Диссертация - Санкт-Петербургский государственный аграрный

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего
профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный
аграрный университет»
На правах рукописи
Кубеев Ермат Ишбаевич
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ЗА СЧЕТ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
НАНЕСЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ОБОЛОЧЕК
Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского
хозяйства
Диссертация на соискание учёной степени
доктора технических наук
Научный консультант:
д. т. н, проф. В.А. Смелик
Санкт-Петербург
2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
6
I. Современное состояние и перспективы развития предпосевной об
16
работки семян, основные направления развития технологий и технических средств
1.1. Характеристика способов предпосевной обработки семян сель-
16
скохозяйственных культур
1.2. Анализ технологий и технических средств по предпосевной об-
19
работке семян
1.3. Технология обработки семян защитно-стимулирующими препа-
32
ратами
1.4. Исследование технологий и технических средств по подготовке
33
семян различных сельскохозяйственных культур к посеву
1.5. Современные технологии и технические средства предпосевной
36
обработки семян с целью повышения качества технологического процесса высева и улучшения всхожести семян
1.6. Цели и задачи исследований
39
II. Технологический процесс предпосевной обработки семян как объ-
45
ект дезагрегирования и установление качества его функционирования
2.1. Информационные модели технологического процесса
2.1.1. Модели функционирования технологического процесса
45
45
предпосевной обработки семян
2.1.2. Расчет допустимых значений оценок работы машин по
56
предпосевной обработке семян
2.2. Способы и математическая модель движения семян и компо-
60
нентов в барабане
2.2.1. Способы взаимодействия семян и защитно-стимулирующих 60
компонентов
2
2.2.2. Математическая модель взаимодействия семян и компонен-
65
тов оболочки
2.3. Математическая модель движения семян в барабане
71
2.4. Математическая модель пневмотранспорта компонентов обо-
80
лочки
III. Экспериментальные исследования технологических процессов
87
предпосевной подготовки и обработки семян
3.1. Систематизация информационных процессов технологий. Про-
87
цедуры регистрации информационных характеристик технологических процессов
3.2. Анализ оценок статистических характеристик
92
3.2.1. Характеристики свойств и технологии подготовки защитно- 95
стимулирующих компонентов
3.2.2. Особенности технологического процесса предпосевной
108
подготовки семян различных сельскохозяйственных культур
3.2.3. Технология подготовки семян к защитно-стимулирующей
114
обработке намачиванием и проращиванием
3.2.4. Агротехническая оценка предпосевной обработки семян
115
3.2.5. Исследование способов подготовки семян к нанесению ис-
130
кусственных оболочек и влияния их на посевные качества
3.2.6. Исследование характеристик защитно-стимулирующих
136
компонентов
3.2.7. Исследование характеристики сети по выбору вентилятора
148
для разгрузочного бункера и обоснование его основных параметров
3.2.8. Исследования параметров разгрузочного бункера и его вли-
152
яния на качество технологического процесса
3.3. Исследования параметров экспериментального дражиратора
3.3.1. Исследование кинематического режима барабана дражиратора
3
154
158
3.3.2. Исследования параметров различных типов перемешиваю-
161
щих устройств
3.3.3. Исследования угла установки пневмораспылителя
3.4. Исследование показателей качества обрабатываемых семян
IV. Формирование рациональных параметров функционирования ком-
165
167
174
плекса машин по предпосевной обработке семян
4.1. Формирование рациональных способов нанесения искусствен-
174
ных оболочек
4.1.1. Формирование рациональных способов обработки мелкосе-
174
менных овощных культур
4.1.2. Формирование рациональных способов обработки семян
178
свеклы
4.1.3. Формирование рациональных способов обработки семян
188
бобовых растений
4.2. Формирование рациональных параметров измельчающе-
196
сепарирующего устройства наполнителей
4.3. Формирование рациональных параметров распылителя клеящей 199
жидкости
4.4. Формирование рациональных условий сушки семян с искус-
202
ственной оболочкой
V. Внедрение результатов научных исследований
5.1. Внедрение предложений по совершенствованию процесса взаи-
207
207
модействия семян и компонентов оболочки
5.2. Внедрение предложений по совершенствованию кинематиче-
209
ского режима нанесения искусственных оболочек в зависимости от заданных условий
5.3. Внедрение предложений по совершенствованию параметров ра- 211
бочих органов машин по предпосевной обработке
4
5.4. Внедрение предложений по совершенствованию технологии
214
нанесения искусственных оболочек с целью регулирования ее толщины
5.5. Внедрение предложений по совершенствованию параметров
217
распределителя семян с искусственной оболочкой при сушке
5.6. Социально-экономическая эффективность внедренных разрабо-
224
ток
Общие выводы и рекомендации
228
Литература
232
Приложения
266
5
Светлой памяти родителей Ешбая
и Рабихи Кубеевых, и первого руководителя, чл.-корр. ВАСХНИЛ
Насыра Рашидова посвящает автор эту диссертацию
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Предпосевная обработка семян оказывает
существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и, соответственно, на объёмы производства продовольствия.
Болезни, переносимые семенами и появляющиеся на ранних стадиях
роста растений, а также насекомые могут оказать огромное, опустошающее
воздействие на урожай. По данным международной Продовольственной и
сельскохозяйственной организации (ФАО) наряду с ростом валового объема
производства в мире увеличиваются также потери урожая.
Государственной программой развития сельского хозяйства на 20132020 годы предусмотрено увеличение производства продукции сельского хозяйства на 20,8%, в т.ч., производство овощей на 34,1% (с 14,67 до 19,67 млн.
т. к 2020 г.) При этом средняя урожайность овощей должна увеличиться со
154 ц/га до 180 ц/га.
Если в 1990 году 70% российского производства овощей приходилось
на сельскохозяйственные организации и только 30% – на хозяйства населения, то в настоящее время ситуация резко изменилась. Теперь примерно 71%
овощей производится населением, 17,4% – сельскохозяйственными организациями,11,5% – фермерскими хозяйствами. Тем не менее, российская овощная продукция не соответствует современным требованиям потребителей к
качеству и упаковке, уступая по этим параметрам импортной. Кроме того,
трудозатраты мелких сельскохозяйственных товаропроизводителей значи6
тельно выше, чем в крупных специализированных предприятиях с интенсивной технологией производства.
Российский рынок овощей в последнее время был занят зарубежными
поставщиками: внутри страны производился только 18% от общего объема
потребления. Даже в сезон массового поступления на рынок овощной продукции российского производства, когда цены на неё самые низкие за год,
доля импортной продукции оставалась огромной. При этом потребление
овощей на душу населения меньше рекомендуемого экспертами ВОЗ. В целом по России производство овощей отстает от рекомендуемых норм потребления на 26,4%.
Доля импортных семян овощных культур на российском рынке составляет 65%, овощное семеноводство как направление производственной деятельности в стране полностью утрачено и возрождение его без поддержки со
стороны государства невозможно. Своевременная государственная поддержка – важнейшее условие развития отрасли в условиях конкуренции в рамках
ВТО, Таможенного союза, а также экономических санкции со стороны Запада в отношении России и контрсанкции в виде продовольственного эмбарго.
В связи с тенденцией стабильного спроса на продукцию льноводства с
учетом природных гигиенических и потребительских свойств, стратегической задачей является его дальнейшее развитие. Уникальные свойства льна
делают его особо ценной культурой для целого ряда отраслей экономики от
текстильной и легкой промышленности до оборонной отрасли.
В числе проблем, тормозящих развитие льноводства – несоблюдение
агротехнологий, низкое качество семенного материала. Для повышения эффективности льноводства необходимо применять инновационные методы
обработки семян, не оказывающих пагубного воздействия на окружающую
среду.
В интенсификации кормопроизводства ведущее место занимают многолетние бобовые культуры. Ценность некоторых бобовых кормов определяется высокой урожайностью, кормовыми достоинствами, за счет нее можно
7
восполнить в кормах недостаток белка, незаменимых аминокислот и витаминов, не вызывают метеоризма у животных.
Но из-за низкой всхожести за счет твердой оболочки их потенциал используется не в полной мере. Специальные способы обработки позволяют
уменьшить твердость и повысить всхожесть таких семян.
Без высококачественных семян конкурентоспособную сельскохозяйственную продукцию нельзя вырастить, даже если соблюдать все агротехнические приёмы.
Для решения этой глобальной проблемы необходимо увеличение инвестиций в новые современные технологии сельского хозяйства и стимулирование адекватного развития аграрного производства [71, 74, 103, 131, 134,
153, 215, 230, 241, 273].
В первой половине текущего столетия глобальный спрос на продовольствие, корм и волокно увеличится почти в два раза, в то время как зерновые
культуры будут, по всей вероятности, все шире использоваться для производства биоэнергии и в других промышленных целях.
Залогом высокого урожая и товарного качества сельскохозяйственной
продукции является научно-обоснованная предпосевная подготовка семян,
которая включает подготовку семенного материала, компонентов семян и их
эффективное взаимодействие в процессе обработки.
Подготовке семян различных сельскохозяйственных культур к предпосевной обработке и их особенностям посвящены работы Ю.А. Быковского,
В.А. Доронина, В.М. Дринчи, Ю.С. Колягина, Н.П. Сычугова, В.А. Шмонина,
Д.И. Щедриной [64, 71, 74...76, 85, 103, 108, 109, 113, 134, 158, 177, 191, 199,
215, 220, 230, 235, 237, 241, 248, 251, 252, 259, 265, 271, 273, 280...283] и др.
Эффективность электрофизического воздействия на семена и параметров различных установок исследовали М.В. Авдеев, Э.А. Каменир, В.В. Магеровский, В.И. Пахомов, Н.В. Цугленок и др. Для повышения эффективности электрофизического воздействия на семена была установлена необходимость предварительной подготовки посевной партии, которая заключалась в
8
отборе из всей партии семян с одинаковыми электрофизическими параметрами [2, 28, 70, 104, 179, 213, 271].
Исследованию физико-механических свойств различных защитностимулирующих компонентов посвящены работы Е.И. Андрианова, Б.М.
Гевко, Н. Рашидова, С.Ш. Рашидовой, А.А. Шамшурина [6, 9, 10, 44, 98, 197,
225, 227...229, 236, 275] и др.
Эффективность обработки зависит от условий взаимодействия семян с
защитно-стимулирующими компонентами. Изучению взаимодействия семян
с защитно-стимулирующими компонентами, а также оптимизации рабочих
органов машин посвящены работы В.С. Будько, Б.Н. Емелина, А.В. Кравца,
И.П. Масло, Г.Г. Маслова, И.Я. Осташевского, Б.В. Пушкарева [29, 32, 33, 34,
80, 112, 180, 181, 196, 203…206, 221] и др.
Оптимизации и прогнозированию технологических процессов методами моделирования посвящены работы А.Б. Лурье, В.Г. Еникеева, Е.И. Давидсона, В.Д. Попова, В.А. Смелика, И.З. Теплинского, А.М. Валге [37, 81, 83,
161, 162, 166, 192, 216, 217].
Урожайность сельскохозяйственных культур и всхожесть в значительной степени зависят от качества семенного материала. Запасы элементов питания в семенах определяют величину урожая. В свою очередь, запас питательных веществ в семенах зависит от условий выращивания данной культуры, сроков ее уборки, хранения семян и их искусственного обогащения различными удобрениями и стимуляторами роста. Высев обогащенных семян
позволяет им полнее использовать питательные вещества почвы.
Комплексное изучение влияния состава, физико-механических, химических свойств, а также концентрации различных наполнителей, связующих
веществ на всхожесть, энергию прорастания семян и товарные свойства продукции проведены учеными М.Л. Кондак, О.А. Кротовой, Г.К. Лейкиной,
В.Д. Мухиным, Ж.Д. Никольской [109, 113, 158, 189, 190, 191].
Вопросам механизации процесса предпосевной обработки, в т.ч. дражирования семян различных сельскохозяйственных культур посвящены ра9
боты В.С. Будько, Г.Г. Маслова, А.А. Мурашова, И.Я. Осташевского, Р. Рашидова, И.И. Сушко, И.Г. Яковлева и др. Анализ работ вышеназванных авторов позволяет утверждать, что дражирование, более известное как средство
для увеличения размеров семян, является наиболее перспективным способом
предпосевной обработки семян [12, 14, 17, 18, 19, 20, 22, 32, 33, 63, 186, 204,
207…211, 224, 223, 225, 250, 264, 289].
Исследованиями повышения эффективности процесса сушки и оптимизации распределения теплоносителя при сушке различных материалов, в т.ч.
гранулянтов, занимались Н.М. Андрианов и др. [7, 8, 41, 157].
В число компаний, занимающихся нанесением искусственных оболочек в настоящее время, входят: «Эсгроу», «Квализел», «Сид Дайнэмикс», Густавсон (США), «Сермер» (Франция), «Джерманз» (США, Великобритания и
Ирландия), «Хиллезхог» (Швеция), «Клайнванцлебен», «СюЭТ», «Петкус»
(Германия), «Марибо» (Дания), Кимбрия-Хайд, «Сареа» (Австрия), «Сосьете
Еропеен де Семанс» (Бельгия, Испания), «Слюис» (Голландия, США), «Агромега» (Чехия).
В России ОАО ГСКБ «Зерноочистка» осуществляет выпуск инкрустаторов-дражираторов, соответствующих современным требованиям.
Однако, способ предпосевной подготовки семян нанесением искусственных оболочек в России не получил надлежащего применения. Необходимо отметить, что поставляемая на реализацию зарубежная продукция по
качеству и товарному виду превосходит отечественную за счёт использования более прогрессивных технологий. Внедрение современных технологий
нанесения искусственных оболочек в производство позволило бы повысить
урожаи и, в особенности, мелкосемянных культур. Основное достоинство
семян с искусственной оболочкой – это возможность включения в его состав
веществ, необходимых для активного роста растений (регуляторы роста, витамины, микроэлементы, препараты против болезней и вредителей), а также
появляющаяся возможность обеспечить их точный высев. Пока широкое использование семян с искусственной оболочкой в России сдерживается доро10
говизной составляющих компонентов оболочек, и необходимость удешевления их за счёт наполнения дешёвыми местными материалами так же является
актуальной проблемой.
К настоящему времени недостаточно проведено исследований по разработке рациональной технологии нанесения искусственных покрытий.
Имеются все предпосылки для производства высококачественных семян, прошедших соответствующую предпосевную обработку, не уступающих по качеству зарубежным аналогам. Решение этой задачи требует научного обоснования каждого этапа процесса предпосевной подготовки и обработки семян.
Из изложенного следует, что повышение эффективности технологического процесса предпосевной обработки семян является актуальной проблемой для сельскохозяйственных товаропроизводителей.
Цель исследования: повышение технологической эффективности
предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур путем обоснования конструктивно-эксплуатационных, кинематических и др. параметров
технических средств.
Объект исследования. В качестве объекта исследования выбраны технологические процессы и технические средства подготовки и обработки семян и компонентов искусственной оболочки.
Методы исследований. В исследовании использовались методы статистической динамики машин и оборудований, теории вероятности и математической статистики, идентификации, аэро- и гидродинамических исследований с использованием программно-технических средств.
Экспериментальные исследования выполнялись на физических моделях, натурных образцах и в условиях производства. Математическое моделирование проводилось в системе программного продукта Maple-14. При физическом моделировании движения семян, компонентов оболочек и их взаимодействия применились методы кинематического, аэро- и гидродинамического исследования технических объектов. Результаты экспериментов обраба11
тывались методами математической статистики с применением пакета прикладных программ статистического анализа и обработки данных Statistica 6.
Физико-механические свойства семян и показатели их качества, физикомеханические свойства наполнителей, их гранулометрический состав определялись в соответствии с существующими государственными стандартами.
Научную новизну работы составляют:
 математические модели движения семян во вращающемся барабане;
 экспериментально-теоретическое обоснование кинематического режима процесса нанесения искусственных оболочек;
 результаты исследований характера движения компонентов оболочки в воздушном потоке и графоаналитический метод определения скорости
их пневмотранспорта;
 формализация взаимодействия семян и компонентов оболочки с учетом
характера
движения
семян
и
пневмотранспорта
защитно-
стимулирующих компонентов;
 модели функционирования технологических процессов и статистическая интерпретация результатов их работы с учетом вероятностной природы
условий протекания технологических процессов, позволяющая оптимизировать технологический процесс предпосевной обработки семян.
Новизна предложенных технических решений подтверждена двумя авторскими свидетельствами СССР и патентом РФ на изобретения.
Достоверность основных положений в диссертации подтверждается
данными экспериментальных исследований, результатами ведомственных и
хозяйственных испытании экспериментальных установок с участием соискателя.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Использование результатов исследований в практической деятельности сельскохозяйственных товаропроизводителей обеспечивает:
 улучшение
всхожести
семян
при
использовании
стимулирующих компонентов в их предпосевной обработке;
12
защитно-
 возможность высева семян в экстремальных условиях (высокая
влажность, нехватка влаги, пониженная температура и т.п.) с применением
селективной технологии предпосевной обработки;
 снижение затрат на предпосевную подготовку и обработку семян
уменьшением выхода крупной фракции и увеличением выхода мелких фракций;
 повышение качества полученных оболочек использованием предложенной сушилки для семян с искусственной оболочкой.
Технологический процесс предпосевной подготовки и обработки семян
разработан на основании программы НИР СПбГАУ «Разработка типовых
проектов оптимизированного построения и функционирования предприятий
инженерно-технологической инфраструктуры сельского хозяйства, технологий эффективного использования, повышения надежности и работоспособности машин и оборудования отрасли», составленной на основе Государственной программы развития сельского хозяйства РФ «Техническая и технологическая модернизация, инновационное развитие» на 2013–2020 годы.
Исследованы технические характеристики и изготовлены экспериментальные образцы комплексных препаратов-дражированных минеральных
удобрений. Экспериментальные образцы изготовленных препаратов были
испытаны в полевых условиях в Германии, Швейцарии и Китае под руководством ученых и специалистов Швейцарского агрофизического института
(г. Лугано).
Машиностроительными предприятиями ОАО ГСКБ «Зерноочистка» и
ООО «Владмаш» приняты к внедрению рекомендации по обоснованию рабочих органов комплекса машин для предпосевной обработки семян – барабана
дражиратора, позволяющего регулировать толщину оболочки, установки для
подачи компонентов оболочки (в том числе протравителя), обеспечивающей
улучшение санитарно-гигиенических условий труда, перемешивающего
устройства семян и компонентов оболочки в процессе обработки, а также кинематического режима, обеспечивающего качество полученных оболочек.
13
Результаты исследований внедрены и используются в хозяйствах АПК
Ярославского и Ростовского МР, ЗАО Агрофирма «Пахма», АПК «Туношна»
(Ярославская обл.), ПК «Шушары», ЗАО «Победа» (Ленинградская обл.).
Методические и методологические разработки, изданные по материалам данного исследования, используется в учебном процессе в ФГОУ ВПО
«Башкирский ГАУ», Таджикском техническом и аграрном университетах
при изучении ряда дисциплин.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и
одобрены на ежегодных научных конференциях ЛСХИ (ЛГАУ, СПбГАУ)
(1990-2014 гг.), ЯСХИ (ЯГСХА) «Внедрение достижений науки и передового
опыта в сельскохозяйственное производство Ярославской области» (19932009 гг.); Международной научно-практической конференции «Состояние и
научные проблемы риска травматизма и профессиональной заболеваемости
работников АПК России» (Орел ВНИИОТ, 1998); Международной научнопрактической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Республика Марий Эл, Йошкар-Ола, 2010 г.); VII Международной научнотехнической конференции «Энергосберегающие технологии в растениеводстве и мобильной энергетике» (Москва ВИЭСХ, 2010 г.); Международной
научно-практической конференции «Профессиональное образование и техническое знание – факторы могущества специалиста» (Душанбе ТАУ, 2010);
Международном агропромышленном конгрессе «Инновации – основа развития АПК» (Санкт-Петербург Ленэкспо, ООО «ЭкспоФорум-Интернэшнл»
2009-2014 г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные агроинженерные технологии в сельском хозяйстве» (Москва МГАУ,
2011 г.), в национальной академии наук республики Казахстан (Алматы,
НАН РК, 2012 г.), Международной научно-практической конференции «Перспективные технологии и технические средства в сельском хозяйстве»
(Минск, БГАТУ, 2013 г.), Всероссийской научно-практической интернет14
конференции «Проблемы механизации и электрификации сельского хозяйства» (Краснодар, Кубанский ГАУ, 2014 г.).
По теме диссертации опубликовано 63 научные работы, в том числе 2
монографии, 4 учебно-методических указания, 20 публикаций в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 35 - в материалах международных научно-практических конференций, 2 авторских свидетельства и 1
патент РФ на изобретение.
На защиту выносятся следующие научные положения:
 методология совершенствования технологий предпосевной подготовки и обработки семян путем кинематического и динамического моделирования процессов, обеспечивающих требуемое качество продукции и эффективное использование ресурсов;
 процесс моделирования работы пневмотранспорта пылевидных компонентов для обеспечения соотношения скоростей скатывающихся в барабане семян и компонентов, необходимого для максимального осаждения последних на поверхности семян и их взаимодействия;
 математическая
модель
взаимодействия
семян
и
защитно-
стимулирующих компонентов, повышающих качество технологического
процесса и обеспечивающих нормируемые санитарно-гигиенические условия;
 усовершенствованные методы и средства нанесения искусственных
оболочек на основе моделирования движения семян;
 технологическая схема подготовки семян и компонентов к нанесению искусственных оболочек с учетом биологических особенностей и химического
состава
семян,
физико-химических
свойств
защитно-
стимулирующих компонентов, почвенных, климатических и иных условий с
дифференцированным применением защитно-стимулирующих компонентов.
15
I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН, ОСНОВНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ
1.1.
Характеристика способов предпосевной обработки семян
сельскохозяйственных культур
Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур
связаны с использованием эффективных приемов агротехники, направленных на снижение затрат труда и себестоимости продукции при увеличении
урожая и повышении его качества. Важным элементом передовой технологии и агротехники является использование семян с высокими посевными качествами. Правильная предпосевная обработка семян увеличивает их полевую всхожесть, снижает поражаемость растений вредителями, болезнями и
позволяет получить заданное количество всходов без их прореживания [63,
64, 74, 193, 194, 247].
В настоящее время существует большое число перспективных способов посева и посадки растений, которые снижают ручной труд в сельском хозяйстве и позволяют более полно механизировать процессы производства
сельскохозяйственной продукции [1, 3, 31, 76, 87…90].
Одной из наиболее перспективных технологий предпосевной обработки
семян, предохраняющей семена от вредителей, болезней и одновременно
предотвращающей загрязнение окружающей среды, является создание искусственных защитно-стимулирующих оболочек, обеспечивающих защиту
семян. Кроме этого оболочка может содержать требуемое количество органических и минеральных удобрений, необходимых семени и проростку на
ранних стадиях развития [75, 156, 213, 214, 218, 219, 248].
На рис. 1.1 представлена классификация технологий предпосевной обработки семян. Из способов подготовки посевного материала к посеву и по16
17
Рис. 1.1. Классификация технологий предпосевной обработки семян
садке можно выделить основные: инкрустирование, дражирование минидражирование, капсулирование (инкапсулирование) семян, посев семян растений и рассады в посевных лентах, бумажных и биологически разрушаемых
контейнерах, гель-посев (посев в капле жидкости) и т.д. [15, 17, 43, 183, 184,
185, 301, 314, 314].
Предпосевная обработка важна в связи с существующей конкуренцией
между производителями за сроки, качество и количество получаемой продукции (особенно для овощных культур). Важно получить всходы раньше,
поскольку нередко случается так, что влаги в почве очень мало или, наоборот, почва переувлажнена, наступает похолодание или длительное время сохраняется высокая температура.
Наиболее широкое практическое применение получило дражирование
наслаиванием оболочки. Этот принцип используется для обработки семян
большинства сельскохозяйственных культур.
Технологический процесс дражирования заключается в следующем
(рис. 1.2): необходимая порция семян загружается транспортером 1 во вращающийся барабан-дражиратор 3, смачивается с помощью распылителя 2
клеящим раствором.
После смачивания в течение 5... 10 мин происходит укатка семян, затем
подается наполнитель для образования дражевой оболочки. Подавать наполнитель нужно маленькими дозами, постепенно наращивая оболочку.
Самым ответственным моментом в процессе дражирования является
начальная фаза формирования драже. Доводят драже до нужных размеров
(для семян моркови - до 3,0...3,5 мм), попеременно подавая клеящий раствор
и наполнитель. Готовые драже выгружают из барабана и сушат.
Эффективность процесса дражирования зависит не только от посевных
качеств семян, которые, несомненно, играют важную роль, но и от правильного подбора технологии дражирования, наполнителей, клеящих растворов,
рационального обогащения защитно-стимулирующими веществами и др.
факторов. Вопросы подготовки защитно-стимулирующих компонентов
18
(наполнители, связующие вещества, протравители и др.) подробно освещены
в работах [153, 241].
Рис. 1.2. Дражиратор семян
Применение тех или иных способов обработки возможно при предварительной подготовке семян и интегрированной системе защиты растений,
включающей комплекс агротехнических, биологических, физических и химических методов, которые также подробно рассмотрены в работах [153,
241].
1.2 Анализ технологий и технических средств по предпосевной обработке семян
Существует множество способов обработки семян: сухой, полусухой,
влажный (мелкодисперсный).
Сухой
с п о с о б – самый простой, не требующий энергоемких
устройств. Для сухого протравливания Б.Н. Емелин [80] предлагает штанговый протравливатель (рис. 1.3).
Технологический процесс осуществляется следующим образом: оператор периодически внедряет штангу 8 в зерновую насыпь. Он же открывает
19
запорный клапан 6 на штанге в начале ее погружения в насыпь и закрывает
его перед извлечением распыливающего наконечника.
Рис. 1.3. Штанговый протравливатель Б.Н. Емелина:
1-ресивер;
2-компессор;
3-водомаслоотделитель;
4-обратный
клапан;
5-дозатор-питатель ядохимикатов; 6-запорный клапан; 7-шаблон-накладка;
8-штанга; 9-наконечник.
При таком способе препарат плохо удерживается на поверхности семян, часть препарата теряется. Как отмечает И.П. Масло [183], ухудшаются
санитарно-гигиенические условия труда. Эти недостатки снижают у в л а ж н е н и е м семян и порошка при протравливании (применялись венгерские
протравливатели «Мобитокс», «Стабитокс», «Мобитокс-Цикломат», «Мобитокс-Супер»).
При протравливании семян с увлажнением или при комбинированном
протравливании используют приспособление «Турмикс» (рис. 1.4а), а в случае сухого протравливания приспособление снимают.
М е л к о д и с п е р с н ы й с п о с о б протравливания (применение водных
суспензий и жидких протравителей) подробно рассмотрено в п. 2.2.1.
Н.Б. Бок, И.Я. Осташевский, Е.А. Сигаев, М.Р. Питина, Е.А. Раскатова
[29, 196, 203, 214, 223] проводили исследования по выявлению влияния конструктивных и технологических параметров шнековых смесителей на качество смеси. Эти исследования позволили установить, что смешивание в шне-
20
21
а) для увлажненного протравливания
б) для сухого протравливания
Рис. 1.4. Протравливатель «Мобитокс» с приспособлением:
1 – кран; 2 – насос; 3 – мешалка; 4 – фильтр; 5 – кассета для сухих ядохимикатов; 6 – заслонка; 7 – подающая лента;
8 – насос-смеситель; 9 – бункер для семян; 10 – камера протравливания; 11 – семярассеивающий диск; 12 – распылитель;
13 – выгрузной шнек
ковых смесителях завершается на длине камеры 1,0-1,2 м, после чего однородность смеси практически остается без изменения, достигнув к этому моменту некоторой предельной величины, характерной для данных компонентов и конструкции смесителя.
При уменьшении диаметра шнекового смесителя происходит некоторое улучшение однородности смеси, однако производительность резко падает. Увеличение оборота шнека до определенной величины вызывает некоторое повышение качества смеси. Дальнейшее увеличение оборота шнека почти не оказывает влияния на качество смешивания.
В работе И.П. Масло [181] делается вывод о том, что применяемые в
настоящее время смесители шнекового типа не обеспечивают высокую равномерность и полноту обработки, так как не все семена имеют одинаковую
возможность контактировать с частицами препарата, а дополнительное смешивание слоев семян не приводит к желаемым результатам.
В работе Б.В. Пушкарева [221] приведены теоретические предпосылки
к разработке рабочих органов камерных протравливателей. Одним из основных факторов, определяющих качество обработки семенного материала,
наравне с дисперсностью распыленной рабочей жидкости, является равномерное покрытие ею поверхности семян. На необходимость равномерной обработки каждого семени указывает ряд исследователей А.К. Бубулис, И. Бакош, И.С. Мисса, И.И. Сушко, С.П. Тимошенко, Ч.С. Холтон [11, 16, 24, 112,
187, 195, 250, 256…259, 268] и др.
Установлено, что качество обработки наружной поверхности отдельных семян будет тем лучше, чем шире факел распыляемой жидкости, т.е. чем
больше зона обработки семенного материала (рис. 1.5) [221]:
,
где
(1.1)
– диаметр зоны обработки семян;
– коэффициент, зависящий от конструкции распыливающего
диска;
– диаметр распыливающего диска.
22
Рис. 1.5. Схема технологического процесса
Определена также производительность, зона обработки и оптимальная
толщина потока семян, проходящего через зону обработки:
,
(1.2)
см ,
(1.3)
,
где
(1.4)
– производительность машины, т/ч;
– диаметр распыливающего диска, см;
– коэффициент, зависящий от конструкции распыливающего диска;
– скорость подачи материала, мм/с;
а – толщина потока семян, проходящих через зону обработки, шт.;
в – толщина одного семени мм;
с – ширина одного семени мм;
– диаметр зоны обработки см;
– подача материала, кг/сек·см.
Таким образом, производительность протравливателя зависит от параметров дисков, скорости подачи обрабатываемого материала и вида обрабатываемой культуры.
23
С.П. Тимошенко в сравнительной характеристике протравливателей
[256] выявил большую неравномерность обработки семян при работе машины ПС-10А на различных этапах технологического процесса.
На показатели качества обработки наряду с равномерностью дозирования семян и препарата решающее влияние оказывает организация технологического процесса нанесения препарата на семена. В идеале такой процесс
должен быть организован так, чтобы создавались равновероятностные условия каждому семени для контактирования с необходимой дозой препарата.
Выпускаемые в России и за рубежом протравливатели не обеспечивают таких условий. Требуемое качество достигают путем перемешивания предварительно обработанных семян при их транспортировке шнеками протравливателей. Однако этот прием повышает степень травмирования семян.
Для обеспечения равномерности покрытия и увеличения эффективности авторы А.К. Бубулис и др. [11] предлагают протравливатель с вибротранспортером (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Протравливатель с вибротранспортером:
1 – винтовой транспортер; 2 – распылитель ядохимикатов; 3 – уплотнитель;
4 – вибротранспортер; 5 – защитный кожух; 6 – направляющие; 7, 13 – трубопроводы гидросистемы; 8 – гидравлический
вибратор; 9 – датчик влажности; 10 – емкость с ядохимикатами; 11 – электромагнитный клапан; 12 – блок управления
Семена винтовым конвейером подаются на вибрирующую поверхность
транспортера. Гидравлический вибратор сообщает транспортеру колебательное движение и, кроме того, гидросистема вибратора соединена с виброраспылителями ядохимиката для приведения их в действие. Датчик влажности
24
через блок управления воздействует на электромагнитный клапан, закрывая
или приоткрывая его.
Таким образом, объем протекаемой суспензии зависит от влажности
протравленных семян. Выбором оптимальных режимов работы виброраспылителя обеспечивается качественное протравливание.
Установлено,
что
равномерное
распределение
защитно-
стимулирующих компонентов по поверхности семян обеспечивается при их
совместной пневматической транспортировке [23, 80, 180…183]
Результаты исследований Г.И. Баренблатта, С.А. Кагановича, Л.С.
Клячко и Д. Милтона [26, 100, 106, 291] дают возможность сделать вывод,
что при движении твердых частиц в вертикальном нисходящем потоке движение их близко к прямолинейному. Соударения между частицами носят
случайный характер. С повышением скорости движения и концентрации радиальные перемещения и соударения уменьшаются.
В работе И.П. Масло [180] рассмотрено одномерное движение шарообразной частицы в воздушном потоке.
Движение частицы в вертикальном трубопроводе при нисходящем потоке описывается следующим дифференциальным уравнением [100]:
(
)
(1.5)
где m – масса компонентов оболочки, кг;
C – коэффициент лобового сопротивления единичной частицы;
Sм – миделево сечение частицы, м2.
Входящий в формулу (1.5) коэффициент С находится экспериментальным путем. Он зависит от формы частицы и числа Рейнольдса
(1.6)
а сила давления транспортирующих газов на частицу шарообразной формы
определяется формулой Стокса:
25
(1.7)
где μ – динамическая вязкость газа, кг/м∙с ;
dком. – диаметр шара, м.
Выражение (1.7) можно представить в виде:
(1.8)
откуда
ρвозд. – плотность воздуха, окружающего шар, кг/м3.
Это выражение для С может иметь место лишь при неотрывном обтекании шара жидкостью, что рассуждая логически, возможно при Rе, близких
к нулю.
Экспериментальные исследования А.Д. Зимона, И.П. Масло, Н.А. Фукса и А.П. Юфина [93, 94, 180, 267, 286, 287] выявили практическое отсутствие столкновений и ударов о стенку небольших (до 1 мм) частиц при их
нисходящем движении.
В экспериментальной установке И.П. Масло [181] взаимодействие
между семенами и каплями рабочей жидкости происходит за счет разности
их скоростей движения в вертикальном пневмопроводе (рис. 1.7).
Для обработки семян применялись тонкодисперсные порошки или
мелкораздробленные рабочие растворы препаратов и процесс рассматривался
как движение двухкомпонентной неоднородной смеси со следующим уравнением движения
26
Рис. 1.7. Схема экспериментальной установки И.П. Масло:
1-вентилятор; 2-всасывающий пневмопровод; 3-циклон; 4-нагнетательный
пневмопровод; 5-бункер для семян; 6-семена; 7-диафрагма; 8-шлюзовой питатель-дозатор; 9-резевуар для рабочей жидкости; 10-дозатор; 11-распылитель; 12-суживающее сопло; 13-диафрагма; 14-шлюзовой затвор;
15-устройство для отбора проб
[
[
]
∑
]
[
]
[
]
∑
.
(1.9)
[
] .
*
+
(1.10)
[
]
+ .
∑
*
(1.11)
Уравнение описывает связь между осредненными значениями скоростей движения газа (воздуха), твердых частиц (компоненты оболочки), давлений и концентрации твердого компонента (семян).
27
На основе этих предпосылок автором данной работы построена номограмма для определения скорости частиц пневмотранспортируемых компонентов оболочки [144].
Процесс нанесения искусственной оболочки включает взаимодействия
компонентов оболочки и семян во вращающемся барабане. М.Н. Летошневым [159] рассмотрены кинематические режимы цилиндрических решет. Автор выделяет два принципиально различных видов движения, отличающихся
наличием или отсутствием фазы относительного покоя в общем цикле движения.
Возможно движение, состоящее из одной фазы – фазы скольжения
(рис. 1.8).
Для каждого диаметра барабана dt существует определенное критическое число оборотов:
,
√
(1.12)
выше которого семена под действием центробежной силы вращаются вместе
с барабаном.
При скоростях ниже критической возможно несколько видов движения
(рис. 1.9). Если число оборотов
,
то часть семян находится в «катарактном» движении, т.е. они поднимаются
вращающимся барабаном на некоторую высоту, с которой падают по параболической траектории.
При таком движении градиент скорости отдельных элементарных потоков небольшой, отдельные слои «вращаются» примерно с одинаковой угловой скоростью, но, несмотря на это, режим «катарактного» движения технологически непригоден для смешивания и нанесения искусственной оболочки [277].
28
Рис. 1.8. Режим второго
вида
Рис. 1.9. Схема видов движения семян:
1 – центробежное; 2 – катарактное; 3 – каскадное; 4 – перекатывание; 5 – скольжение;
6 – направление общей циркуляции
При меньшей скорости вращения происходит «каскадное» движение
загрузки, когда семена поднимаются на некоторую высоту и скатываются
вниз (рис. 1.9).
Движение семян определяется двумя слагаемыми:
- центростремительным ускорением
- тангенциальным ускорением
;
.
Система уравнений относительного движения:
} ,
(1.13)
при этом условие отрыва (N=0)
√
где
,
– абсолютная угловая скорость зерна в момент отрыва;
– ускорение свободного падения, м/с2;
– радиус барабана.
29
(1.14)
После отрыва семян от поверхности барабана начинается фаза свободного движения. На основании формулы (1.14) эта скорость определится величиной:
√
(1.15)
Автором [110] получена скорость скатывания (сползания) с использованием теоремы приращения кинетической энергии движущегося тела на
бесконечно малом участке пути
(
)
.
(1.16)
Используя основные закономерности движения материала во вращающемся барабане, авторы установили [226], что челночный режим и режим
обкатывания наблюдаются, когда материал представляет собой твердое тело.
Эти режимы наблюдаются и в случае сыпучего материала при малой степени
заполнения барабана, и в случае небольшого трения о внутреннюю поверхность барабана. Режим переката; водопадный режим; циклический режим
наблюдаются в случае сыпучего материала.
При режиме переката основная масса сыпучего материала движется по
круговым траекториям со скоростью, равной угловой скорости вращения самого барабана. Достигнув высшей точки, материал слоем определенной толщины начинает ссыпаться вниз. При этом центр тяжести загрузки остается на
одном месте, а вокруг него «вращается» загруженный материал – у стенки
барабана он поднимается вверх, а по свободной поверхности, расположенной
к центру барабана, ссыпается вниз. Поэтому траекторию движения частиц
можно условно разделить на две характерные области: подъема и осыпания.
Для уточнения скорости движения частиц материала на этих участках
авторами [226] определены угол обхвата засыпки дражируемого материала
(β0), координаты центра масс материала в зависимости от коэффициента заполнения загружаемого материала (к*) и угла отклонения оси вращения барабана от вертикали (α).
30
Полученные рациональные значения технологических параметров дражирования семян овощных культур (радиус барабана 0,5 м, угол наклона 30320, коэффициент заполнения 0,1, частота вращения барабана 20 мин -1) позволили начать проектирование и создание дражираторов для технологий
предпосевной обработки семян.
Из обзора способов предпосевной обработки семян следует, что для
обработки семян защитно-стимулирующими веществами широко используют
влажный (мелкодисперсный) способ, который постепенно вытесняет сухой и
полусухой способы обработки. Для лучшего удержания препарата в суспензию добавляют водорастворимые полимеры. Такой способ обработки получило название инкрустирование (рис. 1.10).
протравленные
дражированные
инкрустированные
семена
семена
семена
Рис. 1.10. Семена, обработанные различными способами
Инкрустируют крупные семена, имеющие округлую форму или крупные фракции (например, крупные фракции моркови обычно вместо дражирования инкрустируют). Семена мелкой фракции, некруглой формы и с шероховатой поверхностью целесообразно дражировать.
Исследования технологий и технических средств позволили установить, что наиболее равномерное распределение защитно-стимулирующих
компонентов происходит в камерных, роторно-статорных и инерционнофрикционных протравливателях, а также, что необходимо провести анализ
кинематического режима вращающихся цилиндрических поверхностей и
формализовать зависимость семян от оборотов барабана, которые могут
находиться в различных видах движения: «катарактный», каскадный, перека-
31
тывание, скольжение - последние два целесообразно использовать для процесса нанесения искусственных оболочек.
В режиме перекатывания семена в относительном покое поднимаются
на некоторый угол и под действием силы тяжести скатываются вниз (т.н.
«челночный» режим). В режиме скольжения семена относительно внешней
системы координат становятся неподвижными, т.е. скорость движения семени численно равна окружной скорости барабана (его еще называют режим
«обкатывания»).
1.3. Технология обработки семян защитно-стимулирующими
препаратами
Семена сельскохозяйственных культур различаются по размеру, форме,
окраске, опушенности, строению оболочки, химическому составу и другим
признакам. У одних культур эти признаки в благоприятных условиях способствуют дружному прорастанию семян, в менее благоприятных – растянутому.
Семена огурца, редиса, капусты дают всходы обычно на 5-6-день, а у
моркови, лука, петрушки – лишь на 12-14-день. Преодолевают тугорослость
различными приемами предпосевной подготовки семян: намачиванием, обработкой кислородом, стимуляторами различной природы, которые рассмотрим ниже.
Способность семян давать всходы неодинакова даже у одной и той же
культуры, имеется определенная зависимость между всхожестью и размерами, плотностью семян. Путем сортировки их по размеру, плотности и другими приемами можно значительно увеличить всхожесть.
Наличие на поверхности семян щипиков, опушения, бугорков затрудняют равномерно распределять их по поверхности поля. Поэтому посевы нередко бывают либо изреженными, либо загущенными. В изреженных посевах
снижается урожайность, получается нестандартная продукция (например, в
32
изреженных посевах льна из-за грубых стеблей уменьшается выход волокна),
загущенные посевы необходимо прореживать [189, 190, 310].
Использование терочных машин, дробление клубочков (у свеклы),
дражирование семян и делинтировка (у хлопчатника) облегчают равномерный или точный посев семян, существенно снижают затраты на выращивание, уменьшают посевные нормы [10, 86, 114, 215, 227…229].
Эффективность различных приемов зависит не только от того, выдержана технология подготовки семян или нет. Большое значение имеют здесь
условия, в которых эти приемы используются. Например, намачивание семян
малоэффективно, а то и просто вредно, если семена сеют в пересушенную
или переувлажненную почву.
Вопросы предпосевной подготовки семян различных сельскохозяйственных культур и их особенности подробно освещены в работах [153, 243].
