CC BY
8
УДК 631.361.4
ВЛИЯНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ КАНАВОК НА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ БАРАБАНА КЛЕВЕРОТЕРКИ - СКАРИФИКАТОРА КС-0,2 НА КАЧЕСТВО СКАРИФИКАЦИИ СЕМЯН
A. И. Бурков, д-р техн. наук, профессор;
B. Ю. Мокиев, канд. техн. наук; В. А. Лазыкин, канд. техн. наук, ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока,
ул. Ленина, 166а, Киров, Россия, 610007 E-mail: ellestar@bk.ru
Аннотация. Статья содержит результаты исследований клеверотерки-скарификатора КС-0,2 с усовершенствованной конструкцией барабана. Диаметр барабана 0,3 м, рабочая длина - 0,2 м, угол обхвата деки - 180°. Поверхность барабана клеверотеротерки-скарификатора изготовлена из стальных прутков шестигранного проката № 12, установленных на ребро. На барабан для повышения эффективности работы машины были нанесены поперечные канавки треугольного профиля. Ширина канавок уменьшается к оси вращения барабана. Наличие данных канавок позволяет повысить качество скарификации за счет образования острых кромок, а именно снижает дробление семян и не уменьшает показатели скарификации. Проведенные в лабораторных условиях эксперименты и обработка их результатов позволили изучить влияние поперечных канавок на рабочей поверхности барабана на степень скарификации, дробление и увеличение количества проросших семян. Скарификации подвергались семена галеги восточной (козлятника восточного), соответствующие требованиями ГОСТ Р 52325-2005 для репродукционных семян на семенные цели. Одно-факторными экспериментами определено влияние глубины поперечных канавок и частоты вращения барабана на качество скарификации. При глубине канавок h=4 мм дробление семян снижается в 2...3 раза при уменьшении степени скарификации от 98 до 95 %. Допустимая частота вращения барабана при одинаковом дроблении увеличивается. Повышение степени скарификации семян обусловлено наличием острых кромок на гранях шестигранника, а снижение дробления - размерами поперечных канавок, превышающих размеры семян, и более свободному их размещению в молотильном зазоре. Реализация полного факторного эксперимента второго порядка для двух факторов выявила, что наиболее высокие значения степени скарификации С при допустимом дроблении семян d =1,5 %, и с учетом максимальной степени увеличения проросших семян П max достигаются при сочетании глубины канавок h = 2,5.3,5 мм и частоты вращения n = 840.890 мин-1.
Ключевые слова: скарификация семян трав, клеверотерка-скарификатор, скарифицирующая поверхность барабана.
Введение. Предпосевная подготовка семян трав является важным этапом в эффективном производстве качественной кормовой базы. Основной целью предпосевной подготовки является повышение по-
севных качеств семян. Достигается такая цель проведением различных, чаще всего трудоемких операций. Одной из таких операций является скарификация [1 -4].
В современном производстве агротехники существует очень узкий модельный ряд машин, способных выполнять механическую скарификацию [3 -6]. Поэтому, для скарификации твердых семян многолетних трав в ФГБНУ ФАНЦ Северо -Востока разработана клеверотерка-скарификатор КС-0,2 [7]. КС-0,2 состоит следующих основных элементов: сварной рамы, сборного корпуса, горизонтально расположенного барабана и деки, загрузочного бункера с ворошилкой и питающим устройством, входного и выходного патрубка с мешко-держателем. Вращение барабана осуществляется от электродвигателя через механизмы привода.
Клеверотерка-скарификатор способна выполнять в период уборки трав функцию клеверотерки для вытирания семян клевера, а в период предпосевной подготовки -функцию скарификатора, что отличает ее от машин-аналогов. Изначально недостатками конструкции данной машины являлось то, что для перехода от выполнения функции
вытирания семян к их скарификации была необходима замена деки и недостаточная эффективность вытирания семян клевера из пыжины с повышенной влажностью. Для устранения первого недостатка было принято решение проверить, какой уровень скарификации даст обработка семян галеги в осточной клеверотеркой-скарификатором КС-0,2 с декой, предназначенной для вытирания семян клевера. Проверка данного решения показала хорошие результаты. Для устранения второго недостатка предложено терочное устройство с усовершенствованной конструкцией барабана. Стальные прутки 3 (рис. 1) терочной поверхности 2 барабана 1 снабжены поперечными канавками 4 переменной ширины, уменьшающейся к оси вращения барабана. Поисковые опыты показали, что наличие поперечных канавок на поверхности барабана существенно снижает дробление й семян и мало влияет на степень вытирания. Потому, данная модернизация оказалась обоснованной, и появилась необходимость проверки ее влияния на качество скарификации семян.
