и разгрузочное 3 устройства, размещённые диаметрально противоположно на стенке рабочей камеры. В верхней части рабочей камеры расположены СВЧ-генератор 4 и выходящий из него волновод 5 блока управления 6, двигателя 7, карданного вала 8, пыльника 9. Транспортирующий агрегат 10 выполнен в виде вала, стержень которого может быть расположен на 3 - 7° относительно оси рабочей камеры с прикреплёнными к нему винтовыми лопастями
II, выполненными из немагнитного материала, которые образуют винт цилиндрической формы, соприкасающийся с нижней частью камеры. На конце лопастей по всей длине шнека впаяны лопатки 12, располагающиеся на противоположных друг от друга сторонах лопастей вала (рис. 2).
Рис. 1 - Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией:
1 - рабочая камера; 2 - загрузочное устройство; 3 - разгрузочное устройство; 4 - СВЧ-генератор; 5 - волновод; 6 - блок управления; 7 - двигатель; 8 - карданный вал; 9 - пыльник; 10 - транспортирующий агрегат; 11 -винтовые лопасти; 12 - лопатки
—1 1 -1
V . Чм т та тй ш
Рис. 2 - Вал шнека с прикреплёнными к нему винтовыми лопастями с лопатками
Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией работает следующим образом. Сырьё в виде семян сельскохозяйственного назначения для сушки или проведения предпосевной обработки из загрузочного устройства 2 поступает в рабочую камеру 1, где нагрев семян осуществляется за счёт СВЧ-генератора 4 и выходящего из него волновода 5. Перемешивание семян осуществляется за счёт движения вала шнека 10 и прикреплённых к нему винтовых лопастей 11, в которых впаяны лопатки 12. Продвижение вала шнека обеспечивает электродвигатель 7. Передача вращающего момента от двигателя 7 валу шнека 10 осуществляется при помощи карданного вала 8. Для предотвращения выхода СВЧ-излучения из рабочей камеры предусмотрен пыльник 9. Обработанные семена поступают в разгрузочное устройство 3 для дальнейшего хранения или посадки. Пуск, регулировка времени обработки, мощность обработки и установка прочих параметров осуществляются через блок управления 6.
Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией может быть использована в сельском, лесном хозяйстве и других отраслях экономики. Она предназначена для повышения качества получаемых семян путём равномерного воздействия СВЧ-энергии на семена. Это достигается тем, что перемешивание и перемещение по рабочей камере происходит благодаря транспортирующему устройству, выполненному в виде шнека, стержень которого может быть расположен на 3 - 7° относительно горизонтальной оси, а винтовая поверхность выполнена в виде лопастей, а также лопаток, установленных параллельно друг к другу на концах лопастей по всей длине.
В дальнейшем планируется проведение опытно-конструкторских работ для изготовления
экспериментальной установки, а также проведение лабораторных и полевых исследований для апробации установки. Положительные результаты экспериментов позволят разработать промышленную установку или создать модуль для внедрения в поточную линию. Выводы
1. Предлагаемое усовершенствование позволит равномерно обработать семенной материал в объёме камеры СВЧ-установки. В связи с этим качество обработанных семян улучшится.
2. Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией защищена патентом на полезную модель Российской Федерации № 188559.
Литература
1. Горелов М.В., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Обзор технологических комплексов сушки шишек и извлечения семян хвойных пород деревьев // Сельский механизатор. 2017. С. 16 - 17.
2. Горелов М.В., Баранова М.П., Иванов А.Н. [и др.] Разработка СВЧ-установки для предпосевной обработки семян и сушки шишек хвойных пород деревьев // Энерго- и ресурсосбережение - XXI век (МИК-2016): матер. XIV Междунар. науч.-практич. интернет-конф. / Орловский гос. ун-т. Орёл, 2016.
3. Пат. 165527. Российская Федерация МПК7 А01С 1/00. Установка для предпосевной обработки семян СВЧ-энергией / А.В. Бастрон, А.В. Исаев, А.В. Мещеряков; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВО «Красноярский ГАУ». 2015153603/13; заявл. 14.12.15; опубл. 20.10.2016. 8 с.
4. Кокорев А.В., Логачёв А.В., Заплетина А.В. Анализ установок для предпосевной обработки семян овощных культур ЭМП СВЧ // Инновационные тенденции развития российской науки: матер. X Междунар. науч.-практич. конф. молодых учёных, посвящ. Году экологии и 65-летию Красноярского ГАУ. Красноярск, 2017. С. 121 - 124.
5. Обработка семян СВЧ-энергией / М.В. Горелов, А.В. Бастрон, А.А. Василенко [и др.] //Сельский механизатор. 2017. N° 4. С. 14 -15.
6. Пат. на полезную модель № 188559, МПК A01C 1/00 (2006.01) Установка для предпосевной обработки и сушки семян СВЧ-энергией / М.В. Горелов, Т.Н. Бастрон; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. № 2018140284; заявл. 14.11.2018; опубл. 16.04.2019, Бюл. № 11.
7. Горелов М.В., Бастрон Т.Н. Исследование режимов обработки семян сосны в ЭМП СВЧ // Вестник ИрГСХА. 2017. Вып. 81/2. С. 55 - 61.