1.4 Исследование технологий и технических средств по подготовке семян
различных сельскохозяйственных культур к посеву
Семена многих овощных культур чрезвычайно мелки. Так, у репы,
моркови, салата в 1 г содержится до 1000-1500 семян, у сельдерея и щавеля –
до 3-6 тыс. семян. Многие из них обладают высоким коэффициентом размножения и урожаем семян. Например, один семенник белокочанной капусты дает 40 г семян (10000 шт.), урожай семян моркови с 1 га обеспечит
площадь посева около 80 га. При этом семена многих овощных культур имеют низкую и растянутую всхожесть, различные причины которых рассмотрены в работах А.И. Бернгардта, С.А. Бондаренко, Е.А. Воронина, В.Д. Мухина
и др. [28, 30, 42, 189, 190, 263].
Причиной растянутой всхожести семян эфиромасличных культур могут
быть экзогенное состояние покоя (вызываемое внешними факторами) связанное с отсутствием одного или нескольких благоприятных факторов окружающей среды (свет, вода, требуемая температура) или эндогенное (возникающее внутри организма) состояние покоя, к которому относится наличие
33
ингибирующего вещества (замедляющее прорастание), или неполное развитие эмбриона семени. У различных семян развито то или иное состояние покоя. По сведениям Биддингтона, Чатурведи, Дабровской и др. семена сельдерея демонстрируют экзогенное состояние покоя, а семена петрушки – эндогенное [293, 295, 298].
По сообщению Чатурведи и Муралиа, семена некоторых видов зонтичных прорастали неудовлетворительно (<10%) после их замачивания в водном
экстракте, приготовленном из подобных семян, что указывает на присутствие
ингибирующего вещества [296].
Като и др. обнаружил в семенах петрушки кумарин (гераклион), который замедлял прорастание семян. Он высказал предположение, что это вещество содержится в семенной оболочке, поэтому нужен метод, позволяющий
удалять внешнюю часть семени [305].
Необходимо отметить, что на всхожесть семян также влияет их положение в развивающемся родительском растении (маточниках). Томас и др.
[321] обнаружили уменьшение прорастания семян сельдерея во вторичных,
третичных и четвертичных зонтиках по сравнению с первичными. Грей и
Стекел [302] сообщали, что прорастание семян моркови также изменялось в
зависимости от их порядка.
Исследованиями Дабровской, Хопкинсона и др. установлено, что полевая всхожесть семян столовой свеклы, как правило, значительно ниже, чем
лабораторная [298, 304].
При тестировании влияния на всхожесть 40 видов материала для дражирования Мухиным [311] было обнаружено, что десять из них подавляли
всхожесть семян, один улучшал, а остальные не оказывали никакого влияния.
Это подтверждается и результатами исследований, проведенных в [298], в
ходе которых было обнаружено, что материал «Кутно» и датский материал
«Марибо» давали разные результаты.
34
Исследования Бышевского и Хробака показали [294], что при неблагоприятных весенних условиях дражирующий материал играет роль регулятора
влажности и температуры в процессе роста и развития растений.
Авторами было исследовано влияние формы семян и схем посева на
коммерческие характеристики столовой свеклы. В экспериментах использовались целые и разрезанные на части семена-шарики, а так же дражированные семена. Схемы посева варьировались от 1 до 4 млн. растений на 1 га.
Были изучены характеристики столовой свеклы для потребления в свежем
виде (товарная продукция диаметром 40-100 мм) и на переработку (40-80
мм), а также качество корнеплодов по содержанию сахара, аскорбиновой
кислоты (витамина С) и коэффициенту пигментации корнеплодов.
Оценивалась форма семян (семена-шарики, дражированные семена) и
схема посева: 10 х 5 и 20 х 2,5 см (около 2 млн. растений на га), 10 х 3,3 и 20
х 1,65 см (т.е. 3 млн. растений на га) и 10 х 2,5 и 20 х 1,25 см (4 млн. растений
на га). Измерялись сухой вес плодов, общее содержание сахара методом
Шорл-Люффа, аскорбиновой кислоты ксилоловым методом и степень окраски плодов в аппарате Хантера.
Сравнение динамики прорастания показало, что семена-шарики прорастают быстрее, чем дражированные семена.
Самый высокий урожай был получен при плотности посева в 2 млн.
растений на 1 га (расстояние 10 х 5 см) (табл. 1.1 приложения 21).
Значительно более высокий урожай корнеплодов с диаметром более 50
мм был получен от дражированных семян. Это объясняется более низким количеством растений, полученных от дражированных семян и более быстрым
и единообразным ростом корнеплодов (табл. 1.2 приложения 21).
Результаты химических анализов на содержание сухого вещества, сахара и аскорбиновой кислоты показали, что различия в их содержании связано с погодными условиями и плотностью посева и не зависят от формы семян.
35
1.5. Современные технологии и технические средства предпосевной обработки семян с целью повышения качества технологического процесса
высева и улучшения всхожести семян
Начало изучению технологических процессов было положено в начале
прошлого столетия основоположником земледельческой механики В.П. Горячкиным [45]. На основе применения законов механики он впервые в мировой практике провел анализ технологических процессов сельскохозяйственных машин.
Дальнейшее развитие идей В.П. Горячкина отражено в работах С.В.
Полетаева, М.Н. Летошнева, Г.Т. Павловского, А.Я. Соколова, В.М. Цециновского [45, 159, 198, 254, 270] и др. В них расчет и конструирование машин
и их узлов увязывались с физико-механическими свойствами обрабатываемого материала с учетом варьирования показателей этих свойств, суть которых состояла в том, что все внешние факторы рассматривались как вполне
определенные, заранее известные.
Существенным недостатком этих исследований, базирующихся на детерминистических представлениях о работе машин, является то, что они не
учитывают реального вероятностного характера изменения условий функционирования машин. Как известно [161, 162, 170], такие условия функционирования, как влажность, чистота, размерные характеристики семян имеют вероятностную природу и оказывают существенное влияние на характер протекания технологических процессов, обуславливая непостоянство их оценочных показателей.
Исследования, связанные с описанием поведения, анализа и синтеза
сельскохозяйственных машин с учетом вероятностной природы их функционирования и методов теории случайных функций впервые были выполнены и
теоретически обоснованы основоположником земледельческой статистической динамики профессором А.Б. Лурье [161, 162, 170, 175, 176].
Впоследствии эти методы нашли свое отражение в работах В.Г. Еникеева, В.Д. Шеповалова, И.С. Нагорского, В.П. Рослякова, Э.Н. Кошеварова,
36
В.П. Елизарова, Е.И. Давидсона, А.М. Валге, Л.Е. Агеева, В.А. Смелика, И.З.
Теплинского, А.П. Иофинова [4, 35...38, 57...62, 78, 79, 81...84, 99, 240, 243,
242, 244...246] и др. авторов.
В общем случае эта теория предполагает, что любая сельскохозяйственная машина представляет собой динамическую систему, осуществляющую преобразование входных переменных (возмущений) в выходные, которые показывают, как работает машина в условиях нормального функционирования. Расчетная схема в этом случае представляется в виде модели, построенной по принципу "вход-выход" [170]. Вход такой модели задается вектор-функцией условий работы (возмущений)
выход - вектор-функцией
{
{
}, а
}, характеризующей
технологические, энергетические и другие показатели работы машины. Математическое описание поведения машины при этом представляется зависимостью:
[
],
(1.17)
где А - оператор системы, показывающий, как реагирует машина на входные
воздействия.
Получение операторов А машин и их технологических процессов теоретическими методами представляет собой чрезвычайно трудоемкую, а подчас неразрешимую задачу. Отмечаемое предполагает использование методов
идентификации, базирующихся на опытной информации о входных и выходных процессах машин, полученной в условиях нормального функционирования.
Такой подход к исследованию сельскохозяйственных машин связан с
обработкой больших объемов информации, что предопределило широкое использование средств вычислительной техники.
По мере развития теории статистической динамики сельскохозяйственных машин развивались и совершенствовались методики регистрации, обработки и анализа информации о входных
и выходных
переменных
моделей функционирования. Решались задачи по определению статистически
37
достаточных длительностей по времени
сов, выбору шага дискретизации
реализаций исследуемых процес-
при построении их дискретных аналогов
и алгоритмов вычисления на компьютере оценок их статистических характеристик.
Было установлено, что у большинства технологических процессов в
сельском хозяйстве в режиме нормального их функционирования сохраняется постоянство оценок математических ожиданий
. Автокорреляционные функции
и дисперсий
процессов имели тенден-
цию к затуханию и зависели только от разности моментов времени
. Это позволило принять рабочую гипотезу о стационарности таких процессов. На основании анализа частотных составов процессов и амплитуды колебаний значений было также установлено, что при
незначительных колебаниях ординат текущего математического ожидания
технологические процессы машин и оборудования можно считать стационарными по математическому ожиданию и дисперсиям на наблюдаемом
интервале .
Исследования оценок статистических характеристик, вычисленных по
ансамблям реализаций и отдельно взятым реализациям позволили установить
совпадение одноименных оценок, свидетельствующее об эргодичности процессов [81].
Вместе с тем, ряд технологических процессов (машин по предпосевной
и послеуборочной обработке, сушке и др.) не отвечают условиям стационарности, что потребовало создания методик вычисления оценок их статистических характеристик по ансамблям реализаций [83].
В общем случае эффективность динамических систем оценивают
ошибкой
ее функционирования [61]
,
показывающей потери реальной системы
в сравнении с идеальной
(1.18)
.
Основное условие эффективности функционирования технологического про38
цесса – нахождение векторной функции
|
|
в допускаемой области
, т.е.
|
|
.
(1.19)
Отсюда возникает задача установления допустимой области функционирования технологических процессов машин и оборудования.
Краткий обзор и анализ показывает, что к настоящему времени созданы
определенные научные и технологические основы повышения эффективности функционирования технологических процессов, существует множество
способов предпосевной подготовки и обработки семян, при этом отсутствует
методика оценки качества каждого из составляющих технологического процесса предпосевной обработки семян с учетом вероятностной природы условий функционирования и рационального соотношения различных способов
обработки. Причиной этого является незавершенность методологических
разработок по формализованному описанию технологических процессов с
дифференциацией оценок качества их функционирования на каждой операции, составляющей технологию предпосевной обработки семян. Отмеченное
позволяет сформулировать задачу данного исследования, которая в общем
случае заключается в повышении эффективности технологических процессов
с учетом особенностей функционирования каждого из этапов технологического процесса предпосевной обработки семян.
1.6. Цели и задачи исследований
Разнообразие семян сельскохозяйственных культур, отличающихся по
многим параметрам требует учета всех их особенностей для решения задач
предпосевной подготовки и обработки семян.
Эффективность различных приемов предпосевной подготовки семян
зависит от соблюдения технологий и многообразия условий, при которых
выполняются те или иные технологии.
В данное время овощеводство является высокорентабельной, в то же
время остроконкурируемой отраслью. Заготовка качественной товарной
39
овощеводческой продукции и высококачественных кормов ставит задачи
разработки и применения научно-обоснованных инновационных технологий
предпосевной обработки и подготовки семян. Семена, обладающие растянутой всхожестью, при традиционной технологии дражирования без учета этих
особенностей будут иметь еще больший срок всходов, а то и вовсе могут не
взойти. Для получения высококачественных семян овощных культур с улучшенной всхожестью и энергией прорастания необходимо при подготовке семенного материала к посеву учесть их свойства и особенности строения биологической структуры.
Бобовые культуры (люцерна, клевер, заячий горошек) обладают высокими кормовыми качествами, а испанский астрагал (заячий горошек) к тому
же не вызывает метеоризма (вздутия) у животных, но имеют низкую всхожесть из-за непроницаемой оболочки.
Нанесение искусственной оболочки для бобовых кормов без добавления специальных микроэлементов в оболочку, смягчающих твердосемянность (в частности бора и молибдена) также приводит к затягиванию сроков
всходов [281, 282].
Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур возможно
лишь при использовании для посева семян с высокой сортовой чистотой и
посевными качествами. Чтобы грамотно оценивать качество семенного материала, нужно знать способы оценки сортовой чистоты и посевных качеств.
Понятие «посевные качества семян» включает в себя всхожесть, энергию прорастания, силу роста, жизнеспособность, влажность, чистоту и зараженность семян вредителями и болезнями [52...55].
Качество драже с искусственной оболочкой зависит также от применяемых композиционных материалов для оболочки. Они должны быть строго
дифференцированы с учетом свойств обрабатываемых семян, почвенноклиматических условий, сроков сева и т.п.
Для выбора наполнителя необходимо изучить их физико-механические,
физико-химические, биологические и др. свойства. Выбор наполнителя также
40
должен иметь технико-экономическое обоснование, поскольку его переработка требует значительных затрат, связанных с получением, сушкой, измельчением, сепарированием и т.п. Гранулометрический состав наполнителей должен соответствовать размерным характеристикам обрабатываемых
семян. При подготовке наполнителей также необходимо учитывать биологические особенности и химический состав обрабатываемых семян.
Обязательным агротехническим приемом предпосевной обработки семян является протравливание. При выборе протравителя учитываются свойства используемого наполнителя. Процесс обработки с применением пестицидов должен обеспечить требуемые санитарно-гигиенические условия для
обслуживающего персонала и охраны окружающей среды, обеспечение более безопасных условий транспортировки и хранения обработанных семян.
Нанесение искусственных оболочек является важным звеном предпосевной обработки семян. Изучив физико-механические, физико-химические и
биологические свойства семян, свойств наполнителей, клеящей жидкости и
др. компонентов оболочки, направленных на повышение качества обрабатываемых семян, необходимо разработать технологию нанесения искусственных оболочек для семян различных сельскохозяйственных культур с учетом
этих особенностей. Различия в технологиях обработки требуют внесения необходимых изменений и дополнений в конструкцию, кинематический, эксплуатационный режим существующих промышленных, опытных образцов
создаваемых машин [13, 17, 18, 19, 74, 231, 232].
Заключительным этапом процесса нанесения искусственных оболочек
является сушка семян, которая имеет свои особенности для таких семян. В
процессе нанесения искусственных оболочек семена поглощают значительное количество влаги, находящейся в связывающем растворе (клее). При
сушке семена должны полностью сохранить не только их всхожесть, но и необходимые форму, прочность и пористость оболочки.
Известные способы сушки обычных семян неэффективны для семян с
искусственной оболочкой. При сушке они не должны подвергаться активно41
му воздействию, приводящему к механическим повреждениям (истиранию,
растрескиванию оболочки). Конструкция сушилок для таких семян должна
отвечать указанным требованиям, и также иметь технико-экономическое
обоснование.
Научный анализ разработок, направленных на совершенствование и
повышения эффективности подготовки семян к посеву позволил установить
следующее:
- недостаточно формализована количественная оценка параметров взаимодействия семян и защитно-стимулирующих компонентов, необходимых
для обеспечения полноты обработки и равномерности распределения защитно-стимулирующих компонентов, а также для снижения при этом травмирования зерен;
- отсутствуют методологии определения рационального соотношения
загрузки машин (производительности) и качества обработки, влияния режима
работы машин и оборудования на эти показатели;
- отсутствуют оценки свойств наполнителей, их влияния на работу машин, на рост и развитие растений, отсутствует методология дифференцированного подхода к выбору наполнителей;
- отсутствуют исследования влияния искусственной оболочки на семена с растянутой всхожестью и способов ее улучшения и методики определения параметров сушки семян с искусственной оболочкой и влияния конструктивно-технологических параметров сушилок на качество оболочки.
На основании перечисленных выводов поставлены следующие задачи
исследования:
- разработать методологию оценки эффективности функционирования
комплекса машин по предпосевной подготовке и обработке семян нанесением искусственных оболочек с учетом вероятностной природы условий их
функционирования;
42
- разработать технологии и технические средства предпосевной подготовки и обработки семян различных сельскохозяйственных культур с учетом
особенностей каждой;
- установить критерии оценки эффективности функционирования
средств механизации технологических процессов предпосевной подготовки и
обработки семян, разработать и исследовать математические модели технологических процессов, методов и средств повышения эффективности функционирования средств механизации технологических процессов предпосевной подготовки и обработки семян;
-
исследовать
процесс
пневмотранспортирования
защитно-
стимулирующих компонентов, влияния пневмотранспорта на равномерное
распределение защитно-стимулирующих компонентов по поверхности семян,
выполнить экспериментально-теоретические исследования процесса взаимодействия семян и защитно-стимулирующих компонентов при нанесении искусственных оболочек, снижения риска травмирования семян, а также оценки соотношения загрузки, режима работы и производительности машин в
технологии предпосевной обработки семян;
- разработать и обосновать конструктивно-технологические параметры
сушилки для семян с искусственной оболочкой, провести испытания в производственных условиях разработанных технических средств и определить
их технико-экономические показатели.
Совокупность перечисленных вопросов, направленных на повышение
эффективности технологического процесса предпосевной обработки семян, а
также экономию ресурсов, имеет важное народно-хозяйственное значение в
технологическом обеспечении механизации сельскохозяйственного производства.
Для решения поставленной проблемы была разработана многоуровневая структурная схема (рис. 1.11) процесса проведения исследований с расположением элементов, находящихся на различных уровнях и логически взаимосвязанных между собой.
43
Рис. 1.11. Структурная схема исследований
44
II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРЕДПОСЕВНОЙ
ОБРАБОТКИ СЕМЯН КАК ОБЪЕКТ ДЕЗАГРЕГИРОВАНИЯ
НА СОСТАВЛЯЮЩИЕ И УСТАНОВЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ЕГО
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
2.1. Информационные модели технологического процесса
2.1.1. Модели функционирования технологического процесса предпосевной обработки семян. Рассмотрим динамическую характеристику технологического процесса предпосевной обработки семян как неизвестную линейную систему [61, 62, 188]. Ее можно рассматривать как элемент, определяющий связь между входными и выходными параметрами технологического процесса (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Общая информационная модель с критерием качества
Знание динамической характеристики такого элемента весьма полезно
при синтезе или анализе технологического процесса, который содержит этот
элемент. Для технологического процесса с обратной связью задача синтеза
решается на основе информации о динамических свойствах каждого элемента этого технологического процесса.
Чтобы определить неизвестные динамические характеристики технологического процесса предпосевной обработки требуется математически представить связь между его входными и выходными параметрами. В общем слу45
чае технологический процесс может быть описан соотношениями между
входными
( )
параметрами
( )
( ),
и
выходными
параметрами
( ) Существует много способов представления этой связи [37, 38,
61, 62, 83, 84, 167-170].
С учетом изложенного, информационную модель технологических
процессов предпосевной подготовки семян и оценку качества их функционирования можно представить в виде следующих структурно-взаимосвязанных
систем (рис. 2.2) [81].
Рис. 2.2 Информационная модель оценки технологических процессов
предпосевной подготовки и обработки семян
В такой системе часть входов управляема и представлена предварительными подготовительными операциями (
), предназначенными
для выполнения набором машин и устройств, параметров и режимов их работы (
).
Другая часть входов, представленная векторами
, неуправля-
ема и непосредственно не измеряется. Их составляющие могут обладать кор-
46
реляционными свойствами и оцениваться своими плотностями распределений.
В данном случае составляющие вектора
характеризуются свойствами
семян и компонентов оболочки (размеры, состав, концентрация), от которых
зависит производительность машин и устройств для подготовительных и заключительных этапов подготовки и обработки семян.
Выходные характеристики системы определяются векторами
, техно-
логических процессов, выполненных в соответствии с агротехническими
требованиями (количеством семян с искусственной оболочкой с заданным
качеством).
Скалярный вектор, обобщенный показатель качества, некоторым образом зависит от состояния входов
(
где
) ,
(2.1)
– количественные и качественные показатели системы;
– оператор преобразования входных величин
Составляющие вектора
.
показывают, насколько эффективно функци-
онирует система в целом.
Поскольку часть выходов
зависит от векторов
,
и
, то должны иметь место неравенства вида
(
)
,
(2.2)
отражающие ограничения, накладываемые на свободу выбора параметров
(
) .
(2.3)
Задача оптимизации сводится к максимизации вероятности сохранения
допуска количественных и качественных параметров каждого из этапов технологических процессов
является (
Из-за помехи
, где выбором вектора управляемых параметров
).
функция сохранения допуска может изменяться и сле-
дует говорить о максимизации ее математического ожидания.
47
[
]
[
]
[
∫
где
(2.4)
] ( )
– оператор преобразования входных векторов в выходные;
– набор машин для подготовительно-заключительных опе-
рации;
– векторы помех, определяемые свойствами семян и компонентов оболочки;
– подготовительно-заключительные операции.
Процедура многопараметрической оптимизации сводится к нахождению векторов
(одного из вариантов подготовительно-заключительных опе-
рации), которые удовлетворяют неравенствам:
[(
)(
[(
где
)(
)(
)(
)]
(2.5)
)]
(2.6)
– заданный уровень качества системы;
– ее наименьшее значение.
Максимизация вероятности сохранения допуска не предполагает до-
стижения максимума всеми его составляющими, которые могут принимать
определенные значения и характеризовать свойства системы.
Принято считать, что фактически обобщенная система оценки вероятности сохранения допуска
ночных показателей
и совокупность значений дополнительных оце-
меньше или равно значениям
и
, причем
мо-
гут не принимать экстремальных значений.
Выполнение этих условий предполагает выполнение всех операций с
соблюдением агротехнических требовании и необходимого качества.
48
(2.7)
}
Допуск на текущее значение выходного технологического процесса
или операции, находящегося под воздействием случайных возмущений, может быть сохранен, если входные возмущения соответствуют допускаемым, с
учетом которых комплектовались машины и оборудования как динамические
системы. Таким образом, если характеристики входных возмущений и режимы работы машин и оборудований не соответствуют допускаемым, то не
корректна и постановка вопроса сохранения допуска выходным технологическим процессом. Отмеченное ставит в зависимость сохранение допуска
выходным процессом ( ) от режима работы машин и оборудований
пуска
и до-
на текущее значение входного процесса ( )
(
).
(2.8)
В случае функциональной статистической связи между входным и выходными процессами задача оценки и сохранения оценки текущих значений
допусков технологических процессов решена в работах А.Б. Лурье [161, 162],
С.А. Иофинова [3], В.Г. Еникеева [81, 83].
Особую сложность задача оценки и сохранения допускаемых значений
выходных технологических процессов приобретает в том случае, когда связь
между входными и выходными процессами динамическая и описывается
дифференциальными уравнениями, а допусковые поля формируются случайными функциями времени (рис. 2.3).
49
Рис. 2.3. Схема оценки допускаемых значений выходных процессов при динамической функциональной связи между входом и выходом машины
Если на вход динамических систем поступают входные возмущения,
являющиеся случайными функциями времени со своими оценками статистических характеристик: средними значениями
( ), дисперсиями ̃ , плотно-
стями распределения вероятностей ( ), корреляционными функциями ( )
и их спектральными плотностями ( ), то справедлива запись следующего
вида:
,
где
( )
( )( )
{
(
(
(
)
},
)
)
(2.9)
( ) – соответственно дисперсия, корреляционная функция и
спектральная плотность выходного процесса.
В соответствии с (2.9) справедливо и соотношение
50
{ (
где
) ( )}
{
( )
,
( )
( )}
(2.10)
– допуск на текущее значение выходного технологического про-
цесса;
– количество выбросов за установленный случайный уровень;
– минимальное значение выброса;
– максимальное значение выброса;
– среднее значение и среднее квадратическое отклонение площади выброса;
– среднее значение и среднее квадратическое отклонение длительности выброса;
(
) ( ) – плотности вероятности распределения площадей
длительности
и
выбросов.
С позиций отмеченного, функциональная модель формирования искусственной оболочки состоит из следующих подсистем (рис. 2.4): подготовка
семян, клеящей жидкости, наполнителя и протравителя. Входными воздей( ) и качество –
ствиями для процесса сушки семян является количество –
( ) исходных семян, а управляющим – количество теплоносителя –
( ).
Выходными переменными для каждого элемента подготовки семян будут количество и качество обработанных семян, удаляемая влага –
( ) и отходы –
( ). Управляющим воздействием для процесса измельчения является зазор
между измельчающими элементами –
или усилие пружины ножа, а для
приготовления рабочей жидкости – количество воды –
( ). На схемах из-
лишки компонентов оболочки (наполнителя и протравителя) при дозировании обозначены –
( ).
51
52
Рис. 2.4. Модель функционирования этапов формирования искусственной оболочки
Для процесса нанесения искусственной оболочкой важное значение
имеет концентрация клеящей жидкости. При большой концентрации затягиваются сроки всходов, поскольку дольше разлагается искусственная оболочка, а при малой концентрации происходит ее осыпание. В настоящее время
достаточно различных микропроцессорных устройств, контролирующих и
обеспечивающих необходимую концентрацию различных жидкостей [40,
236, 245].
Что касается подготовки наполнителей, то в настоящее время также
разработаны и обоснованы параметры различных измельчителей (валковых,
конусных, молотковых, дисковых), которые обеспечивают необходимую тонину помола наполнителей (до 0,1мм для мелкосеменных культур) [98].
Также определяющим фактором является выбор кинематического режима работы машины. Характер движения сыпучих материалов во вращающемся барабане зависит от его угловой скорости, коэффициентов трения,
формы, плотности и размеров частиц, а также от массы загрузки
(рис. 2.4) [141, 240, 277, 310].
Входными параметрами для процесса подготовки компонентов искусственной оболочки являются масса загрузки
исходных компонентов
( ),
( ),
( ),
( ),
( ) и качество
( ). Выходными параметрами подго-
товки семян являются подача обработанных семян
( ) и их физико-
механические свойства. В качестве последнего показателя используется угол
трения семян –
. Выходными параметрами для процесса подготовки клея-
щей жидкости являются количество
концентрация
( ) клеящей жидкости (полимера) и ее
( ), %. Выходными параметрами для процесса подготовки
наполнителя являются подача наполнителя
( ) и его физико-механические
свойства. В качестве этого показателя используется гранулометрический состав наполнителей – .
При подготовке семян и других компонентов к процессу нанесения искусственных оболочек ввиду изменения их физико-механических свойств, а
также в зависимости от производительности соответствующих установок их
53
загружаемая масса
дачу –
( ),
( ),
( ),
( ),
( ) преобразуется соответственно в по-
( ). На предварительном этапе нанесения искусствен-
ных оболочек из-за взаимодействия семян
( ) и клеящей жидкости
( )у
первых изменяются физико-механические свойства, что приводит к изменению скорости скатывания их по внутренней поверхности барабана –
( ).
При достаточно высокой скорости скатывания (без отрыва от поверхности)
подача наполнителя
( ) обеспечивает коагуляцию наполнителя к поверх-
ности семян и выход их с искусственной оболочкой
( ) (рис.2.4).
Одним из определяющих факторов обеспечения качества семян с искусственной оболочкой является их предварительная подготовка. Семена некоторых овощных культур характеризуются тугорослостью и низкой всхожестью. Для повышения всхожести проводят различные виды обработки.
Например, при обработке семян эфиромасличных культур перед посевом вместо шлифования проводят замачивание (рис. 2.5) с целью удаления
(растворения) эфирной оболочки, содержащей ингибирующие вещества,
кроме того семена проходят ферментацию. Для растворения эфирной оболочки необходимо менять замачиваемую воду. При этом возможны потери
семян
( ) вместе с водой [146].
Рис. 2.5. Модель предпосевной обработки замачиванием
54
При заблаговременном нанесении искусственной оболочки проводят
шлифование (рис. 2.6).
Для обеспечения необходимого качества технологического процесса
необходимо установить требуемый зазор и обороты -
( ). Здесь вместе с отходами
между барабаном и пластинами
от
( ) возможны потери семян
( ).
Рис. 2.6. Модель предпосевной обработки шлифованием
Подготовка раствора полимера заключается в следующем (рис. 2.7)
Рис. 2.7 Модель приготовления раствора полимера
55
Подготовка наполнителя включает следующие операции (рис. 2.8).
Рис. 2.8 Модель подготовки наполнителя компонентов оболочки
С учетом вышеизложенного построена модель функционирования технологических процессов подготовки семян и компонентов и обработки первых нанесением искусственных оболочек (рис. 2.9).
2.1.2. Расчет допустимых значений оценок показателей работы
машин по предпосевной обработке семян. С позиции качества технологических процессов, имеющих место при подготовке семян к посеву, существенным является получение количественных оценок их протекания.
Такими оценками, исходя из изложенного и если предположить, что
исследуемые процессы являются случайными величинами со свойствами
стационарности и эргодичности, будут допуски
на их протекания во
времени.
Вероятность сохранения допуска (количественной оценки качества
протекания процессов при предпосевной обработке) определяется
∫
( )
,
(2.11)
где ( ) – плотность распределения параметров .
Распределение этих параметров отличается от нормального, но при
расчете допустимых значений оценок качества технологических процессов и
операции предпосевной обработки можно считать их распределение нормальным [164]. При нормальном распределении параметров соотношение
(2.11) приводится к следующему виду:
56
57
Рис. 2.9 Модель функционирования технологического процесса нанесения искусственных оболочек
(
где
)
(
)
(
) ,
(2.12)
( ) – функция Лапласа,
– нормированное значение аргумента.
При симметричном отклонении
относительно среднего значения
возможность ее проявления с вероятностью
в интервале
опреде-
лится следующим образом:
если интервал
и
симметричен относительно центра рассеивания и
а
то формула (2.12) примет вид:
(|
и поскольку
|
)
(
)
(
) ,
(2.13)
( ) – функция нечетная, то уравнение будет иметь вид:
(|
|
)
( )
(2.14)
(|
|
)
( ) ,
(2.15)
или
где
– функциональный допуск на отклонение,
⁄
⁄
,
– коэффициент вариации.
Таким образом, количественной оценкой качества протекания процесса
при предпосевной обработке семян будут допуски, за пределы которых процессы на должны выходить. Исходя из сказанного, критерием оптимизации
процессов при предпосевной обработке семян будет вероятность сохранения
допуска на данный процесс, следовательно, чем выше вероятность сохранения допуска, тем большим технологическим требованиям должен отвечать
весь технологический процесс предпосевной обработки семян и качество работы каждой машины.
Выражения (2.14) и (2.15) использованы для определения вероятности
сохранения заданных допусков
по результатам экспериментальных ис58
следований процессов нанесения искусственных оболочек после вычисления
их числовых характеристик – среднего значения
отклонения
и среднеквадратического
и расчетов их допускаемых значений при заданном значении
.
В силу статистической природы процессов предпосевной обработки
семян в условиях нормального функционирования машин и оборудований
для оценки параметров вычисляли средние значения характеристик этих параметров с учетом достоверности и надежности полученных характеристик.
Установив ограничения на показатель
, по полученным характери-
стикам определяли допустимые значения на показатели агротехнических
требований процессов предпосевной обработки семян и качества работы машин и оборудований.
С учетом изложенного, критерием повышения эффективности технологических процессов при нанесении искусственных оболочек должно служить
повышение вероятности сохранения допуска ( )
показателей каче-
ства технологических процессов, а именно, угла трения и подачи семян, концентрации и подачи клеящей жидкости, гранулометрического состава и подачи защитно-стимулирующих компонентов, скорости пневмотранспорта
защитно-стимулирующих компонентов и кинематического режима процесса
нанесения искусственных оболочек.
Дезагрегирование структурной модели технологического процесса
предпосевной обработки семян, приведенной на рис. 2.2 на составляющие,
представленные на рис. 2.5…2.8, позволили установить набор технологических процессов, изменение количественных характеристик которых и динамики протекания существенно влияет на процесс предпосевной обработки
семян в целом. Эту совокупность представляют следующие процессы: подготовка семян, клеящей жидкости, защитно-стимулирующих компонентов и
наполнителей, обеспечение их взаимодействия с целью наслаивания и коагуляции последних, с образованием искусственной оболочки.
59
2.2. Способы и математическая модель движения семян
и компонентов в барабане
2.2.1. Способы взаимодействия семян и защитно-стимулирующих
компонентов. Процесс формирования искусственной оболочки зависит от
интенсивности перемешивания семян и компонентов оболочки. При этом
необходимо создать равновероятностные условия взаимодействия семян и
наполнителей.
Качество предпосевной обработки семян зависит от принятого технологического процесса, применяемых машин и оборудования.
При смешивании с е м я н и с у х о г о п р е п а р а т а качество обработки
не отвечает предъявляемым требованиям, также не будет обеспечено санитарно-гигиенические условия труда [24, 27, 50, 97, 114, 115, 277].
Основываясь на положении, что процесс смешивания сопровождается
обратным разделением смеси, при анализе характера воздействия различных
факторов на процесс смешивания можно использовать некоторые данные по
разделению смесей.
Известно, что разделение смесей на составляющие проходит эффективнее при увеличении разницы в каком-либо из свойств материалов, образующих смесь: в удельном весе, размерах частиц, свойствах поверхности
форме частиц и т.д. [223]. Из-за разницы вышеуказанных свойств семян и
протравителя происходит их разделение, следовательно, происходит загрязнение окружающей среды, поэтому сухое протравливание в настоящее время
фактически не применяется. Для уменьшения запыления осуществляют
увлажнение семян и препарата в процессе протравливания (венгерские протравливатели марки «Мобитокс»).
Применение в о д н ы х с у с п е н з и й и ж и д к и х п р о т р а в и т е л е й .
Как известно, по такой технологии происходит протравливание на большинстве отечественных протравливателей шнекового и камерного типов (ПСШ5, ПС-10А). Капли жидкости лучше удерживаются на обрабатываемых по60
верхностях из-за наличия капиллярных сил сцепления и поверхностного
натяжения.
Недостаток такой технологии – при высыхании семян происходит частичное осыпание протравителя и, следовательно, загрязнение окружающей
среды.
Вышеуказанные отечественные протравливатели можно переоборудовать для и н к р у с т а ц и и с е м я н [203, 278].
Проведѐнные эксперименты выявили большую неравномерность обработки семян машинами ПС-10А (табл. 3.9).
Усовершенствованной конструкцией камерных протравливателей являются стационарные протравливающие комплексы типа КПС. Известно, что
установки КПС предназначены для работы с пленкообразователями [115,
153, 241]. Такая технология значительно улучшает санитарно-гигиенические
условия, предотвращает осыпание препарата. Однако при данной технологии
протравливания возникают проблемы с обеззараживанием остатков протравителей, емкостей для приготовления суспензии, сточных вод и т.д. К тому
же исследования показали [27, 56, 72], что 20,6% случаев отравлений происходит при приготовлении рабочих растворов.
Автором предлагается технология предпосевной обработки нанесением
защитно-стимулирующих компонентов на предварительно смоченные семена
(рис. 2.10) [114]. При данной технологии исключаются дополнительные операции по обеззараживанию остатков протравителей, емкостей для приготовления растворов, сточных вод и т.д.
Рис. 2.10. Развитие технологического процесса
предпосевной обработки семян
61
Для описания процесса взаимодействия семян и компонентов оболочки
возможны вероятностно-статистические подходы. Этот процесс можно описать следующим образом.
Пусть имеется некоторое количество наполнителя (компонентов оболочки) , из которого изготовляется драже, содержащее одно семя. Определенное количество семян
засыпается в барабан, после опрыскивания клея-
щей жидкостью туда подается наполнитель, компоненты тщательно перемешиваются, при накатывании образуются искусственная оболочка определенного диаметра. Пусть на отдельное драже расходуется количество наполнителя , так что всего изготавливается
⁄
(2.16)
драже с семенами. Количество семян не равно количеству драже, хотя средний расход семян на отдельное драже составляет вполне определенную величину:
⁄
(2.17)
Требуется найти вероятность того, что в отдельно взятом драже окажется хотя бы одно семя.
Естественно считать, что количество семян намного меньше количества наполнителя, так что при многократном их перемешивании семена в конечном итоге движутся практически независимо друг от друга (в частности,
независимо друг от друга попадают в выбранное драже). Очевидно, после
тщательного перемешивания семена распределяются приблизительно равномерно и вероятность попадания любого из семян в любое образующее драже
одна и та же.
Вероятность попадания отдельного семени в определенное драже:
62
⁄
(2.18)
Независимость движения семян при перемешивании позволяет считать,
что имеется
нем
(
испытаний Бернулли с вероятностью оказания драже с семе-
общее число семян). Эта вероятность сравнительно мала, если
драже изготавливается достаточно много. В то же время число семян
срав-
нительно велико. Следовательно, случайное число семян в отдельном драже,
равное числу драже с одним семенем, приблизительно распределено следующим образом: вероятность ( ) того, что в драже окажется ровно
семян,
есть:
( )
(
)
где
среднее число семян, приходящееся на одно драже.
Вероятность
того, что в драже окажется хотя бы одно семя, есть:
( )
(2.19)
(2.20)
Свойства случайных величин полностью описываются функцией распределения ( ).
Задача оценки законов распределения экспериментальных данных
встречается достаточно часто при обработке экспериментальных данных. Из
статистических пакетов, где представлены законы распределения, которыми
описываются экспериментальные данные [31, 38], в первом приближении
выбираем закон распределения Пуассона
( )
.
63
(2.21)
В барабане находится некоторое количество семян . В соответствии с
технологическим процессом каждое семя при движении внутри барабана
сталкивается с другими семенами и компонентами оболочки. Взаимодействуя с компонентом оболочки в течение выбранного промежутка времени
отдельное семя, коагулируя, образует драже. Процесс столкновения и формирования драже ( ) является типичной случайной величиной, т.к. состояние рассматриваемой семянки определяет лишь математическое ожидание
этого столкновения, фактическое же значение столкновения данного семени за данный промежуток времени может быть самым различным (начиная
от нуля – в случае, если за данный промежуток времени данное семя не сталкивалось с компонентом драже). Сумма
( ) столкновений всех семян со
всеми компонентами оболочки за данный промежуток времени является также случайной величиной с математическим ожиданием, равным
.
(2.22)
Согласно закону больших чисел (который проявляется здесь с исключительной точностью благодаря тому, что число
очень велико) ( ) в дей-
ствительности оказывается почти независимым от случайных обстоятельств
движения отдельных семян, а именно – почти точно равным своему математическому ожиданию
. Таким образом, можно утверждать, что процесс
формирования искусственной оболочки подчиняется нормальному закону
распределения.
Технологический процесс нанесения искусственной оболочки заключается в наслаивании ее вокруг семян. Для этого осуществляют смачивание семян клеящей жидкостью определенной концентрации, а затем на смоченные
семена подают предварительно подготовленный наполнитель.
Внешние воздействия на процесс формирования оболочки обусловлены количественными характеристиками компонентов (массой загрузки се-
64
мян, подачей клеящей жидкости и других компонентов оболочки) и их физико-механическими свойствами (см. табл. 3.15 и 3.16).
В условиях нормального функционирования технологического процесса записываются входные процессы –
( ) и выходные –
( ). Очевидно,
что при проведении некоторого количества экспериментов по определению
подачи семян и других компонентов оболочки за определенный технологический промежуток времени получим одну и ту зависимость ( ), если не учитывать погрешностей, вносимых измерительными приборами. Таким образом, ( ) является детерминированной функцией.
Для выявления факторов, влияющих на качество нанесения искусственных оболочек и определяемых в значительной степени оказываемыми
на них управляющими воздействиями, рассмотрим взаимодействия семян во
вращающемся барабане с пневмотранспортируемыми компонентами оболочки, как частный случай случайной функции в детерминированной постановке. Начнем с кинематики движения семян во вращающемся барабане.
2.2.2. Математическая модель взаимодействия семян и компонентов оболочки. Теоретическое обоснование взаимодействия семян и компонентов оболочки целесообразно проводить путем моделирования процесса ее
нанесения. Для этого необходимо сначала оптимизировать скорость движения (скатывания) семян в барабане, а затем подобрать скорость перемещения
(транспортировки) компонентов оболочки, при которой должно обеспечиваться их максимальное осаждение на семена [140].
Если N – число частиц компонентов оболочки, осевших на семенах, а
N0 – число распыливаемых из пневмораспылителя частиц компонентов оболочки, то критерием качества процесса будет:
⁄
65
(2.23)
В случае
, то качество нанесения оболочек наилучшее (макси-
мальное количество осевших на семена компонентов).
Число частиц компонентов оболочки N, осевших на семенах можно
определить следующим уравнением [95]:
,
(2.24)
где  0 – коэффициент захвата, зависящий от условий обтекания и состояния
поверхности семян;
2
S м – миделево сечение семян, м ;
концентрация частиц компонентов оболочки в воздушном потоке, м-3;
n1 –
vотн – относительная скорость обтекания семян, м/с;
t–
время осаждения частиц, с.
,
где
– средний диаметр семян, м.
Число частиц компонентов оболочки N0, распыливаемых пневморас-
пылителем, определяется по формуле
,
где
– скорость компонентов оболочки, м/с;
– радиус пневмораспылителя, м.
66
(2.25)
Рассмотрим взаимодействие семян и компонентов оболочки (рис. 2.11).
Относительная скорость обтекания семян и ее модуль:
√(̅̅̅
√
̅)
( )
.
(2.26)
Рис. 2.11. Схема взаимодействия семян и компонентов оболочки
Время осаждения компонентов оболочки на поверхность семян определяется отношением
( )
( )
,
(2.27)
где L(y) – сечение эллипса на расстоянии «у» от центра (рис. 2.12).
Рис. 2.12. Схема траектории семян, пересекающей струю компонентов оболочки
67
Величина ( ) находится из уравнения эллипса
( )
√
(2.28)
Подставляя значения ( ) в уравнение (2.27), имеем
( )
Подставляя значения ( ) и
√
(2.29)
из уравнения (2.26) в уравнение (2.24),
определяем число осевших частиц компонентов оболочки
√
( )
√
.
(2.30)
Если │у│≥R0, то N=0 (т.е. семена и компоненты оболочки не взаимодействуют).
Рассмотрим плоскость
, перпендикулярную траектории семян
(рис. 2.13). За единицу времени через элемент
семян, где
проходит
– концентрация семян в единице объема, м-3.
Рис. 2.13. Схема элементарного объема семян, взаимодействующих
с компонентами оболочки
68
В слое семян высотой Нс оседает
√
√
( )
(2.31)
частиц компонентов оболочки.
Полное число осевших частиц будет
√
( )
∫
Зная, что,
√
. (2.32)
и вычисляя интеграл в правой ча-
сти уравнения (2.32), получим:
∫
√
∫ √
∫
⁄
(
)
(2.33)
Таким образом, за единицу времени на слое семян оседает
√
( )
(2.34)
частиц компонентов оболочки.
Подставляя значение N и N0 из уравнения (2.25) в уравнение (2.23), получим условие качества нанесения искусственных оболочек:
√
( )
.