г \/ТЧ/\/\7\7\
|в 60°/\ ♦
и- и
- движение материала
Рис. 1. Схема работы устройства клеверотерки-скарификатора КС-0,2 с усовершенствованной конструкцией барабана: 1 - барабан; 2 - терочная поверхность барабана; 3 - стальные прутки из шестигранника;
4 - поперечные канавки
Цель исследований - изучить влияние сочетание глубины канавок и частоты вра-
поперечных канавок на шестигранных щения барабана при номинальной подаче
прутках поверхности барабана на качество материала. скарификации и определить оптимальное
Результаты. Скарификация - поверхностное повреждение твердых оболочек семян для ускорения их прорастания. Эту операцию, для увеличения всхожести и энергии прорастания семян, используют для особой группы растений, зародышам семени которых не свойственен период покоя, так как потенциально эти семена могут прорастать в любое время после созревания. Чтобы этого не произошло в неблагоприятный период (в конце лета - осенью), они покрыты плотной, твердой, водонепроницаемой оболочкой. Однако, после сева данная оболочка не позволяет семенам набухнуть и дать дружные всходы, что является крупным недостатком. В связи с этим перед посевом необходимо нарушить эту твердую оболочку семян - нанести на нее царапины или трещины, позволяющие влаге проникнуть к зародышу. В результате скарификации у семенного материала существенно повышается всхожесть и энергия прорастания [8, 9]. Исследуемая клеверо-терка-скарификатор способна выполнять механическую скарификацию.
Особенностью конструкции данной клеверотерки-скарификатора барабанного типа с тангенциальной подачей является то, что барабан цилиндрической формы вращается вокруг горизонтально расположенной оси, а его терочная поверхность образована из стальных прутков шестигранного проката № 12, установленных на ребро относительно наружной поверхности барабана. Барабан машины с наружным диаметром 300 мм имеет рабочую длину 200 мм. Дека
охватывает барабан снизу (угол обхвата 180) с определенно установленными зазорами на входе, выходе и в рабочей ее части.
На первом этапе было проведено сравнительное исследование процесса скарификации семян галеги восточной (козлятника восточного), соответствующих требованиям ГОСТ Р 52325-2005 для репродукционных семян на семенные цели, старым (без поперечных канавок), и двумя новыми барабанами (с поперечными канавками глубиной к = 2,0 и 4,0 мм соответственно) при постоянной частоте вращения. Качество работ клеверотерки-скарификатора оценивали с помощью методов, изложенных в ГОСТ 12036-85, ГОСТ 12038-84 и вновь разработанной методики [10, 11]. При этом использовались такие показатели: С - степень скарификации семян, %; ё - дробление семян, %; П - степень увеличения количества проросших семян, %.
В ходе поисковых опытов установлено влияние не только глубины канавок на качество скарификации, но и оптимальное значение частоты вращения барабана.
Вследствие этого принято решение, что для более глубокого исследования влияния глубины к поперечных канавок и частоты п вращения барабана на качество скарификации семян необходимо реализовать полный факторный эксперимент второго порядка для двух факторов: х1 -п = 600; 800; 1000 мин-1 и х2 - к = 0; 2,0; 4,0 мм. Опыты проводили при номинальной подаче 250 ± 15 кг/ч (табл. 1) в трехкратной повторности при молотильном зазоре на входе 6,0 мм, на выходе 3,0 мм.
Таблица 1
Факторы, уровни и шаги их варьирования
Кодированное обозначение факторов Название факторов, их обозначение и единица измерения Уровни факторов Шаг варьирования
-1 0 1
Х1 Частота п вращения барабана, мин-1 600 800 1000 200
Х2 Глубина к поперечных канавок, мм 0 2 4 2
После проведения опытов и обработки грессионного анализа показателей качества результатов эксперимента получены адек- скарификации: ватные (вероятность р = 0,95) модели ре-
С = 99,21 + 5,73X1 - 1,85X2 - 4,47х12 + 2,13x1 Х2 - 1,12х22; ё = 0,84 + 2,54x1 - 1,55x2 + 1,80х12 - 1,84x1 Х2 + 0,16х22; П = 41,64 + - 0,25x2 + 1,73x1 x2 - 0,72 x22.