Горелов Михаил Владимирович, соискатель Бастрон Татьяна Николаевна, кандидат технических наук ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет» Россия, 660130, г. Красноярск, ул. Ел. Стасовой, 44 д E-mail: [email protected]; [email protected]
Devices for pre-sowing treatment and drying of seeds by means of microwave energy
Gorelov Mikhail Vladimirovich, research worker
Bastron Tatyana Nikolaevna, Candidate of Technical Sciences
Krasnoyarsk State Agrarian University
44d Elena Stasova St., Krasnoyarsk, 660130, Russia
E-mail: [email protected]; [email protected]
Today, there are various technologies and methods for pre-sowing treatment. Among the alternative methods for pre-sowing seed treatment, the most promising is the treatment in an electromagnetic field of ultrahigh frequency (hereinafter referred to as microwave EMF), combining thermal and electrophysical methods. The application of the microwave electromagnetic field in agriculture and forestry is characterized by complex physical processes that occur during the absorption of microwave electromagnetic fields: heat and mass transfer, phase transitions of
matter, thermomechanical processes associated with rapid heating or vaporization inside the volume of the heated object. Developed plants for pre-sowing treatment of seeds of agricultural and forest crops using EMF microwave have such a disadvantage as uneven heating. The result of which is the mismatch of the treated seeds to existing state standard. The aim of the study is to improve the installation for pre-sowing treatment and drying of seeds with microwave energy using a screw with blades, will allow you to evenly distribute the processed material in the treatment zone, this is achieved by mixing and moving through the working chamber due to the conveyor device made in the form of a screw the rod of which can be located 3 - 7° relative to the axis, and the helical surface is made in the form of blades, as well as blades mounted parallel to each other at the ends blades along the entire length. Technical novelty is protected by the utility model of the Russian Federation No. 188559.
Key words: Presowing treatment of seeds, microwave electromagnetic fields, uniformity of heating, improving the quality of seeds, heating.
-♦-
УДК 6931.316.022.4
Технологические, энергетические и экономические показатели работы универсального парового культиватора
Е.В. Припоров, канд. техн. наук ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Цель исследования - определить взаимосвязь технологических, энергетических и экономических параметров работы универсального парового культиватора. Стерневые культиваторы тяжёлой серии осуществляют обработку по стерневым предшественникам и проводят подготовку почвы по ресурсосберегающей технологии. Универсальные паровые культиваторы средней серии обеспечивают обработку паров. Предпосевные паровые культиваторы служат для предпосевной обработки почвы и последующего посева по традиционной технологии. Выполнен анализ технологической схемы размещения культиватор-ных лап в продольном и поперечном расположении на раме. Установлено, что число рядов в продольном направлении составляет три-четыре. В поперечном направлении рабочие органы размещаются на раме по ширине захвата. Установлена зависимость шага установки культиваторных лап в поперечном направлении. Определена зависимость рабочей ширины захвата агрегата от ширины захвата культиваторной лапы, расстояния между ними и числа рядов в поперечном направлении, числа рядов и общего числа рабочих органов. Определена зависимость тягового сопротивления культиватора от технологических и конструктивных параметров. Установлено, что увеличение ширины захвата культиваторной лапы сопровождается пропорциональным увеличением тягового сопротивления агрегата. Доказано, что увеличение величины перекрытия между культиваторными лапами в соседних рядах в продольном направлении сопровождается снижением тягового сопротивления и потребной мощности двигателя трактора на проведение технологической операции сплошной культивации. Установлено, что увеличение числа рядов в продольном направлении обеспечивает снижение рабочей ширины захвата и потребной мощности двигателя трактора. Определены параметры культиватора, за счёт которых обеспечивается увеличение часовой производительности агрегата.
Ключевые слова: культиваторная лапа, перекрытие, тяговое сопротивление, ширина захвата, ширина культиваторной лапы, чистая техническая производительность, тяговая мощность.
Предложена конструкция центробежного аппарата, в котором материал поступает по радиусу центробежного диска [1]. Разработана авторская методика выбора ресурсосберегающего режима движения тягового агрегата на базе современных тракторов [2]. На основе анализа выпускаемых сеялок обоснована рациональная конструкция сошника зерновой сеялки для ресурсосберегающей технологии [3, 4].
Материал и методы исследования. Паровые культиваторы обеспечивают уничтожение сорняков и рыхление почвы без её оборачивания во время поверхностной обработки. Рабочий орган культиватора, выполняя рыхление, создаёт мелкокомковатую структуру почвы, что снижает испарение влаги и сохранение питательных элементов в доступной форме. Рыхление слоя почвы снижает объёмную плотность, обеспечи-
вая приток кислорода воздуха в нижние слои горизонта.
В зависимости от технологии, на которую рассчитаны культиваторы, они подразделяются на стерневые (тяжёлые) для ресурсосберегающей технологии и культиваторы для традиционной технологии подготовки почвы под посев и обработки паров. Стерневые культиваторы проводят безотвальную обработку почвы по стерневым предшественникам на глубину до 20 см (технология минимальной обработки почвы Mini-till). На поверхности почвы по завершении обработки остаются стерневые остатки, что обеспечивает их защиту от ветровой эрозии. Необходимая глубина обработки культиватора достигается значением конструктивной массы, приходящейся на единицу ширины захвата в интервале от 720 до 1000 кг/м. Потребная мощность двигателя