(2.35)
Из уравнения (2.35) видно, что осаждение частиц компонентов оболочки зависит от соотношения скоростей компонентов и семян и угла установки
пневмораспылителя относительно вертикальной плоскости (угла атаки семян).
Для более наглядного представления условия качества нанесения искусственных оболочек перепишем уравнение (2.35) в виде
(2.36)
√( )
69
и разместим семена равномерно с шагом h в единице объема (рис. 2.14). Тогда
( )
где
(2.37)
– относительный размер семян (по отношению к среднему шагу).
Рис. 2.14. Схема размещения семян в единице объема
Толщина слоя Нс в диаметрах семян будет:
(
)
(2.38)
где
(
)
.
√
( )
На рис. 2.15 представлены возможные зависимости качества нанесения
искусственных оболочек от соотношения скоростей семян и компонентов
оболочки и относительного размера семян при различных углах установки
пневмораспылителя.
Качество нанесения искусственных оболочек определяется способом
взаимодействия семян и компонентов оболочки, осаждением последних на
поверхности семян, которое зависит от принятого технологического процесса, параметров применяемых машин и оборудования.
При исследовании качества нанесения искусственных оболочек необходимо установить характер движения семян и компонентов оболочки. При
определенных значениях параметров барабана скорость скатывания семян в
70
зависимости от их физико-механических свойств определяется графическим
методом [110].
Рис. 2.15. Зависимость качества нанесения искусственных оболочек от соотношения скоростей семян и компонентов оболочки и относительного размера
семян (концентрации)
Качество процесса нанесения искусственных оболочек зависит от соотношения скоростей семян и компонентов оболочки и относительного размера семян, а также от угла пневмораспыла компонентов (рис. 2.15).
Для оценки качества технологического процесса в соответствии с агротехническими требованиями необходим анализ случайных процессов при
нанесения искусственных оболочек.
2.3. Математическая модель движения семян в барабане
В общем виде движение обрабатываемых семян по рабочей поверхности вращающегося тарельчато-барабанного дражиратора носит весьма
сложный характер [238]. Обуславливается это вращением дна и цилиндрической части дражиратора. Вследствие этого часть семян движется согласно закономерностям, имеющим место в тарельчатом дражираторе, а часть - как в
барабанном дражираторе. Однако последнее преобладает. Поэтому можно
рассматривать движения массы семян, вызываемым только вращением цилиндрической части барабана.
71
Для исследования процесса дражирования семян в барабанном дражираторе наиболее целесообразно использовать механику сплошной среды, а
именно вязкой жидкости [160].
Рассмотрим установившийся режим протекания процесса, сделав для
этого допущение, что обрабатываемый материал движется слоями (рис. 2.16),
а на параметры движения влияют сила внутреннего вязкого трения среды,
скорость вращения барабана и сила трения между материалом и рабочей поверхностью барабана.
Для анализа движения обрабатываемого материала можно использовать упрощенное уравнение Навье-Стокса, которое для вязкой жидкости
можно представить в виде
(2.39)
где - угловая координата;
v - скорость частицы (слоя) в тангенциальном направлении, м/с;
Р - давление среды, Па;
- коэффициент внутреннего вязкостного трения, Па·с;
r - текущий радиус, м.
Это обыкновенное нелинейное дифференциальное уравнение второго
порядка и его общее решение представляет весьма сложную задачу. Для численного решения данное уравнение 2.39 приведем к линейному дифференциальному уравнению, вводя новую переменную
(2.40)
Откуда получим
(2.41)
Подставляя (2.40) и (2.41) в (2.39), и после соответствующих преобразований и упрощений, получим:
(2.42)
72
73
Рис. 2.16. Схема движения слоев семян при различной частоте вращения барабана:
а–
б–
Как известно, решение уравнения (2.42) будет состоять из общего решения соответствующего однородного уравнения v 1 и частного решения неоднородного уравнения v 2. Однородное уравнение имеет вид:
(2.43)
Если ввести новую переменную
то получим
Тогда уравнение (2.43) может быть приведено к виду:
(2.44)
Полученное характеристическое уравнение имеет решения:
√
или
√
√
Тогда решение уравнения (2.43) будет:
(2.45)
При этом частное решение неоднородного уравнения запишется так:
(2.46)
74
Таким образом, общее решение уравнения (2.36) может быть представлено в виде
(2.47)
Перейдя к исходной переменной через соотношение (2.40), получим:
(2.48)
Постоянные С1, и С2 находятся из граничных условий. При установившемся режиме работы машины следует, что:
При
в
в
где va – окружная скорость барабана.
В действительности при установившемся режиме работы машины при t
=0иr=в
в
м | в|
пр
| |
Если предположить, что
| в|
| |
(2.49)
где λ = 1,0-1,5, то граничными условиями являются:
при t = 0, r = a, v = va;
при t = 0, r = в, v = λva.
Тогда из уравнения (2.46) следует:
,
в
в
в
.
(2.50)
Отсюда
с
(
(
75
в
)
)
(2.51)
(
в
в
)
(2.52)
в
Таким образом, подставляя (2.51) и (2.52) в (2.48), окончательно получим:
*
(
(
в
в
в
)
в
)
в
в
+
(2.53)
В данном уравнении r = 0,5D, где D – диаметр барабана.
Константа в зависит от степени заполнения барабана обрабатывающим
материалом, частоты его вращения и механических свойств самого материала [239].
Для дражиратора овощных семян этот коэффициент (λ) при предварительных расчетах можно принять равным 1,3-.2,0.
Существенное влияние на характер движения обрабатываемого материала оказывает изменение его внутреннего давления Р.
Однако его изменение по углу поворота барабана и слоям обрабатываемого материала носит весьма сложный характер, что сделает определение
уравнения движения изучаемого материала неразрешимой задачей. Поэтому
в качестве первого приближения пренебрегаем изменением давления, полагая, что
а также коэффициентом вязкостного внутреннего
трения. Он зависит от количественного соотношения наполнителя, воды и
клеящего вещества, а также от степени готовности обрабатываемого материала. В силу чего его значения могут колебаться в широких пределах. Для
предварительных расчетов принято =0,2-0,8.
Численное решение уравнения (2.53) по методу Рунге-Кутта было реализовано с помощью компьютерной программы MATLAB при следующих
исходных параметрах процесса:
в
76
м
в
м
м н
Из полученных результатов следует, что при вращении барабана обрабатываемый материал совершает послойное круговое движение. Слой материала, находящийся на его поверхности, имеет такую же окружную скорость,
как и сам вращающийся барабан (vа). Окружная скорость улавливаемого барабаном слоя тем меньше, чем ближе он от центра барабана. При
в
слой имеет нулевую скорость, т.е. он становится неподвижным. При
в
скорости слоев возрастают в отрицательную сторону и достигают при
r =в vв=va.
Вокруг точки, где слой имеет нулевую скорость, образуется малоподвижное почкообразное ядро (рис. 2.16) [239]. При некотором увеличении λ и
n его центр смещается к центру барабана. В процессе обработки семян с искусственной оболочкой в рабочем барабане при рациональном режиме работы машины семена как бы перекатываются по внутренней поверхности барабана, одновременно вращаясь вокруг своеобразного центра; движение семян
осуществляется в так называемом режиме переката. Характерной особенностью движения семян в режиме переката является отсутствие между восходящим и осыпающимся слоем параболического участка траектории; после
кругового участка направления слоев семена сразу переходят на участок
осыпания.
При большей частоте вращения барабана, когда режим переката переходит к «водопадным», образуется так называемое пустое ядро (пустое от
семенного материала). Таким образом, на основании проведенных автором
теоретических и экспериментальных исследований установлено, что обрабатываемый материал в барабане совершает послойное круговое движение, в
центре которого образуется малоподвижное почкообразное ядро. Нормаль77
ный режим работы — режим «переката» для тарельчато-барабанного дражиратора имеет место при частоте вращения n = 16-25 мин-1.
Из-за наличия малоподвижного почкообразного ядра д обработанные
семена приобретают недостаточное качество искусственной оболочки и сферичности по форме. Следовательно, для того, чтобы получить качественную
оболочку, нужно достичь интенсивности перемешивания обрабатываемого
материала в этой малоподвижной зоне путем его активизации с помощью
установки в рабочий барабан дополнительного элемента [20].
На процесс смешивания семян с компонентами оболочки существенное
влияние оказывает масса их загрузки. Многочисленными исследованиями
установлено, что рациональный объем загрузки составляет 30…40% от полного объема барабана [33, 224, 226, 277, 315]. Уменьшение этого объема приводит к снижению производительности машины, особенно для крупных семян, незначительно увеличивающих свою массу в процессе нанесения искусственной оболочки, а увеличение полезного объема приводит к нарушению
технологического процесса, особенно для мелкосеменных культур, значительно увеличивающих свою массу (приводит к слипанию драже, образованию лжедраже, т.е. драже без семян, драже из двух и более семян). Обусловлено это низкой скоростью скатывания семян во вращающемся барабане изза превышения рекомендуемого объема при выбранном кинематическом режиме. Рассмотрим этот фактор в детерминированной постановке.
Как было указано:
(
)
.
(2.54)
Полный объем барабана определяется по известной формуле:
.
где
(2.55)
– соответственно диаметр и высота барабана, м;
Тогда рациональный объѐм загрузки Vопт будет:
*
+
78
.
(2.56)
С другой стороны:
(
) .
(рис. 2.17а)
а) исходное состояние
(2.57)
б) процесс нанесения искусственной оболочки
Рис 2.17 Схема барабана при его рациональной загрузке
Приравняв формулы (2.56) и (2.57), найдѐм угол α:
α = 150-160˚ .
Тогда угол β будет равен 10-15˚.
Полагая, что угол скольжения будет равен 2β (рис. 2.20а), а угол трения
различных культур колеблются от φmin ≈ 5˚ до φmax ≈ 30˚, обозначим ∆φ ≈ φmaxφmin ≈ 25˚.
Тогда показатель кинематического режима [142]:
(
79
)
.
(2.58)
Вычисленное по формуле (2.58) значение показателя кинематического
режима нанесения искусственных оболочек к ≈ 0,1.
По опытным данным [33, 132, 140, 224, 236] рациональные обороты барабана составляют nопт = 16-20 мин-1, т.е.
= 0,14-0,22.
В табл. 3.20 приведены углы трения φ (град.) некоторых семян сельскохозяйственных культур и их кинематический режим, вычисленный по
формуле (2.62).
Таким образом, формула (2.58) позволяет определить зависимость кинематического режима процесса нанесения искусственных оболочек от загрузки барабана.
Одним из важных показателей качества нанесения искусственных оболочек является равномерность распределения компонентов по поверхности
семян. На равномерность распределения компонентов оболочки существенное влияние оказывает способ их подачи. Визуальные наблюдения процесса
нанесения искусственных оболочек, а также калориметрический анализ показали большую неравномерность распределения компонентов по поверхности
семян при их механическом распылении. В связи с этим возникла необходимость исследовать различные схемы транспортировки компонентов оболочки.
2.4. Математическая модель пневмотранспорта компонентов оболочки
Большие сложности при исследованиях и расчетах связаны с тем, что
механика сыпучих сред, как правило, занимается мелкозернистым, а потому
и плохотекучим материалом [111, 222, 310].
Средние размеры частиц здесь составляют величины, приблизительно
равные 10 мкм. Таким образом, на логарифмической шкале мелкозернистый
твердый материал находится примерно на середине (10-5 м) между размерами, доступными прямым измерениям (100 м) и размерами атомов, молекул
(10-10 м), что накладывает отпечаток и на свойства таких материалов: с одной
80
стороны, важное значение имеет гравитация, а с другой – затрудненность в
течении таких сред связана с действием сил молекулярных взаимодействий.
Такой двойственный характер (аморфный) должен быть теоретически учтен.
Таким образом, для исследования движения компонентов оболочки в
воздушном потоке применяют законы гидромеханики с учетом свойств мелкозернистости материала.
Многочисленными исследованиями установлено, что твердые частицы
в вертикальных трубопроводах движутся по траектории, близкой к прямой
линии.
Несмотря на простоту способов нанесения компонентов оболочки на
семена в вертикальных воздушных каналах они не находят применения на
практике.
Несовершенство технологического процесса состоит в том, что компоненты оболочки и семена движутся в одном направлении, и это влечет с собой одностороннее прилипание компонентов на семена.
С целью повышения эффективности взаимодействия компонентов оболочки и семян за счет многократного и всестороннего обволакивания их клеящим веществом и компонентами оболочки с участием автора разработана
конструкция дражиратора с наклонным барабаном и осевым воздухоподводом пылевидной фракции (рис. 3.15).
Предлагаемый нами технологический процесс заключается в следующем. Обрабатываемые семена загружают в барабан (рис. 3.15), где они
опрыскиваются клеящей жидкостью. В процессе укатки семена набухают и
разделаются друг от друга, после чего при интенсивном перемешивании вносят протравитель и небольшое количество сухого порошкового наполнителя,
который наслаивается на семена. Затем их повторно увлажняют и подают
очередную порцию наполнителя. Цикл повторяется до получения требуемого
размера и качества оболочки.
Для осуществления такой технологии в НПО «Узсельхозмеханизация»
(ныне УзМЭИ) с участием автора был изготовлен экспериментальный дра81
жиратор [22]. Подача компонентов оболочки во вращающийся барабан осуществляется разгрузочным бункером [21], также разработанным с участием
автора следующим образом.
Под действием воздушного потока, создаваемого вентилятором 7 (рис.
3.15) и протекающего по воздуховоду 7 (рис. 3.6), пружина 11 отжимается и
днище 2 отходит от корпуса 1. Для этого в отверстии 3 выполнены три винтовые продольные 4 и кольцевая 5 канавки. Воздушный поток, проходя по
радиальным каналам 6, расположенным по логарифмической спирали, вращает днище корпуса 2. В результате происходит пневмоподача компонентов
оболочки.
Условию пневмотранспорта мелких частиц, каковыми являются порошкообразные компоненты оболочки, соответствует область значений
Re=0-200 [26, 105, 106], принимая это условие, после соответствующих преобразований и интегрирования уравнения (1.5) получим
время движения частицы:
√
[
(√
⁄
√ ) (
(√
√ ) (
)
⁄
)
(2.59)
√
√ (
√
√
√ √
√
)]
√ √
путь, пройденный частицей
[ (√
√
)
√
(√
⁄
√ ) (
(√
√ ) (
⁄
)
)
(2.60)
√
√
(
√
√
√ √
82
√
√ √
√
)]
В приведенных уравнениях Rе0 соответствует началу движения,
Rе – концу движения, а
Lотн – относительный путь газов за время τ
Значения постоянных равны:
Коэффициент n равен:
интервал Re
0,1-1
1-5
5-10
10-200
Коэффициент n
18,6
23,5
10,26
8,14
Так как уравнением (2.60) пользоваться трудно, то используя графоаналитический метод [107], построили номограмму (рис. 2.18).
Для этого уравнение движения в общем виде
*(
)
(2.60а)
(
)
+
представим следующим образом:
*(
)
(
)
(2.60б)
(
)
(
)+
83
84
Рис. 2.18. Номограмма для определения скорости частиц компонентов оболочки в разгрузочном бункере
где vвозд– скорость воздуха;
vвит – скорость витания компонентов оболочки;
vком– скорость частиц компонентов оболочки.
Обозначим:
тогда
)
*(
(
)
(
) (
)+ .
(2.61)
Таким образом, по характеристике вентилятора и сети можно определить рабочую скорость (скорость воздуха). Зная рабочую скорость и скорость
витания различных материалов (компонентов оболочки) по номограмме для
любого значения пройденного пути можно определить скорость компонентов
оболочки. Наружная номограмма служит для нахождения скоростей
(
), а внутренняя – для скоростей
(
)
На скорость скатывания семян по внутренней поверхности барабана,
которая определяет качество формирования искусственной оболочки, влияет
степень смачивания клеящей жидкостью, т.е. подача клеящей жидкости. Она
должна быть строго регламентирована для каждого вида обрабатываемых
семян, поскольку семена обладают различной впитывающей способностью.
Например, семена хлопчатника, имеющие подпушки (линт – короткий волокнистый покров), впитывают гораздо больше клеящей жидкости, чем семена эфиромасличных культур (морковь, петрушка, сельдерей, укроп), эфирная оболочка которых отталкивает клеящую жидкость.
Скорость скатывания семян по внутренней поверхности барабана зависит от физико-механических свойств семян и компонентов оболочки. Поэтому для различных видов семян (с различными физико-механическими свойствами) рекомендуется разная степень загрузки барабана и кинематические
режимы работы. В начальной стадии технологического процесса существен85
ную роль играет физико-механические свойства обрабатываемых семян, а в
процессе смачивания клеящей жидкостью семена отделяются друг от друга,
и изменяется кинематика движения. На этот процесс оказывает влияние также концентрация клеящего раствора
( ) В процессе образования искус-
ственной оболочки, с началом подачи наполнителя, семена приобретают сыпучесть, здесь важную роль оказывает гранулометрический состав наполнителя ( )
По показателю кинематического режима (уравнение 2.60), можно выбрать необходимую угловую скорость барабана.
При исследовании движения компонентов оболочки в воздушном потоке необходимо применять законы гидромеханики с учетом их мелкозернистости.
Траектория и скорость движения компонентов оболочки в воздушном
потоке зависит от параметров воздушного потока и аэродинамических
свойств частиц компонентов, которые можно определить по номограмме
(рис. 2.18) с помощью уравнения (2.61).
86
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРЕДПОСЕВНОЙ
ПОДГОТОВКИ И ОБРАБОТКИ СЕМЯН
3.1. Систематизация информационных процессов технологий.
Процедуры регистрации информационных характеристик
технологических процессов
Эффективность технологического процесса нанесения искусственных
оболочек можно оценить по выравненности диаметров и по плотности оболочки. В свою очередь равномерность распределения компонентов оболочки
зависит от скорости их подачи и концентрации, скорости скатывания семян
по внутренней поверхности барабана и многих других факторов. Наличие
большого количества взаимосвязанных факторов требует кроме безусловной
их регистрации, выявление количественной зависимости между ними.
Применение
статистических
методов
в
рамках
корреляционно-
спектральной теории случайных функций позволит раскрыть взаимную связь
и характер процессов распределения диаметра и плотности оболочки и характеристик компонентов оболочки и семян, статистически их увязать. Для
решения указанных задач необходима соответствующая методика сбора информации.
Для оценки неравномерности подачи семян и компонентов оболочки
пользовались лотковыми тензометрическими датчиками и расходомерами и
получили массив данных подачи семян –
щей жидкости (раствора полимера) –
( ) наполнителя –
( ) и клея-
( ).
При проведении экспериментов возникает задача выбора интервала
дискретизации указанных непрерывных функции и, следовательно, установления необходимой длительности измерения , которая была бы достаточной
для оценки равномерности и точности подачи компонентов.
Подачу семян, компонентов оболочки (клеящей жидкости, протравителя, наполнителя) и их концентрацию замеряли через каждые 5 секунд. Шаг
дискретизации 5 секунд выбран исходя из регламента технологического про87
цесса – рациональное время загрузки барабана должна быть не более 10 минут.
Входными факторами, влияющими на качество технологического процесса нанесения искусственных оболочек, являются физико-механические
свойства семян и компонентов оболочки (клеящей жидкости, протравителя и
наполнителя). Для качественного проведения технологического процесса
необходимо тщательно подготовить все эти компоненты. Также решающее
значение имеет строго регламентированная подача указанных компонентов в
барабан.
Качественными показателями семян с искусственной оболочкой являются размеры фракций и их выравненность. При этом важное значение имеет
односемянность драже, отсутствие лжедраже и драже с двумя и более семенами. Очевидно, что чем меньше диаметр оболочки, тем больше вероятность
их односемянности, а диаметр ограничивается длиной семян как наибольшим
размером. На всхожесть семян также влияет плотность искусственной оболочки. Поскольку искусственная оболочка образуется путем наслаивания
наполнителя на увлажненные клеящей жидкостью семена, помимо физикомеханических свойств компонентов также важное значение имеет скорость
скатывания семян по внутренней поверхности барабана. Чем выше скорость
скатывания, тем более интенсивно происходит обволакивание. Интенсивность обволакивания влияет также на производительность машины.
Одной из целей нанесения искусственных оболочек является повышение сыпучести семян для осуществления точного высева. Поэтому одним из
качественных показателей будет угол трения семян с искусственной оболочкой.
Для построения модели функционирования и идентификации процесса
нанесения искусственных оболочек необходимо систематизация факторов,
как случайных явлений, подразделяющихся на случайные процессы и величины.
88
Случайными входными процессами в технологическом процессе нанесения искусственных оболочек являются такие количественные характери( ), клеящей жидкости (раствора полимера) –
стики, как: подача семян –
( ), наполнителя –
–
( ) и качественная характеристика клеящей жидкости
( ).
Случайными входными величинами процесса нанесения искусствен-
ных оболочек являются: угол трения обрабатываемых семян –
, грануло-
метрический состав наполнителя – . Но все эти случайные величины получены при непрерывном течении технологического процесса.
Поскольку количественные и качественные характеристики семян с искусственной
оболочкой
зависят,
помимо
указанных
выше
физико-
механических свойств семян и компонентов оболочки, от интенсивности их
взаимодействия, то введем промежуточный показатель – скорость скатывания семян по внутренней поверхности барабана
( ). Как указано выше, ка-
чественными характеристиками семян с искусственной оболочкой являются
односемянность драже, плотность оболочки и сыпучесть. Для их определения ввели следующие величины:
1. Односемянность определяется диаметром полученных оболочек –
д.
2. Плотность искусственной оболочки можно косвенно определить
массой обработанных семян –
д.
3. Сыпучесть семян с искусственной оболочкой – углом их трения –
д.
Качество семян с искусственной оболочкой также зависит от управляющих воздействий:
1. Времени укатки семян –
2. Угла установки барабана – .
.
3. Оборотов барабана – ( ).
Плотность искусственной оболочки зависит от времени укатки семян, а
интенсивность взаимодействия семян и компонентов оболочки - от оборотов
барабана.
89
При обработке реализаций случайных величин и случайных функций
были определены числовые параметры и функции, характеризующие их вероятностные свойства, поскольку полученные из каждой группы опытов результаты являются случайными в силу ограниченности и случайности объема
каждой выборки.
При статистической обработке экспериментальных данных находили
приближенные значения исследуемых параметров или функций, которые являются оценками технологических процессов.
При оценке той или иной величины технологических процессов выявлялись важные свойства, такие как с о с то я т е л ьн о с ть , н е с м е щ е н н о с ть
и эф ф е к ти вн о с ть [61, 62].
При статистических исследованиях определялись и приводились не
только точечные, но и интервальные оценки, которые позволили судить об
их достоверности.
Систематизация факторов была необходима и для построения модели
функционирования технологического процесса подготовки и обработки семян.
Исследованию процесса предпосевной подготовки и обработки семян
предшествовало изучение теоретических основ работы машин и устройств,
составление методики обработки экспериментальных данных с интерпретацией полученных результатов. Известны эксперименты на математических
моделях, реализованных в виде компьютерных программ [35…38, 81…84,
161, 162], для которых необходимо совершенствовать методы и средства экспериментальных исследований процесса предпосевной обработки. Они заключаются в изучении схемы, вероятностных характеристик и моделей
функционирования предпосевной обработки семян.
Задачами экспериментальных исследований являлись: получение достаточной информации о технологическом процессе, выполняемого машинами по предпосевной обработке в условиях случайного характера внешних
воздействий; регистрация условий функционирования машин по предпосев90
ной обработке; проверка эффективности мероприятий, обеспечивающих
надежную их работу; определение характеристик и показателей измерительных устройств исследуемых технологических процессов.
Для решения задач экспериментальных исследований была разработана
программа, которая включала в себя:
– получение информации о процессах, выполняемых машинами по
предпосевной обработке в соответствии с разработанными моделями их
функционирования;
– выбор наиболее эффективных средств измерения, регистрации и обработки информации о работе машин и оборудований в нормальных условиях функционирования;
– проверка эффективности разработанных методов и средств, обеспечивающих качество технологического процесса в условиях случайных возмущений;
Экспериментальные исследования проводились в производственных и
лабораторных условиях. При экспериментах были использованы приборы и
аппаратура, некоторые из которых разработаны специально для решения
вышеуказанных задач.
Программа экспериментальных исследований предусматривала получение ансамблей реализаций, в соответствии с моделями функционирования
машин и оборудований, следующих процессов:
– показатели, характеризующие условия функционирования: подачи
семян
ра)
( ) и компонентов оболочки – клеящей жидкости (раствора полиме( ), и наполнителя
( ), концентрацию клеящей жидкости
( ) и
наполнителя ( ), угла трения исходных семян ( ).
– показатели, характеризующие результат функционирования машины
по предпосевной обработке: скорость скатывания семян по внутренней поверхности барабана
ченных драже
( ), масса обработанных семян
д.
91
д
и диаметры полу-
– переменные, характеризующие внутренние связи между рабочими
органами, узлами и механизмами машин и оборудований и возникающие, как
промежуточный результат преобразования внешних входных воздействий на
них в выходные показатели, а именно: время укатки семян –
, угол уста-
новки барабана – , обороты барабана – ( ).
Количество реализации обеспечивало получение статистически достоверных оценок процессов.
3.2. Анализ оценок статистических характеристик
В настоящее время обрабатывают нанесением искусственных оболочек
в основном семена трех групп культур – технические: рапс; хлопчатник; сахарная свекла; овощные: морковь, петрушка, укроп, горох и т.д.; кормовые:
люцерна, клевер, свекла кормовая.
В бывшем СССР разработкой и изготовлением линии дражирования
семян различных сельскохозяйственных культур занималась ПО «Львовсельхозхиммаш». Разработанные им линии для дражирования семян сахарной
свеклы установлены на Бурынском и Лебединском семенных заводах в Сумской области Украины, совместно с Центральным научно-исследовательским
институтом хлопковой промышленности (ЦНИИХПром, г. Ташкент) разработаны и установлены две линии для дражирования семян хлопчатника в Узбекистане – на Зиракудукском хлопкоочистительном заводе Акташского
района Самаркандской области и на Ильичевском хлопкозаводе Сырдарьинской области [63, 98, 215, 260, 261].
Комплексная научно-исследовательская и проектно-конструкторская
работа велась в НПО «Узсельхозмеханизация» (ныне УзМЭИ) под руководством члена-корреспондента ВАСХНИИЛ Н.Р. Рашидова. В лаборатории
транспортных работ разработана и построена технологическая линия и комплекс машин для обработки опушенных семян хлопчатника производительностью 1,0–1,2 т/ч [225].
92
Автором данной работы в свое время были проведены экспериментальные исследования по обоснованию параметров экспериментальных установок для нанесения искусственных оболочек на этой технологической линии.
Технологическая линия и комплекс машин для нанесения искусственных оболочек включает в себя следующее оборудование и механизмы (рис.
3.1).
Участок подготовки раствора полимеров.
Состоит из миксера 1 для смешивания полимерного порошка с водой и
подкачивающего насоса 2, который сообщается с резервуарами 3, соединенных трубопроводом с дозатором 4. Последний, также через трубопровод, связан с распылителем клеящей жидкости 5.
Участок подготовки и подачи наполнительного компонента. Включает
приемный бункер 6, в днище которого вмонтирован загрузочный шнек 7,
служащий для транспортировки наполнителя в измельчающе-сепарирующее
устройство 8. Оно снабжено загрузочным шнеком 9, под выгрузным концом
которого установлен порционный дозатор 14, связанный с ним шнековым
транспортером 12. Разгрузочный бункер, расположенный под порционным
дозатором, осуществляет пневмоподачу наполнителя на позицию заправки
барабана.
Карусельная установка. Состоит из шести барабанов 16. Имеет привод
карусельной установки 17 с механизмом фиксации и перемещения барабанов
по кольцевой дорожке.
Сушильный участок технологической линии. Образован сушилкой 18,
подключенной к калориферу 19. В корпусе сушилки имеется приемный бункер 20, соединенный с конечной (шестой) позицией карусельной установки
двумя транспортерами 21 и 22. Для вывода высушенных семян с искусственной оболочкой из полости сушилки служит транспортер 23, выгрузной конец
которого примыкает к бункеру-накопителю 24, снабженному вентилятором
для отвода тепла. Бункер-накопитель имеет также выгрузной транспортер 25.
93
94
Рис. 3.1. Схема технологической линии для нанесения искусственных оболочек
Технологическая линия работает следующим образом.
Обрабатываемые семена загружаются в бункер 27 с дозирующим
устройством 26 и транспортером 28 подается во вращающийся барабан 16. В
это время сжатым воздухом клеящая жидкость из дозатора бачка через трубопровод подается в распылитель 5 и затем впрыскивается в барабан 16, где
находятся семена. После полного смачивания семян с пульта управления
включается привод карусели 17 и барабан 16 перемещается по кругу на 600. В
это время автоматически подводится пневмопровод 15, на конце которого
имеется вращающаяся крышка для герметического закрытия горловины барабана. Сюда же разгрузочным бункером из мерника 14 осуществляется
пневмоподача наполнителя на поверхность смоченных семян. Далее осуществляется процесс обволакивания семян благодаря продолжающемуся
вращению барабана 16. Обработанные семена с помощью транспортеров 21 и
22 направляются в приемный бункер 20, откуда через дозирующее устройство поступают на поверхность сетчатого транспортера сушилки 18. Здесь
тонкий слой семян сушится до требуемой влажности и транспортером 23 загружается в бункер-накопитель 24 готовой продукции.
Для статистической оценки этапов технологического процесса производился сбор, анализ, сравнение, представление и интерпретация числовых
данных. В результате получена достоверная информация о технологическом
процессе предпосевной обработки семян и оценка его качества проведением
вероятностного анализа массива данных характеристик для оптимизации.
3.2.1. Характеристики свойств и технологии подготовки защитностимулирующих компонентов. Технология нанесения искусственных оболочек отработана достаточно. Для смачивания семян используют вещества
как природного, так и синтетического происхождения. Широко применяют
2% концентрацию натриевой соли карбосилметилцеллюлозы (NaKMЦ) или
5% концентрацию поливинилового спирта (ПВС). Стабильность концентрации клеящей жидкости во многом определяет качество семян с искусствен95
ной оболочкой. Концентрация раствора замерялась массовым расходомером,
полученные значения были обработаны на компьютере.
В зависимости от природно-климатических условий зоны прорастания,
выращиваемой культуры и сроков сева, в качества наполнителя применяются
различные вещества минерального и органического происхождения.
Решающее значение на всхожесть семян оказывает свойство искусственной оболочки, к которой предъявляются противоречивые требования:
прочность и пористость, быстрое разрушение при набухании семян.
Для получения такой оболочки предлагается ввести операцию ультразвуковой диспергации в существующую технологическую цепочку. Определение оптимальных режимов обработки позволит получить такое покрытие,
которое отвечает указанным требованиям [2].
В хлопкосеющих регионах Узбекистана для обработки семян хлопчатника в качестве наполнителя используют лигнин из хлопковой шелухи и рисовой лузги [63, 114, 115, 136, 154, 285]. Применение торфа в условиях жаркого климата чревато полным иссушением, а то и выгоранием семян.
В качестве наполнителя искусственных оболочек для хлопчатника у
лигнина изучены такие свойства, как влажность, сыпучесть, размерность, сопротивление сжатию, плотность, коэффициенты трения и т.д., которые существенно отличаются от таких материалов, как навоз и торф [9].
В работе под руководством Рашидова Н. [98] определены основные физико-механические свойства лигнина, как компонента-наполнителя при нанесении искусственных оболочек и их влияние на процесс измельчения.
Насыпная плотность лигнина определялась по известной методике с
использованием ящика объемом в 1 м3 с порцией лигнина различных фракций (0,25 мм и менее, 0,25...2,0 мм, 2...10 мм и более 10 мм) [91].
Плотность лигнина в зависимости от размеров фракций и влажности
изменяется от 259,6 до 402,8 кг/м3.
Сыпучесть лигнина определялась путем формирования и замера угла
естественного откоса по методике ВИСХОМ [266]. Для определения угла
96
естественного откоса использовалась конусная воронка, которую устанавливали на высоте 1,5 м от горизонтальной плоскости. После заполнения воронки открывалась задвижка и лигнин высыпался на землю, образуя насыпь с
определенным углом естественного откоса. Замеры угла откоса проводились
по образующей конуса с помощью угломера, значение которого находилось в
пределах 50...560.
Степень слеживаемости лигнина определялась методом сжатия цилиндров, изготовленных из этого же материала [73]. В зависимости от крепости
образцов им присваивалась та или иная категория слеживаемости по нормам,
предложенным НИУИФ.
Для определения слеживаемости лигнина в лабораторных условиях использовались специальные пустотелые пластмассовые цилиндры высотой 65
мм с внутренним размером диаметра 50 мм (табл. 3.1).
Предел прочности лигнина из рисовой лузги равен 6,4 кг/см 2, лигнина
из древесины 6,8 кг/см2 и лигнина из хлопковой шелухи – 4,6 кг/см2. Установлено, что слежавшийся лигнин в зависимости от влажности и плотности
обладает свойствами пластичности и хрупкости. Сильно высушенный лигнин
разрушается без остаточных деформаций.
Таблица 3.1. Степень слеживаемости лигнина
Категория
Степень слеживаемости
слеживаемости
Сопротивление
разрушению
σ, кг/см2
1
не слеживается
до 1
2
слегка слеживается
от 1 до 2
3
слеживается
от 2 до 7
4
сильно слеживается
от 7 до 15
5
очень сильно слеживается
более 15
97
Для определения водопоглощаемости лигнина была разработана методика, согласно которой сначала определялась масса сухого комка лигнина,
укладываемого на фильтровальную бумагу, имеющую связь посредством
трубки с мензуркой, наполненной водой (рис. 3.2). Затем через каждую минуту определялась масса комка лигнина. Определялось время, необходимое
для полного поглощения влаги комком, о начале которого свидетельствовало
постоянство массы лигнина. При этом уровень фильтровальной бумаги поддерживался одинаковым с уровнем воды в мензурке. По шкале мензурки
определялся объем расхода воды, поглощенный лигнином.
1
3
2
5
4
Рис. 3.2. Схема определения водопоглощаемости лигнина:
1 – лигнин, 2 – обеззоленновые фильтры,
3 – мензурка, 4 – трубка, 5 – штатив
Коэффициент водопоглощаемости к, характеризующий скорость впитывания воды, определялся по формуле [233]:
(3.1)
где Q – расход воды за время опыта, мм3;
S – площадь сечения смоченного комка, мм2;
T – продолжительность опыта, с.
Исследования, проведенные под руководством Рашидова Н. [98], показали, что у лигнина из рисовой лузги и древесины водопоглощения примерно
98
одинаковы (0,018...0,019 мм/с) и больше, чем у лигнина из хлопковой шелухи
(0,012 мм/с). Поэтому при нанесении искусственных оболочек целесообразно
использовать лигнин, полученный из древесины или рисовой лузги.
Коэффициент трения лигнина определялся на дисковом приборе трения
ДПТ [266]. Для определения коэффициента трения были изготовлены диски
диаметром 430 мм из окрашенной и неокрашенной стали, а также диск с лигнином. Последний изготовлялся путем приклеивания материала мешковины
на поверхность металлического диска. Затем поверхность мешковины покрывалась лигниновой пастой и просушивалась до влажности менее 20%.
Окружная скорость диска замерялась тахометром. Опыты проводились
при окружных скоростях диска 1,35 и 2,7 м/с.
Опыты проводились с лигнином влажностью 8,2...9,1 % при нагрузке
100, 200, 300, 400, 500 г.
Наибольшее значение (0,55) коэффициента внешнего трения лигнина,
изученного при окружной скорости диска 1,35 и 2,7 м/с, получено при контакте лигнина с лигнином, а наименьшее значение (0,45) – при контакте с листовой сталью.
Проведенными экспериментами установлено, что для качественного
обволакивания семян тонина лигнина должна находиться в пределах
0,1...0,25 мм. С этой целью его необходимо предварительно измельчить и отсепарировать, так как в составе исходного материала имеются комки и посторонние примеси. Слежавшиеся комки лигнина имеют размеры от 1,0 до
100 мм. При предварительном измельчении лигнина получали однородную
массу с размером частиц не превышающим 2 мм. Эту массу затем подавали в
вальцовую мельницу БВ 2510Х1000, после которого тонина помола не превышала 0,25 мм.
Определение гранулометрического состава продуктов дробления проводилось с помощью ситового анализатора-классификатора.
Ситовой анализ показал, что исходный лигнин содержит фракции размером от 0,25 до 10 мм и более крупные частицы. Пятьдесят девять процен99
тов от общей массы составляют крупные фракции, которые необходимо измельчать до 2 мм.
С этой целью в САИМЭ (УзМЭИ) было изготовлено специальное измельчающе-сепарирующее устройство для подготовки лигнина как компонента, входящего в состав и оболочки семян хлопчатника [98].
Устройство выполнено в виде цилиндрического барабана (рис. 3.3),
установленного под углом 30 к горизонту, состоящего из цилиндрических сит
4, заключенных в корпус. К верхнему торцу барабана примыкает валковая
дробилка 1 с рифлеными валками, служащая для грубого (предварительного)
измельчения материала. На оси барабана в полости сита закреплены гребки
3, связанные с осью через шарнирно закрепленный на валу двуплечий рычаг,
одно плечо которого связано с одним концом гребка через регулируемую тягу, установленную на цилиндрическом шарнире рычага, а второе плечо связано с другим концом гребка пружиной растяжения 2. Конец гребка, примыкающий к поверхности сита, выполнен упругоэластичным. Корпус барабана
в нижней части сужается в виде дефлектора к горловине.
Рис. 3.3. Технологическая схема измельчающе-сепарирующего устройства
для подготовки лигнина
100
У торцевой стенки барабана расположен шестеренчатый привод. Ось
гребков прикреплена к торцевой части корпуса регулировочной гайкой, второй ее конец свободно размещен в подпятнике вала привода.
Технологический процесс измельчения лигнина заключается в следующем (рис. 3.3):
Лигнин, подлежащий измельчению, подается в дробилку между валиками 1, которые захватывают его и протаскивают между собой. При этом
комки лигнина, превышающие величину зазора между валиками, раздавливаются. Далее измельченная масса ссыпается в полость сепарирующего барабана. Вращаясь, барабан увлекает во вращательное движение поступившую
массу и за счет наклона создает и поступательное движение ей. В процессе
движения масса просеивается вниз. Внутри барабана установлены раздавливающие лопасти в виде гребков 3, которые пружинами 2 посредством рычажной системы прижимают лигнин к барабану и путем раздавливания и истирания его дополнительно измельчают. Непросеянный лигнин и твердые
примеси, двигаясь по поверхности барабана, сходят за его пределы в нижней
части.
Таким образом, лигнин подвергается крупному помолу в дробилке, измельчалось и просеивалось через сито. Это обеспечило получение требуемой
степени помола, позволяющей перетирать его в мельнице. После мельницы
готовый лигнин использовался в качестве наполнительного компонента при
нанесении искусственных оболочек.
Для широт с умеренным климатом в качестве наполнителя используют
такие материалы, которые способны создавать прочную оболочку, сохранять
семена и проростки в условиях длительного увлажнения и низкой температуры. Этим требованиям отвечает местное сырье – торф.
Одним из компонентов оболочки является протравитель, поскольку
протравливание является обязательным агротехническим приемом предпосевной обработки семян.
101
Состав протравителей в большинстве случаев разработан из условия их
применения без дополнительных компонентов. Обычные нормы применения
протравителей составляют от 1 до 15 л/т. Ключевыми требованиями для протравителей являются [27, 29, 75…77, 178, 249, 262]:
– оптимальная биологическая эффективность;
– отсутствие отрицательного воздействия на всхожесть семян;
– хорошая прилипаемость к семенам;
– однородное покрытие семени;
– легкость применения;
– безопасность транспортировки;
– большой срок годности;
– совместимость с другими обработками;
– низкая стоимость.
В работе [44] определены основные физико-механические свойства
препаратов – ТМТД, гранозана и меркургексана. Поскольку последние два
препарата запрещены к применению, для нас интерес представляет ТМТД.
Для определения гранулометрического состава навеска в 200 г просеивалась через ситовой классификатор с набором решет. Средние значения гранулометрического состава ТМТД при пяти повторностях с влажностью 0,6%
следующие:
Размер частиц, мм
Процент содержания в навеске
5–3
10,2
3–1
11,1
1,00–0,50
13,5
0,50–0,25
53,5
0,25–0,10
11,7
Из этих данных видно, что ТМТД по своему гранулометрическому составу относится к группе порошковых ядохимикатов, т.к. преобладающее
число частиц, около 60%, по своим размерам лежат в пределах 0,5...0,1 мм.
102
Большое влияние на изменение свойств сыпучести и сводообразования
оказывает влажность, которая сама по себе не является постоянной, в силу
большой гигроскопичности она изменяется в зависимости от влажности
окружающего воздуха.
Поэтому, если по стандартам влажность допускается до 2%, то, как показали исследования [44], она колеблется в значительных пределах, от 0,6 до
6,4%.
Проведенные исследования показали, что величина объемного веса с
увеличением влажности увеличивается, и она может определяться по эмпирической формуле:
√
.
(3.2)
Одним из важных показателей физико-механических свойств протравителей является угол естественного откоса, который с варьированием влажности от 0,6 до 6,4% изменяется в пределах 38024/ до 41036/.
Также были исследованы сводообразование при влажностях 0,6; 1,8;
3,8; 6,4% при угле наклона откосов дна бункера 60 0, 500, 400, 300, 200 к горизонту. Уровень материала в бункере для каждого опыта оставался постоянным и равным 25 см.
При выдвижении дна вначале материал интенсивно высыпался и над
выпускной щелью образовывался свод, что в дальнейшем замедляло процесс
просыпания до полного прекращения.
Для возобновления процесса просыпания увеличивалось выдвижение
дна. В связи с этим бункер полностью освобождался от материала. При этом
фиксировалась ширина щели, при которой происходило полное разрушение
свода (табл. 3.2)
В процессе исследований были определены коэффициенты внутреннего трения и коэффициенты трения по различным поверхностям при различных влажностях (табл. 3.3, 3.4).