(1) (2) (3)
у
т
I о
/ 1ч XX й \
\\ К * 4
/ У '4 ^ ^Жу'
ТV г/
¿К* г4 ! 9 г V Ы/ <0 / / * г>ч / /
У \/ ч/ / > / > / /-1 ( / / / ' , / / г / / / /
х, /
600
800 840 890 п, мин1 1000
Рис. 2. Линии равных значений степени скарификации С (-) и дробления семян ё (характеризующие их зависимость от частоты п вращения барабана и глубины к поперечных канавок терочной поверхности барабана клеверотерки-скарификатора КС-0,2
Максимальная степень увеличения количества проросших семян (П^ = 41,6 %) по уравнению (3) достигается при частоте вращения барабана Xl = 0,56 (п = 912 мин-1) и глубине поперечных канавок X2 = 0,54 (к = 3,1 мм). Отклонение в большую и меньшую стороны от этих значений обоих факторов приводит к снижению степени увеличения количества проросших семян.
Линии равных значений степени скарификации C и дробления ё семян, постро-
енные по выражениям (1) и (2) в области варьирования факторов, изображены на рисунке 2. Максимальное значение C обеспечивается при х\ = 0,58 (п =915 мин-1) и х2 = -0,29 (к = 1,4 мм). Этим параметрам факторов соответствует значение ё = 3,6 %, что значительно превышает допустимое значение по агротехническим требованиям (1,5 %). Значения С не менее 95 %, предусмотренные техническим заданием, при допустимом дроблении семян ё = 1,5 % находятся в за-
)
штрихованной области. Наиболее высокие значения скарификации С = 98,0.99,9 % при допустимом дроблении семян и с учетом координат Птах достигаются в диапазоне факторов: Х1 = 0,20.0,45 (п = 840.890 мин-1) и х2 = 0,25 . 0,75 (к = 2,5.3,5 мм).
Выводы. Наличие поперечных канавок треугольного профиля на шестигранных прутках терочной поверхности барабана
глубиной к = 4 мм в 2.3 раза снижает дробление семян при незначительном уменьшении степени скарификации.
Наиболее высокие значения степени скарификации С при допустимом дроблении семян d = 1,5 % и с учетом Птах достигаются при сочетании конструктивных параметров Ь = 2,5.3,5 мм и п = 840.890 мин-1.
Литература
1. Вербовский А.В., Шевченко А.А. Лучше скарификация семян - выше урожай // Крестьянская академия. 2008. № 4. С. 32-33.
2. Борисов М.А. Семена обработаешь - урожайность повысишь // Сельский механизатор. 2002. № 7. С. 8-9.
3. Bolland M.D.A, Establishment of serradella by sowing eiher pod segments or scarified seed under a wheat crop // Austral. J. exper. Agr. 1986. T. 26. Ыо. 4. Р. 444.
4. Palenski-Brown F.J., Chu A.C.P. Effects of pre-sowing treatments on germination of Medicago ruthenica (L.) Tra-utv., Lebed. syn. Trigonella ruthenica L. // N. Z. J. agr. Res. 1989. T. 32. Ыо. 3. Р. 443.
5. Ахламов Ю.Д., Гринчук И.Н., Журкин В.К. Машины для семеноводства трав. М.: Машиностроение, 1968.
172 с.
6. Вербовский А.В. Пневматический скарификатор в действии // Сельский механизатор. 2009. № 11. С. 10-11.
7. Протокол № 06-74-2015 (1070022) от 21 декабря 2015 года приемочных испытаний клеверотерки-скарификатора КС-0,2. Оричи: ФГБУ "Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция", 2015. 50 с.
8. Сагалбеков У.М., Березин Л.В., Березина Л.В. К оценке твердосемянности бобовых трав // Селекция и семеноводство. 1987. Т. 2. С. 38-40.
9. Gonzalez-Melero J.A., Perez-Garcia F., Martinez-Laborde J.B. Effects of temperature, scarification and gibberellic acid on the seed germination of three shrubby species of Coronilla L. // Seed Sc. Technol. 1997. 175 р.
10. Бурков А.И., Симонов М.В., Мокиев В.Ю. Определение показателей качества работы скарификаторов семян трав // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2014. № 3. С. 19-20.
11. Бурков А.И., Симонов М.В., Мокиев В.Ю. Влияние конструктивно-технологических параметров вытираю-ще-скарифицирующего устройства на качество скарификации // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 2. С. 63-68.