103
Таблица 3.2. Значение ширины сводов ядохимикатов при
различных влажностях
Наклон стенок дна, град.
Максимальная ширина сводообразующей щели,
мм при влажности, %
0,6
1,8
3,8
6,4
60
30,8
30,6
31,9
32,0
50
27,0
28,3
29,0
29,0
40
23,4
25,9
24,3
24,6
30
19,5
19,9
20,4
20,9
20
13,1
14,9
14,6
15,1
Таблица 3.3. Коэффициенты трения препарата ТМТД при различной влажности
Влажность
Коэффициент внут-
Влажность
реннего трения
Коэффициенты
трения
Сталь окрашенная
0,55
0,6
0,6
0,52
0,57
1,8
1,8
0,53
0,57
3,8
3,8
0,54
0,59
6,4
6,4
0,55
В результате исследований [44] установлены основные физикомеханические свойства защитно-стимулирующих веществ, которые используются при конструктивных разработках дозирующих устройств.
В ходе настоящего исследования был проведен двухфакторный активный эксперимент по определению рациональных параметров пнемораспылителя протравителя, в ходе которого было установлено, что максимальное
осаждение протравителя на поверхность семян осуществляется при минимальной его скорости [277].
104
Таблица 3.4. Коэффициенты внешнего трения препарата ТМТД о различные
поверхности
Влажность Коэффициенты трения
Влажность
Сталь неокрашенная
Коэффициенты трения
Целлюлоза
0,6
0,48
0,6
0,46
1,8
0,50
1,8
0,48
3,8
0,50
3,8
0,48
6,4
0,53
6,4
0,50
Для подачи протравителя и других компонентов во вращающийся барабан был изготовлен распылитель с механической подачей (рис. 3.4), состоящий из бункера 1, вертикального вала со шнеком 2, побудителя сыпучих
материалов 3, пружины 4 и метелки 5. Подача осуществляется следующим
образом: после заполнения бункера 1 необходимым количеством протравителя или других компонентов оболочки, включается привод вертикального
вала со шнеком 2, который транспортирует наполнитель по трубопроводу к
барабану. Метелка 5 обеспечивает тонкий распыл порошкообразного компонента.
Рис. 3.4. Распыливающее устройство:
1 – бункер для компонентов оболочки; 2 – вертикальный вал со шнеком;
3 – побудитель; 4 – пружина; 5 – метелка.
105
Проведенный калориметрический анализ протравленных семян показал
большую неравномерность распределения препарата при таком способе их
подачи.
Визуальное определение равномерности распределения компонентов
оболочки при их подаче различными способами в процессе экспериментов
осуществлялось следующим образом. Выбирался непылящийся и относительно безопасный в применении препарат – броноток, применяемый при
опудривании семян. При открытой крышке барабана прослеживался процесс
обволакивания семенами подаваемого препарата по постепенному окрашиванию семян. Наблюдения показали, что при пневматической подаче препарат распределяется более равномерно. Это подтверждается также исследованиями ряда авторов [23, 29, 34].
Для пневматической подачи компонентов оболочки был переделан подающе-дозирующий аппарат, предназначенный для подачи минеральных
удобрении. Он был изготовлен на экспериментальном заводе НПО «Узсельхозмеханизация» (УзМЭИ) по чертежам УНИИМЭСХ (руководитель отдела
Иваненко Владимир Антонович) (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Схема пневматического дозирующего аппарата:
1 – вертикальный воздухопровод; 2 – диффузор; 3 – регулировочное кольцо;
4 – сопло
106
Аппарат состоит из сопла 4 и диффузора 2, установленных в вертикальном воздухопроводе 1 так, что между ними имеется кольцевая приемная
камера смешивания. По окружности вертикального воздухопровода – в зоне
кольцевой камеры смешивания – расположены всасывающие окна, перекрываемые регулировочным кольцом 3.
Работает аппарат следующим образом. Воздушный поток, создаваемый
вентилятором, поступает в сопло 4, из которого вытекает с большой (критической) скоростью в диффузор 2, увлекая за собой под действием вязкости,
поверхностного трения и удара, некоторое количество инжектируемого воздуха из кольцевой приемной камеры. Вследствие этого сыпучий порошок из
бункера через кольцевые окна поступает в приемную камеру, где смешивается с воздухом и по вертикальному трубопроводу через пневмораспылитель
подается на семена.
В дальнейшем для предотвращения зависания и обеспечения равномерного истечения сыпучих компонентов был изготовлен разгрузочный бункер [19], состоящий из корпуса 1 и днища корпуса 2 (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Разгрузочный бункер:
1 – корпус; 2 – днище корпуса; 3 – глухое отверстие; 4 – винтовые продольные канавки; 5 – кольцевая канавка; 6 – радиальные каналы;7 – трубопровод
подачи воздуха; 8 – направляюще-фиксирующие шарики; 9 и 10 – подшипники; 11 – возвратная пружина
107
Днище корпуса 2 выполнено коническим для равномерного истечения
наполнителя. В днище корпуса имеется глухое отверстие 3, в котором выполнены три винтовые продольные канавки 4 и кольцевая канавка 5, а также
три радиальных канала 6, расположенные по логарифмической спирали. Такие же винтовые и кольцевые канавки выполнены на трубопроводе подачи
воздуха 7 и запрессованы шарики 8 для перемещения днища 2 в вертикальной плоскости относительно трубопровода. В днище 2 запрессован подшипник 9, а второй подшипник 10 – во внутреннюю полость трубопровода 7, во
внутренние обоймы которых запрессована пружина сжатия 11 для возврата
днища 2 к корпусу 1.
Разгрузочный бункер работает следующим образом: под действием
сжатого воздуха, который протекает по трубопроводу 7, пружина 11 разжимается и днище 2 отходит от корпуса 1 посредством трех шариков 8, расположенных по периметру. Днище 2 посредством шариков 8 сначала перемещается по винтовым продольным канавкам 4 (отходит от корпуса 1), а затем
по кольцевой канавке 5 для разбрасывания порошкообразного наполнителя.
Сжатый воздух, проходя по радиальным каналам 6, вращает днище корпуса 2
вокруг трубопровода 7. Таким образом происходит разбрасывание порошкообразного наполнителя, находящегося в разгрузочном бункере.
3.2.2. Особенности технологического процесса предпосевной подготовки семян различных сельскохозяйственных культур. Подготовка семян сельскохозяйственных культур к предпосевной обработке включает следующие этапы (рис. 3.7):
- перетирание (разрушение комочков слипшихся семян, удаление
кожуры и мезги для сочноплодных овощных и бахчевых культур), шлифование, скарификация и стратификация семян
- очистка, сортирование и калибрование;
- электрофизические методы воздействия на семена;
- подготовка семян намачиванием и проращиванием.
108
109
Рис. 3.7. Схема технологического процесса подготовки семян к предпосевной обработке
Для перетирки и шлифования семян овощных культур в производственных
условиях
применяют
малогабаритную
шасталку
ШС-0,1А
(рис. 3.8) и УПШ-0,2.
Рис. 3.8. Шасталка селекционно-семеноводческая лабораторная ШСЛ-0,1А:
1 – стол; 2 – червячный вал; 3 – наклонный корпус; 4 – электродвигатель;
5 – шкив; 6 – бункер; 7 – вал; 8 - штифтовая планка; 9, 10 – пальцы;
11 – крышка; 12 – грузики; 13 – рычаг; 14 – подпружиненный клапан;
15 – для сбора обработанных семян
В составе линии ЛСТ-10 применяют селекционно-семеноводческую
лабораторную шасталку ШСЛ-0,1А. Она может использоваться и как самостоятельная машина (снабжена специальным столом).
Перетирка и шлифование семян происходит за счет перемещения слоев семян относительно друг друга и внутреннего трения между собой компонентов вороха. Интенсивность обработки семян регулируют положением шиберов на входном и выходном окнах шлифовальной камеры. При относительно
небольшой экспозиции, определяемой положением шиберов входного и выходного окон, происходит перетирка семян, разрушение комочков слипших-
110
ся семян, отделение связанной с ними кожицы и мезги; при большой экспозиции (шибера при этом прикрывают) семена шлифуются.
Особенности технологического
процесса
предпосе в-
н о й п о д г о т о в к и м е л к о с е м е н н ы х о в о щ н ы х к у л ь т у р . Для мелкосеменных культур риск повреждения зародыша высок, поэтому остается актуальным совершенствование конструкции машин для шлифования мелкосеменных культур [5].
Серийно выпускаемые шасталки в основном предназначены для разрушения комочков сочноплодных бахчевых культур и обламывания остей
зерновых культур, но при этом не обеспечивают требуемое качество шлифования семян свеклы и мелкосеменных культур.
Имеется опытно-конструкторская разработка машины для шлифования
семян моркови [205] (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Машина для шлифования семян моркови
Машина содержит бункер-дозатор 1, шлифовальный барабан 20 с разгрузочным окном 13. Внутренняя поверхность барабана покрыта слоем резины для исключения травмирования семян при шлифовании. Внутри барабана
установлен рабочий орган в виде рамки 18 с упругими резиновыми пластинами 17 с винтовыми рифлениями.
111
Машина работает следующим образом. Семена из бункера-дозатора 1
поступает во вращающийся барабан 20, где подхватываются совершающими
сложное движение пластинами 17 и протаскиваются по резиновому покрытию 19 барабана. Семена благодаря трению о резиновое покрытие и пластины, а также между собой шлифуются.
Особенности технологического
процесса
предпосе в-
н о й п о д г о т о в к и с е м я н с в е к л ы . Посевные качества семян формируются как при создании и выращивании сортов и гибридов, так и в период
предпосевной подготовки семенного материала.
Семена сахарной свеклы обязательно подвергают предварительной обработке, поскольку высока разнокачественность исходного семенного материала (сырья). По своим физико-механическим свойствам семена сахарной
свеклы сильно отличаются от семян зерновых и зернобобовых культур. Примеси же, присутствующие в ворохе, очень сходны с семенами сахарной свеклы.
Технологический процесс подготовки семян включает следующие операции: грубую очистку, сушку, основную очистку, предусматривающую
шлифование семян по фракциям, сортировку.
Рис. 3.10. Горка сепарационная ОСГ-0,5М:
1-бункер; 2-питающий валик; 3-заслонка; 4 и 5-приемники соответственно
шероховатых и круглых компонентов; 6-лента; 7-маховичок для регулировки
угла наклона ленты
112
Предварительную очистку от крупных, мелких примесей и пыли осуществляют на пневмосепараторах. Для очистки от стеблей, листьев и других
сорных
растений
используют
семяочистительную
горку
ОСГ-0,5М
(рис. 3.10). При необходимости семена можно дополнительно обработать на
триерных цилиндрах.
С целью повышения энергии прорастания и улучшения сыпучести семян производят шлифование, используя удалитель околоплодника семян
УОС-60, т.е. удаляют шероховатую рыхлую часть околоплодника (до 30% по
массе). При этом повышается выравненность семян по размерам, объемной
массе, что позволяет высевать семена с заданным интервалом. Шлифованные
семена при прорастании потребляют воды несколько меньше, поэтому всходы их появляются на 1…2 дня раньше.
Большое значение также имеет одноростковость семян, от этого показателя зависит густота, равномерность размещение растений, и как следствие
урожайность. Для этого используют специальные воздушно-решетные сепараторы, а для удаления семян зерновых культур и других трудноотделимых
примесей используют аспирационные колонки.
Пустые клубочки удаляются на пневмосортировальном столе. При этом
в отходы выделяются не только клубочки без семян, но и легкие, невыполненные, с пониженными энергией прорастания и продуктивными свойствами
[215].
Особенности технологического
процесса
предпосе в-
н о й п о д г о т о в к и с е м я н б о б о в ы х р а с т е н и й . В интенсификации
кормопроизводства ведущее место занимают многолетние бобовые культуры, такие как люцерна, клевер и др. Ценность некоторых бобовых кормов,
например, люцерны определяется высокой урожайностью, кормовыми достоинствами, за счет которых можно восполнить в кормах недостаток белка,
незаменимых аминокислот и витаминов [65, 66, 68, 235, 282, 292].
Но большой процент свежесобранных семян бобовых культур имеют
непроницаемую оболочку. Из-за твердой оболочки их потенциал использует113
ся не в полной мере. Твердость семени представляет собой способ покоя, который обеспечивает выживание рода за счет сохранения долгосрочной жизнеспособности и распределяет прорастание на длительный период времени
[323]. Непроницаемость или временная твердость сохраняет резерв зародышевой плазмы, в результате этот вид частично пополняет собой травостой
при неблагоприятных условиях. Тем не менее, всходы, появляющиеся позднее, могут не получить полного развития и не принять участие в формировании травостоя при наличии конкуренции со стороны растений, которые проросли раньше [313].
Стаут [318] отмечает, что прием замораживания – оттаивания значительно уменьшает твердость семян и одновременно повышает прорастание
люцерны.
Важный интерес для исследователей представляет определение наличия и места расположение семенных придатков.
Семенной придаток – эта та часть оболочки семени, через которую изначально впитывается вода перед прорастанием семени [322]. Как утверждают, это происходит около рубчика семени на стороне противоположной микропиле. Важность семенного придатка неоднократно подчеркивалась Хопкинсоном [304], который заявлял: «Управление поведением семенного придатка позволяет не только разрушить твердость семени. Оно дает возможность повлиять на модель разрушения во времени, чего, несомненно, одна
скарификация обеспечить не может. Использование этой возможности является важным моментом в повышении урожайности бобовых культур в зонах
с засушливым климатом».
3.2.3. Технология подготовки семян к защитно-стимулирующей обработке намачиванием и проращиванием. Преодолевают тугорослость путем предпосевного намачивания или проращивания семян.
Технология намачивания семян разнообразна. Большинство тугорослых семян намачивают в течение 1…2 суток, для быстро прорастающих се114
мян (капуста, салат) экспозицию обработки сокращают до 12…18 ч. Уменьшают экспозицию и при повышении температуры воздуха в помещении, где
ведется обработка. Критерием для завершения намачивания является начало
наклевывания 2…5% семян.
В ряде случаев с целью получения ранних всходов семена проращивают. Такая обработка желательна и допустима, прежде всего, при ручном посеве в защищенном грунте, в условиях индивидуального хозяйства или в
случае, когда проращенные семена сразу дражируют и после неполной сушки высевают. Проростки не должны быть большими.
Существенно превосходит по эффективности вышеуказанные способы
барботирование семян кислородом или воздухом. Во время барботирования
идет не просто набухание семян, а начинается их прорастание. Семена моркови, лука, шпината и некоторых других культур могут прорасти в процессе
барботирования уже на вторые сутки. Связано это не только с ускоренным
поглощением воды, но и активизацией процессов обмена в семенах (повышается активность ферментов). Это приводит к ускорению использования запасных питательных веществ прорастающими семенами.
Эффективность обработки зависит, прежде всего, от еѐ продолжительности. Рациональная (стимулирующая) продолжительность для гороха – 6 ч,
редиса, салата, цикория салатного – 12 ч, томата, свеклы – 12...18 ч, укропа,
сельдерея, петрушки, огурца – 18 ч, моркови, шпината, лука – 18...24 ч.
Эффект осуществляется, если барботирование производить перед самым дражированием и посев семян не откладывать. Обработанные таким образом семена прорастают значительно дружнее, а полевая всхожесть их на
10% выше, чем у необработанных, и на 6% больше, чем у дражированных без
барботирования; урожайность также выше соответственно на 20 и 7% [190].
3.2.4. Агротехническая оценка предпосевной обработки семян. В
полевом овощеводстве, в защищенном грунте, в условиях индивидуального
огорода предпосевная подготовка семян – один из важнейших элементов аг115
ротехники, позволяющий повысить их всхожесть, а в конечном итоге – урожайность растений.
Получение высоких урожаев овощных культур возможно лишь при использовании кондиционных семян с высокими посевными качествами и
всхожестью. Эти показатели регламентируются стандартами [47, 48, 52, 53,
54, 55].
В соответствии с новыми стандартами семенной материал подразделяется на следующие группы:
- оригинальные семена ОС, семена первичных звеньев семеноводства,
питомников размножения и суперэлиты, произведенные оригинатором сорта
или уполномоченным им лицом и предназначенные для дальнейшего размножения;
- элитные семена (семена элиты) ЭС, семена, полученные от последующего размножения оригинальных семян.
Семена, предназначенные для использования в качестве родительских
форм, также относят к категории «элитные семена». Семена гибридов – родительских форм гибридов обозначают ЭС 1 – первое поколение, ЭС 2 – второе поколение.
- репродукционные семена РС, семена, полученные от последовательного пересева элитных семян [первое и последующие поколения – РС 1, РС
2, РС(1-п)].
Гибридные семена первого поколения (F1) являются репродукционными семенами.
Репродукционные семена, предназначенные для производства товарной
продукции, обозначают РСт.
Гибридные семена товарного назначения (первое поколение) относят к
категории репродукционные семена (Рст).
По сортовой чистоте семена овощных, бахчевых культур, кормовых
корнеплодов делят на три категории, по посевным качествам в зависимости
от ступени размножения и назначения посевов семена овощных, бахчевых
116
культур и кормовых корнеплодов должны соответствовать стандартам. В соответствии с ними в таблицах 1.3…1.7 приложения 22 приведены требования
к посевным качествам семян, подвергающихся предпосевной обработке.
Посевные качества семян хлопчатника регламентируются ГОСТ
21820.4 – 76, [48] а посевные качества диплоидной многосемянной и односемянной сахарной свеклы соответственно ГОСТ 2890 – 82 и 10882 – 93 [49,
54].
На показатель влажности обращают особое внимание перед закладкой
семян на хранение и в процессе хранения. Например, семена лука репчатого с
влажностью более 11% нуждается в сушке [52].
Агротехническая
оценка
подготовки
мелкосеменных
о в о щ н ы х к у л ь т у р . Современные технологии производства овощной
продукции предусматривают использование семян, имеющих высокие всхожесть и дружность прорастания, обработанных защитно-стимулирующими
препаратами и пригодных для нормальной работы сеялок равномерного и
однозернового высева.
Действующими нормативными документами [55] регламентированы
только сортовые и посевные качества семян, причем показатели чистоты и
лабораторной всхожести для семян овощных культур приняты на очень низком уровне. В работе [273] обоснованы требования к семенам для однозернового посева. Регламентирующими показателями посевного материала
являются:
– лабораторная всхожесть;
– чистота и влажность семян;
– сыпучесть и состояние поверхности;
– размеры фракций и их выровненность;
– виды обработки;
– полнота протравливания;
– удерживаемость препаратов на поверхности инкрустированных семян.
117
Эффект от точного высева семян достигается только при всхожести не
ниже 92...95%. Показатели чистоты, сыпучести, состояния поверхности, а
также размеры и выровненность фракций семян приняты на основе результатов испытаний высевающих аппаратов сеялок точного высева, а также
устройств для инкрустирования и предпосевной обработки семян.
Фракционный состав семян практически не влиял на качество работы
катушечных высевающих аппаратов сеялки "Клен-5,6" (табл. 3.5), но существенно влиял на работу пневматических высевающих аппаратов (табл. 3.6).
Таблица 3.5. Влияние размеров семян моркови на качество работы катушечных высевающих аппаратов сеялки "Клен-5,6"
Фракция
Неравномерность высева
Неустойчивость
семян, мм
между аппаратами
общего высева
± кг/га
%
± кг/га
%
3...4
0,143
9,1
0,103
6,9
до 2,0
0,062
4,1
0,021
1,9
Таблица 3.6. Влияние размеров семян моркови на качество работы
пневматических высевающих аппаратов
Фракция
Неравномерность высева
Неустойчивость
семян, мм
между аппаратами
общего высева
± шт/м
%
± шт/м
%
3...4
3,8
12,1
2,8
9,1
до 2,0
2,4
6,8
1,2
4,3
Характер воздействия выровненности инкрустированных семян на качество работы высевающих аппаратов идентичен показателям необработанных семян. В связи с этим требования к градации размеров фракций инкрустированных и дражированных семян, выровненности фракций целесообразно унифицировать с показателями необработанных семян. При соблюдении
118
требований к фракционному составу семян и выровненности фракций, чистота семян и количество дробленых семян в драже, а также количество семян в каждом драже существенно не влияли на качество работы высевающих
аппаратов.
Для обеспечения нормальной работы сеялок точного высева и машин
для инкрустирования и предпосевной обработки по посевным качествам семена должны удовлетворять показателям, приведенным в табл. 3.7 и фракционному составу – в табл. 3.8. При этом полнота протравливания семян должна быть не ниже 99,5 %, а удерживаемость препаратов на поверхности семян
– не менее 99 %.
Таблица 3.7. Требования к посевным качествам семян для точного высева
Культура
Примесь семян других
Всхожесть,
Влажность,
растений по массе, % (не
%
%
(не менее)
(не более)
более)
всего
в т.ч. сорных
растений
Морковь столовая
0,10
0,05
92
10.0
Капуста белокочанная
0,10
0,05
97
9.0
Лук репчатый
0,10
0,05
95
11,0
Томат
0,05
0,00
95
11,0
Редис
0,05
0,01
97
12,0
Примечание. Ступень размножения должна быть категории РС-1, чистота семян - не ниже 99,0 %
Результаты обработки 57 партий семян моркови, белокочанной капусты, томата и редиса показали, что известные технологии и технические
средства обработки семян обеспечивают необходимую для точного высева
чистоту и выровненность фракций семян [273].
119
Таблица 3.8. Требования к фракционному составу семян для точного высева
Культура
Размер фракции семян,
Выровненность
мм*
фракций семян, %
Морковь столовая
1,5...2,0; 2,0...2,5
95
Капуста белокочанная
1,5...2,0; 2,0...2,5
97
Лук репчатый
1,5...2,0; 2,0...2,5
97
Томат
2,5...3,0; 3,0...3,5
95
Редис
2,5...3,0; 3,0...4,0
97
* – выровненность фракций калиброванных семян должна быть не ниже 95%
В то же время весьма ограничены возможности обеспечения регламентируемого уровня всхожести семян. Анализ посевных качеств семян различных отечественных семеноводческих фирм показал, что только 2...5 % семян
капусты белокочанной, 1...3 % семян моркови столовой и лука репчатого по
всхожести соответствуют требованиям, предъявляемым к семенам для точного высева. Последующая сепарация вороха семян по показателям их плотности, парусности, размерно-весовых характеристик, диэлектрических свойств
позволяет выделять фракции с более высокой всхожестью. Однако существенные различия во всхожести наблюдаются в основном при обработке
семян с исходными низкими посевными качествами. На семенах с исходной
всхожестью, близкой к 90%, существенное повышение всхожести достигается только у 15...20 % партий семян. При этом семена моркови столовой целесообразно обрабатывать последовательно на шасталке, ветрорешетной машине и пневмостоле, а семена капусты белокочанной - на "Змейке",
виброфрикционном и диэлектрическом сепараторах, семена томата – на шасталке, ветрорешетной машине, пневмостоле или диэлектрическом сепараторе. Для достижения наибольшего эффекта перед сепарацией семена капусты белокочанной необходимо калибровать по ширине через 0,3...0,5 мм,
моркови - через 0,3...0,5 мм по ширине и 0,2 мм по толщине.
120
Проведенные работы позволили решить основные задачи обоснования
регламентированных показателей перспективного технологического процесса инкрустирования и предпосевной обработки семян овощных и пряноароматических культур. Было оценено качество обработки семян с использованием шнекового протравителя ПСШ-5, дражиратора с вращающимся барабаном ДР-5 и инкрустатора-дражиратора динамического действия СС-10 фирмы "Хайд" (Австрия).
В машине СС-10 накатка оболочек происходит в принудительно циркулирующем потоке семян. Семена и масса для предпосевной обработки семян подаются на быстро вращающийся ротор, который их разгоняет за счет
действия центробежных сил. С тарелки ротора частицы попадают на неподвижную цилиндрическую поверхность и, сталкиваясь с отражателем, снова
возвращаются в тарелку ротора. Этим способом формируются более плотные
и выровненные по размерам драже. Возможно также использование относительно легких, пористых материалов, обеспечивающих сохранение высоких
посевных качеств семян в лабораторных и полевых условиях.
Дражирование семян с помощью машины ДР-5 осуществляли смесью
на основе торфа, а в СС-10 - с использованием композиционного материала
Covercoat VE. Эта синтетическая дражировочная масса включает в себя как
клеящие препараты, так и инертные наполнители. Данные препараты универсальны в плане применения для различных типов семян, имеют низкое водопоглощение в процессе обработки и как следствие - меньшую длительность
процесса формирования искусственной оболочки на поверхности семян, а
также низкие затраты на сушку драже.
Из-за слабой сыпучести и малых размеров семена овощных культур
плохо обрабатываются на устройствах с рабочими органами, выполненными
в виде шнеков, в частности на ПСШ-5 (посевной материал прилипает к стенкам рабочей камеры, и процесс инкрустирования прекращается).
Результаты исследований процесса обработки семян показали, что существующие конструкции протравливателей смесительного типа (шнековые)
121
не обеспечивают равномерную их обработку, наиболее перспективными являются протравливатели камерного типа, в котором применяется дисковый
центробежный распылитель с ненаправленным движением рабочих жидкостей [196, 250].
В то же время, проведѐнные исследования выявили большую неравномерность обработки семян подобными машинами (табл. 3.9).
Как видно из таблицы, равномерность обработки достигается при номинальной производительности протравливателя в результате тщательного
перемешивания семян горизонтальным, промежуточным и выгрузными шнеками.
Таблица 3.9. Динамика неравномерности ( , %) обработки семян камерным
протравливателем ПС-10А
Производи-
Расход ра-
Место отбора проб
тельность,
бочей жид-
камера про-
горизонталь-
выгрузная
т/ч
кости, л/мин
травливания
ный шнек
горловина
5
10
98,0
67,0
44,0
10
10
54,0
42,0
28,0
15
10
39,0
21,0
16,4
По сравнению с ДР-5 инкрустатор-дражиратор СС 10 обеспечивает более высокое качество обработки семян (табл. 3.10). Кроме того, на этой машине в 1,5...2 раза быстрее происходит формирование искусственной оболочки, и в 2...3 раза - инкрустирование семян.
В инкрустаторе-дражираторе динамического принципа действия более
эффективные результаты инкрустирования семян были достигнуты при частоте вращения барабана около 30 с-1 и при нахождении отражателя в положении "0". Расход композиционного пленкообразователя-красителя семян
122
Таблица 3.10. Посевные качества дражированных семян моркови столовой
сорта НИИОХ. Размер исходной фракции 1,0...2,0 мм, энергия
прорастания 71 %, лабораторная всхожесть 92 %
Способ формирования оболочки
Динамический
на СС-10
Гравитационный
на ДР-5
Размер
Энергия
Всхожесть
фракция, мм
прорастания,
лабораторная,
%
%
до 2,0
70
90
2,5...3,0
68
88
3,0...4,0
65
85
до 2,0
68
90
2,5...3,0
63
89
3,0...4,0
60
88
составлял 6...10% их массы, интенсивность его подачи -до 100 мл/мин; цикл
обработки длился 5...6 мин. При использовании этого устройства для дражирования семян угловая скорость барабана увеличивалась до 40 с -1, отражатель устанавливался в положение "3". Цикл подачи воды и композиционного
материала для формирования искусственной оболочки составляет 1...1,5 мин,
норма подачи воды - около 3% и дражировочной массы 30...40% массы обрабатываемых семян. В зависимости от размеров исходных семян и формируемых драже длительность обработки составляли 25...40 мин.
Энергия прорастания и всхожесть семян большинства культур при
дражировании композиционным составом были выше, чем при дражировании с использованием торфа (табл. 3.11). Преимущества этого способа обработки отмечались в оранжерейных условиях - разница оранжерейной всхожести семян моркови столовой составила 12%.
123
Таблица 3.11. Посевные качества семян в зависимости от состава материала
для формирования оболочки
Культура, сорт
Состав материала
Энергия
Всхожесть
прорастания,
лабораторная,
%
%
Морковь
Композиционный
73
93
НИИОХ
Торф
68
91
Капуста
Композиционный
83
95
Подарок
Торф
71
92
Композиционный
54
85
Торф
51
80
Сельдерей
Самурай
При обработке семян моркови столовой в режиме с принятыми показателями технологического процесса достигнуто хорошее качество их инкрустирования и дражирования (табл. 3.12).
Семена с низкой всхожестью обладают пониженной энергией корнеобразования и сахаронакопления. Поэтому агротехнические приемы, обеспечивающие повышение всхожести семян, увеличивают продуктивность сахарной
свеклы. Так, в опытах [86] при высеве свекловичных клубочков диаметром
менее 2 мм, со всхожестью 35% урожай корней составил 282 ц/га, при высеве
семян, диаметр клубочков которых достигал 3 ... 4 мм и всхожесть 96%, получен урожай 322 ц/га. Сахаристость была соответственно 16,4 и 16,6%.
Во ВНИИ кормов в 1981...88 гг. проводили опыты по предпосевной
подготовке семян кормовой свеклы многосемянного сорта Эккендорфская
желтая и односемянных сортов Тимирязевская односеменная, Смолевичская,
Донор, Первенец. Семена пред посевом калибровали на семяочистительной
машине, а также шлифовали на удалителе околоплодника УОС-50. Затем их
замачивали в воде и после высушивания проводили инкрустирование инсектофунгицидами. В качестве склеивающего вещества применяли натриевую
соль карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ).
124
Таблица 3.12. Качественные показатели инкрустирования и дражирования
семян моркови столовой. Размер фракции семян 1,5...2,0 мм
Показатель
Семена дражиро-
Семена инкрусти-
ванные
рованные
СС 10
ДР-5
СС 10
ДР-5
“Хайд”
(Рос-
“Хайд”
(Рос-
(Австрия)
сия)
(Австрия)
сия)
Полнота протравливания, %
98,5
99,7
94,3
99,2
Неравномерность протрав-
30,4
40,3
32,1
42,5
98,1
98,0
96,6
93,8
52...86
39...72
1
96,7
94,6
2 и более
2,4
3,6
без семени
1,9
1,8
Энергия прорастания, %
73
68
71
70
Всхожесть лабораторная, %
93
91
93
93
Чистота, %
99,2
99,4
99,3
99,3
Выход посевной фракции, %
93,6
91,5
100
100
ливания, %
Удерживаемость протравителя, %
Прочность оболочки на раздавливание, Н
Массовая доля драже с содержанием семян, %
Результаты исследований показали, что шлифование и калибрование
семян способствовали увеличению массы 1000 семян на 5...9 г, повышению
лабораторной всхожести семян крупной фракции (4,5...5,5 мм) на 9,0%, а
мелкой (3,5...4,5 мм) на 14%. Увеличивалось также количество односемянных соплодий, особенно в мелкой фракции, которое у односемянных сортов
125
достигает 87%, у многосемянных – до 40%. Количество отходов после шлифования семян достигало 19...30%.
Шлифование улучшает и физические показатели семян, они становятся
более округлыми, что способствует повышению точности размещения их в
рядке. Угол естественного откоса при шлифовании у многосемянных сортов
уменьшался с 42,5 до 33%, у односемянных – с 37,5 до 32%.
Большое влияние на посевные качества семян оказывает замачивание
их в воде. Перед замачиванием семена вначале промывали водой, а затем их
оставляли в воде на 1...2, 2...4, 4...6, 6...8, 8...13, 13...24 и 48 ч. Семена, имеющие высокие посевные качества, при замачивании опускаются на дно емкости за 6 ч, а семена с низкими посевными качествами поднимаются на поверхность. Время отделения зависит как от партии семян, так и от размера
фракций. Так, у сорта Тимирязевская односеменная из фракции 3,0...3,5 мм
отделение семян с высокими посевными качествами проходило в течение
2...4 ч, удельный вес их составил 45%, а с низкими посевными качествами –
31%. Из фракции 3,5...4,5 мм полное отделение семян с высокими посевными
качествами проходило в течение 8...13 ч.
После замачивания семена высушивали до исходной влажности при
температуре 300С. Высушивание при более высокой температуре приводит к
резкому снижению всхожести. При таком способе подготовки семян полевая
всхожесть у сорта Тимирязевская односеменная повысилась с 42 до 71%, а у
сорта Эккендорфская желтая – с 63 до 74% [103].
Семена сахарной свеклы имеют шероховатую поверхность. Для улучшения сыпучести семян, повышения всхожести и энергии прорастания наряду со шлифованием или после него их подвергают дражированию. Посевные
качества дражированных семян должны соответствовать требованиям ГОСТ
20797-87. Так, по техническим требованиям всхожесть семян, одростковость
и выравненность должны быть не менее 90%, чистота не менее 98%, влажность семян, дражированных составом из неорганических веществ не менее
4%, из органических не менее 8%, а из смеси органических и неорганических
126
не менее 12%, семена должны быть откалиброваны на фракции размером
3,5...4,5, 4...5, 4,5...5,5 мм.
На всхожесть семян существенно влияет материал наполнителя оболочки. При тестировании 40 видов материала для дражирования обнаружено,
что десять из них подавляли всхожесть семян, один улучшал, а остальные не
оказывали никакого влияния [311]. Это подтверждается и результатами исследования [298], при котором было обнаружено, что материал «Кутно» и
датский материал «Марибо» давали разные результаты в пользу последнего.
Исследованиями Быжевски и Хробак [294] установлено, что при неблагоприятных весенних условиях дражирующий материал играет роль регулятора
влажности и температурных условий в процессе прорастания семян сахарной
свеклы, обеспечивая, таким образом, более благоприятную полевую всхожесть и рациональную плотность популяции.
Необходимо учитывать при подборе наполнителя влажность почвы и
реакцию наполнителя на почвенную влажность. Левато и др. [306] при исследовании полевой всхожести посевного материала столовой свеклы, дражированного пятью разными материалами, отметили худшую всхожесть
дражированных семян по сравнению с разрезанными семенами в виде шариков. Они интерпретировали это как результат, помимо всего прочего, разной
реакции семян на почвенную влажность.
В работе [298] определялось влияние формы семян и схем посева на
коммерческие характеристики столовой свеклы. В экспериментах использовались целые и разрезанные на части семена в форме шариков, а также дражированные иным способом. Теоретически схемы посева варьировались от 1
до 4 млн. растений на 1 га. Были изучены следующие коммерческие характеристики: соответствие получаемого урожая для производства молодой («мини-») свеклы и для использования в свежем виде, а также качество корнеплодов свеклы в плане сухого веса, общего сахара, аскорбиновой кислоты (витамина С) и коэффициента пигментации корнеплодов.
127
Сравнение динамики прорастания дражированных семян и шариков
свеклы показали, что последние прорастают быстрее, чем дражированные
семена.
Итоговое количество растений столовой свеклы на 1 м2, определенное
при сборе урожая, было значительно выше в случае с семенами-шариками по
сравнению с дражированными семенами.
Самый высокий урожай был получен при плотности посева в 2 млн.
растений на 1 га (расстояние 10х5 см), значительно более высокий урожай,
чем при плотности в 3 или 4 млн. растений на 1 га. Но это только в том случае, когда расстояние между растениями составляло 20х1,65 см. Когда расстояние было 20х1,25 см, у всех протестированных популяций была значительная разница в урожае, и, самый низкий, существенно отличающийся
урожай корнеплодов был получен при наивысшей плотности.
Значительно более высокий урожай корнеплодов диаметром свыше 50
мм, по сравнению с семенами-шариками, был получен от дражированных
семян. Это можно объяснить меньшим количеством растений дражированных семян, более того, эти растения показали более быстрый и единообразный рост корнеплодов.
В ходе экспериментов выяснилось, что столовая свекла является видом,
который эффективно регулирует плотность популяции растений в поле и не
требует прореживания, в отличие от сахарной свеклы. Таким образом, точная
высадка отдельных семян не является необходимостью. Так же выяснилось,
что форма семян не влияет на урожай корнеплодов диаметром 25...50 мм, на
сухой вес, общее содержание сахара и аскорбиновой кислоты. Лишь степень
пигментации корнеплодов менялась у плодов, полученных от дражированных семян.
Подводя итоги экспериментов, авторы [298] делают следующее резюме: дражирование семян столовой свеклы задерживает их прорастание, таким
образом, оно не оправдывает себя, тем более, что оно связано с высокими за128
тратами (разрезание семян-шариков, дражирование) и незначительной эффективностью.
Агротехническая оценка подготовки семян
бобовых
р а с т е н и й . Как известно, бобовым кормовым свойственно образовывать
семена с водонепроницаемой оболочкой, которые не впитывают воду при
благоприятных условиях и подпадают под классификацию твѐрдых семян.
Твердость семени замедляет одновременное однородное и равномерное
развитие травостоя и, в общем, рассматривается как отрицательная особенность культивируемых растений. Таким образом, не редки попытки, прибегая
к селекции, вывести из коммерческого сельского хозяйства семена, характеризующиеся длительным состоянием покоя.
Для ускорения прорастания бобовых культур, как известно, их подвергают скарификации. Наиболее широко применяется механическая скарификация, которая оказывает положительное влияние на всхожесть [309]. Повторная механическая скарификация повышает прорастание на 80%, но снижает полевую всхожесть [295]. Механическая скарификация крупных партий
мелких семян требует длительного времени и не обеспечивает равномерной и
полной скарификации всех семян [309].
Как отмечалось, для улучшения всхожести в последнее время принимаются попытки внедрения в производство метода стратификации.
В эксперименте [292] проверялось влияние метода замораживанияоттаивания на прорастание и всхожесть семян испанского астрагала (заячьего
гороха).
Метод замораживания-оттаивания имеет следующие преимущества по
сравнению с методом скарификации: 1) отсутствие потерь, вызываемых механическими повреждениями, 2) некрупные семена проходят эффективную
обработку, 3) все семена проходят обработку в равной степени, 4) изменению
подвергается только семенная оболочка, другие же части семян не подвергаются риску, включая зародыш, позволяя избежать механических повреждений.
129
Этот метод, названный неразрушающим, обеспечивает исследователей
важным инструментом в изучении динамики поведения твѐрдых семян.
В интенсивной технологии возделывания люцерны на семена одним из
основных факторов является равномерность распределения растений в рядке
при широкорядном способе посева. Известно, что от этого зависит развитие
корневой системы, ассимиляционной поверхности, ветвление и семенная
продуктивность люцерны. При редком стоянии уменьшается конкуренция
между растениями и они лучше обеспечиваются светом, влагой, питательными веществами, опылителями. При этом точный высев на определенную густоту стояния сокращает расход дорогостоящих семян люцерны [280, 281].
3.2.5. Исследование способов подготовки семян к нанесению искусственных оболочек и влияния их на посевные качества. Оценки р а з м е р о в и м а с с ы семян моркови необходимы для определения степени шлифования и ее влияния на всхожесть. Методом случайного отбора выбираем
из навески семян пробу общим весом 2,4 кг (8 проб по 300 г), каждую пробу
закладываем в отдельную пронумерованную ячейку в соответствии [49]. Для
определения массы 1000 зерен и размеров семян использовали все пробы, а
обработка результатов проводились методом математической статистики.
Форму семени моркови в первом приближении можно рассматривать
как эллипсоиду. Для перехода от трехосного эллипсоида к двухосному вытянутому эллипсоиду вычисляем эквивалентную ширину семени по известной
формуле:
в  вh
,
(3.3)
где в , h – ширина и толщина семени.
Коэффициент сферичности семени:
к
в
l
,
где l – длина семени.
130
(3.4)
Для проведения ш ли ф о в а н и я была изготовлена установка с электроприводом для механического удаления эфирной оболочки с диаметром цилиндра 15,9 см. В качестве поверхности решетки использовалась среднезернистая наждачная бумага (100 единиц).
При проведений шлифования согласно методике вышеуказанные пробы (8 проб по 300 г) объединялись в четыре. Затем семена подвергались различной степени (длительности) шлифования. Время шлифования 30, 60, 90 и
120 минут. По истечении 30 минутного отрезка времени наждачная бумага
заменялась.
Остатки семенной оболочки удаляли с помощью кисточки и круглого
очищающего сита №0 (0,3 мм). После этого измерялись показатели отшлифованных семян. Все данные записывались в графу, соответствующую номеру пробы.
Масса эфироносной оболочки m э определялась как разница между массой исходной m0 и шлифованной mш проб:
mэ  m0  mш .
(3.5)
Полная опушенность семени вычислялась как отношение массы оболочки к массе исходных семян, %

mэ
100 .
m0
(3.6)
Семена, остававшиеся после скарификации, вначале взвешивались и
подсчитывались; после каждого периода скарификации отбирались пробы.
Эти образцы подвергались испытаниям на всхожесть и энергию прорастания
в соответствии с методикой, описанной ранее.
Семена эфиромасличных культур (петрушки, моркови и сельдерея) были проверены на наличие в их оболочке веществ, замедляющих прорастание.
Для этого проверяли на всхожесть семена салата и редиса, которые замачивали на экстракте, полученном из семян эфиромасличных культур.
131
В ли я н и е п р о д о лж и те льн о с ти ш л и ф о ва н и я . Удаление семенной оболочки затруднено из-за неправильной формы обрабатываемых семян.
Наблюдения под микроскопом шлифованных семян показали, что основная
часть ткани была удалена с концов семени и незначительная часть с боков
(рис. 3.11).
Рис. 3.11. Семена моркови до шлифования (верхний снимок) и после 90минутного шлифования. Изображения получены при помощи сканирующего
электронного микроскопа. Горизонтальная линия равна 1 мм
Для того чтобы убедиться в том, что шлифование не повредило зародыши, было произведено проращивание обработанных семян моркови.
Всхожесть снижалась после шлифования продолжительностью больше 60
минут, что демонстрировало повреждение зародыша (табл. 3.13). Значительная разница между сериями в рамках одной культуры означает, что различие
132
в уровнях ингибирования является результатом разницы в развитии семян,
внешних условий, а также зрелости урожая, на которые также влияет порядок расположения зонтиков.
Таблица 3.13. Влияние времени шлифования на прорастание семян моркови
и водных фильтратов из семенной оболочки моркови на прорастание семян
редиса
Время шли-
Семена (30 г) Всхожесть
фования
с удалѐнной
оставшихся
семенной
семян,
Фильтрат из се-
Фильтрат из
оболочкой
%
менной оболоч-
семян (%).
(мин)
Ингибирование прорастания
семян редиса
ки (%)
Контрольное
0,00
77
0
100
30
2,83
73
39
57
60
3,79
72
81
42
90
5,37
68
100
23
120
5,84
47
100
28
По выполненным исследованиям можно сделать вывод о том, что
шлифование (скарификацию) можно применять не только для борьбы с
непроницаемостью семенной оболочки некоторых культур (например, бобовых трав), но и для удаления ингибиторов прорастания.
Результаты экспериментов на наличие ингибирующих веществ в семенах эфиромасличных культур показали, что как редис, так и листовой салат
одинаково результативно среагировали на ингибиторный эффект экстракта
из семян эфиромасличных культур (табл. 3.14). Ингибирующий эффект экстракта из семян использованных в опыте культур оценивался временным отрезком, обычно требуемым для появления корешка. Дальнейшие наблюдения
показали, что оставшиеся семена так и не проросли.
133
Таблица 3.14. Влияние экстракта из семян эфиромасличных культур
на замедление прорастания семян редиса «Красный король» и листового
салата «Слоболт»
Экстракт из семян
Всхожесть, %
Редис
Салат
81
100
44
38
31
31
22
27
Дистиллированная вода
Петрушка
Морковь
Сельдерей
Водный экстракт, полученный из семенной оболочки шлифованных
семян моркови, оказывал ингибирующее влияние на семена редиса независимо от времени шлифования (табл. 3.12). Водный экстракт, полученный из
материала, отобранного после 90 или 120 минут шлифования, полностью ингибировал прорастание. Действие водного экстракта, полученного из семян,
уменьшалось с увеличением продолжительности процесса шлифования. Это
означает, что степень ингибирования находится в прямой зависимости от количества оставшейся семенной оболочки.
Необходимо отметить, что при шлифовании семена моркови теряют
шероховатость, и это осложняет процесс формирования искусственной оболочки.
Для облегчения процесса формирования оболочки перед обработкой
вместо шлифования нами предлагается осуществлять намачивание семян, т.к.
набухшие семена имеют бòльшую плотность и процесс формирования искусственной оболочки облегчается. При этом необходимо исключить проклев
семян. Предлагается также в процессе намачивания воду менять через определенное время, т.к. она содержит ингибирующие вещества. Затем необходимо семена обязательно просушить и затем только проводить обработку с
нанесением искусственной оболочки, поскольку непросушенные семена будут слипаться.
134
Суть эксперимента заключается в следующем.
Для удаления эфирной оболочки семена моркови замачивались в дистиллированной воде в течение 72 часов, через каждые 4 часа менялась вода
для замачивания, поскольку она содержит ингибиторы.
Для проведения экспериментов были выбраны восемнадцать образцов
семян моркови по одному грамму. Замачиваемые семена были помещены в
100 мл градуированную стеклянную тару с дистиллированной водой, а затем
они подвергались интенсивной аэрации в течение 72 часов при 27 ОС. Через
каждые 4 часа семена по одному образцу извлекались для испытания на
оранжерейную всхожесть, а у остальных образцов менялась аэрируемая вода.
Извлекаемые семена для испытания на всхожесть предварительно промывались, а затем просушивались воздухом для предотвращения самоингибирующего процесса.
Семена моркови на вторые сутки замачивания имели высокую энергию
прорастания (табл. 3.15), что свидетельствует о полном растворении эфирной
оболочки, ингибирующей прорастание.
Таблица 3.15. Влияния времени намачивания семян моркови на их всхожесть
Всхожесть, %
Всхожесть, %
Время
Время
на
на
намачинамачивания, ч 15 день 20 день 25 день вания, ч 15 день 20 день 25 день
Контроль
5
20
40
Контроль
5
20
40
4
5
22
40
40
35
45
60
8
7
25
41
44
38
48
65
12
7
22
40
48
40
50
65
16
12
25
43
52
42
50
66
20
15
27
45
56
45
51
67
24
18
29
48
60
48
51
67
28
23
35
52
64
50
52
67
32
25
38
55
68
52
54
67
36
28
40
57
72
53
55
68
135
Необходимо также отметить, что семена моркови уже на вторые сутки
барботирования имели проростки. Это связано с ускоренным поглощением
воды и активизацией обменных процессов (повышением активности ферментов). При наличии запаса питательных веществ, что потенциально возможно
при нанесении искусственных оболочек, это приводит к ускоренному развитию проростков.
Подготовленные таким образом семена необходимо высеять в год обработки, поскольку они прошли процесс ферментации и могут храниться не
более 3 месяцев.
Надо отметить, что намачивание, самый действенный способ улучшения всхожести и увеличения энергии прорастания семян овощных культур,
имеющих эфирную оболочку, в сочетании с нанесением искусственных оболочек дает максимальный эффект. То, что такой способ подготовки семян не
получил до сих пор должного распространения, на наш взгляд, имеет следующее объяснение: фирмы-изготовители семян с искусственной оболочкой
заинтересованы в сбыте продукции и нет гарантии, что они изготовленную
партию смогут реализовать в этот год, а семена, прошедшие ферментацию не
могут долго храниться. Покупателями в большинстве случаев выступают
продавцы-посредники, которым тоже не выгодно хранить нереализованные
семена.
Для фирм-изготовителей семян с искусственной оболочкой самым выгодным вариантом является заключение прямого договора с крупными сельскохозяйственными
товаропроизводителями
(сельскохозяйственно-
производственные кооперативы, крупные фермерские хозяйства и т.п.) на изготовление и гарантированный сбыт своей продукции.
3.2.6. Исследование характеристик защитно-стимулирующих компонентов. После установления расчетной схемы было проведено статистическое изучение технологии нанесении искусственных оболочек, определяющей как реальные условия работы машины, так и технологические, энергетические и другие показатели работы с получением оценок статистических ха136
рактеристик процесса (математических ожиданий, дисперсии, законов распределений, корреляционных функций, спектральных плотностей) [62].
Рассмотрим статистические характеристики основных операций при
нанесении искусственных оболочек.
Оценки статистических характеристик подачи защи тн о - с т и м у л и р у ю щ и х к о м п о н е н т о в в б а р а б а н . Начальный этап
технологического процесса нанесения искусственных оболочек заключается
в том, что во вращающийся барабан подаются семена, и они одновременно
опрыскиваются равномерным тонким слоем клеящей жидкостью. Равномерность подачи семян и точность их дозирования во многом определяют дальнейший ход технологического процесса, качество (плотность искусственной
оболочки, выравненность размеров оболочки) и количество (производительность машины) получаемой продукции.
Из всех физико-механических свойств наполнителей наиболее важным
для качества оболочки является гранулометрический состав, особенно для
семян овощных культур, поскольку они чрезвычайно мелки. Для лучшей адгезии наполнителя к поверхности семян, помол должен быть очень тонким
(0,1...0,2 мм). Его оценки регистрировались по косвенному показателю – по
концентрации (плотности) наполнителя.
Контроль подачи семян осуществляли лотковыми тензометрическими
датчиками, используя указатель расхода зерна РИЛ-1 с диаметром трубы –
150 мм и длиной – 1420 мм.
Наклонная труба своим верхним концом опирается на шарнирную опору, а нижним подвешена на пружине. К нижнему концу также прикреплен
сердечник индукционного датчика.
Зерно поступает на лоток из бункера-накопителя. Нижний конец трубы
смещается на величину, пропорциональную весу материала, проходящего по
ней в единицу времени. Пружина растягивается, и сердечник индукционного
датчика смещается из своего среднего положения. Это вызывает пропорцио137
нальное изменение выходного напряжения катушки, которое передается на
регистрирующий прибор.
Обработав полученные результаты физико-механических свойств семян и компонентов оболочки на компьютере, получили статистические характеристики в виде средних величин, корреляционных функций и спектральных плотностей (табл. 3.16). Здесь также имеется существенная разница
в результатах анализа, полученных с помощью средних величин и корреляционных функций.
Как видно из таблицы 3.16, большой разброс показателей имеют случайные процессы изменения концентрации клеящей жидкости и наполнителя.
Таблица 3.16. Оценка статистических характеристик физико-механических
свойств семян и компонентов оболочки
Показатели
,%
Угол трения исходных семян, град.
28,6
Концентрация клеящей жидкости, кг/м3
Гранулометрический состав наполнителя, мм
3,3
5,8∙10-2 1,9∙10-2
2,6
1,0
11,7
32,7
36,7
Контроль подачи компонентов оболочки и их концентрацию (клеящей
жидкости, наполнителя) проводили массовым расходомером-счетчиком
«Элметро-Фломакс- КИ-010, который состоит из датчика, измерительного
модуля и модуля процессора. Измерение осуществляли при интегральном
исполнении, кабель к измерительному модулю подсоединяли на месте эксплуатации.
Полученные материалы были обработаны методами математической
статистики и теории вероятностей (рис. 1.1...1.19 приложения 20).
Результаты обработки экспериментальных данных приведены в табл.
3.17.
138
Таблица 3.17. Оценки статистических характеристик операций в
технологическом процессе нанесения искусственных оболочек
Наименование процесса
.%
Подача семян
3,603
0,884
24,549
Подача клеящей жидкости, кг/с
0,148
0,034
22,709
Подача наполнителя, кг/с
0,897
0,383
42,675
Как видно из таблицы наиболее устойчивыми в технологическом процессе являются подача семян и клеящей жидкости, коэффициенты вариации
не превышают 25%, подача наполнителя варьируется в широких пределах,
более 42%.
В ходе проведенных экспериментальных исследований установили, что
при увеличении содержания крупной фракции наполнителя увеличивается
скорость пневмоподачи, при этом концентрация наполнителя уменьшается.
Повышенное содержание мелкой фракции способствует увеличению
концентрации наполнителя, тем самым обеспечивается наибольший выход
семян с искусственной оболочкой с меньшим диаметром (1,5...2 мм). Это
подтверждается результатами обработки экспериментальных данных по изменению концентрации наполнителя и скорости скатывания семян с искусственной оболочкой (рис. 1.14 приложения 20).
Проанализируем нормированные корреляционные функции и спектральные плотности подачи компонентов оболочки (рис. 1.7…1.8 приложения 20). Параметром корреляционной функции служит время корреляции
(шаг квантования). Количество реализаций каждого процесса для получения
представительных осредненных оценок должно быть в пределах 5…10. Длительность реализации
и шаг квантования
тесно связаны между собой.
Нижняя граница частот диапазона реализации определяет длительность , а
верхняя – шаг квантования . При этом для обеспечения достоверности оценок объем информации
⁄ должен быть не менее 100.
139
Для процесса нанесения искусственных оболочек шаг квантования выбираем
(4,8…6 с).
Анализируя полученные кривые
( ), можно отметить, что процесс
подачи компонентов оболочки протекает сравнительно однородно. Во всех
процессах время спада корреляционных функций имеет значения порядка
, т.е. стабилизация подач наступает к середине цикла. Это
объясняется тем, что процесс подачи компонентов оболочки носит периодический характер, связанный с частыми пуском и остановкой установки для
подачи компонентов.
У первой кривой, характеризующей подачу семян, амплитуда разброса
семян относительно средней величины выше, чем у двух других процессов.
Это связано с тем, что подача семян осуществляется механическим способом
(транспортером). Более стабильным является подача клеящей жидкости
(кривая 2), поскольку гидравлическая транспортировка обеспечивает большую точность, чем пневматическая транспортировка (кривая 3).
Значительное отклонение подачи семян от средней величины свидетельствует о наличии некоторых причин, отрицательно влияющих на процесс
загрузки. Устранение этих причин возможно за счет усовершенствования и
обеспечения автоматического регулирования питающих и транспортирующих устройств.
Применительно к процессу нанесения искусственных оболочек оценка
характера спектральной плотности (рис. 1.8 приложения 20) необъективна
из-за особенностей протекания спектральных характеристик.
Из рисунка нормированных спектральных плотностей видно, что процессы подачи компонентов оболочки являются низкочастотными, т.е. основная доля спектра дисперсии приходится на сравнительно низкий диапазон
частот, не превышающий 0,15…0,3 Гц (0,9…1,88 с-1). Кроме того, если попытаться произвести фильтрацию низкочастотного диапазона, то можно получить недостоверные результаты, так как значения
140
( ) может оказаться
меньше нуля. Из рисунка также видно, что процессы подачи компонентов
протекают сравнительно однородно.
В результате регулирования и контроля входных параметров технологического процесса получены выходные параметры, характеризующие производительность и качество обработки –
ной оболочкой,
( ) – выход семян с искусствен-
– угол трения семян с искусственной оболочкой, характе-
ризует их сыпучесть для точного высева,
– масса драже, характеризую-
щие односемянность полученных драже, которые представлены в табл. 3.18.
Таблица 3.18. Статистические характеристики качества
технологического процесса нанесения искусственных оболочек
Наименование процесса
,%
Выход семян с искусственной оболочкой
5,83
1,25
21,43
Углы трения семян с искусственной оболочкой, град
3,54
0,75
22,71
Масса семян с искусственной оболочкой, г
3,1
1,56
50,3
При оценке процесса нанесения искусственных оболочек по производительности для определения зависимости выхода семян с искусственной
оболочкой от подачи исходных семян и компонентов оболочки были произведены замеры подачи исходных семян, компонентов оболочки и выхода семян с искусственной оболочкой. Для установления количественной зависимости между этими показателями полученные данные были обработаны на
компьютере. По программе вычисления статистических характеристик получены нормированные взаимные корреляционные функции выхода семян с
искусственной оболочкой и подачи семян и компонентов оболочки (клеящей
жидкости, наполнителя). Кривые взаимных корреляционных функций приведены на рис. 1.9 приложения 20.
На рис. 1.9а приложения 20 отражена связь подачи исходных семян и
выхода семян с искусственной оболочкой. На первый взгляд, должна быть
141
прямая связь между подачей исходных семян и выходом семян с искусственной оболочкой, но, как видно, связь незначительная ( )
, максимум
связи не выражен.
В связи с незначительностью влияния входного параметра подачи исходных семян на выход семян с искусственной оболочкой нами в процессе
эксперимента был выбран другой параметр – диметры изготовленных оболочек , результаты обработки полученных данных приведены ниже.
На рис. 1.9б приложения 20 показана взаимная корреляционная функция подачи клеящей жидкости и выхода семян с искусственной оболочкой.
Корреляционная связь выраженная. Максимум составляет ( )
, что
свидетельствует о хороших возможностях использования этой статистической характеристики в управлении.
Примерно такую же тесную связь имеет взаимная корреляционная
функция подачи наполнителя и выхода семян с искусственной оболочкой
(рис. 1.9в приложения 20). Максимум связи
приходится на время
, что указывает на хорошие возможности моделирования и
управления этим параметром.
Как мы указывали выше, в качестве выходного параметра был выбран
более весомый показатель качества семян с искусственной оболочкой – диаметры изготовленных оболочек
(рис. 1.10 приложения 20).
Как мы видим, корреляционная связь в этом примере ( )
очень
высокая. Очевидно, что изменение диаметра оболочки зависит от соотношения подачи семян и наполнителя.
Анализ ( ) (рис. 1.11 приложения 20) и ( ) (1.12 приложения 20) физико-механических свойств свидетельствует о следующем. Большая амплитуда разброса кривой 1 (угла трения семян) по сравнению с другими кривыми говорит о существенном различии семян по удельному весу (рис. 1.12
приложения 20). В процессе нанесения искусственных оболочек более стабильным параметром остается концентрация клеящей жидкости (кривая 2).
142
Анализ
изменения
концентрации
(гранулометрического
состава)
наполнителя в процессе нанесения искусственных оболочек (кривая 3) позволяет сделать вывод о периодическом разбросе показателей от среднего
значения. Дело в том, что при пневматическом транспорте сыпучих материалов происходит их расслоение по крупности (удельному весу), что значительно затрудняет процесс формирования искусственной оболочки. Поэтому
в трубопроводе подачи сыпучих компонентов оболочки установлена вихревая камера, которая обеспечивает равномерность их концентрации за цикл
нанесения искусственных оболочек. Такая мера позволила сгладить большой
разброс значения показателей.
Нормированные
спектральные
плотности
изменения
физико-
механических свойств семян и компонентов оболочки (рис. 1.12 приложения
20) также являются низкочастотными, т.е. основная доля спектра дисперсии
приходится на сравнительно низкий диапазон частот, не превышающий
0,2...0,4 Гц.
Как видно из графика нормированных спектральных плотностей изменения физико-механических свойств компонентов оболочки, более стабильной остается в течения цикла подачи концентрация клеящей жидкости (кривая 2), поскольку насосом непрерывно осуществляется ее перемешивание. Из
графика также видно, что имеется периодический разброс значений гранулометрического состава наполнителя (кривая 3). Это связано с определенным
расслоением наполнителя по удельному весу в процессе пневмотранспорта.
Исследования по определению физико-механических свойств семян и
компонентов оболочки, которые проводились одновременно с определением
рациональных параметров машины, позволили выявить существенное влияние на качество технологического процесса однородности семян по удельному весу и концентрации наполнителя. Однородная концентрация наполнителя обеспечивается установкой вихревой камеры.
Как мы выше указывали, формирование искусственной оболочки
наслаиванием происходит тогда, когда семена движутся без отрыва от по143
верхности слоя, такое движение осуществляется регулировкой оборотов барабана. При этом скорость скатывания должна быть максимальной.
Проведенные исследования по определению скорости скатывания семян в барабане методом скоростной съемки и регистрации входных факторов, влияющих на этот процесс (изменение угла трения исходных семян,
концентрации клеящей жидкости, наполнителя) позволили установить следующее.
На рис. 1.13 приложения 20 показана взаимная корреляция
( ) про-
цессов скатывания семян и изменения концентрации клеящей жидкости. В
данном случае корреляционная связь высокая – ( )
. Это объясня-
ется тем, что сыпучесть семян напрямую зависит от концентрации клеящей
жидкости. Необходимо отметить, что при большой концентрации (более
2...5%) затягиваются сроки всходов, а при чрезмерно высокой концентрации
семена могут и вовсе не взойти.
На рис. 1.14 приложения 20 приведены взаимные корреляционные
функции изменения концентрации наполнителя
обрабатываемых семян
( ) и скорости скатывания
( ), здесь также корреляционная связь высокая.
Небольшой разброс концентрации наполнителя к середине цикла объясняется расслоением его в процессе пневмотранспорта и циклическими включением и выключением дозирующего устройства подачи компонентов.
Наибольший интерес представляют взаимные корреляционные функции
( ) процессов изменения угла трения исходных семян и скорости ска-
тывания обрабатываемых семян (рис. 1.15 приложения 20). Как видно из
рис., процесс изменения угла трения исходных семян остается стабильным в
течения цикла с незначительными разбросами в середине цикла, а скорость
скатывания обрабатываемых семян увеличивается. Семена, подготовленные
к нанесению искусственных оболочек, имеют определенную влажность и чистоту, поэтому показатель угла трения остается стабильным в течение цикла
подачи. Незначительный разброс объясняется периодичностью процесса,
связанной с частым включением и выключением транспортера подачи семян.
144
При подготовке семян и других компонентов к нанесению искусственных оболочек (в виду изменения их физико-механических свойств, в также в
зависимости от производительности соответствующих установок) их загружаемая масса
()
()
( ),
( ),
( ) соответственно преобразуется в подачу –
( ). На предварительном этапе нанесения искусственных обо-
лочек из-за взаимодействия семян
( ) и клеящей жидкости
( ) у первых
изменяются физико-механические свойства, что приводит к изменению скорости скатывания их по внутренней поверхности барабана –
( ). При до-
статочно высокой скорости скатывания (без отрыва от поверхности) подача
наполнителя
( ) обеспечивает коагуляцию наполнителя к поверхности се( ).
мян и выход семян с искусственной оболочкой
Свойства и особенности каждого из элементов системы можно оценить
некоторым показателем
, который служит оператором модели. Каждый
элемент модели функционирования преобразует входную переменную в выход так, что для частной модели подготовки и дозирования семян:
()
[
( )]
;
(3.7)
для частной модели подготовки и дозирования клеящей жидкости:
()
[
( )]
;
(3.8)
для частной модели подготовки и дозирования компонентов оболочки:
()
[
( )]
;
(3.9)
для предварительного этапа нанесения искусственных оболочек (обеспечения кинематического режима):
()
[ ()
( )] ;
(3.10)
для заключительного этапа нанесения искусственных оболочек (процесса
взаимодействия семян и компонентов оболочки):
()
[ ()
145
( )].
(3.11)
Синтез операторов частных моделей выполняется в виде:
( )
⁄
( )
( )
⁄
( )
( )
⁄
( )
(3.12)
( )
⁄[ ( )
( )]
( )
⁄[
( )
( )]
}
Вид оператора модели нанесения искусственных оболочек с учетом
условий (3.7...3.11) будет
.
(3.13)
Окончательно оператор модели машины как объекта контроля и управления может быть получен из уравнений (3.12) и (3.13) в виде:
( )
⁄ ( ).
(3.14)
Построение математических моделей рассматриваемых объектов теоретическими методами, сложная задача и практически осуществима при значительных допущениях. Эта задача упрощается, если использовать методы
идентификации, базирующиеся на использовании и специальной обработке
экспериментальных данных о входных и выходных переменных моделей
функционирования. При типовой идентификации для исследуемых моделей
устанавливают оптимальные оценки операторов из заданного класса операторов по типовым вероятностным характеристикам ансамблей реализаций
случайных функций на входе и выходе моделей.
Оптимальной оценкой i-го элементарного оператора модели машины
будет условное математическое ожидание или регрессия выходной переменной
( ) относительно выходной
( ). При линейной связи между входной
и выходной переменными получено уравнение регрессии вида
146
()
()
где
менной
()
()
( )
(3.15)
– условное математическое ожидание ординат выходной пере( ) при фиксированных значениях входной
( ),
()
и
()
– ко-
эффициенты уравнения.
Таблица 3.19 Оценки числовых характеристик коэффициентов уравнений регрессии
Вид
Коэф-
обрабатываемых семян
фициент
Кормовая свекла
Морковь
0,78
0,57
Цикорий
0,73
,%
4,72
0,81
17,4
1,56
0,17
11,2
1,65
0,20
12,1
0,19
0,07
38,7
1,31
0,08
6,0
10,48
2,11
20,1
Идентификацией определяется наиболее вероятные значения коэффициентов
()
и
()
для каждого i-го элементарного оператора модели. Рас-
сматривая совокупности коэффициентов уравнения регрессии как реализации соответствующих случайных величин, рассчитывают средние значения,
средние квадратические отклонения, коэффициенты вариации, а также определяют границы 95-ти процентных доверительных интервалов (см. таблицу
3.19).
Полученные математические модели использовались для выбора и
обоснования параметров экспериментального дражиратора.
147
3.2.7. Исследование характеристики сети по выбору вентилятора
для разгрузочного бункера и обоснование его основных параметров.
Аэродинамическая характеристика вентилятора определяет всю совокупность возможных режимов его работы. Конкретный рабочий режим задается
точкой на аэродинамической характеристике.
При работе вентилятора с разгрузочным бункером реализуется рабочий
режим, обусловленный характеристикой этой сети. Производительность вентилятора устанавливается на таком уровне, при котором созданное вентилятором полное давление равно потерям давления в разгрузочном бункере при
том же расходе воздуха.
Потери полного давления в разгрузочном бункере определяется следующим образом
∑
.
(3.16)
Потери давления, в основном, происходят за счет потерь динамического давления, равного
,
где
и
(3.17)
– плотность и скорость воздуха.
Тогда:
∑
где
∑
(
)
,
(3.18)
– коэффициент местного сопротивления, зависящий от конфигурации
воздухопровода [39, 96, 269];
– площадь поперечного сечения воздухопровода, м2;
– расход воздуха, м3/с.
Графически режим работы в сети соответствует точке пересечения ха-
рактеристики вентилятора с характеристикой обслуживаемого им разгрузочного бункера.
Для выбора вентилятора при известных параметрах сети используется
графический способ наложения характеристик, заключающийся в том, что на
148
(
характеристику вентилятора
) накладывается построенная в том же
масштабе характеристика сети (разгрузочного бункера) (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Выбор вентилятора по характеристике сети
Из формулы (3.17) характеристика сети (разгрузочного бункера) определяется как
(3.19)
где
– коэффициент, построенный для данной конфигурации сети и
плотности перемещаемого материала [93].
В табл. 3.20 приведены расчетные данные характеристики сети.
Таблица 3.20. Расчетные данные для построения характеристики сети
Р,
кПа
м6/с2
0,37
1,47
3,31
5,9
9,2
12,9
18,4
23,9
29,4
36,8
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
После выбора вентилятора определяются параметры разгрузочного
бункера. Параметры разгрузочного бункера определялись при различных частотах вращения вентилятора (800...1500 мин-1). Исследование проводили на
установке, оборудованной измерительными приборами согласно ГОСТ
149
10921-90 [51]. При установившемся режиме работы вентилятора замерялось
статическое давление в подводящем трубопроводе разгрузочного бункера и
динамическое давление в трубопроводе распылителя. По полученным данным рассчитывали величину ΔРст и скорость воздушного потока vв в трубопроводе, полученные значения приведены в таблице 3.20. Из табл. 3.20 видно, что при изменении частоты вращения вентилятора
давление
создаваемое им
изменяется от 1100 Па до 12000 Па, а расход воздуха
, кото-
рый контролировался микроманометром ММН-240, меняется в пределах
0,04...0,12 м3/с. Скорость воздушного потока при этом изменялась в интервале от 1,5 до 15 м/с.
Таблица 3.21. Данные экспериментальных исследований по определению
параметров разгрузочного бункера
№ опыта
nвент, мин-1
Pn, Па
Qвозд., м3/с
vвозд., м/с
1
2
3
4
5
800
1146
1156
1159
0,03
0,05
0,03
1,5
1,8
2,1
среднее
1153
0,04
1,8
2
2165
2173
2177
0,05
0,05
0,05
3,1
3,7
3,8
среднее
2172
0,05
3,5
3
2927
2931
2935
0,05
0,06
0,06
5,0
5,7
4,8
среднее
2931
0,06
5,2
4
4038
4041
4037
0,06
0,07
0,07
6,6
7,5
6,8
4039
0,07
7,0
1
среднее
900
1000
1100
150
6394
6398
6405
окончание табл. 3.21
0,07
8,5
0,08
8,7
0,08
8,6
среднее
6399
0,08
8,6
6
8495
8550
8510
0,08
0,09
0,09
9,9
10,5
10,7
среднее
8502
0,09
10,4
7
10270
10280
10290
0,09
0,10
0,11
11,5
12,3
12,5
среднее
10280
0,10
12,1
8
11800
11825
11830
0,11
0,11
0,12
14,8
15,1
15,5
11818
0,11
15,1
5
1200
1300
1400
1500
среднее
Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 3.13.
Анализ результатов экспериментальных исследований по определению
параметров разгрузочного бункера (рис. 3.13) и расчетных данных для построения характеристики сети (рис. 3.12) показал согласуемость экспериментальных и расчетных данных.
После определения ΔР = f(Q) и vв = f(ΔР) было проведено исследование
влияния расхода воздуха вентилятора на концентрацию наполнителя в воздухопроводе распылителя (производительность разгрузочного бункера по материалу). Этот показатель необходим для обеспечения равномерности распределения защитно-стимулирующих компонентов, имеющих малый расход.
151
Рис. 3.13. Зависимость разрежения в подводящем воздухопроводе ΔР = f(Q) и
скорости воздушного потока vв = f(ΔР) в вертикальном воздухопроводе.
Рис. 3.14. Зависимость производительности разгрузочного
бункера от расхода воздуха
152
3.2.8. Исследования параметров разгрузочного бункера и его влияния на качество технологического процесса. Исследования проводились
при различных частотах вращения вентилятора. В процессе экспериментальных исследований было установлено, что подача наполнителя
( )
(определялась по его концентрации) растет пропорционально расходу воздуха (рис. 3.14). (Зависимость
( )
(
) позволяет выбрать необходимую
подачу наполнителей и, исходя из этого, определять расход воздуха
скорость
и его
).
При определении подачи наполнителей исходили из следующих условий:
- исходя из производительности экспериментального дражиратора,
разгрузочный бункер должен обеспечить требуемую подачу наполнителей;
- концентрация наполнителей должна обеспечить требуемую по агротехническим показателям полноту обработки и равномерность распределения наполнителей. Достигается это тем, что необходимая доза наполнителя
подается за полный цикл обработки;
- подача должна обеспечить максимальное осаждение наполнителей
на поверхности семян. При этом выполняется важная задача по обеспечению
необходимых санитарно-гигиенических условий по содержанию вредных
веществ в воздухе рабочей зоны [50, 277, 291].
Если для транспорта крупных твердых примесей считается экспериментально установленным, что наименьшая скорость транспортирующей
среды должна несколько превышать скорость витания этих частиц в той же
среде или на величину их гидравлической крупности, то, как показывает
опыт, на пылевые частицы этот вывод не может быть распространен [105,
106]. Исследования показывают, что обеспечение транспорта пылевых частиц требует безусловного выполнения условия:
̅
̅
153
где ̅ – средняя скорость воздуха в трубопроводе;
̅
– средняя скорость воздуха в трубопроводе, отвечающая началу тро-
гания пылевых частиц.
Приближенная расчетная формула для исчисления величины начальной скорости трогания в трубопроводах [105]:
(
где
)√
,
(3.20)
– кинематическая вязкость воздуха, м2/с;
– плотность наполнителя, кг/м3;
– плотность воздуха, кг/м3.
Исходя из производительности экспериментального дражиратора, по( ) устанавливаем в пределах 0,09...0,18 кг/с. Из графи-
дачу наполнителя
ков
( )
(
) (рис. 3.14),
(
)и
(
) (рис. 3.13) следует,
что скорость воздушного потока транспортирующего порошкообразный
наполнитель –
находится при вышеуказанных значениях подачи наполни-
телей в пределах 5...12 м/с.
Нижний предел скорости воздушного потока ( =5 м/с), полученный
экспериментальным
путем,
согласуется
с
расчетной
скоростью
, полученной по формуле (3.20).
3.3. Исследования параметров экспериментального дражиратора
В отличие от традиционной технологии, в данном случае предлагается
технология обработки, совмещенная с протравливанием, причем вместо суспензии протравителя подается сухой порошкообразный протравитель на
предварительно смоченные семена.
На рис. 3.15 представлен экспериментальный дражиратор, в котором
для подачи компонентов оболочки во вращающийся барабан предусмотрен
разгрузочный бункер (рис. 3.6).
154
Рис. 3.15. Экспериментальный дражиратор:
1 – наклонная чаша; 2 – сменный барабан; 3 – крышка; 4 – распылитель
5 – пневмораспылитель; 6 – перемешивающее устройство; 7 – вентилятор;
8 – бункер; 9 – порционный дозатор; 10 –разгрузочный бункер; 11 – трубопровод; 12 – вихревая камера; 13 – вал; 14 – диск
Устройство состоит из бункера 8 для компонентов оболочки (наполнитель, протравитель и др. защитно-стимулирующие вещества) с порционным
дозатором 9, для выдачи требуемой дозы компонентов, вентилятора для
пневмотранспорта 7, разгрузочного бункера 10, установленного в нагнета155
тельном трубопроводе 11 пневмосистемы и предназначенного для равномерной подачи компонентов оболочки, вихревой камеры 12 для получения однородной воздушно-порошковой смеси. Устройство снабжено наклонной чашей 1с герметичной крышкой 3. Внутри чаши 1 установлен сменный цилиндрический барабан 2, в котором размещены механизм для перемешивания
семян 6 и пневмораспылитель 5. На герметической крышке 3 с внутренней
стороны установлен распылитель раствора полимера 4, соединенный с насосом. Цилиндрический барабан 2 вращается вокруг своей оси посредством вала 13, который жестко закреплен к нему с помощью диска с отверстием 14.
Работает установка следующим образом: необходимое количество семенного материала транспортером подается во вращающийся барабан 2, в
котором они опрыскиваются раствором полимеров. При заданных оборотах
барабана (обороты барабана зависят от физико-механических свойств обрабатываемого материала) происходит перемешивание семян. После смачивания раствором полимеров производится непродолжительная укатка семян.
Затем включается вентилятор 7 для подачи протравителя. Под действием
сжатого воздуха воздушно-порошковая смесь по вертикальному трубопроводу и через пневмораспылитель 5 подается на семена в барабане 2. Семена и
сухой порошок тщательно перемешиваются. После этого одновременно подается раствор полимеров, наполнитель, а при необходимости и защитностимулирующие вещества, затем производится продолжительная укатка. После
укатки
производится
подсушивание
семян
нагретым
воздухом
(t=70...80°C) с целью закрепления оболочки. Если после подсушки семян они
не достигли заданного размера, то технологический процесс повторяется по
заданной последовательности до достижения ими требуемого размера.
При изготовлении экспериментального дражиратора его конструктивные параметры закладывались на основании параметров существующих
промышленных и экспериментальных дражираторов для обработки семян
сахарной свеклы, хлопчатника и т.п. с возможностью регулирования основных режимов работы (угла установки барабана, его оборотов).
156
Исследования включали проведение активных экспериментов с регулированием эксплуатационных режимов работы, влияющих на ход технологического процесса, и серию пассивных экспериментов с регистрацией основных входных и выходных параметров технологического процесса.
При исследовании эксплуатационных режимов работы учитывались
следующие факторы, которые влияют на качество технологического процесса:
- частота вращения барабана, мин-1
- угол установки барабана, град.
- подача компонентов оболочки (в пределах рекомендованных норм),
кг/с.
Как известно, скорость скатывания семян с искусственной оболочкой
по внутренней поверхности барабана зависит от частоты вращения барабана,
массы загрузки, физико-механических свойств семян и компонентов оболочки, а также от концентрации этих компонентов.
По рациональной загрузке определяется необходимый кинематический
режим работы барабана (табл. 3.22) [138]. Следовательно, вышеперечисленные факторы учитывались при выборе необходимой частоты вращения барабана.
Таблица 3.22. Показатели кинематического режима в зависимости от угла
трения семян
Культура
Угол трения
φ, град.
Показатель кинематического режима
Зерновые
18
0,13
Морковь
17...20
0,15...0,09
Томаты, огурцы
14...17
0,2...0,15
Свекла
12,4...15
0,22...0,18
Горох
2...15
0,39...0,18
157
Эти факторы также регистрировались при проведении серий пассивных
экспериментов для моделирования процесса нанесения искусственных оболочек.
Необходимо отметить, что угол установки барабана имеет решающее
значение в начальный период формирования искусственной оболочки и не
имеет решающего влияния на динамику процесса. При исследованиях его
меняли в пределах 30...500. С увеличением угла наклона увеличивается скорость образования оболочки, но при этом уменьшается плотность искусственной оболочки.
Что касается подачи компонентов оболочки (клеящей жидкости и
наполнителя), то они должны соответствовать рекомендуемым нормам и подача должна обеспечиваться в течения цикла обработки.
3.3.1. Исследование кинематического режима барабана дражиратора. Исследования кинематического режима проводились для семян различных сельскохозяйственных культур в течение ряда лет в ходе выполнения
хоздоговорных работ. В НПО «Узсельхозмеханизация» с 1988 по 1990 г.
проводили обработку семян хлопчатника для хозяйств Ташкентской и Сырдарьинской областей Узбекистана, бобовых кормовых культур (люцерны,
клевера красного, белого) для хозяйств Шымкентской области Казахстана. В
ЯГСХА совместно с Ярославским техническим университетом с 2003 по
2009 г. для хозяйств Ярославской области проводили обработку семян кормовой свеклы, моркови, цикория и других овощных культур.
Для процесса формирования оболочки необходимо обеспечивать непрерывность скатывания семян по внутренней поверхности барабана, зависящую от оборотов барабана. Для регулирования частоты вращения барабана
использовали зубчато-пластинчатый вариатор ВЗПР-1, который обеспечивает
плавную регулировку оборотов. Частота вращения измерялась магнитным
тахометром ИО-30.
Регистрация параметров проводилась при обычном режиме технологического процесса нанесения искусственных оболочек.
158
Перед проведением обработки определяли минимальные обороты барабана. Для этого частоту вращения барабана плавно меняли от нуля до значения, при котором бóльшая часть семян начинают скатываться вниз по
внутренней поверхности барабана.
После этого осуществлялся технологический процесс нанесения искусственных оболочек, т.е. при минимальной частоте вращения барабана (для
различных культур ее значение колебалась от 7 до 12 мин -1) производилась
его загрузка семенами до рационального объема, который составляет
30...40% от полного объема. Затем методом скоростной съемки определялась
скорость скатывания семян для двух случаев. Первый – до опрыскивания семян клеящей жидкостью, а второй – в процессе опрыскивания клеящей жидкостью. Для первого случая часть семян предварительно окрашивали в оранжевый цвет, а для второго случая оранжевый порошок добавляли в клеящую
жидкость. Такой способ облегчает определение скорости скатывания семян.
Так же по постепенному окрашиванию семян определяется равномерность
распределения наполнителей.
Одной из главных задач оптимизации кинематического режима процесса нанесения искусственных оболочек является обеспечение максимальной производительности машин. Естественно, это достигается увеличением
оборотов барабана. Поэтому в ходе проведения экспериментов частоту вращения увеличивали до максимальных значений. Максимальное значение
оборотов также определяли методом скоростной съемки. Начало отрыва единичных семян от поверхности скатывающейся массы определялось как
наибольшая допустимая частота вращения. Его значения также варьировалась в широких пределах для семян различных сельскохозяйственных культур от 20 до 32 оборотов в минуту. При этом увеличивалась скорость формирования оболочки и происходило некоторое снижение плотности искусственной оболочки. Но решающее значение для плотности оболочки имело
время укатки после подачи необходимых компонентов.
159
В начальный период процесса нанесения искусственных оболочек семенная масса обладала большей связанностью за счет сил сцепления. Поэтому семенная масса имела водопадно-пульсирующий характер движения, т.е.
перемешивались большие отдельные порции. После смачивания клеящей
жидкостью семена отделялись друг от друга, увеличивая свою сыпучесть. В
дальнейшем, участвуя во вращательном и сложном движении, семена совершали вращение вокруг собственной оси, вследствие чего достигалось быстрое и устойчивое течение процесса.
Было установлено, что для семян сельскохозяйственных культур с
большой объемной массой и меньшим коэффициентом трения, таких как
хлопчатник, свекла технологический процесс нанесения искусственных оболочек протекает в нормальном режиме при больших значениях частоты вращения барабана (табл. 3.23). При меньших оборотах барабана снижается
производительность и нарушается непрерывность процесса скатывания семян по его внутренней поверхности, и, следовательно, процесса формирования искусственной оболочки.
Для мелкосеменных культур нормальное течение технологического
процесса при этих оборотах нарушается. Связано это с тем, что мелкие семена, имея меньшую объемную массу и больший коэффициент трения, поднимаются на бóльшую высоту (больший угол поворота) и скатываются большими отдельными порциями вниз по внутренней поверхности, нарушая непрерывность скатывания.
Таблица 3.23. Рациональные параметры машины
Наименование обраба-
Частота вра-
Угол наклона
Объем за-
тываемых семян
щения бара-
барабана, град.
грузки,
бана, мин-1
1
%
2
3
Хлопчатник
16–20
50
Бобовые культуры
9–10
35...40
160
4
40
до 10
окончание табл. 3.23
1
2
3
4
Свекла кормовая
14–16
50
Морковь столовая
10–12
35...40
до 10
Цикорий
12–14
40
до 10
30
Для семян с маленькой объемной массой и большим коэффициентом
трения важное значение имеет также состояние внутренней поверхности барабана. В дальнейшем для улучшения качества обрабатываемых семян внутреннюю поверхность барабана обрабатывали специальной полировочной
пастой, устойчивой к агрессивной среде.
3.3.2. Исследования параметров различных типов перемешивающих устройств. Результаты проведенных экспериментальных исследований
подтверждают, что при вращении барабана обрабатываемый материал совершает послойное круговое движение. Слой материала, находящийся на его
поверхности, имеет такую же окружную скорость, как и сам вращающийся
барабан. Окружная скорость, улавливаемого барабаном слоя, тем меньше,
чем ближе он от центра барабана. При определенных оборотах и степени загрузки барабана в середине загрузки некоторый слой имеет нулевую скорость, т.е. он становится неподвижным.
Вокруг точки, где слой имеет нулевую скорость, образуется малоподвижное почкообразное ядро. При некотором увеличении степени заполнения и оборотов барабана его центр смещается к центру барабана. В процессе
обработки семян с искусственной оболочкой в рабочем барабане при установившемся режиме работы машины семена как бы перекатываются по внутренней его поверхности, одновременно вращаясь вокруг своеобразного центра; движение семян осуществляется в так называемом режиме переката. Характерной особенностью движения семян в режиме переката является отсутствие между восходящим и осыпающимся слоем параболического участка
161
траектории. После кругового участка направления слоев семена сразу переходят на участок осыпания.
При большей частоте вращения барабана, когда режим переката переходит к «водопадным», образуется так называемое пустое ядро (пустое от
семенного материала). Таким образом, на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований установлено, что обрабатываемый материал в барабане совершает послойное круговое движение, в центре
которого образуется малоподвижное почкообразное ядро. Нормальный режим работы – режим «переката» для тарельчато-барабанного дражиратора
овощных семян имеет место при частоте вращения n = 9...25 мин-1.
Из-за наличия малоподвижного почкообразного ядра обрабатываемые
семена приобретают недостаточное качество искусственной оболочки и сферичности по форме. Это, в свою очередь, приводит к снижению производительности машины, ухудшению технологического процесса нанесения искусственных оболочек, т.е. неоднородности семян с искусственной оболочкой, а
также их травмирования.
Полноценное покрытие компонентами оболочки семян овощных культур достигается за счет сообщения семенам активного движения и эффективного перемешивания с составными частями покрытия в барабане с помощью
перемешивающего устройства (ПУ).
Машины, необорудованные перемешивающим устройством, не обеспечивают полноценного покрытия поверхности семян наполнителем (компонентами оболочки). В процессе обволакивания значительная часть драже содержит более одного семени из-за их слипания. Кроме того, наблюдается частичное налипание семян на рабочей поверхности барабана.