THE INFLUENCE OF TRANSVERSE GROOVES DRUM OF CLOVER HULLER-SCARIFIER KC-0.2 ON THE QUALITY OF SCARIFICATION OF SEEDS
A. I. Burkov, Dr. Eng. Sci., Professor
V. Ju. Mokiev, Cand. Eng. Sci., Assistant Professor
V. A. Lazukin, Cand. Eng. Sci., Assistant Professor
N.V. Rudnitski Federal Agrarian Research Center of the North-East
166a, Lenina St., Kirov, Russia, 610007
ABSTRACT
The article contains results of research of clover huller-scarifier КС-0.2 with an improved design of the drum. The diameter of the drum is 0.3 m, working length - 0.2 m, the angle of the deck - 180°. The surface of the drum clover huller-scarifier is made of steel hexagonal rods rolled № 12 set on edge. Transverse grooves triangular profile were applied on the drum to improve the efficiency of the
machine. The width of the grooves is reduced to the axis of rotation of the drum. The presence of these grooves can improve the quality of scarification due to the formation of sharp edges, namely, reduces the crushing of seeds and does not reduce the scarification rates. The experiments carried out in the laboratory and the processing of their results allowed studying the effect of transverse grooves on the working surface of the drum on the degree of scarification, crushing and increasing the number of sprouted seeds. Scarification seeds were subjected to Galega Orientalis corresponding to requirements of GOST R 52325-2005 for reproduction and seed for seed purposes. Single-factor experiments determined the effect of the depth of the transverse grooves and the speed of the drum on the quality of scarification. When the depth of the grooves h=4 mm seed crushing is reduced by 2...3 times with a decrease in the degree of scarification from 98 to 95 %. The permissible speed of the drum with the same crushing increases. The increase in the degree of scarification of seeds is due to the presence of sharp edges on the faces of the hexagon, and the reduction of crushing - the size of the transverse grooves exceeding the size of the seeds, and their freer placement in the grind gap. Implementation of the full factorial experiment of second order for the two factors revealed that the highest values of the degree of scarification with in the permissible crushing seeds d = 1.5 % and with the maximum degree of increase in the germinated seed Pmax are achieved with the combination of the depth of the grooves h = 2.5...3.5 mm, and the rotational speed n = ...840 890 min-1.
Key words: scarification of grass seeds, cloverer-scarifier, scarifying surface of the drum.
References
1. Verbovskii A.V., Shevchenko A.A. Luchshe skarifikatsiya semyan - vyshe urozhai (Better seed scarification - higher yield), Krest'yanskaya akademiya, 2008, No. 4, pp. 32-33.
2. Borisov M.A. Semena obrabotaesh' - urozhainost' povysish' (The seeds are processed, the productivity will increase), Sel'skii mekhanizator, 2002, No. 7, pp. 8-9.
3. Bolland M.D.A, Establishment of serradella by sowing eiher pod segments or scarified seed under a wheat crop, Austral. J. exper. Agr., 1986, T. 26, No. 4, pp. 444.
4. Palenski-Brown F.J., Chu A.C.P. Effects of pre-sowing treatments on germination of Medicago ruthenica (L.) Tra-utv. Lebed. syn. Trigonella ruthenica L., N. Z. J. agr. Res., 1989, T. 32, No. 3, pp. 443.
5. Akhlamov Yu.D., Grinchuk I.N., Zhurkin V.K. Mashiny dlya semenovodstva trav (Machines for seed-growing of grasses), M., Mashinostroenie, 1968, 172 p.
6. Verbovskii A.V. Pnevmaticheskii skarifikator v deistvii (Pneumatic scarifier in action), Sel'skii mekhanizator, 2009, No. 11, pp. 10-11.
7. Protokol № 06-74-2015 (1070022) ot 21 dekabrya 2015 goda priemochnykh ispytanii kleveroterki-skarifikatora KS-0,2 (Protocol No. 06-74-2015 (1070022) of December 21, 2015 of acceptance tests of cleveroter - scarifier KS-0,2), Orichi, FGBU "Kirovskaya gosudarstvennaya zonal'naya mashinoispytatel'naya stantsiya", 2015, 50 p.
8. Sagalbekov U.M., Berezin L.V., Berezina L.V. K otsenke tverdosemyannosti bobovykh trav (To assess tver-dosplavnoy legumes), Selektsiya i semenovodstvo, 1987, T. 2, pp. 38-40.
9. Gonzalez-Melero J.A., Perez-Garcia F., Martinez-Laborde J.B. Effects of temperature, scarification and gibberellic acid on the seed germination of three shrubby species of Coronilla L., Seed Sc. Technol., 1997, 175 p.
10. Burkov A.I., Simonov M.V., Mokiev V.Yu. Opredelenie pokazatelei kachestva raboty skarifikatorov semyan trav (Determination of indicators of quality of work of scarifiers of seeds of herbs), Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaistva, 2014, No. 3, pp. 19-20.
11. Burkov A.I., Simonov M.V., Mokiev V.Yu. Vliyanie konstruktivno-tekhnologicheskikh parametrov vytiray-ushche-skarifitsiruyushchego ustroistva na kachestvo skarifikatsii (Influence of design and technological parameters of the wiping-scarifying device on the quality of scarification), Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka, 2014, No. 2, pp. 63-68.