В связи с этим в ЯГСХА были проведены совместно с ЯГТУ (г. Ярославль) исследования по выбору и обоснованию рационального и эффективного типа конструкции перемешивающего устройства, обеспечивающего
улучшение качества обволакивания.
162
Для изучения их влияния на качество обволакивания были изготовлены
пять вариантов ПУ (рис. 3.16). По интенсивности движения семян в рабочем
органе участки условно были разделены на три зоны.
Семена без искусственной оболочки и наполнители скапливались в
зоне наименьшей скорости смешивания. Здесь же, из-за низких динамических нагрузок скапливались семена с пористой оболочкой (неполноценное
покрытие).
При выборе ПУ выдвигались следующие требования:
– интенсивное перемешивание семян с компонентами оболочки,
– отсутствие помех при загрузке и выгрузке семян, сохранение целостности семян.
Рис. 3.16. Типы ПУ:
1 – трехребристый;
2 – пятиребристый;
3 – сферический;
4 – радиальный;
5 – полувинтовой
Технологический процесс оценивали по качеству обволакивания (равномерное покрытие поверхности семян), самоочищаемости ПУ, т.е. отсутствию налипших семян на поверхности, и степени осыпаемости и разрушения искусственной оболочки (табл. 3.24).
Количество налипших семян на поверхности ПУ и самоочищаемость
рабочей поверхности оценивали показателем самоочистки и вычисляли по
отношению массы семян, налипших на поверхность ПУ, к общей массе семян в барабане.
163
Таблица 3.24. Качественные показатели различных перемешивающих
устройств
Тип ПУ
% семян
Степень
более одного
налипших
осыпаемости,
в оболочки
на ПУ
%
Трехребристый
3,1
3,0
6,9
Пятиребристый
3,4
5,0
6,1
Сферический
4,5
нет
7,5
Радиальный
4,8
2,6
5,2
Полувинтовой
3,0
нет
1,5
13,6
–
7,1
Контроль
Степень осыпаемости Gосып, % определялась следующим способом.
Одна секция высевающего аппарата СОН-2,8А с дополнительным бункером,
заправлялась навеской семян (150 г), устанавливалась на стенд и включался
электропривод у высевающего аппарата на стенде с частотой вращения 20–30
мин-1, что соответствовало поступательной скорости посевного агрегата.
Привод не останавливался до тех пор, пока бункер полностью не опорожнялся. При этом режим работы высевающего аппарата и другие условия опытов
для всех образцов семян оставались постоянными
где Mобщ – общая масса семян в бункере, кг;
Мп – масса семян с разрушенной оболочкой, кг.
Ребристые ПУ, обеспечивающие хорошее качество перемешивания,
имеют низкую самоочищаемость, т. е. между ребрами семена застаиваются.
164
При сферической форме этот недостаток устраняется, однако снижается интенсивность перемешивания.
Характер движения массы семян можно считать рассеивающим, в результате чего искусственная оболочка получается неполноценной (непрочная, легкоразрушимая).
При радиальном типе ПУ перемешивающая сила направлена по радиусу рабочего органа, и активность перемешивания семян недостаточна. Кроме
того, с увеличением высоты вставного элемента семена высыпаются через
горловину, что приводит к уменьшению вместимости рабочего органа.
Наилучшие перемешивающие способности показал ПУ с полувинтовой
рабочей поверхностью, установленной неподвижно слева от вертикальной
оси рабочего органа, и дальнейшие исследования будут направлены на определение его рациональных параметров.
3.3.3. Исследования угла установки пневмораспылителя. Наряду со
свойствами и состоянием поверхности протравливаемых в процессе нанесения искусственных оболочек семян, скорости и концентрации протравителей,
осаждение в большей степени зависит от угла встречи потока протравителей
и семян. В работе [111] представлены результаты экспериментальных исследований срыва пыли воздушным потоком, влияние на него наряду с другими
факторами и угла встречи набегающего потока с запыленной поверхностью.
По результатам экспериментальных исследований делается вывод о том, что
критическая скорость срыва пыли (равно как и осаждение протравителей)
меняется: чем больше этот угол, тем меньше критическая скорость.
Основываясь на этих предпосылках, исследовалось влияние пневмораспыла на загрязненность воздуха рабочей зоны при его значениях от 0 0 до
900 с интервалом 100. Осаждение протравителей на поверхность семян, характеризуемое формулой (2.22), зависит от скорости потока протравителей
их концентрации
и коэффициента захвата
. Значение коэффициента
захвата зависит от условий обтекания семян потоком протравителей, от возможности выпадения частиц протравителей, от поверхности, а также сил ад165
гезии, способных удерживать эти частицы. Поэтому подача протравителя
осуществлялась при различной степени смоченности семян клеящей жидкостью (в пределах нормы расхода).
После определения рациональной нормы расхода клеящей жидкости
осуществлялось пневмоподача протравителя при различных значениях угла
установки пневмораспылителя.
Результаты исследований приведены в табл. 3.25.
Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что при
скорости подачи
в области малых значений угла установки
) загрязненность воздуха рабочей зоны машины резко воз-
(
растает. Это объясняется тем, что из-за смещенности оси пневмораспылителя
от падающего потока семян, струя протравителя не охватывает поток семян и
протравитель оседает в основном к внутренней стенке барабана.
Таблица 3.25. Концентрация γ-ГХЦГ в воздухе рабочей зоны при различных
углах установки пневмораспылителя
Угол установки
, град.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
20
12
4
1,5
1
2
4
6
11
14
, ПДК
11
12
2
1
1,5
4
6,5
10
14
17
, ПДК
13
5
1,5 1,5 3,5 6,5 10,5 14
20
–
Концентрация γ-ГХЦГ
при
, ПДК
С увеличением угла установки пневмораспылителя (
) за-
грязненность воздуха рабочей зоны увеличивается, достигнув максимального
значения при
, когда струя протравителя перпендикулярна пото-
ку падающих семян. Дальнейшее увеличение угла установки приводит к
снижению загрязненности воздуха рабочей зоны.
При скорости подачи
установки (
в области малых значений угла
) происходит некоторая стабилизация загрязненности
166
воздуха рабочей зоны. Это связано с тем, что при большой подаче протравителя некоторая часть потока падающих семян охватывается струей протравителя. Более детальное изучение загрязненности воздуха рабочей зоны в области этих значений угла установки не представляет интереса, т.к. концентрация γ-ГХЦГ значительно превышает ПДК.
С возрастанием скорости подачи протравителя (от 0,09 до 0,15 кг/с)
значение угла установки, при котором происходит максимальное осаждение,
уменьшается (смещается влево). Это объясняется тем, что при увеличении
скорости подачи уменьшение угла установки пневмораспылителя позволяет
струе протравителя охватывать больший слой семян, следовательно, происходит максимально возможное осаждение протравителей на семена.
С увеличением угла установки пневмораспыла при больших скоростях
подачи протравителя загрязненность воздуха рабочей зоны также резко возрастает. Это объясняется тем, что с возрастанием угла атаки семян ухудшается адгезия протравителей на поверхность семян.
Рациональный угол пневмораспыла, в зависимости от выбранной скорости подачи протравителей, находится в пределах 25...400. При этом важное
значение имеют чистота транспортирующего воздуха (отсутствие в нем частиц, размеры которых превышают размеры частиц протравителей) и дисперсный состав самого протравителя.
3.4. Исследование показателей качества обрабатываемых семян
Для рабочих органов машин по подготовке семян наряду с влажностью
существенны чистота семян, линейные размеры, парусность и весовые показатели. Все эти показатели семян различных сельскохозяйственных культур
хорошо изучены (табл. 3.26) и имеют статистическую природу [159, 170,
198].
Поскольку физико-механические свойства компонентов смесей имеют
статистическую природу, количественно должны оцениваться соответству
167
Таблица 3.26. Оценки статистических характеристик физико-механических свойств сельскохозяйственных культур
п/п Культура, сорт
Длина
168
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
2
Горох Превосходный 240
Капуста Слава 231
Лук Скопинский местный
Лук-батун Майский
Морковь Нантская 4
Морковь Шантенэ 2461
Петрушка Сахарная
Редис Рубин
Салат Берлинский желтый
Укроп Кибрай
Свекла столовая и кормовая
Клевер красный
Клевер розовый и белый
Люцерна
Сахарная свекла
Хлопчатник
mx
3
8,25
2,75
2,95
2,6
2,8
2,8
2,2
2,95
3,35
3,35
4,75
1,95
1,3
1,8
4,75
12,8
σx
4
0,88
0,38
0,25
0,25
0,3
0,27
0,17
0,22
0,05
0,35
0,75
0,25
0,16
0,23
0,75
0,23
Размеры, мм
Ширина
mx
5
7,75
2,7
2,15
2,1
1,7
1,6
1,25
2,3
1,2
1,9
4,7
1,5
1,1
1,4
4,75
6,75
σx
6
0,75
0,033
0,25
0,13
0,23
0,22
0,15
0,17
0,07
0,23
0,74
0,16
0,1
0,2
0,75
0,75
Скорость
витания,
Толщина
м/с
mx
σx
mx
σx
7
8
9
10
7,5
0,83
14
1
0,9
0,13
4
0,67
1,5
0,13 4,4
0,6
1,15 0,12 4,2
0,6
1,0
0,13 3,85 0,18
1,0
0,13 3,85 0,18
0,95 0,08 4,5 0,33
1,7
0,23 5,6 0,43
0,6
0,03 2,9 0,32
0,75 0,12 2,7 0,43
2,9
0,36 5,0 0,32
1,0
0,13 6,0 0,66
0,75 0,083 5,0 0,66
0,9
0,13 5,25 0,92
2,9
0,37 5,0 0,32
6,5
0,8
12
1,2
Плотность,
г/см3
mx
σx
11
12
1,3 0,04
1,07 0,04
1,0 0,05
1,1 0,05
1,07 0,04
1,07 0,04
1,1 0,07
1,12 0,04
1,05 0,02
1,12 0,06
0,9 0,066
1,1 0,066
1,05 0,06
1,05 0,06
0,9 0,066
1,2 0,04
Масса
1000 зерен, г
mx
σx
13
14
175 25
6,45 1,18
2,4 0,23
2,03 0,16
1,19 0,13
1,34 0,22
1,24 0,06
10
1,1
1,08 0,1
1,6 0,22
16
2,2
1,8 0,22
0,7 0,10
1,7 0,23
16
2,2
160 20
ющими числовыми характеристиками. При расчетах принимают, как правило, все три размера семени – длину, ширину и толщину, которые являются
случайными величинами с нормальным законом распределения, следовательно, для любого размера Х уравнение плотности вероятности распределения f(x) и функции распределения F(x) имеют вид:
(
)
( )
( )
;
√
( )
∫
(3.21)
.
(3.22)
При известных mx и σx для построения кривых плотности распределения f(x) пользуются функцией Лапласа. При нормальном распределении вероятность попадания какого-либо размера семян в интервал от х1 и х2 определяется соотношением:
(
)
(
)
(
) .
(3.23)
В таблице 3.26 приведены значения mx и σx для семян различных культур. При нормальном распределении экстремальные значения факторов(х max
и xmin) могут быть вычислены из условия, что пределы их колебаний равны
6σx, т.е.:
(3.24)
При известном распределении размеров семян очищаемой культуры,
примесей и выбранном размере хр (например, отверстии решета) чистота конечного продукта определяется по содержанию в нем семян основной культуры и примесей (рис. 3.17).
При допущении, что смесь делится на фракции «по вертикали» (полнота разделения равна единице), вероятное количество крупных примесей
(компонента С) с размерами, меньшими xp1 (рис. 3.17), составит:
(
)
(
)
(
) ,
(3.25)
где F ( x p1 ) и F ( xc min ) – значение функции распределения для решета с размером отверстия xp1 и наименьшего размера семян примеси (компонента С)
xcmin.
169
При нормальном распределении семян вероятное количество крупных
примесей определяется по разности функции Лапласа для нормированных
значений аргументов, при этом:
(
)
(
с
).
(3.26)
Поскольку при нормальном распределении xc min  mxc  3 xc , то второе слагаемое в выражении (3.26)
(
с
(
)
)
, тогда имеем:
.
(3.27)
Рис. 3.17. Кривые нормального распределения размеров семян:
А – основной культуры; В – мелкой примеси; С– крупной примеси
Значение с в формуле (3.27) выражается в долях единицы. Если содержание примесей (компонента С) в исходном материале равно С (%), то
вероятное их содержание (%) в основной культуре после очистки составляют:
.
(3.28)
При выбранном размере отверстий для мелких примесей xp2
(рис. 3.17) потери семян в проходе определяется:
(
)
(
)
.
(3.29)
Если содержание основной культуры в исходном материале равно А
(%), то вероятные потери семян после очистки составят
170
Вероятное количество мелких примесей (компонент В) с размерами,
большими xp2, находится аналогично:
(
(
)
)
(
) .
(3.30)
При нормальном распределении получаем:
(
) .
(3.31)
Если содержание мелких примесей в исходном материале составляет В
(%), то в основной культуре останется в
в
мелких примесей.
Если в исходном материале содержалось А (%) основной культуры, В
(%) мелких примесей и С (%) крупных примесей, то теоретическая чистота
конечного продукта (%) при принятом допущении равна:
в
(3.32)
Естественно, фактическое качество очистки будет отличаться от расчетного из-за влияния многочисленных факторов, обусловливающих полноту
разделения исходной смеси.
Результаты лабораторных анализов по определению действительных
значений потерь различных фракций моркови и чистота конечного продукта
при калибровке имеют незначительное различие (рис. 3.18) [143].
Поскольку на характер движения семян в процессе нанесения искусственных оболочек влияют, помимо размерных характеристик, также другие
физико-механические свойства, в настоящей работе были проведены исследования этих свойств.
Характер движения семян во вращающемся барабане во многом зависит от угла внешнего и внутреннего трения. Изучению характера движения
семян во вращающемся цилиндре посвящено большое количество работ [32,
33, 110, 149, 315]. Однако во многих работах рассматриваются характер движения единичного семени и не рассматривается процесс в динамике с учетом
внутреннего трения семян и степени заполнения барабана.
Для выяснения характера распределения и динамики изменения физико-механических свойств компонентов оболочки в процессе нанесения ис171
кусственных оболочек нами были проведены замеры углов внешнего и внут
Рис. 3.18. Фракционный состав семян моркови с искусственной оболочкой и
кривые их распределения (штриховые – экспериментальные, сплошные –
нормальные теоретические)
реннего трения семян моркови. Для исключения влияния других факторов
(влажности, чистоты) использовались посевные семена, отвечающие требованиям стандарта. Результаты были обобщены и обработаны на компьютере
(рис. 1.12 приложения 20).
По результатам полученных данных экспериментальных исследований
проведен анализ оценок операции технологических процессов предпосевной
подготовки и обработки семян. В эксперименте по оценке качества этапов
технологического процесса была предусмотрена возможность формирования
оценочных показателей в соответствии с его многоуровневостью, что позволило в результате статистического моделирования и оптимизационных расчетов получить оценочные показатели, как промежуточных этапов, так и
технологического процесса в целом.
Полигон
и функция распределения
20) вероятностей функционала
( ) (рис.1.1…1.3 приложения
, полученных в результате статистического
модерирования, дают возможность оценить вероятность проявления значе172
ний
определенных операций, позволяющих обеспечить требуемое каче-
ство получаемого продукта.
Для анализа технологического процесса с учетом вероятностных характеристик условий функционирования рассмотрены три значения функционала, соответствующих оценкам вероятностей на графике функции распределения ( ), а именно
(
),
(
),
(
) [170].
В табл. 3.27 приведены основные оценки качества технологического
процесса, рассчитанные для различных уровней вероятности основных операций в смоделированных условиях при решении оптимизационной задачи
на критерии максимума сохранения допусковых значений.
Таблица 3.27. Допуски на сохранение количественных оценок качества процесса обработки семян с-х культур
(
Процесс
)
(
)
(
)
Параметры входных процессов
Подача семян, кг/с
0,8
1,02
1,27
Углы трения исходных семян, град.
3,3
3,9
4,9
Подача клеящей жидкости, кг/с
0,03
0,04
0,05
Концентрации клеящей жидкости, кг/м3
1,9·10-2
2,3·10-2
2,9·10-2
Подача наполнителя и защитно-стимули-
0,36
0,44
0,55
0,9
1,1
1,4
рующих компонентов, кг/с
Гранулометрический состав компонентов, мм
Параметры выходных процессов
Выход семян с искусственной оболочкой, кг/с
1,17
1,44
1,8
Углы трения семян с искусственной оболоч-
0,7
0,86
1,08
1,47
1,79
2,25
кой, град.
Диаметры семян с искусственной оболочкой,
мм
173
IV. ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА МАШИН
ПО ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН
4.1. Формирование рациональных способов нанесения искусственных
оболочек
В результате проведенных экспериментов были сформированы оптимальные параметры комплекса машин по предпосевной обработке семян.
Целями экспериментальных исследований являлись: снижение сроков
всходов, увеличение энергии прорастания, ускоренное разложение искусственной оболочки во влажной среде при необходимой ее прочности и сыпучести обработанных семян для осуществления точного высева. При этом
учитывались особенности семян различных сельскохозяйственных культур
при подготовке их к обработке.
Строение, состав семян различных сельскохозяйственных культур
имеют свои особенности, которые должны быть учтены при их подготовке к
обработке. Конечной целью предпосевной обработки является увеличение
всхожести, энергии прорастания и улучшение товарного вида получаемой
продукции. Без знания этих особенностей невозможно достижение указанных целей.
4.1.1. Формирование рациональных способов обработки мелкосеменных овощных культур. Удаление эфирной оболочки эфиромасличных
овощных культур представляет определенные трудности, поскольку семена
мелкие, продолговатой формы, эфирная оболочка в основном удаляется с
концов семян, а семенной придаток располагается на боковой поверхности.
Увеличение времени скарификации (шлифования) приводит к повреждению
зародыша.
174
При заблаговременной обработке (для длительного хранения) оптимальным способом обработки таких семян является предварительное
пофракционное калибрование. После предварительной воздушно-решетной и
окончательной очистки на пневмосортировальных столах или на виброфрикционном сепараторе, осуществляется электросепарирование для выделения
технологически ценных семян.
Существенным фактором является разнокачественность семян посевной партии, которая влечет за собой неодинаковую реакцию семян в партии
на электрофизическое воздействие. Одни семена получают «добавочной
энергии» больше чем надо, а другие меньше, какие бы оптимальные режимы
не выбирались. Поэтому хорошие результаты дает комплексная обработка –
электросепарация с последующим обеззараживанием и электронно-ионной
стимуляцией. Необходимо отметить, что значительные отходы семян в процессе их обработки компенсируется высоким качеством полученных семян.
Естественно, это отражается и в себестоимости полученных семян [28, 230,
271, 273].
Требования к фракционному составу и чистоте семян, установленные в
плане обеспечения нормальной работы высевающих аппаратов, достаточны и
для обеспечения качества работы инкрустатора-дражиратора семян (табл.
3.5...3.8). Увеличение чистоты и уменьшение градации фракций выше ранее
принятых норм практически не влияют ни на полноту протравливания семян,
ни на равномерность их распределения (табл. 4.1).
В опытах отмечалось некоторое повышение выровненности размеров
драже – увеличивалась доля основной фракции. В то же время в контрольных
вариантах – обработка кондиционных семян без разделения на фракции и
вторичной очистки – показатели качества как инкрустирования, так и дражирования семян были существенно ниже (табл.4.1 и 4.2).
175
Таблица 4.1. Влияние размеров семян на полноту и равномерность
их протравливания
Культура, сорт
Капуста белокочанная
Фракция
Полнота про-
Неравномерность
семян,
травливания се-
протравливания се-
мм
мян, %
мян, %
1,2...3,0
92,3
32,0
1,5...2,0
96,8
24,1
2,0…2,5
97,5
20,7
Семена томата и моркови различаются по состоянию поверхности. С
увеличением шероховатости поверхности, как правило, ускоряется формирование искусственной оболочки в процессе их дражирования. Однако при
этом увеличивается доля драже, содержащих 2 и более семени, снижается
выход посевной фракции (табл. 4.3). С увеличением шероховатости резко
снижается удерживаемость препаратов на поверхности семян.
Таблица 4.2. Влияние размеров семян на качество их обработки
Культура, сорт
Фракция
Выход посев-
Массовая доля драже с
исходных
ной фракции
содержанием семян, %
семян, мм
драже, %
без се-
1
мян
Морковь столовая,
НИИОХ
Сельдерей
2 и более
1,2…2,5
82,5
6,2
80,4
13,4
1,5…2,6
92,6
4,1
92,7
3,2
2,0…2,5
92,5
4,3
92,3
3,4
0,6…1,2
78,5
16,2
68,4
15,4
0,8…1,0
89,8
3,4
89,4
7,2
176
Семена овощных культур перед инкрустированием и дражированием
разделялись на фракции по размерам, а семена моркови и томата перетирались (шлифовались).
Таблица 4.3. Влияние состояния поверхности семян на качество
их дражирования
Культура,
Состояние
сорт
по-
Выход
Удержи-
Массовая доля драже
верхности семян посевной
ваемость
с содержанием се-
после уборки
фракции
протра-
мян, %
драже, %
вителя, %
без
семян
1
2и
более
Морковь
Вручную
80,6
84,7
2,1
82,7
15,2
столовая,
Механизированно
84,2
92,8
2,3
87,6
10,1
НИИОХ
Механизиро-
92,8
96,5
4,0
92,8
3,2
Вручную
88,7
84,7
4,2
82,4
13,4
Механизированно
91,6
89,6
4,6
85,3
10,1
Механизиро-
94,5
93,8
4,9
86,8
8,3
ванно+ перетирка
на ШС-0,5
Томат
ванно+ перетирка
на ШС-0,5
Обработка происходила по принципу «самошлифования». Время обработки (степень шлифования) зависело от особенностей конструкции машины
и устанавливалось индивидуально. При этом учитывалось, что эфироносная
оболочка составляет не более 15% от массы семян.
Как указывалось выше, семена после шлифования имеют гладкую поверхность, что затрудняет процесс формирования оболочки. Для заблаговре177
менной обработки необходимо увеличить концентрацию клеящей жидкости
до 5%, а гранулометрический состав наполнителя должен быть не более 0,1
мм.
При нанесении оболочки непосредственно перед посевом вместо шлифования необходимо производить замачивание семян с неоднократной заменой замачивающей воды, содержащей ингибиторы. Хорошие результаты дает
при этом барботирование семян кислородом или воздухом. Время замачивания не более двух суток, а замена замачивающей воды через каждые четыре
часа. После замачивания семена необходимо обязательно просушить, во избежание их слипания в процессе нанесения оболочки, тогда значительно облегчается процесс обработки и увеличивается производительность машины
[131, 146].
Такой способ обработки увеличивает всхожесть и энергию прорастания
семян, но при этом уменьшается выход стандартной продукции (из-за увеличения энергии прорастания увеличивается количество крупных нестандартных плодов).
Многочисленными исследованиями установлено, что нанесение оболочки увеличивает лабораторную всхожесть семян, однако снижается полевая всхожесть. Это во многом связано с твердостью оболочки и ее составом,
т.е. не доработана толщина покрытия семени и ограничен доступ влаги и
кислорода. Фирмы при обработке семян применяют препараты, которые
больше подходят для местных природно-климатических условий. При правильном определении необходимой толщины оболочки и создании оптимальных условий прорастания можно повысить полевую всхожесть посевов.
Хорошие результаты дают высев активизированными (с проклюнувшими
ростками) семенами [25, 43].
Качество семян с искусственной оболочкой должны соответствовать
стандартам [52].
178
4.1.2. Формирование рациональных способов обработки семян
свеклы. Технология нанесения искусственных оболочек на семена сахарной
свеклы отработана достаточно в нашей стране и за рубежом [32, 33]. Проводится обычно на семенных заводах, при совмещении послеуборочной обработки с предпосевной. Технология обработки включает три отдельных процесса: сушку, очистку и сортирование; шлифование и калибрование; нанесение искусственных оболочек. Определенные трудности создают очистка и
сортирование из-за большой разнокачественности исходного сырья.
Для получения односеменной свеклы производят сегментирование
(дробление клубочков). Сегментированные семена имеют поврежденный зародыш, чувствительный к трению в сеялке, поэтому требуется дополнительная обработка – создание вокруг клубочка искусственной оболочки. После
дробления семена шлифуются (скарифицируются) для устранения выступов.
Как отмечалось, шлифование семян сахарной свеклы, имеющей округлую
форму, не предоставляет больших трудностей.
В соответствии с ГОСТ-8518-57 концентраты сульфитно-спиртовой
барды выпускают трех марок: концентрат барды жидкие (КБЖ), концентрат
барды твердые (КБТ), концентрат барды порошкообразные (КБП) (табл. 4.4)
[46].
Таблица 4.4. Характеристики концентратов сульфитно-спиртовой барды
Показатель
Внешний вид
КБЖ
КБТ
КБП
Густая жидкость Масса темно-ко- Порошок
темно-коричне-
ричневого цвета
вого цвета
светло-коричневого
цвета
Содержание сухих
50
76
веществ в %, не
менее
179
87
Таблица 4.5. Характеристика и дозировка препаратов, рекомендованных для обработки семян сахарной свеклы
180
ТМТД (80%)
Фунгицид
4
Борная кислота
Питательное
вещество
0,5
Хлористый
лий
ка-
Питательное
вещество
4
Суперфосфат
гранулированный
Сульфидноспир-товая барда
(КБЖ)
Питательное
вещество
10
Клеющепленкообразующее
вещество
Пластификатор
6
Этиленгликоль
Физическое состояние препарата
и его состав
Растворимость
в воде
Назначение
Расход на 1 т
семян, кг
Препарат
Насыпной или
объемный вес,
кг/л
защитно-стимулирующими веществами
Смачивающийся порошок, со- 0,3–0,4 Не растворим
держащий ТМТД 80±2%, сульв воде
фидно-спиртовой барды 5%,
ОП-7 – 0,5%
Порошок кристаллический рас0,9
Хорошо
сыпчатый, не слеживается, сорастворяется
держит 17,5% бора
Порошок кристаллический не- 0,95
Хорошо
слеживающийся, первый сорт,
растворяется
содержит 60% К2О
Гранулы размером 1...4 мм, с со- 1,1...1, Растворим не
держанием Р2О5 – 19,5...20,5%,
3
полностью
свободные кислоты 1...2,5%
50% раствор, жидкость коричне- 1,03
Хорошо
вого цвета
растворяется
0,035 Густая жидкость
1,3
Хорошо
растворяется
ГОСТ
на препарат
ГОСТ
15847-70
–
ГОСТ
4568-65
ГОСТ
5956-53
ГОСТ
8518-57
ГОСТ
8433-57
Характеристика и дозировка препаратов, рекомендованных для обработки семян приведены в табл. 4.5.
Также используют растворы на основе полимеров (ПВС 5%концентрации, NaКМЦ 2%-концентрации).
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, техническая, ОСТ 6-05-38680, марки 75/400 или 70/300. Выпускается полимер в виде белого или желтоватого порошка, а также гранул. Хорошо растворяется как в холодной, так и
в горячей воде. Не ядовит, не взрывоопасен, горюч.
Срок хранения полимера не ограничен, но хранится он в сухом помещении, так как легко собирает влагу и комкуется, что затрудняет его использование.
Поливиниловый спирт, ГОСТ 10779-79, марка 16/1. Выпускается в виде
белого порошка тонкого помола. Хорошо растворяется только в горячей воде. Не ядовит, не взрывоопасен, горюч. Срок хранения не ограничен.
Надо сказать, что полимеры обладают хорошей адгезией к обрабатывающему материалу. Это позволяет увеличить выход фракции драже и
уменьшить количество отходов, которые неизбежны при этом процессе [86,
202, 203].
Для обработки семян пленкообразующими полимерами используют
стационарные протравливающие комплексы типа КПС, оборудованные измельчителем полимеров, баком-смесителем и устройством для обдува образовавшейся пленки подогретым воздухом.
Приготовление 2%-водного раствора NaKMЦ [185]. Норма расхода
полимера для 10 л раствора – 0,2 кг.
В бак, оборудованный мешалкой, заливают 2/3 расчетного количества
воды, нагретой до 40...45 °С и при постоянном перемешивании засыпают
расчетное количество полимера небольшими порциями. Засыпать полимер
большими порциями не рекомендуется, т.к. он может комковаться, что затруднит растворение. Перемешивают смесь в течение 30...40 мин, а затем
181
проверяют полноту растворения путем фильтрации 1 л раствора через сито с
отверстиями диаметра 1 мм.
Приготовление 5%-водного раствора ПВС. Норма расхода полимера
для приготовления 10 л раствора – 0,5 кг.
В бак, оборудованный мешалкой, заливают 1/4 расчетного количества
воды, нагретой до 30 0С, и при непрерывном перемешивании небольшими
порциями засыпают расчетное количество полимера. Перемешивают смесь в
течение 10... 15 мин до получения однородной набухшей массы, а затем заливают 1/4 часть расчетного количества воды, нагретой до 80...95 °С. Температура смеси повышается до 60...70 0С. Перемешивание продолжают еще
30...40 мин, а затем проверяют полноту растворения аналогично вышеуказанному. После полного растворения в раствор добавляют до расчетного
объема холодную воду и перемешивают. При этом температура раствора понижается до 20...25°С.
Смешивание раствора полимера с пестицидом. Пестицид и норма его
расхода для семян каждой культуры должны соответствовать рекомендациям. Запрещается засыпать пестицид в раствор с температурой выше 30 °С т.к.
снижается эффективность пестицида.
Для совместного применения с водными растворами NaКМЦ и ПВС
рекомендуются пестициды витавакс, витатиурам, ТМТД.
Для уничтожения наружной инфекции головенных заболеваний, возбудителей корневых гнилей и болезней семян (плесневения) в пленкообразующие составы вводят пестициды контактного действия, для уничтожения возбудителей корневых гнилей, плесневения семян и подавления внутренней
инфекции головенных заболеваний (пыльной головни пшеницы и ячменя) в
пленкообразующие составы вводят пестициды системного действия, для подавления грибной и бактериальной флоры на зернобобовых, масличных,
овощных культурах и кормовых травах в пленкообразующие составы вводят
пестициды ТМТД, фундозол.
182
В состав раствора вводятся различные микроудобрения, регуляторы
роста и другие защитно-стимулирующие вещества. При этом необходимо
учитывать их свойства и особенности.
Растворение микроэлементов и смешивание их с раст в о р о м п о л и м е р а . Борную кислоту, сульфат меди и сульфат цинка растворяют в теплой воде.
Смешивают растворы полимера и микроэлементов при температуре
растворов 20...25°С и непрерывном перемешивании. Смешивать растворы
полимера и микроэлементов при более высоких температурах не рекомендуется, т.к. полимер может выпасть в виде нерастворимого осадка. Можно вводить несколько компонентов микроэлементов, однако общее количество в
расчете на 1 т семян не должно превышать 1 кг.
Из регуляторов роста приведены характеристики хлорхолинхлорида
(тур), который выпускается промышленностью в виде водного раствора или
кристаллического порошка, и гуммат натрия (табл. 4.6 и 4.7).
Таблица 4.6. Характеристики регуляторов роста
Регулятор роста
Препаративная форма
Действующее вещество
Тур
60%-водный раствор
Хлорхолихлорид
97,5%-кристаллический
Хлорхолихлорид
поро- Хлорхолихлорид
шок
Гуммат натрия
Натриевые соли
30%-порошок
гуминовых кислот
Питательные вещества из органо-минеральных удобрений обеспечивают проростки растений на начальном этапе роста, после того, когда израсходованы запасные пластические вещества семени. Такие растения обладают в
первую фазу роста более мощной корневой системой и надземной частью, по
сравнению с растениями, выращенных из обычных семян, и в дальнейшем
183
дают прибавку урожая от 2 до 50% для овощных и технических, от 2 до 10%
для зерновых культур. Обычное внесение в почву удобрений не дает такого
эффекта, к тому же в почву их нужно вносить в определенные сроки и больТаблица 4.7. Норма расхода регуляторов в пленкообразующих составах
Препарат
Назначение препарата
Норма расхода препарата, кг/т
Тур, 60% раствор
Хлорхолихлорид,
перед по-
заблаго-
севом
временно
Повышение морозоустойчи-
2,0...5,0
–
вости и засухоустойчивости
л/т
То же
4,1
–
Повышение урожайности
0,75
–
То же
0,6
–
97,5%-ный
Гуммат натрия
шой дозой. Много удобрений вымывается из почвы, что снижает эффективность их использования и увеличивает количество расходуемых удобрений. При комплексной обработке семян доза и соотношение минеральных
удобрений зависят от биологических особенностей культуры, от материалов,
используемых для оболочки, от толщины оболочки. Существуют оптимальные дозы внесения удобрений. Высокие дозы удобрений оказывают ингибирующее действие на процессы прорастания семян, уменьшая их полевую
всхожесть или вызывая гибель [189].
Усиление биологической активности и питательности веществ возможно
также путем введения в оболочку или нанесения на ее поверхность бактериальных препаратов. Из отечественных препаратов широко используются
нитрагин, фосфоробактерии и азотобактерии. Они обогащают почву и искусственную оболочку биологически легкоусваиваемыми формами азота и фос184
фора. Но для бактериальных препаратов должны быть конкретные условия:
нейтральная реакция искусственной оболочки, рН-6,7...7, присутствие фосфорно-калийных удобрений. Бактеризацию необходимо проводить прямо перед посевом. Бактерии закрепляются в зоне корня растения и выделяют в
процессе жизнедеятельности витамины, ауксины и ФАВ (физиологически активные вещества).
Кроме использования бактериальных препаратов, очень эффективным
является введение в искусственную оболочку витаминов, гиббереллинов
(способствуют прорастанию семян, а также формированию плодов и семян,
стимулируют рост стебля), гетероауксинов (активируя обмен веществ в клетках, способствует их росту, замедляет опадение листьев) и ФАВ, которые
стимулируют процессы прорастания, повышают полевую всхожесть культур
на 9...18%, увеличивают урожай выращенной культуры. Многие ФАВ оказывают ингибирующее действие на паразитирующие грибы, дрожжи, патогенные микроорганизмы.
Использование семян с искусственной оболочкой и формирование севооборотов должно строиться с учетом почвенных карт каждого хозяйства.
Например, искусственная оболочка должна содержать меньше минеральных
солей, если семена высевают в супесчаную почву, и больше, если посев производится в глинистую или суглинистую почву. Из удобрений, используемых
для растений, основное значение имеют фосфорные, калийные и азотные
удобрения: суперфосфат, калийная селитра, аммиачная селитра.
Необходимо отметит также положительное действие микроэлементов,
содержащихся в искусственной оболочке. Порой даже недостаток азота,
фосфора и калия в почве не оказывает такого влияния на растения, как отсутствие микроудобрений (табл. 4.8). Они улучшают условия питания молодых
проростков, увеличивают их стойкость к различным заболеваниям, ускоряют
созревание урожая, повышают его качество и количество. Их также надо
вводить в оболочку с учетом почвенного плодородия и биологической потребности культуры (табл. 4.9 и 4.10) [265].
185
Борная кислота техническая
вещества, %
действующего
Микроудобрение
Содержание
Таблица 4.8. Характеристика микроудобрений
17,3
Внешний вид
Белый кристаллический порошок
для нужд сельского хозяйства
17,1
Кобальт сернокислый (сульфат
21
кобальта)
То же
Розовый кристаллический порошок
Марганец сернокислый (суль-
21...24
фат марганца) для с. х.
Белый или светлосерый порошок
Медь сернокислая (сульфат ме-
23...24
ди, медный купорос)
Голубовато-синий
кристаллический порошок
Молибденовокислый аммоний
51...53
(молибдат аммония) для с. х.
Цинк
сернокислый
Белый кристаллический порошок
(сульфат
22,7
цинка, цинковый купорос)
Белый кристаллический порошок
Таблица 4.9. Нормы расхода микроудобрений для приготовления
пленкообразующих составов
Микроудобрение
Расход микроудобрений, кг/т семян
Борная кислота
0,2...0,4
Марганец сернокислый
0,7...0,9
Медь сернокислая
0,8...1,0
Молибденовокислый аммоний
0,5...0,6
Кобальт сернокислый
0,4...0,5
Цинк сернокислый
0,8...1,0
186
Таблица 4.10. Градация почв по содержанию микроэлементов, мг/кг
Микро-
Экстраги-
элемент
рующий
раствор
Обеспеченность почв подвижными формами микроэлементов, определенная:
по
методу
Пейве- в
Ринькиса
вытяжке
ацетатно-
аммонийного
буферного
раствора
низ-
средняя
кая
высо-
низ-
кая
кая
средняя
высокая
Бор
Вода
0,33
0,34...0,70
>0,70
0,33
0,34...0,70
>0,70
Молиб-
Оксалатно-
0,1
0,11...0,22
>0,22
0,1
0,11...0,22
>0,22
ден
буферный
раствор
рН 3,3
Кобальт
1 н. HNO3
1,0
1,1...2,2
>2,2
0,15
0,16...0,30
>0,30
Марга-
0,1 н. H2SO4
30,0
31...70
>70
10
11...20
>20
Медь
1 н. HCl
1,5
1,6...3,3
>3,3
0,20
0,21...0,50
>0,50
Цинк
1 н. KCl
0,7
0,8...1,5
>1,5
2,0
2,1...5,0
>5,0
нец
Кормовая свекла по питательности и содержанию сухих веществ уступает сахарной свекле, но по урожайности значительно превосходит ее. Она
также требовательна к плотности популяции (необходимо прореживание при
сгущенной посадке). Поэтому нанесение искусственных оболочек для кормовой свеклы также экономически обоснованно.
В отличие от них, столовая свекла эффективно регулирует плотность
популяции растений в поле и не требует прореживания, поэтому точная высадка отдельных семян не является необходимостью. Поскольку нанесение
искусственных оболочек задерживает их прорастание, связано с высокими
затратами и незначительно эффективно, оно нецелесообразно.
187
4.1.3. Формирование рациональных способов обработки семян бобовых растений. Семена бобовых кормовых культур, как известно, имеют
водонепроницаемую оболочку, которая не способствует равномерному развитию травостоя. Для ускорения прорастания их подвергают скарификации.
Наибольшее распространение получили химические и механические способы
скарификации.
Различные методы стратификации семян, широко освещаемые в периодической
литературе,
в
первую
очередь
подходят
для
научно-
исследовательских работ, связанных с определением твердости семени, изучения динамики поведения твердых семян, для определения наличия и места
расположения семенных придатков, определения всхожести твердых семян.
Рациональное сочетание методов скарификации и стратификации обеспечит
высокий урожай кормов и равномерный травостой.
Для получения стабильных по годам урожаев семян люцерны 4...6 ц/га
и более технология должна быть направлена на тщательную подготовку семян, создание посевов с густотой стояния продуктивного стеблестоя при получении семян в первый год жизни 120...130 шт. генеративных стеблей, во
второй и последующий годы – 150...200 шт. на 1м2. Это возможно при получении равномерных дружных всходов – 25...30 растений на 1м2, снабжении
их на первых этапах органогенеза питательными веществами, защите семян и
проростков от вредителей, болезней и сорняков [280…282].
В широкорядных посевах высокоэффективны малые нормы высева при
равномерном размещении семян, однако мелкие семена люцерны при нормах
высева 0,5; 1; 2; 3 кг/га трудно высеять. Существующие серийные сеялки не
дают качественного распределения таких мелких семян. Наиболее точное
размещение семян при широкорядном способе возможно получить, используя семена с искусственной оболочкой. Нанесение искусственных оболочек
также позволяет включать в нее макро- и микроэлемента, пестициды.
При нанесении искусственных оболочек происходит увеличение размера семян люцерны до 2,0...3,0 мм. Материалы для включения в оболочку
188
должны обладать способностью адсорбировать и удерживать воду, содержать по 1 семени, оболочка должна быть прочной и не разрушаться при
транспортировке и высеве.
При изучении различных смесей естественных материалов для нанесения искусственных оболочек наиболее рациональными стали следующие
[235]: 1) 60% керамзита, 10% почвы, 10% перегноя и 20% простого суперфосфата; 2) 60% керамзита, 20% почвы, 20% простого суперфосфата; 3) 60%
керамзита, 10% торфа, 10% почвы, 20% простого суперфосфата. В качестве
клеящего вещества применяется бентонитовая глина. Микроэлементы подаются с водой при обработке.
Все перечисленные компонента измельчались в шаровой мельнице.
Равномерность помола доводилась до 0,25 мм. Технологический процесс
нанесения искусственных оболочек для люцерны состоит из следующих операций: накатывания оболочки, закрепления оболочки бентонитовой глиной,
сушки. Разовая порция семян люцерны, подаваемая в барабан, составляет 12
кг. Затем семена увлажняют водой из расчета 25 г на 1 кг семян, т.е. 300 г,
после чего подается смесь. Количество смеси подается такое, чтобы влажность оболочки поддерживалась на уровне 18...28%. При этом учитывается и
собственная влажность готовой смеси. Перед началом процесса нанесения
искусственных оболочек влажность смеси должна находиться на уровне не
выше 8...10%.
Если вначале обработки не все семена покрываются оболочкой, то к
порции смеси добавляется 30% по весу бентонитовой глины. Вес порции
смесей должны быть 100...120 г на 1 кг семян. Смесь подается постепенно, в
течение 2 с. После ее подачи дается время на обкатку - 5...7 с. Так завершается единичный цикл. Минимальная его протяженность -15 с. Затем все повторяется до получения готовой продукции.
Оптимальный размер оболочки – 2,5...3,0 мм. Это соответствует коэффициенту увеличения по весу 10...12 раз и требует 70...80 циклов. Через 7...8
мин. после начала нанесения оболочки подается без предварительного
189
увлажнения бентонитовая глина из расчета 0,7...0,8 кг на 1 кг исходных семян, т.е. 8,5...9,5 кг в течение 1 мин. Еще через 7...8 мин. подается вновь бентонитовая глина в таком же количестве. На 24 мин. подается 12...15 кг глины
и этим процесс заканчивается.
При нанесении искусственных оболочек следует учитывать собственную влажность компонентов смеси. Это диктуется тем, что липкость материалов изменяется по закону, показанному на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Зависимость липкости смеси от влажности компонентов
Как показано на рис. 4.1, для почвы, например, максимальная липкость
наблюдается при 30...33% влажности, а в пределах от 18 до 33% липкость
имеет достаточно большую величину, чтобы интенсивно поглощать пылевидные частички смеси.
Поэтому соотношение смеси и влаги при обработке необходимо поддерживать на уровне, обеспечивающем абсолютную влажность искусственной оболочки на уровне 18...28%, т.е. соответствующей левой ветви кривой
(рис. 4.1). Как показала практика, процесс нанесения искусственных оболочек при этом протекает быстро и устойчиво. Минимальное увлажнение обо190
лочки препятствует набуханию семян, а также оно целесообразно с точки
зрения снижения энергетических затрат на последующую сушку драже.
После окончания обработки семена следует немедленно высушить до
влажности 11...13%. Сушка проводится воздухом, подогретым до температуры 45...50°.
В результате исследований влияния нанесения искусственных оболочек на полевую всхожесть установлено, что при обработке семян она повышается на 11%, при включении в обрабатываемую смесь бора и молибдена –
на 15%, а при включении одного бора – на 21% (табл. 4.11).
Таблица 4.11. Влияние нанесения искусственных оболочек для семян люцерны с включением микроэлементов на полевую всхожесть
Полевая
Варианты опыта
всхожесть,
%
Повышение полевой всхожести в % к контролю
1. Контроль (семена обычные)
62
100
2. Семена с искусственной оболочкой
69
111
3. Те же с включением бора
75
121
4. Те же с включением молибдена
65
105
5. Те же с включением бора и молибдена
71
115
Повышение полевой всхожести семян с искусственной оболочкой
можно объяснить гидрофильной природой введенного в смесь при обработке
керамзита, большей поверхностью соприкосновения с почвой семян и введением в оболочку фосфора и микроэлементов.
В эксперименте учитывалась вдольрядное распределение, побегообразование, структура и урожайность семян люцерны в зависимости от посева
обычными семенами сеялкой CCT-12A с приспособлением, смесью семян с
суперфосфатом и семенами с искусственной оболочкой. Норма высева во
191
всех вариантах опыта - 0,5 млн./га всхожих семян. Растения были равномерно распределены в рядке только при посеве семенами с искусственной оболочкой, их число на 1 м рядка колебалось от 7 до 10 шт. В этом варианте варьирование числа растений в рядках составило V = 15,4%. Довольно удовлетворительную равномерность растений в рядках обеспечивает высев семян
люцерны с помощью приспособления к свекловичной сеялке. Варьирование
здесь составляет 24,8%. Менее равномерное распределение растений было
при посеве семян люцерны, смешанных с суперфосфатом, v =51%.
Более равномерное распределение растений в рядках получалось при
использовании семян с искусственной оболочкой, положительно оно сказывалось и на дальнейшем формировании куста, генеративных органов и семенной продуктивности (табл. 4.12).
Из данных табл. 4.12 следует, что при более равномерном распределении растений в первом варианте они формировали в среднем больше бобиков
Таблица 4.12. Влияние искусственной оболочки люцерны на равномерность
распределения в рядке, структуру и величину урожая
Варианты опыта
Коэффициент
Число бо-
Число
Урожай семян,
вариации чис-
биков на
семян в
кг/га
ла растений на
1 расте-
1 бобе, в 1-ый
1 м рядка
нии, шт.
шт.
год
во 2ой год
жизни жизни
1. Семена с искус-
15,4
274,6
3,5
237
560
2. Обычные семена
24,8
271,4
2,7
208
458
3. Смесь семян с су-
51,0
251,3
2,8
178
377
ственной оболочкой
перфосфатом
192
на одном растении, имели большее количество семян в каждом бобе и в результате их семенная продуктивность оказалась более высокой - 237 кг/га в
1-м году жизни и 560,0 кг/га - во 2-м.
Изучение глубины заделки семян с искусственной оболочкой показало,
что их посев на глубину 3...4 см резко снижает полевую всхожесть (табл.
4.13).
Таблица 4.13. Зависимость всхожести от диаметра оболочки и глубины заделки семян в почву
Варианты опыта
Глубина
Полевая
посева, см всхожесть, %
1. Контроль (семена обычные)
2. Семена с искусственной оболочкой
2–2,5 мм
3. Семена с искусственной оболочкой
2,5…3 мм
2...3
51,0
1,5…2
63,0
2…3
66,8
3…4
50,0
1,5…2
63,5
2…3
68,4
3…4
51,0
В экспериментах также изучались нормы высева семян с искусственной оболочкой при широкорядном (45 см) способе посева. Данные исследований показали (табл. 4.14), что для получения высоких урожаев семян люцерны достаточно высевать 0,25 млн. шт., или 0,5 кг/га всхожих семян, но
успех при использовании малых норм высева семян с искусственной оболочкой может быть лишь при тщательной подготовке почвы.
Изучались также влияния искусственной оболочки с включением микроэлементов при равномерном распределении обычных и обработанных семян. Расстояние между семенами составляло 5 см, в каждое гнездо высевалось по 2 семени.
193
Таблица 4.14. Влияние норм высева семян с искусственной оболочкой при
широкорядном способе посева на урожай
Норма высева,
Урожай семян люцерны, ц/га
млн. шт/га
Весенний посев
1-ый год жизни
Летний посев 1988 г.
2-ой год жизни,
2-ый год жизни, 1989
1985
0,25
2,4
5,4
6,01
0,5
2,5
5,3
5,01
1,0
1,2
3,8
4,87
2,0
0,5
3,4
4,04
HCP095 кг/га
12,6
10,8
34,1
Таблица 4.15. Полевая всхожесть и количество побегов в зависимости
от способа подготовки семян
Варианты опыта
Полевая Количество Количество
всхо-
растений в
побегов на
жесть,
фазу буто-
1-ом расте-
%
низации,
нии, шт.
шт./м2
1. Посев обычными семенами
43,4
14,3
2,2
2. Посев обработанными семенами
46,4
14,7
3,3
3. Посев обработанными семенами с
60,1
18,1
3,5
включением В+Мо
Густота растений была большей на варианте при посеве семенами с искусственной оболочкой (табл. 4.15). Так, при включении в обрабатываемую
смесь бора и молибдена максимальная полевая всхожесть семян была 60,1%,
в то же время на контроле она составила 43,4%. Количество растений в фазе
ветвления по вариантам опыта также различалось. Так, при включении бора
и молибдена в смесь количество растений на 1 м2 было 18,1 шт., на варианте
194
без включения микроэлементов – 14,7 и при посеве обычными семенами 14,3
шт./м2. Количество побегов было также наибольшим на варианте с включением бора и молибдена.
Анализ структуры урожая в первый год жизни показал, что семена люцерны с искусственной оболочкой с включением в бора и молибдена увеличило количество генеративных побегов на 23,2%, соцветий на 48,3%, бобов в
соцветии на 24,1%, семян в бобе – на 37,1% (табл. 4.16).
Таблица 4.16. Влияние способа подготовки семян на структуру урожая
Варианты
опыта
Генеративных
Соцветий
побегов
Бобов в
Семян
соцветии
на 1 м2,
%к
шт.
%к
шт.
%к
шт. в
%к
шт.
кон-
на 1
кон-
в1
кон-
1
кон-
тролю побег тролю
со-
тролю бобе тролю
цветии
1. Посев
69
100,0
12,0
100,0
5,8
100,0
3,5
100,0
79
114,5
13,1
109,2
6,5
112,1
3,9
111,4
85
123,2
17,8
148,3
7,2
124,1
4,8
137,1
обычными
семенами
2. Посев семенами с искусственной
оболочкой
3. Посев семенами с искусственной оболочкой с
включением
В+Мо
195
При внедрении интенсивной технологии возделывания семян люцерны,
когда наряду с рекомендуемыми агроприемами применяли посев семенами с
искусственной оболочкой сорта Вега 87 с включением фосфора, бора и молибдена, получили по годам исследований высокие урожаи семян. Так, при
летнем широкорядном (45 см) способе посева с нормой высева 0,5 млн.
всхожих семян урожай на второй год жизни составил 6,4 ц/га, на третий –
8,47 ц/га и на четвертый – 6,19 ц/га. При весеннем посеве был получен урожай уже в год посева 8,19 ц/га, на второй год жизни со второго укоса – 3,7
ц/га.
4.2. Формирование рациональных параметров измельчающесепарирующего устройства наполнителей
При рассмотрении процесса измельчения наполнителей было сделано
допущение, что частица представляет собой тело круглой формы и ее затягивание валками произойдет при условии (рис. 4.2):
или
где
,
,
(4.1)
– втягивающая и вытягивающая силы;
– коэффициент трения частицы о металл.
Диаметр частиц наполнителя и коэффициент трения его о валок являются исходными данными, а зазор
между валками – технологическим
условием. Исходя из этого, минимальный радиус гладкого вала определялся
зависимостью:
196
Рис. 4.2. Взаимодействие валков дробилки с частицами измельчаемого
наполнителя
√
Обозначим выражение
√
через
.
(4.2)
и примем его в качестве расчет-
ного коэффициента.
На рис. 4.3 представлена расчетная кривая зависимости данного коэффициента от величины коэффициента трения.
Из схемы (рис. 4.2) видно, что чем больше диаметр валков, тем больше
зона измельчения, надежней захват измельчаемого материала. Гораздо эффективней измельчение происходит в дробилках с рифлеными валками при
разных скоростях их вращения. В этом случае за счет действия рифлей и разности скоростей происходит скалывание и интенсивное истирание, а также
раздавливание материала.
При измельчении и сепарировании определялись производительность и
качество измельчения в зависимости от физико-механических свойств материала и конструктивно-режимных параметров измельчителя.
197
Рис. 4.3. Зависимость коэффициента
от коэффициента трения
Исследования процесса измельчения наполнителя на стационарной
вальцовой мельнице БВ показали, что размеры частиц продукта измельченного ИСУ не должны превышать 2 мм. В этом случае мельницей будет получен наибольший выход фракции 0,1...0,25 мм, что обеспечит качественную
обработку.
В результате проведенных экспериментов были определены параметры
ИСУ, влияющие на тонину помола:
– частота вращения измельчающих валков, мин-1;
– соотношение окружных скоростей измельчающими валками, раз;
– высота рифлей валка;
– величина зазора между валками, мм
– частота вращения сепарирующего барабана, мин-1;
– диаметр сепарирующего барабана, мм;
– угол наклона сепарирующего барабана, град;
- угол расположения гребков внутри сепарирующего барабана, град.
198
4.3. Формирование рациональных параметров распылителя клеящей
жидкости
Одним из основных показателей, влияющих на всхожесть семян, является количество клеящего вещества, удерживающего искусственную оболочку на поверхности семян. По предлагаемой технологии эту функцию выполняет натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ), которая хорошо
растворяется в воде.
Путем изменения концентрации клеящего вещества в водном растворе
можно достигнуть разной степени прочности искусственной оболочки и сыпучести семян. Следовательно, концентрация клеящего раствора должна
быть такой, чтобы на поверхности семян надежно удерживалось необходимое количество наполнителя (лигнина, торфа, нитрокристалической целлюлозы и т.д.) и она не оказывала отрицательного влияния на агробиологические показатели всходов.
В САИМЭ совместно с ВНИИССХ им. Г.С.Зайцева и ТАДИ в 1987...90
гг. при участии автора велись работы по дражированию семян хлопчатника.
Технология дражирования была разработана сотрудниками ВНИИССХ им.
Г.С.Зайцева. В качестве наполнителя использовался лигнин - отход производства биохимической продукции [225].
Результаты лабораторных опытов показали, что всхожесть семян находилась в пределах 68...98%. Поэтому возникла необходимость проверить и
уточнить некоторые элементы данной технологии. Дражирование опушенных семян осуществляется следующим образом. Сначала семена загружают
во вращающиеся барабаны, где происходит процесс перемешивания, через
определенное время на их поверхность путем впрыскивания наносится жидкий клеящий раствор. Во время вращения барабана происходит процесс постепенного смачивания поверхности опушенных семян за счет впитывания
жидкого клеящего раствора подпушком семян. После равномерного смачивания на поверхность семян специальным устройством наносится измель199
ченный пылевидный лигнин, который равномерно прилипает и уплотняется
на поверхности семян. Далее идет процесс обкатывания в течение 30...35
мин. Готовые семена, покрытые оболочкой, сушатся в специальной установке при температуре теплоносителя не более 50°С.
Одним из факторов, влияющих на всхожесть семян, является время
смачивания клеящей жидкостью. Влияние времени смачивания на всхожесть
было изучено в лабораторных условиях по методике ГОСТ 21820.0.7621820.4.76. Данные по лабораторной всхожести были получены в отделе агротехники САИМЭ (табл. 4.17).
Таблица 4.17. Влияние времени смачивания клеящим раствором
на лабораторную всхожесть семян
Время смачивания,
мин
Лабораторная всхожесть, %
опыт 15.08
опыт 22.08
̃
̃
90
92
91,0 1,35
5
89
94
91,5 1,74
10
91
94
92,5 1,52
15
90
94
92,0 1,93
20
82
90
86,5 1,24
40
83
91
87,0
Контроль (опушен-
среднее
̃
ные семена)
3,78
Необходимо отметить, что меньше 5 мин семена смачивать не следует,
потому что подпушек не успевает увлажниться. Из табл. 4.18 видно, что с
увеличением времени (15 мин) смачивания лабораторная всхожесть семян
уменьшается. Например, при изменении времени смачивания от 5 до 15 мин
лабораторная всхожесть составляет 91,5...92,5%, т.е. равна контролю, с увеличением времени до 20 и 40 мин всхожесть снижается на 4...5% относитель-
200
но контроля, что нежелательно. В дальнейших опытах время смачивания было принято равным 5...10 мин.
Как видно из табл. 4.18, дозы клея 10…30 г оказывают равноценное
действие на лабораторную всхожесть семян. С дальнейшим увеличением дозы наблюдается снижение всхожести семян на 10…15%. Семена, обработанные такой дозой клея, удовлетворительно высеваются серийными высевающими аппаратами и при этом осыпание оболочки не превышает 5%.
Таблица 4.18. Лабораторная всхожесть семян хлопчатника в зависимости
от дозы клея (из расчета на 10 кг опушенных семян)
Вариант
Лабораторная всхожесть. %
опыт 25.04
опыт 04. 05
̃
̃
99
95
97 1,71
10
91
91,5
91,25 1,48
20
88
92,0
90,0
30
91
90,0
90,50 2,46
40
82
78,5
80,25 1,45
50
76
74,0
75,0
Контроль (опушенные семена)
среднее
̃
Семена опушенные обработанные при дозе клея (г):
2,34
1,57
Также была определена доза лигнина при дозе клея 15 г (1,5%-ный водный раствор). Было выявлено, что рациональными дозами лигнина являются
1,2–1,4 кг на 10 кг семян.
При нанесении лигнина больше рекомендуемой дозы искусственная
оболочка семян утолщается и после сушки на ней появляются трещины, что
свидетельствует об уменьшении прочности. Кроме того, наблюдались случаи
появления лжедраже, т.е. драже без семян. При дозе лигнина меньше реко201
мендуемой покрытие получается неравномерным и неполноценным, что приводит к снижению его качества а, следовательно, сыпучести семян.
При проведении опытов критерием оценки качества искусственной
оболочки служили осыпаемость, которая составляет не более 5%, обволакиваемость – 94,5% (количество семян в пробе без жгутиков волокна на микропиле семян). Угол скольжения семян с искусственной оболочкой находился в
пределах 24–29%, что приближается по значению к показателю оголенных
семян.
В результате экспериментальных работ было установлено, что предлагаемые дозы компонентов оболочки семян удовлетворяют качеству нанесения оболочки.
В ЯГСХА совместно с ЯГТУ в 1997...2009 гг. велись хоздоговорные
работы по нанесению искусственных оболочек для семян овощных культур
(свеклы, моркови, укропа, петрушки) для хозяйств Ярославской области
(ЗАО агрофирма «Пахма», СПК «Туношна», «Новоселки» Ярославского района) и цикория для фермерского хозяйства «Поречье» Ростовского района
(приложения 8…13).
В качестве наполнителей использовались нитрокристаллический порошок целлюлозы (инертное вещество) и нейтрализованный торф (фракции
0,1 мм), в качестве клеящей жидкости – NaКМЦ.
Сертификация обработанных семян проводилась семенной инспекцией
«Сортсемовощ» Ярославской области в соответствии с ГОСТ Р 52171-2003.
4.4. Формирование рациональных условий сушки семян с искусственной
оболочкой
Семена, в том числе с искусственной оболочкой, в основном высушиваются конвективным способом [69, 77, 92, 200, 206, 284, 285].
Механическая прочность искусственной оболочки семян не позволяет
использовать способы и механизмы с активным движением высушиваемого
202
материала. Необходимо сушку семян с искусственной оболочкой выполнять
поэтапно: сначала предварительно обезвоживать сорбционным способом, а
окончательно – в конвейерной сушильной установке.
Особенность процесса сушки семян с искусственной оболочкой заключается в том, что основная часть влаги находится в оболочке. Особенно это
касается семян, имеющих опушенность, например, семена хлопчатника. При
сушке их только конвективным способом, за счет разности влагосодержания
частей семян (в искусственной оболочке и в кожуре) влага перемещается
внутрь семян под действием градиента влагосодержания.
Согласно этой теоретической предпосылке, при сушке семян интенсивность массопереноса описывается формулой:
,
(4.3)
где – интенсивность массопереноса, кг/м2с;
– коэффициент диффузии влаги, м2/с;
– масса абсолютно сухого вещества в единице объема влажного материала;
– градиент влагосодержания, кг/м∙кг;
– градиент температуры, 0С/м∙0С;
– коэффициент термовлагопроводности материала.
Анализ выражения (4.3) показывает, что при применении предварительного сорбционно-контакного обезвоживания семян с искусственной оболочкой количество влаги в оболочке уменьшается и, соответственно, снижается возможность проникновения ее внутрь семян под действием температурного градиента. В результате этого ускоряется процесс сушки семян при
последующей конвективной сушке.
Экспериментальными исследованиями также установлено, что при односторонней подаче агента сушки к высушиваемому слою неравномерность
сушки увеличивается, а производительность установки уменьшается. Поэто203
му необходимо подавать агент сушки одновременно сверху и снизу слоя.
При этом существенно важным становится выбор количественного соотношения подаваемого агента сушки сверху и снизу слоя. Искусственная оболочка семян недостаточно устойчива к механическому воздействию, поэтому
необходимым условием является то, чтобы слой семян находился в относительном «покое» на транспортерной ленте (рис. 4.4) [253, 255, 284, 285].
При сохранении условия
, необходимая скорость агента сушки,
подаваемого сверху слоя, определяют по выражению:
√
где
,
(4.4)
– критическая скорость семян (скорость витания) при данной влажности и толщине слоя семян, м/с;
– скорость сушильного агента, подаваемого сверху слоя, м/с;
– то же, подаваемого снизу слоя, м/с;
– коэффициент лобового сопротивления семени;
– миделево сечение семени, м2;
– плотность воздуха, кг/м3.
Рис. 4.4. Силы, действующие на слой обрабатываемых семян
204
Эффективность обезвоживания при сорбционно-контакной сушке зависит от количества подаваемого сорбента, а также продолжительности сорбционно-контактной сушки.
Результаты экспериментальных исследований показали, что при увеличении количества подаваемого сорбента увеличилась интенсивность сушки.
Но при увеличении количества сорбента более 25% от массы обработанных
семян появляются микротрещины в искусственной оболочке.
С увеличением продолжительности обезвоживания обрабатываемых
семян сорбционно-контактным способом увеличивается интенсивность сушки. Однако увеличение продолжительности сушки более 5…6 мин не дает
эффективного обезвоживания оболочки семян, но при этом увеличивается
продолжительность цикла и соответственно уменьшается производительность процесса.
С увеличением кратности сорбционно-контакной сушки уменьшается
влажность семян: при вторичной сорбционно-контакной сушке искусственная оболочка разрушается и осыпается.
В результате анализа полученных данных выявлено, что при сушке семян с искусственной оболочкой только конвективным способом влажность
оболочки увеличивается более чем на 7,2% по сравнению с сушкой с применением предварительно-сорбцинно-контактного обезвоживания. При этом
продолжительность окончательной сушки конвективным способом уменьшается на 8...10 мин.
Большое разнообразие методов сушки обуславливается разнообразием
применяемых технологий, машин и оборудования, способов энергоподвода
[67, 104, 179].
Интенсификация сушки за счет повышения температуры и снижения
относительной влажности сушильного агента имеет свой предел, т.к. чрезмерный нагрев материала влечет за собой изменение его структуры и начальных свойств. Другой путь интенсификации сушки – изменение химического
состава сушильного агента с одновременным обеззараживанием и ингибиро205
ванием биохимических процессов. В работе [104] изучен механизм воздействия озоно-воздушной среды на процесс сушки и ее воздействие на биохимические, микробиологические и агротехнические свойства материала.
Установлено, что для процесса сушки состав сухого газа не имеет значения в том случае, если газ не образует химических соединений с водой.
Озон вступает в реакцию не только с водой, но и с самим высушиваемым материалом.
Сушка озонированным сушильным агентом не требует высоких температур, а умеренное повышение температуры для достижения относительной
влажности сушильного агента до 65% позволяет использовать нетрадиционные источники энергии.
При использовании озона в составе сушильного агента с концентрацией 4,7...10,0 мг/м3 обеспечивается непосредственное химическое и биохимическое воздействие на материал, улучшается транспорт влаги и газов из
внутренних слоев в процессе сушки.
Также была исследована динамика изменения химико-физических
свойств сушильного агента в процессе сушки. Установлено, что присутствие
озона увеличивает влагоудерживающие свойства сушильного агента. Разница
его относительной влажности на выходе из массы семян в опыте и в контроле
достигала 26%. Это характеризует природу механизма сушки. На первом
этапе (20...30 мин) озон вызывает структурные модификации покровных тканей с закрытием устьиц, в этот период идет большое поглощение озона материалом и соответственно низка его концентрация в сушильном агенте. Затем,
после завершения модификации покровных тканей с открытием устьиц, концентрация озона в сушильном агенте возрастает, что увеличивает его влагопоглотительную способность. При этом поглощение и удерживание влаги
электроактивированным (озонированным) сушильным агентом увеличивается даже в завершающий этап сушки (при более прочных формах связи влаги
с материалом).в итоге скорость сушки теоретически может возрасти до 1,46
раза.
206
V. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Внедрение предложений по совершенствованию процесса
взаимодействия семян и компонентов оболочки
Как известно, машины по предпосевной обработке семян (протравливатели, инкрустаторы, дражираторы и т.п.) должны обеспечить равномерное
распределение защитно-стимулирующих препаратов и наполнителей. Механическая подача не обеспечивает равномерное распределение порошковидных препаратов, особенно защитно-стимулирующих веществ, имеющих низкую дозу нанесения.
Применение водных суспензии позволяет обеспечить тонкий распыл
протравителей и защитно-стимулирующих компонентов по поверхности семян, однако процесс приготовления суспензии и последующее обеззараживание остатков протравителей, емкостей и сточных вод трудоемок и небезопасен для обслуживающего персонала и окружающей среды.
Предложенная технология нанесения защитно-стимулирующих компонентов на предварительно смоченные семена значительно упрощает технологический процесс и снижает затраты на подготовительно-заключительные
операции. Тонкий распыл порошкообразных сухих компонентов на предварительно смоченные клеящей жидкостью семена осуществляется пневмосистемой разгрузочного бункера за счет равномерного истечения сыпучего материала (рис. 4.6). Днище разгрузочного бункера подвижное, оно может перемещаться как вдоль оси, так и вращаться вокруг нее. Наружная поверхность днища выполнена конической, и при перемещении его вниз сыпучий
материал просыпается по периметру днища, далее сыпучий материал под
давлением воздуха подается на семена во вращающемся барабане. По окончании подачи компонентов вращающееся днище возвращается в исходное
положение за счет пружин сжатия, предотвращая тем самым истечение сыпучего материала.
207
Разработанная математическая модель процесса взаимодействия семян
и необходимых компонентов позволяет определить скорость скатывания семян во вращающемся барабане и подобрать такую скорость пневмоподачи
компонентов, которая обеспечивает максимальное их осаждение на семена.
По результатам экспериментальных исследований определены основные параметры разгрузочного бункера – подпружиненное вращающееся
днище, кинематический режим его работы, методика определения давления
воздуха на пружины сжатия, а также параметры и схемы расположения пружин сжатия. Построенная номограмма позволяет определить скорость подачи компонентов оболочки по характеристике вентилятора и сети (сначала
определяем скорость воздуха, и, зная скорость воздуха и скорость витания
компонентов, по номограмме для заданной длины трубопровода определяем
скорость компонентов). Характеристика сети, построенная по расчетным
данным, согласуется с результатами экспериментальных исследований.
Также было проведено исследование влияния расхода воздуха на концентрацию порошковидных компонентов. Концентрацию порошковидных
компонентов определяли следующим образом. По производительности машины определили дозу каждого из компонентов, которые необходимо подать
за полный цикл нанесения искусственных оболочек для обеспечения полноты обработки и равномерности распределения. Проводя серию экспериментов, определили минимальный расход воздуха, необходимый для обеспечения требуемой подачи каждого из компонентов за полный цикл каждого этапа обработки (приложение 10).
208
5.2. Внедрение предложений по совершенствованию кинематического
режима нанесения искусственных оболочек в зависимости от заданных
условий
Характер движения семян во вращающемся барабане, как известно, зависит от кинематического режима работы машины (оборотов барабана) и вида обрабатываемых семян (формы, плотности и размеров).
Для каждого диаметра барабана существует предельное число оборотов, выше которого семена под действием центробежной силы вращаются
вместе с барабаном, при скоростях ниже критической могут быть различные
виды движения:
 «катарактное»;
 каскадное;
 перекатывание;
 скольжение.
Режим «катарактного» движения, когда семена поднимаются вращающимся барабаном на некоторую высоту и падают по параболической траектории, непригоден для процесса смешивания и нанесения искусственных
оболочек. Наиболее приемлемым является вариант, когда значительная часть
семян находится в каскадном движении, т.е. они поднимаются вращающимся
барабаном на некоторую высоту и скатываются вниз. При этом часть семян
находится в режиме перекатывания по поверхности неподвижного слоя, а
часть скользит по внутренней поверхности барабана. Семена с различными
физико-механическими свойствами будут иметь разную скорость скатывания.
В результате проведенных экспериментальных исследований был
определен кинематический режим процесса нанесения искусственных оболочек, при котором значительная часть семян находится в режиме перекатывания (без отрыва от поверхности слоя семян). Необходимо отметить, что чем
209
выше скорость перекатывания, тем лучше происходит наслаивание наполнителя на семена.
В ходе экспериментов было подтверждено, что обрабатываемый материал совершает послойное круговое движение. Слой семян, находящийся
непосредственно на внутренней поверхности барабана, вращается с такой же
окружной скоростью. Окружная скорость улавливаемого барабаном слоя
уменьшается к центру барабана, и при определенной толщине слой имеет нулевую скорость. Вокруг точки, где слой имеет нулевую скорость, образуется
малоподвижное почкообразное ядро (т.н. «застойная зона», где семена не
участвуют в процессе наслаивания оболочки) (рис. 5.1).
При большей частоте вращения барабана, когда режим перекатывания
переходит к «водопадным», образуется так называемое пустое ядро (пустое
от семенного материала).
На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что нормальный режим работы – режим «переката» имеет место при
частоте вращения барабана
мин-1 (приложение 11).
Рис. 5.1. Схема движения семян в поперечном сечении вращающегося барабана
210
5.3. Внедрение предложений по совершенствованию параметров рабочих
органов машин по предпосевной обработке
Как указывали выше, обрабатываемый материал во вращающемся барабане движется слоями. В процессе перемешивания в середине барабана некоторый слой имеет нулевую скорость, и вокруг неѐ образуется почкообразное ядро. Из-за наличия этого ядра семена с искусственной оболочкой приобретают недостаточное качество оболочки и сферичность формы. Чтобы
повысить качество семена с искусственной оболочкой, необходимо добиться
интенсификации перемешивания обрабатываемого материала и компонентов
оболочки в неподвижном слое.
Для полноценного покрытия семян компонентами оболочки были проведены исследования по выбору и обоснованию рациональной формы и конструкции перемешивающего устройства.
Для изучения влияния перемешивающего устройства на качество обволакивания было изготовлено пять типов перемешивающего устройства:
 трехребристый;
 пятиребристый;
 сферический;
 радиальный;
 полувинтовой.
Перемешивающие устройства должны обеспечивать интенсивное перемешивание компонентов искусственной оболочки с семенами, не создавая
помех при загрузке и разгрузке, сохранить их целостность. Критериями
оценки при этом служили: качество обволакивания, самоочищаемость рабочей поверхности, степень осыпаемости и разрушения искусственной оболочки.
Технологический процесс протекает следующим образом: подвергаемые обработке семена транспортером подаются во вращающийся барабан.
Одновременно включается распылитель клеящей жидкости. Семена попада211
ют под факел жидкости, смачиваются ею и водопадно-пульсирующей массой
падают на пластину, которая под действием семян отклоняется, сжимая пружину. За счет этого удар порции семян смягчается и предотвращается их
травмирование. При последующих взаимодействиях семена смачиваются
жидкостью, увеличивают свою сыпучесть и пластина встает в исходное положение. В дальнейшем, участвуя во вращательном и сложном движении,
семена совершают вращение вокруг собственной оси, вследствие чего достигается быстрое и устойчивое течение процесса с высоким качеством получаемой оболочки.
В начале процесса нанесения искусственных оболочек семенная масса
обладает большей связанностью за счет сил сцепления. Поэтому семенная
масса в барабане имеет водопадно-пульсирующий характер движения, т.е.
перемешиваются большие отдельные порции (рис. 5.2).
После смачивания семян клеящей жидкостью включается вентилятор
для подачи компонентов оболочки. Компоненты искусственной оболочки
подаются на семена в барабане в зоне интенсивного их перемешивания, происходит наслаивание оболочки.
Семена с искусственной оболочкой благодаря воздействию центробежных сил и сил трения поднимаются до точки отрыва по внутренней поверхности барабана. Перемешивающее устройство с эластичной кромкой предотвращает травмирование семян во время протекания процесса формирования
искусственной оболочки. Внутри барабана установлено качающееся перемешивающее устройство под углом β = 16…400 относительно вертикальной
плоскости. Нижняя часть пластины выполнена из эластичного материала. На
другом конце оси закреплен П-образный подпружиненный рычаг. Ось перемешивающего устройства, закрепленная на валу, другим концом подпружинена и может свободно вращаться.
Перемешивающее устройство, воспринимая водопадно-пульсирующую
нагрузку, создаваемую со стороны семян, и преодолевая усилие пружины,
перемещается в направлении сил действия массы. За счет этого удар связан212
ной порции семян смягчается. При последующих взаимодействиях семена
смачиваются клеящей жидкостью, увеличивая свою сыпучесть, что приводит
к уменьшению размеров связанных порций и уменьшению сил воздействия
на пластину.
Рис. 5.2. Начальный технологический процесс нанесения искусственных оболочек
Трех- и пятиребристые перемешивающие устройства способствуют
разрушению неподвижной зоны, но, поскольку семена смочены клеящей
жидкостью, они прилипают к ребристой поверхности, и тем самым нарушается технологический процесс. Сферические и радиальные перемешивающие
устройства лучше, чем ребристые, разрушают неподвижную зону, но их поверхности хуже обеспечивают непрерывное циклическое движение семян во
вращающемся барабане.
В процессе исследования наилучшие перемешивающие способности
показало устройство с полувинтовой рабочей поверхностью (приложение 4).
213
5.4. Внедрение предложений по совершенствованию технологии нанесения искусственных оболочек с целью регулирования ее толщины
Нанесение искусственных оболочек преследует многоцелевую задачу.
Одной из целей является увеличение размеров семян мелкосеменных культур
для осуществления точного высева. При нанесении искусственных оболочек
на мелкосеменные культуры масса наполнителя существенно превышает
массу семян и при обычной технологии обработки возможно осыпание искусственной оболочки из-за ненадежного закрепления ее на поверхности семян.
Изменяя толщину и плотность искусственной оболочки, подбирая необходимую композицию для оболочки, можно регулировать сроки всходов и
темпы роста семян в зависимости от природно-климатических и иных условий выращивания культуры.
Известно множество способов обработки семян с нанесением искусственных оболочек. Некоторые способы включают попеременное смачивание
водой и нанесение сухих компонентов различного происхождения, в т. ч.
клеящего вещества или же суспензии клеящего вещества и сухих компонентов, калибрование и сушку в определенной последовательности. Такой способ не обеспечивает должного качества искусственной оболочки, особенно
для мелкосеменных культур, поскольку наслаивается большое количество
наполнителя и он плохо удерживается на поверхности семян.
Есть также способы, осуществляемые путем формирования и уплотнения оболочки и обдува обрабатываемых семян теплым воздухом, в том числе
в режиме виброкипящего слоя.
Существующие способы в большинстве своем не предусматривают регулировку толщины искусственной оболочки.
Для расширения функции технологического процесса нанесения искусственных оболочек путем регулирования толщины оболочки преимущественно мелкосеменных культур, а также сроков всходов и темпов роста
214
культур в зависимости от различных условий, нами разработано устройство
для дражирования семян. Устройство содержит чашу с крышкой, распылитель суспензии полимеров, пневмораспылитель для подачи наполнителей,
вентилятор для пневмотранспорта наполнителей и подсушки семян, а также
бункер для наполнителей (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Дражиратор семян
215
Указанная цель достигается тем, что во вращающийся сменный барабан загружаются семена, затем они опрыскиваются суспензией (раствором
полимеров NaКМЦ) определенной концентрации. Ее подачу регулируют таким образом, чтобы обеспечить лишь обволакивание сухого порошкообразного протравителя. После смачивания производится непродолжительная
укатка смоченных семян (4-5 мин), затем подается сухой порошкообразный
протравитель заданной нормы, тщательно обволакивается для обеспечения
равномерности распределения порошка по поверхности семян. После этого
семена одновременно опрыскиваются суспензией и опыливаются наполнителем, при необходимости и другими защитно-стимулирующими веществами
заданной нормы, затем производится продолжительная укатка (15-20 мин).
После укатки производится подсушивание семян нагретым воздухом (t = 7080°C) с целью закрепления оболочки. Если размеры семян не достигли заданного, то технологический процесс повторяется по заданной последовательности до достижения ими требуемого размера.
Устройство состоит из бункера 1 для компонентов искусственной оболочки 2 (наполнитель, протравитель и др. защитно-стимулирующие вещества) с порционным дозатором 3, для выдачи требуемой дозы компонентов,
вентилятора для пневмотранспорта и подсушки 4, двухходового переключателя 5, установленного перед разгрузочным бункером и предназначенного
для переключения работы с пневмотранспорта на подсушку. Устройство
также содержит разгрузочный бункер 6, установленный в нагнетательном
трубопроводе пневмосистемы и предназначенный для равномерной подачи
компонентов искусственной оболочки 2, вихревую камеру 7, предназначенную для получения однородной воздушно-порошковой смеси, теплогенератор 8 для подогрева воздуха 9 при подсушке семян. Устройство снабжено
наклонной чашей 10 с герметичной крышкой 11. Внутри чаши 10 установлен
сменный цилиндрический барабан 12, в котором размещены механизм для
перемешивания семян 13 и пневмораспылитель 14. На герметической крышке 11с внутренней стороны установлен распылитель суспензии 15, соединен216
ный с насосом. Цилиндрический барабан 12 вращается вокруг своей оси посредством вала 16, который жестко закреплен к нему с помощью диска с отверстием 17.
Работает установка следующим образом.
Необходимое количество семенного материала транспортером подается
во вращающийся барабан 12, в котором они опрыскиваются суспензией. При
заданных оборотах барабана происходит перемешивание семян. После смачивания суспензией производится непродолжительная укатка семян. Затем
включается вентилятор 4 для подачи протравителя. Под действием сжатого
воздуха воздушно-порошковая смесь по вертикальному трубопроводу и через пневмораспылитель 14 подается на семена в барабане 12. Семена и сухой
порошок тщательно перемешиваются. После этого одновременно подаются
суспензия, наполнитель, при необходимости и защитно-стимулирующие вещества, затем производится продолжительная укатка. После укатки производится подсушивание семян нагретым воздухом (t=70-80°C) с целью закрепления оболочки. Для этого переключателем 5 установку переводят в режим
подсушки и включают теплогенератор 8. Если после подсушки семян они не
достигли заданного размера, то технологический процесс повторяется по заданной последовательности до достижения ими требуемого размера.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют регулировать толщину искусственной оболочки в зависимости от заданных условий.
5.5. Внедрение предложений по совершенствованию параметров
распределителя семян с искусственной оболочкой при сушке
Особенностью сушки семян с искусственной оболочкой является наличие искусственной оболочки, имеющей определенную прочность. Для сушки
таких семян необходимо использовать способы и механизмы, предотвращающие сообщение им активного движения. Также желательно поэтапное выполнение процесса сушки с использованием на предварительном этапе раз217
личных сорбентов для обезвоживания влажной оболочки, а на окончательном
– конвективной сушки на установках различной конструкции.
Поскольку ограниченная механическая прочность оболочки не позволяет использовать активные рабочие органы и механизмы при сушке, необходимо наряду с поэтапной сушкой применение пассивных рабочих органов
для перемешивания высушиваемых семян.
Известно, что у семян с искусственной оболочкой основная часть влаги
находится в оболочке. При их сушке без предварительного обезвоживания с
применением сорбентов за счет разности содержимой влаги в искусственной
оболочке и семенной кожуре влага перемещается внутрь семян. Предварительное сорбционно-контактное обезвоживание ускоряет процесс сушки при
последующей конвективной сушке. При этом на эффективность процесса
съема влаги оказывают влияние продолжительность сушки и отношение количества сорбента к массе семян с искусственной оболочкой.
Экспериментальными исследованиями установлено, что при односторонней подаче сушильного агента к слою семян на транспортере неравномерность сушки увеличивается, производительность сушильной установки
падает. Эффективность съема влаги увеличивается при подаче агента сушки
одновременно сверху и снизу на сетчатый транспортер. При этом ускоряется
процесс и снижается неравномерность сушки, поскольку часть сушильного
агента, направленная снизу слоя, насыщаясь влагой, подхватывается верхним
течением сушильного агента и тем самым осуществляется быстрый отвод
влаги. При этом происходит эффективное подсушивание верхних слоев семян.
В результате анализа конструкций существующих сушильных установок конвейерного типа с пассивными ворошителями для перемешивания высушиваемого слоя выяснилось, что существующие конструкции не обеспечивают равномерное распределение сыпучего материала. Конструкции некоторых установок при распределении могут привести к осыпанию искусственных оболочек. У многих конструкций отсутствуют устройства, регулирую218
щие равномерность распределения высушиваемого материала в зависимости
от его физико-механических свойств.
На основе анализа технологического процесса сушки на конвейерных
установках и с учѐтом указанных предпосылок была предложена сушилка, на
конструкцию которой получен патент РФ [206].
Сушилка для сыпучих материалов содержит камеру с загрузочным и
разгрузочным устройствами. Внутри камеры поярусно, в шахматном порядке, размещены замкнутые транспортеры. Они снабжены индивидуальными
приводами, над верхней частью замкнутых транспортеров на боковой стенке
камеры установлены, с возможностью регулирования их положения по длине
замкнутого транспортера, разравниватели и нагреватели. Над нижним замкнутым транспортером в камере установлено сопло, соединенное через озонатор с вентилятором, при этом на стенках камеры закреплены заглушки,
установленные напротив одного из концов замкнутых транспортеров в шахматном порядке с созданием непрерывного воздуховода от сопла до загрузочного бункера. Пальцы разравнивателей размещены по разверткам многоходового винта и находятся в точках пересечения разверток винтовых линий
прямого и обратного хода.
Такая конструкция сушилки обеспечивает качественную сушку семян с
равномерным их распределением по ширине транспортера.
Сушилка для сыпучих материалов содержит (рис. 5.4) камеру 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 устройствами. Внутри камеры 1 установлены поярусно и в шахматном порядке (со сдвигом в горизонтальной плоскости) замкнутые транспортеры 4, снабженные индивидуальными приводами (на рис.
не показаны). Над верхней частью 5 замкнутых транспортеров 4 на боковой
стенке камеры 1 установлены с возможностью регулирования по длине замкнутого транспортера 4 разравниватели 6 и электронагреватели 7. Над нижним замкнутым транспортером 4 в камере 1 установлено сопло 8, соединенное через озонатор 9 с вентилятором 10. На стенках камеры 1 закреплены заглушки 11, установленные напротив одного из концов 12, 13, 14 замкнутых
219
220
Рис. 5.4. Сушилка для сыпучих материалов
транспортеров 4 в шахматном порядке, с созданием непрерывного воздуховода 15 озоно-воздушной смеси до загрузочного устройства 2. Разравниватель 6 состоит из вала 16 (рис. 5.5), пальцев 17 с возможностью их перемещения по валу, в зависимости от размеров транспортируемых материалов,
закрепляемых винтами 18, снабженных прорезиненными наконечниками 19.
Разравниватели 6 крепятся к боковой планке с прорезями 20 (рис. 5.6) при
помощи кронштейна 21, болтом 22.
На рис. 5.7 представлена схема размещения пальцев 17 по разверткам
многоходового винта. На схеме использованы следующие обозначения: L –
длина транспортера, В – ширина транспортера, М – количество разравнивателей, Н – расстояние между крайними разравнивателями, h – расстояние между соседними разравнивателями, причѐм
h = H/(M-1) .
(5.1)
По условиям развертки М и k должны быть кратны и
M = k + k1 ,
(5.2)
где k – число ходов прямого винта;
k1 – число ходов обратного винта;
в – расстояние между пальцами в ряду, причѐм:
в = М×a ,
(5.3)
где а – расстояние между следами пальцев разравнивателей,
а = 2-20 мм – зависит от размеров транспортируемого материала;
t – шаг прямого винта;
t1 – шаг обратного винта, причѐм:
t = к × в, t1 = к1 × в ,
221
(5.4)
где δ – расстояние между крайним пальцем и краем транспортера;
δ = 5-50 мм – зависит от размеров транспортируемого материала.
Количество разравнивателей – М и расстояние между крайними разравнивателями – Н зависят от размеров транспортера L и В, и конструкции сушилки.
Устройство работает следующим образом: после определения влажности и вида семян, подлежащих сушке, устанавливают под них и их параметры по формулам (5.1)…(5.4) пальцы 17 разравнивателей 6. Для чего перемещают пальцы вдоль вала 16 на расстояние в, определяемое по разверткам
многоходового винта в точках пересечения разверток винтовых линий прямого и обратного хода (рис. 5.7). Устанавливают валы 16 по длине транспортера 4 в зависимости от условий сушки.
Рис. 5.5. Разравниватель в сборе
Рис. 5.6. Схема крепления разравнивателя
222
Пример. Н = 3000 мм и М = 4, тогда по формуле (5.1) h = 1000 мм.
Остальные параметры определяются также по формулам (5.2)-(5.4) для развертки многоходового винта по общеизвестной методике.
Закономерности изменения расстояния h:
1. Для тяжелых условий:
∑
.
(5.5)
2. Для среднетяжелых, средних и легких условий (по нарастающей):
∑
∑
.
Рис. 5.7. Схема размещения пальцев
223
(5.6)
Материал через загрузочное устройство 2 поступает на замкнутый
транспортер 4, где происходит разравнивание материала пальцами 17 с прорезиненными наконечниками 19. Одновременно включается вентилятор 10 с
озонатором 9 и через сопло 8 поступает озоно-воздушная смесь, которая проходит через непрерывный воздуховод 15, до загрузочного устройства 2.
Пройдя первый замкнутый транспортер 4, материал просыпается на следующие замкнутые транспортеры 4, где так же происходит разравнивание и сушка материала до выхода ее в разгрузочное устройство 3.
В таблице приведены результаты расчетов расстояния hi по формулам
(5.5) и (5.6).
Таблица 5.1. Результаты расчетов hi
h1
h2
h3
Н
500
600
700
800
1000
1100
1000
900
1500
1300
1300
1300
3000
3000
3000
3000
(5.5)
(5.6)
(5.6)
(5.6)
5.6. Социально-экономическая эффективность внедренных разработок
Социальный эффект от использования предложенных инженернотехнических разработок, связанных с выбором более безопасных технологий
протравливания в процессе нанесения искусственных оболочек, подбором
наполнителей, снижающих летучесть компонентов протравителя, их осыпания в процессе хранения, транспортировки и посева, заключается в повышении безопасности, улучшений условий и охраны труда обслуживающего персонала.
Уменьшение загрязненности воздуха рабочей зоны вредными выбросами обеспечивает снижение уровня различных заболеваний, травматизма, а
224
также увеличение производительности труда, повышает общую культуру
производства. Создаются предпосылки для гигиены рабочих мест и производства, что способствует повышению работоспособности обслуживающего
персонала и повышению качества семенного материала.
Предложенные мероприятия обеспечивают следующий социальный
эффект:
- снижение уровня токсичности и количества вредных веществ в воздухе рабочей зоны за счет рационального выбора компонентов искусственной
оболочки (пленкообразователей, наполнителей и красителей);
- снижение риска отравления обслуживающего персонала за счет предлагаемой технологии протравливания в процессе нанесения искусственных
оболочек;
- снижение доли ручного труда для подготовки раствора протравителя,
погрузочно-разгрузочных работ, связанных с пестицидами за счет инженерно-технических разработок.
Экономическая эффективность предложенных мероприятий обеспечивается за счет:
- снижения себестоимости семенного материала разработкой рациональной технологии протравливания и нанесения искусственной оболочки
(снижение потерь на приготовление рабочего раствора, выбор кинематического режима обработки с учетом физико-механических свойств семян и
компонентов искусственной оболочки);
- снижения расхода дорогостоящих защитно-стимулирующих компонентов равномерным распределением их по поверхности семян;
- снижения нормы высева семян с искусственной оболочкой обеспечением точного высева.
Экономическая эффективность
выражается следующей форму-
лой:
,
225
(5.7)
где
– экономия или снижение себестоимости семенного материала
за счет рациональной технологии протравливания и нанесения искусственной оболочки;
– экономия или снижение расхода компонентов искусственной
оболочки;
– экономия за счет снижения нормы высева семян с искусственной оболочкой.
Экономия, полученная при снижении себестоимости семенного материала, выражается следующей зависимостью:
(
где
,
) ,
(5.8)
– средняя себестоимость семенного материала получен-
ных при сравнительных технологиях протравливания и нанесения искусственной оболочки, руб/т;
– годовой объем семян с искусственной оболочкой, т.
Экономия, полученная за счет снижения расхода компонентов искусственной оболочки, выражается формулой:
,
где
(5.9)
– количество компонентов, сэкономленных при но-
вой технологии нанесения искусственных оболочек, кг;
– стоимость компонентов искусственной оболочки, руб/кг.
Экономия, полученная за счет снижения нормы высева, выражается
формулой:
(
где
)
,
(5.10)
– нормы высева при сравнительных способах обработки
и высева, кг/га;
– площадь посева, га;
– первоначальная стоимость семян, руб/т.
226
Зная приведенные затраты на семенной материал, нанесения искусственных оболочек и годовой объем необходимого семенного материала
можно определить экономическую эффективность технологического процесса.
В структуре себестоимости большие затраты приходится на стоимость
семенного материала обрабатываемых овощных и кормовых культур. Это
связано с тем, что семеноводством в настоящее время в нашей стране фактически не занимаются. Значительный потенциал существовавших научноисследовательских, проектно-изыскательных работ и производственных
мощностей для семеноводства приходится на Украину. Для преодоления зависимости от импортного семенного материала, восстановления семеноводства необходима консолидация имеющегося потенциала стран СНГ.
Компоненты искусственной оболочки являются общедоступными, в
качестве наполнителей используется местное сырье – торф, клеящей жидкости – растворы полимеров (натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, поливиниловый спирт) которые являются доступным сырьем, также доступными
являются органические красители – отходы лакокрасочной продукции.
Что касается процесса нанесения искусственных оболочек – она представляет собой отлаженную технологию, не требующую больших затрат.
Таким образом, нанесение искусственных оболочек семян является
весьма перспективной задачей, при консолидации имеющегося потенциала
стран Содружества.
227
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
На основании теоретических и экспериментальных исследований выявлены факторы, способствующие повышению эффективности технологического процесса предпосевной обработки семян.
1. Анализ результатов исследований показал, что способы предпосевной подготовки и обработки семян должны быть дифференцированы с учетом агробиологических, физико-механических свойств семян сельскохозяйственных культур.
Установлено, что нанесение искусственных оболочек без учета их специфики приводит к затягиванию сроков всходов.
Эфироносная оболочка у некоторых овощных культур составляет не
более 15% от массы семян. Шлифование не должно привести к повреждению
зародыша, обработка должна происходить в режиме «самошлифования». При
обработке непосредственно перед посевом проводится намачивание семян со
сменой используемой воды для растворения эфирной оболочки и улучшения
всхожести.
Для улучшения всхожести бобовых кормов в состав оболочки включают фосфор и микроэлементы (бор и молибден), которые способствуют смягчению оболочки. При этом стратификация семян позволяет избежать механических повреждений.
Качество семян с искусственной оболочкой также зависит от применяемых композиционных материалов. Эти материалы должны быть дифференцированы с учетом различных условий.
2. Для оценки эффективности технологического процесса предпосевной обработки семян разработана информационная модель в виде структурно-взаимосвязанных систем, произведена последовательная декомпозиция
технологического процесса, классификация и анализ операций технологического процесса.
228
Проведен анализ полученных числовых характеристик технологического процесса предпосевной обработки семян. В результате обработки экспериментальных данных получены корреляционные, взаимные корреляционные функции, спектральные плотности каждого этапа технологических операций и операторы модели каждого из элементов.
На основе полученных корреляционных и спектральных функций определены рациональные режимы машин и оборудования для предпосевной обработки семян.
Проведена количественная оценка статистических характеристик операций технологического процесса в виде допусков на их протекания.
Критерием оптимизации процессов при предпосевной обработке семян
является вероятность сохранения допуска на данный процесс, критерием повышения эффективности операций технологического процесса служит повышение вероятности сохранения допуска показателей качества технологического процесса, а именно, угла трения и подачи семян, концентрации и подачи клеящей жидкости, гранулометрического состава и подачи защитностимулирующих
компонентов,
скорости
пневмотранспорта
защитно-
стимулирующих компонентов и кинематического режима нанесения искусственных оболочек (табл.3.27).
3. Проведен анализ способов взаимодействия семян и защитностимулирующих компонентов, получена математическая модель их взаимодействия.
Выявлено, что взаимодействие происходит эффективнее при определенном соотношении их физико-механических свойств (размерных характеристик семян и компонентов, способов подачи последних на поверхность семян), состояния поверхностей, обеспечивающих адгезию. Нанесение порошкообразных защитно-стимулирующих компонентов на предварительно смоченные клеящей жидкостью семена обеспечивает лучшую их адгезию на семена и решает проблему с обезвреживанием.
229
4. Изучены физико-механические свойства наполнителей, способы их
подачи и влияние этих параметров на качество искусственной оболочки. Для
лучшей адгезии наполнителя к поверхности семян, помол должен быть толщиной 0,1–0,25 мм.
Экспериментальными исследованиями установлено, что при увеличении содержания крупной фракции наполнителя увеличивается скорость
пневмоподачи, при этом концентрация наполнителя уменьшается.
Повышенное содержание мелкой фракции способствует увеличению
концентрации наполнителя, тем самым обеспечивается наибольший выход
семян с меньшим диаметром оболочки (1,5–2 мм).
5. Проведено исследование процесса пневмотранстортирования защитно-стимулирующих компонентов и их распределения по поверхности семян.
На основе уравнений движения двухкомпонентной аэросмеси построена номограмма для определения скорости пневмотранспортируемых частиц.
Получен график зависимости качества нанесения искусственных оболочек от соотношения скоростей семян и компонентов оболочки и относительного размера семян (концентрации).
Полученное в результате экспериментальных исследований значение
подачи –
соответствует скорости воздушного потока
.
С использованием уравнения Навье-Стокса, получено выражение для
определения скорости обрабатываемых материалов, численное решение которого по методу Рунге-Кутта было реализовано с помощью компьютерной
программы MATLAB.
6. Определены рациональные параметры экспериментальных установок, обеспечивающих технологический процесс нанесения искусственных
оболочек.
Проведенными исследованиями установлено, что максимальное осаждение протравителя на поверхность семян осуществляется при скорости
воздушного потока
=4,7 м/с.
230
Рационализацией кинематического режима процесса нанесения искусственных оболочек определена максимальная производительность машины.
Максимальную частоту вращения барабана определяли методом скоростной
съемки. Начало отрыва единичных семян от поверхности скатывающейся
массы определялось как наибольшая допустимая частота вращения.
В результате проведенных экспериментов получены рациональные параметры дражиратора для семян различных сельскохозяйственных культур
(табл.3.23).
7. Предложенная предварительная сорбционная сушка семян с искусственной оболочкой и необходимая скорость агента сушки обеспечивают
щадящий режим и предотвращают растрескивание оболочки.
8. По результатам экспериментальных исследований были сформированы оценки статистических характеристик технологического процесса нанесения искусственных оболочек.
9. Экономическая эффективность предложенных мероприятий обеспечивается за счет:
- снижения себестоимости семенного материала на 400-500 руб. на 1 кг
семян с искусственной оболочкой;
- снижения расхода защитно-стимулирующих компонентов на 30-40
руб. на 1 кг семян;
- снижения нормы высева семян с искусственной оболочкой в 2,5–3 раза.
231
ЛИТЕРАТУРА
1. Абелев Е.А., Литновский Г.В., Бурков Л.Н. Аппроксимация эмпирических распределений семян и всходов // Автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и их технологических процессов. - Л.: ЛСХИ, 1976. - С. 56-60.
2. Авдеев М.В., Басаргина Е.М., Хаматдинова М.Р. Использование
электрофизических воздействий ультразвука при дражировании семян // Челябинск: Вестник Челябинского государственного агроинженерного университета, 2003. - С. 26-29.
3. Автоматизация в растениеводстве /С.А. Иофинов и др. – М.: Агропромиздат, 1992. – 239 с.
4. Агеев, Л.Е. Методические указания по оценке качества технологических операций в растениеводстве. – Л., 1983. – 15 с.
5. Алексеева, А.И. Классификация способов и технических средств для
скарификации семян //Совершенствование машиноиспользования и технологических процессов в АПК: Сб. науч. тр. Поволжской межв. конф. – Самара,
2002. – С. 326-328.
6. Андрианов, Е.И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. – М.: Химии, 1982. – 328 с.
7. Андрианов, Н.М. Повышение эффективности процесса сушки путем
совершенствования рабочих органов, системы контроля и управления зерновых сушилок: дис. … д-р техн. наук; СПб-Пушкин: 2005. - 38 с., ил.; 20 см.
8. Андрианов Н.М., Жеребцов А.А. Оптимизация системы распределения теплоносителя шахтных зерносушилок //Известия Санкт-Петербургского
государственного аграрного университета. – 2008. – № 10. – С. 160-164.
9. А.с. 471077 СССР, МКИ А 01С 1/06. Наполнитель составов для дражирования семян /Г.А. Филиппов, К.П. Иншакова, А.А. Шамшурин (СССР).
– №1956857/30-15; заявлено 10.08.73. опубл. 25.05.75, Бюл. №19 – 2 с.
232
10. А.с. 843806 СССР, МПК5 А01С 1/06.Композиция для капсулирования оголенных семян хлопчатника /С.Ш. Рашидова и др. (СССР). –
№2843502/30-15; заявлено 06.12.79. опубл. 07.07.81, Бюл. №25.
11. А.с. 925415 СССР, МКИ3 В 05 В 17/06. Вибрационный распылитель
жидкости
/А.К. Бубулис,
В.П.
Юшка,
К.М.
Рагулькис
(СССР).
–
№2958100/23-95; заявлено 23.07.80. опубл. 07.05.82, Бюл. №17 – 2 с.
12. А. с. 986313 СССР МКИ3 А01С, 1/06. Аппарат для дражирования
семян /В.С. Будько и др. (СССР). – №3312395/30-15; заявлено 29.07.81.
опубл. 07.01.83, Бюл. №1. – 2 с.: ил.
13. А.с. 1061720 СССР, МКИ7 А01С 1/06. Устройства для предпосевной
обработки семян /В.Н. Дмитриев, Ш.А. Кайбелев (СССР). – №3424974/30-15;
заявлено 10.04.82. опубл. 23.12.83, Бюл. №47.
14. А.с. 1123562 СССР МКИ5 А01С 1/06. Аппарат для дражирования
семян /Усольцев В.А. и др. (СССР). – №3570214/30-15; заявлено28.03.83.
опубл. 15.11.84, Бюл. №42.
15. А.с. 1230482 СССР МКИ4 А01С 1/00. Способ подготовки семян
хлопчатника к посеву /К. Насретдинов и др. (СССР). – №3588393/30-15; заявлено 28.01.83. опубл. 15.05.86, Бюл. №18
16. А.с. 1230483 СССР МКИ4 А01С 1/00. Установка для предпосевной
обработки семян /Е.Г. Порсев и др. (СССР). – №3703935/30-15; заявлено
23.02.84. опубл. 15.05.86, Бюл. №18.
17. А.с. 1340618 СССР МКИ4 А01С 1/06. Способ дражирования и
устройство для его осуществления /М.С. Ференц и др. (СССР). –
№3917133/30-15; заявлено20.06.85. опубл. 30.09.87, Бюл. №36.
18. А.с. 1436908 СССР МКИ4 А 01С 1/06. Дражиратор семян непрерывного действия /Ю.Ф. Скидан, А.С. Рзалиев, Т.Л. Федорова (СССР). –
№4269516/30-15; заявлено 27.04.87. опубл. 15.11.88, Бюл. №4.
233
19. А.с. 1443833 СССР МКИ4 А01С 1/06. Центробежный дражиратор
/В.М. Слугинов, А.И. Краевский, Э.В. Слугинов (СССР). – №4251981/30-15;
заявлено27.06.87. опубл. 15.12.88, Бюл. №46.
20. А.с. 1510745 СССР МКИ4 А01С 1/06. Аппарат для дражирования
семян /Н. Рашидов и др. (СССР). – №4382012/30-15; заявлено 12.01.88.
опубл. 30.09.89, Бюл. №36.
21. А.с. 1784566 СССР МКИ5 А1 В 65 G 65/48. Разгрузочный бункер
/В.С. Шкрабак и др. (СССР). – №4918863/13; заявлено 29.12.90. опубл.
30.12.92, Бюл. №48.
22. А.с. 1824042 СССР МКИ5 А1 А 01 С 1/06. Устройство для дражирования семян /В.С. Шкрабак и др. (СССР). – №4875871/15; заявлено 11.09.90.
опубл. 30.06.93, Бюл. №24.
23. Бабешко А.А. Пневматический протравливатель семян //Техника в
сельском хозяйстве. – 1968. – № 4 – С. 118.
24. Бакош И., Когонда А. Механизация протравливания посевных материалов химикатами. – Будапешт, 1959.
25. Балахонская Т.А., Постнова Ю.А. Оценка посевных качеств дражированных семян моркови //Вест. Кабард.-Балк гос ун-та сер. Биол. науки –
Нальчик, 2005 – вып. 7 – С. 18-20.
26. Баренблатт Г.И. О движении взвешанных частиц в турбулентном
потоке. – ПММ, т. ХVII, вып. 3, 1953.
27. Белоножко Г.А. Гигиенические аспекты протравливания посевного
материала в сельском хозяйстве //Гигиена и санитария. – 1978. – №10 – С.
19–25.
28. Бернгардт А.И., Беляков М.А., Горин А.Д. Влияние электрофизических методов предпосевной обработки семян моркови на посевные и урожайные свойства //Автоматизация с-х производства: Сб. докл. межд. науч.техн. конф. Ч. 2. – Углич, 2004. – С. 429-434.
234
29. Бок Н.Б., Галимжанов М.Г. Совершенствование процесса протравливания зерна. /Информационный листок, Армянский ИНТИ, 1968.
30. Бондаренко С.А.; Бондаренко Л.О.; Мусiэнко А.А.; Виноградов С.В
Полiпшення технологii дражування насiння овочевих культур [Улучшение
технологии дражирования семян овощных культур] // Овочiвництво i баштанництво. т. 31. - 1986. - - С. 8-10.
31. Бурков Л.Н. Модели распределения семян и всходов при пунктирном посеве //Автоматизация мобильных сельскохозяйственных агрегатов и
их систем управления: сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1978. – Т. 352. – С.12-14.
32. Будько В.С., Карташов Е.. Дражиратор семян //Картофель и овощи.
– 1983. – №5. – С. 8–10.
33.
Будько
В.С.
Оптимизация
процесса
дражирования
семян.
//Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1986. – №6. – С. 1416.
34. Бычков Р. Дражиратор и протравливатель семян //Сельские зори. –
1982. – №3. – С. 40-41.
35. Валге А.М., Шоренко Т.К. К методике вычисления статистических
характеристик случайных процессов на ЭЦВМ //Автоматизация сельскохозяйственных машин и технологических процессов: Сб. науч. тр. ЛСХИ. –
Т. 155. – Л., 1971. – С. 102-106.
36. Валге А.М. Особенности моделирования на АВМ стационарных
случайных
процессов
при
работе
сельскохозяйственных
машин
//Автоматизация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр.
ЛСХИ. – Т. 220. – Л., 1976. – С. 25-28.
37. Валге А.М., Пащенко Ф.Ф. Математическое моделирование технологических процессов сельскохозяйственного производства по экспериментальным
данным
(Динамические
модели):
НИПТИМЭСХ НЗ РСФСР. - Л.-Пушкин, 1980. - 85 с.
235
Метод.
рекомендации
38. Валге А.М. Обработка экспериментальных данных и моделирование динамических систем при проведении исследований по механизации
сельскохозяйственного производства. – СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2002. – 176 с.
39. Вентиляторы: Каталог-справочник. – М., Машиностроение, 1980. –
208 с.
40. Вершинин О.Е. Применение микропроцессоров для автоматизации
технологических процессов. - Л., 1986. - 208 с.
41. Волхонов М.С. Обоснование эффективности рециркуляции сушильного агента //Механизация и электрификация сельского хозяйства. –
2007. – №4. - с. 12-14.
42. Воронин Е.А. Обоснование параметров и режимов работы машины
для шлифования семян мелкосеменных овощных культур (на примере моркови): автореф. дис. ... канд. техн. наук: 052001. - Благовещенск, 2006. - 20 с.
43. Ганжара Н.Ф. и др. Эффективность макрокапсулирования семян.
//Агрохимический вестник. – 2005. – №6. – С. 29-31.
44. Гевко Б.М. Физико-механические свойства порошковых ядохимикатов //Исследования по механизации и электрификации сельского хозяйства. – Киев, 1969. – Вып. 19. – С. 98-103.
45. Горячкин В.П. Собрание сочинений. [В 7-ми т.] Т. 6. М., 1948. – 299
с.
46. ГОСТ 8518-57. Концентраты сульфитно-спиртовой барды. – М.:
Изд-во стандартов, 1975. – 9 с.
47. ГОСТ 21820.4-76. Семена хлопчатника. Методы определения наличия осыпавшейся протравливающей смеси, выравненности по размерам, зараженности амбарными вредителями. – Введ. 1997-07-01; Пост. Госстанд. от
1992-04-07 снято огранич. срока действ. – М.: Изд-во стандартов, 2010. – 4 с.
48. ГОСТ 2890-82. Семена диплоидной многосемянной сахарной свеклы. Посевные качества. Технические условия. – Введ. 1983-07-01. – М.: Издво стандартов, 2004. – 4 с.
236
49. ГОСТ 12036-85. Семена сельскохозяйственных культур. Правила
приемки и методы отбора проб. – Введ. 1986-07-01; Огранич. срока действ.
снято по протоколу №5-94 ИУС 11-12-94 (Межгос. совета по стандарт., метрол. и сертиф.). – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 12 с.
50. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны. – Введ. 1989-01-01; Переизд. фвр. 2002 с изм. (ИУС-92000). – М.: Изд-во стандартов, 2006.
51. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. – Введ. 1992-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1991.
– 32 с.
52. ГОСТ Р 50260-92 Семена лука, моркови и томаты дражированные.
Посевные качества. Технические условия. – Введ. 1993-07-01. – М.: Изд-во
стандартов, 2003. – 6 с.
53. ГОСТ 10882-93 Семена односемянной сахарной свеклы. Посевные
качества. Технические условия. – Введ. 1995-01-01. – Минск: Межгос. совет
по стандартизации, метрологии и сертификации; – М.: Изд-во стандартов,
2009. – 5 с.
54. ГОСТ Р 52171-2003 Семена овощных, бахчевых культур, кормовых
корнеплодов и кормовой капусты. Сортовые и посевные качества. Общие
технические условия. – Введ. впервые; действ. 2005-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 19 с.
55. ГОСТ Р 52325-2005 Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. – Введ. впервые;
действ. 2006-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – 23 с.
56. Громов В.Л. Анализ условий труда при протравливании семян и их
высеве. //Охрана и безопасность труда при применении агрохимикатов в
сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. ВНИИОТСХ – Орел, 1984. – С. 47–50.
57. Давидсон Е.И. Совершенствование агротехнических требований на
показатели работы сельскохозяйственных машин //Автоматизация мобиль237
ных сельскохозяйственных агрегатов: сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1976. – Т.
220. – С.63-67.
58. Давидсон Е.И. Унифицированная процедура оценки функционирования мобильных машин //Совершенствование технологических процессов и
рабочих органов машин в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр.
ЛГАУ. – Л.,1991. – С.7-9.
59. Давидсон Е.И. Контроль функционирования мобильных сельхозмашин //Совершенствование рабочих органов машин и повышение эффективности их технологических процессов в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр. СПГАУ. – СПб., 1992. – С. 7-11.
60. Давидсон Е.И. Контроль и управление технологическим функционированием мобильных сельскохозяйственных машин /Юб. сб. тр. инж. ф-та
СПГАУ. – СПб., 1997. – С. 26-30.
61. Давидсон Е.И. Сельхозмашины. Идентификация, моделирование,
кибернетика. – СПб., 2009. – 155 с.
62. Давидсон Е.И. Научные исследования мобильных сельхозмашин. –
СПб, 2009. – 134 с.
63. Дерябин В., Иргашев Э. Дражирование хлопковых семян.
//Сельское хозяйство Узбекистана. – 1967. – №1. – С. 8-10.
64. Джашеев А-М.С. Качество семян и точность распределения рассады
по площади питания //Тракторы и сельхозмашины. – 2004. – №1. – С. 37-39.
65. Дианов Л.В., Смелик В.А. Внедрение энергосберегающих приемов
при производстве семян кормовых культур //Информационный листок
ЦНТИ. № 133-96 – Ярославль, 1996. – 4 с.
66. Дианов Л.В., Смелик В.А. Технологии и техника для производства
семян кормовых культур и рапса в условиях Ярославской области. – Ярославль, 1996. – 100 с.
67. Дианов Л.В., Смелик В.А. Внедрение энергосберегающих приемов
на сушке семян сельскохозяйственных культур //Информационный бюлле238
тень Департамента АПК Ярославской области. – Ярославль, 1997. – № 6. –
С.9-10.
68. Дианов Л.В. Обоснование внедрения механизации при производстве семян кормовых культур в учхозе «Дружба» //Матер. докл. межв. науч.мет. конф. ЯГСХА II ч. – Ярославль., 1997.
69. Дианов Л.И., Смелик В.А. О снижении затрат на сушке урожая зерновых культур //Докл. и тез. Межд. науч.-пр. конф., посвященной памяти
академика В.П. Горячкина. – М.:МГАУ, 1998. – Т.1. – С.187-190.
70. Долговых О.Г, Артамонова Л.П, Лекомцев П.Л. Эффект стимуляции роста овощных культур //Мат. XLII науч.-техн. конф. Челябинского государственного агроинженерного университета. – Челябинск, 2003. – Вып. 43.
– С. 262-266.
71. Домбровский С. и др. Поточные технологии подготовки семян
//Совершенные агротехнологии. –2010, вып. март, апрель.
72. Дорофеев В.М. Ладнова Г.Г., Ромаш А.В., Громова В.С. Актуальные вопросы безопасного применения агрохимикатов //Сб. науч. тр.
ВНИОТСХ. – Орел, 1981. – Вып. 3. – С. 18-22.
73. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат
1985. – 351 с.
74. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б., Кубеев Е.И. Основные принципы
предпосевного химического протравливания и физического обеззараживания
семян //Аграрный эксперт. –2009. – март.
75. Дринча В.М., Кубеев Е.И. Инокуляция семян бобовых культур.
//Аграрный эксперт. –2009, май.
76. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б., Кубеев Е.И. Предпосевная химическая обработка семян – проблемы и перспективы //Аграрный эксперт. –2009,
июль.
77. Дубровский, В.П; Гинзбург, А.С; Казаков, Е.Д Влага в зерне. - М.:
Колос, 1969. - 224 с.
239
78. Елизаров, В.П. и др. Системообразующая основа информационных
технологий в растениеводстве /Модернизация с-х пр-ва на базе инновац. машин и технологий и автоматиз. систем - Москва, 2012. – Ч.2 – С. 249-258.
79. Елизаров, В.П. и др. Способы решения электронного управления
электроприводом дозатора селекционных машин /Автоматизация и информационное обеспечение произв. процессов в сел. хоз-ве //Всерос. науч.исслед. ин-т механизации сел. хоз-ва - Москва, 2010. – Ч.1 – С. 317-325.
80. Емелин Б.Н. Исследование новой технологии протравливания семян: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 052001. – Саратов, 1970. – 23 с.
81. Еникеев В.Г., Кербер В.Н., Крячко К.А. Получение первичной информации и ее обработка для моделирования сельскохозяйственных агрегатов и их систем регулирования //Записки ЛСХИ. – Л., 1966. – Т. 108. Вып. 1.
– С. 41-46.
82. Еникеев В.Г., Кондрашев В.Ф. Применение ЭЦВМ для определения
передаточных функций сельскохозяйственных агрегатов и их систем регулирования по результатам полевых испытаний //Автоматизация мобильных
сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1968. – Т.121. – С.
44-52.
83. Еникеев В.Г., Валге А.М., Плаксина Е.Г. Использование статистических методов для обработки данных при проведении научных исследований по механизации и электрификации сельскохозяйственного производства.
– Л., 1978. – 64 с.
84. Еникеев В.Г. , Зайцев А.М. Принцип создания имитационной модели оценки качества технологических процессов сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления //Тез. докл. VI Всесоюз. науч.-техн. совещ. –
М., 1982. – С.25-26.
85. Ефимова С.Г.; Триандафилов А.Ф. Предпосевная подготовка семян
дражированием. /ГНУ Науч.-исслед. и проект.-технол. ин-т агропром. комплекса респ. Коми. – Сыктывкар.: НИПТИ АПК РК. – 2007. – С. 298-308.
240
86. Задлер В.В. Качество семян сахарной свеклы как фактор урожайности: автореф. дис. ... канд. с-х - Киев, 1952. - 12 с.
87. Заявка 48-27763 Япония, МКИ А01С 1/00 Способ изготовления ленты для подсева семян /Хонсю Сейси К.К./Заявл. 44-56392 18.07.69; Опубл.
25.08.73; НКИ IB3. ИЗР, №6, 1974. – с. 77.
88. Заявка 48-34842 Япония, МКИ А01С 1/04 Способ посева семян растений /К.К. Сураггууру/ Заявл. 14.06.68. №43-41111; НКИ IB3; 86(2) IB31;
Опубл. 24.10.73. №1-872; ИЗР, №9, 1974. – с. 70.
89. Заявка 2002432 ФРГ, МКИ A01C 1/04 Устройство для получения
ленты с семенами. ИЗР №5, 1974. – С.86.
90. Заявка 2213734 Франция, МКИ А01С 3/00 Посевной материал.
Опубл. 13.09.74; ИЗР №17, 1974. – С. 52.
91. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. – М., 1964. – 251 с.
92. Зимин Е.М. Комплексы для очистки, сушки и хранения семян в Нечерноземной зоне. – М.: Россельхозиздат, 1978. – 156 с.
93. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. – М.: Химия, 1974. –
413 с.
94. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. – М.; Химия, 1976 – 431 с.
95. Игнатьев В.И., Зверев Н.И. Обтекание цилиндра запыленным газом.
//Теплоэнергетика. – 1958. – №3. – с. 36-40.
96. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям
/Под ред. М.О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 671 [1] с.
97. Инструкция по охране труда при работе с комбинированными
пленкообразующим протравителем Тигам-Ц. – Орел, ВНИИОТСХ, 1990.
98. Исакулов А.Н. Разработка и обоснование основных параметров и
режимов работы измельчителя лигнина для дражирования семян хлопчатника: автореф. дис. … канд. техн. наук – Янгиюль, 1989. – 16 с., ил.
241
99. Иофинов, А.П. Проблемы управления качеством работ сельскохозяйственной техники /А.П. Иофинов, И.Ш. Масалимов, А.Ф. Кунафин – Уфа,
1999. – 158 с.
100. Каганович, С.А. Уравнение движения частицы в разгонном аппарате пневмомельницы //Известия ВТИ. – 1951. – №11.
101. Калюжный А.А., Литвиненко Е.В., Гречанюк А.М. Роль пленкообразующих составов в снижении отрицательного влияния травмирования семян кукурузы //Селекция и семеноводство. – 1986. – №1. – С. 43-45.
102. Калашников К.Я. Полусухое протравливание //Наука и передовой
опыт в сельском хозяйстве. – 1957. – №4. – с. 7-9.
103. Каравянский Н.С., Попков В.В. Предпосевная подготовка семян
кормовой свеклы //Сб. науч. тр. /ВНИИ кормов. – 1990. – Т. 44. – С. 74-79.
104. Карташевич С.М., Троцкая Т.П. Биологические аспекты механизации сушки растительных материалов в озоно-воздушной среде //Науч.-техн.
прогр. в с-х пр-ве. – Минск, 1997. – С. 57-58.
105. Клячко Л.С. Обоснование минимальных скоростей воздуха в воздуховодах обеспыливающих вентиляционных установок //Теория и практика
обеспыливающей вентиляции. – М., 1952. – Вып. 5. – С. 66-73.
106. Клячко Л.С. Уравнение движения пылевых частиц в пылеприемных устройствах //Отопление и вентиляция. – 1934. – №34. – С. 4-7.
107. Козьмин П.С. Портовые и судовые машины непрерывного транспорта. – М., Речиздат, 1947. – 309 с.
108. Комплексная предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур протравителями, микроэлементами и пленкообразующими препаратами. Краткая инструкция /Всероссийское научное объединение «Россельхозхимия»: М.: МСХ РСФСР. – 1984. – 8 с.
109. Кондак М.Л. Дражирование и посев семян различных культур. –
Киев, 1951. – 37 с.
242
110. Коротич В.И. Теоретические основы окомкования железорудных
материалов. – М., 1966. – 151 с.
111. Кочнев К.В., Дьяков В.В. и Ковалев В.И. О влиянии скорости и запыленности воздушного потока на срыв пыли //Сб. работ по силикозу. –
Свердловск, 1961. – Вып. 3 – С. 119-127.
112. Кравец А.В. Универсальный инерционно-фрикционный протравливатель семян зерновых культур /Пути развития механизации производства
зерна в Укр. ССР: Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. 26-28 мая 1988. – Глеваха, 1988. – С. 48-49.
113. Кротова О.А. Дражирование семян М.: Московский рабочий, 1973.
– 62 с.
114. Кубеев Е.И. Анализ безопасности технологий и средств протравливания семян хлопчатника. //Пути обеспечения безопасности технологий и
средств электромеханизации в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л.,
1990. – С. 19-20.
115. Кубеев Е.И. Улучшение условий и охраны труда при протравливании семян хлопчатника в процессе дражирования путем совершенствования
технологического процесса и оборудования: дис. ... канд. техн. наук – СПб.,
1992. – 156 с.
116. Кубеев Е.И. Математическая модель безопасного и безвредного
процесса протравливания. //Внедрение достижений науки и передового опыта в сельскохозяйственное производство Ярославской области. Матер. науч.мет. конф. ЯСХИ. – Ярославль, 1993. – С. 171-174.
117. Кубеев Е.И. Теоретические предпосылки пневмотранспорта сыпучих материалов //Тез. докл. межв. науч.-мет. конф. ЯСХИ. – Ярославль, 1994.
– С. 162-163.
118. Кубеев Е.И., Юрков М.М. Оптимизация параметров приспособления для протравливателя семян //Матер. докл. межв. науч.-мет. конф.
ЯГСХА. Ч. II – Ярославль, 1996. – С. 12-14.
243
119. Кубеев Е.И. Устройство для растаривания пестицидов. //Матер.
докл. межв. науч.-мет. конф. ЯГСХА Ч.II – Ярославль, 1997. – С. 54-56.
120. Кубеев Е.И. Теоретическое обоснование и экспериментальные исследования безопасности протравливания семян в процессе дражирования.
/Состояние и научные проблемы риска травматизма и профессиональной заболеваемости работников АПК России: Сб. науч. тр. ВНИИОТ. – Орел, 1998.
– С. 188-196.
121. Кубеев Е.И. Обоснование кинематического режима работы дражиратора. //Сб. науч. тр. ЯГСХА Ч. II – Ярославль, 1999. – С. 25-28.
122. Кубеев Е.И. Пути снижения загрязнения воздуха рабочей зоны при
протравливании /Технологии и средства механизации сельского хозяйства:
Сб. науч. тр. СПбГАУ. – СПб., 2009. – С. 80-83.
123. Кубеев Е.И. Экологические аспекты дражирования семян
/Международный агропромышленный конгресс (Материалы для обсуждения). – СПб.: Ленэкспо. – 2009. – С. 128.
124. Кубеев Е.И. Разработка методики для проведения подготовки семян овощных культур к дражированию и оптимизации технологического
процесса //Крупный и малый бизнес в АПК: роль, механизмы взаимодействия, перспективы: Матер. межд. агропр. конгр. – СПб, 2010. – С. 98-101.
125. Кубеев Е.И. Технологии возделывания овощных культур на основе
повышения посевных качеств семян //Инновации – основа развития АПК:
межд. агропр. конгр. – СПб.: Ленэкспо, 2010. – С. 131.
126. Кубеев Е.И. Физико-химические свойства компонентов дражесемян //Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч.
тр. СПбГАУ, 2010. – С. 30-37.
127. Кубеев Е.И., Сафаров М. Адгезия компонентов драже к поверхности семян //Актуальные проблемы, перспективы развития сельского хозяйства: Сб. науч. тр. ин-та Земледелий Академии сельскохозяйственных наук
республики Таджикистан. – Душанбе, 2011. – Том VI – С. 181-186.
244
128. Кубеев Е.И. Влияние перемешивающего устройства на характер
движения семян в барабане //Теор. и науч.-пр. журн. респ. Таджикистан
«Кишоварз» («Земледелец»). – 2011. – №2. – С. 31-33.
129. Кубеев Е.И. Характер движения семян во вращающемся барабандражираторе //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного
университета. – 2011. –№23 – C. 450-455.
130. Кубеев Е.И. Улучшение условий труда и снижение экологической
нагрузки при предпосевной обработке семян //Межд. науч. журн. –2011. –
№4. – C. 75-78.
131. Кубеев Е.И. Пути снижения затрат в овощеводстве //Актуальные
проблемы инженерного обеспечения АПК: Сб. науч. тр. ЯГСХА. – Ярославль, 2002. – C. 63-70.
132. Кубеев Е.И. Кинематический режим процесса дражирования
//Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр.
СПбГАУ, 2006. – С. 85-87.
133. Кубеев Е.И. Обоснование параметров перемешивающего устройства барабан-дражиратора //Актуальные проблемы инженерного обеспечения
АПК: Сб. по матер. науч.-пр. конф. ЯГСХА. – Ярославль, 2006. – Ч. II –
С. 26-29.
134. Кубеев Е.И., Дринча В.М. Новая технология дражирования семян.
//Тракторы и с-х машины. – 2006. –№12 – С. 22-23.
135. Кубеев Е.И. Аппарат для дражирования семян //Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК: Сб. по матер. межд. науч.-пр. конф.
ЯГСХА. – Ярославль, 2007. – Ч. II. – С. 26-28.
136. Кубеев Е.И. Обзор свойств компонентов драже //Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК: Сб. по межд. науч.-пр. конф. ЯГСХА.
– Ярославль, 2007. – С. 21-26.
245
137. Кубеев Е.И. Разработка модели функционирования для оптимизации процесса дражирования //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2009. – №17. – С. 227-231.
138. Кубеев Е.И. Интенсификация смешивания семян и необходимых
компонентов в процессе дражирования //Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: Тр. 7-й Межд. науч.-техн. конф., Ч. 2 «Энергосберегающие технологии в растениеводстве и мобильной энергетике». – ГНУ
ВИЭСХ, 2010. – С. 138-141.
139. Кубеев Е.И. Вероятностная оценка качества калибрования дражированных семян овощных культур //Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2010. –№4. – С. 26-27.
140. Кубеев Е.И. Взаимодействие семян и компонентов драже
//Техника в сельском хозяйстве. – 2010. –№3. – С. 37-39.
141. Кубеев Е.И. Оптимизация кинематического режима дражирования
//Аграрная наука. – 2010. –№7. – С. 29-30.
142. Кубеев Е.И. Уравнение движения пылевых компонентов драже в
разгрузочном бункере // Известия Санкт-Петербургского государственного
аграрного университета. – 2010. –№19. – С. 308-313.
143. Кубеев Е.И. Статистическая оценка калибровки дражированных
семян овощных культур //Профессиональное образование и техническое знание – факторы могущества специалиста: Сб. по матер. межд. науч.-пр. конф.
(ф-ты механиз. с.х. и гидромелиор.) Тадж. агр. ун-та. – Душанбе, 2010. –
С. 166-170.
144. Кубеев Е.И., Зейнетдинов Р.А. Пневмоподача компонентов драже
в барабан-дражиратор //Изв. МААО. – 2010. –№10. – С. 46-52.
145. Кубеев Е.И. Анализ технологического процесса дражирования семян //Аграрная наука. – 2010. – №9. – С. 24-26.
146. Кубеев Е.И. Увеличить всхожесть семян моркови //Сельский механизатор. – 2010. – №8. – С. 16-17.
246
147. Кубеев Е.И. Статистический анализ процесса калибровки дражированных семян овощных культур //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2010. – №20. – С. 311-316.
148. Кубеев Е.И. Зависимость кинематического режима дражирования
семян от степени загрузки барабана-дражиратора //Тракторы и с-х машины. –
2011. – №4. – С. 13-14.
149. Кубеев Е.И. Математическая модель движения семян в дражираторе //Международный технико-экономический журнал. – 2011. – №1. –
С. 61-65.
150. Кубеев Е.И. Пути повышения безопасности обслуживающего персонала при протравливании семян в процессе дражирования //Известия
Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2011. –
№22. – С. 367-371.
151. Кубеев Е.И., Садыков Ж.С. Экспериментальные исследования параметров разгрузочного бункера для равномерного распределения защитностимулирующих компонентов //Известия национальной академии наук республики Казахстан. Сер. Аграрные науки. – 2012. – №3 (9) май-июнь. –
С. 32-37.
152. Кубеев Е.И., Смелик В.А. Выбор параметров разгрузочного бункера для снижения концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны
дражиратора //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного
университета. – 2012. – №26. – С. 391-396.
153. Кубеев Е.И., Смелик В.А. Технологии и технические средства по
предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур /СПбГАУ. –
СПб, 2011. – 210 с.
154. Кудратулаев А.В. и др. Результаты испытания дражированных семян хлопчатника //Сельское хозяйство Туркмении. – 1970. – №3. – С. 4–6.
247
155. Кулчаев С.Т. Обоснование режимов работы дражиратора семян
сахарной свеклы непрерывного действия //Технология и технические средства возделывания овощных культур. – Алма-Ата, 1990. – С. 81-84.
156.
Кульман
А.
Искусственные
структурообразователи
почвы
/Перевод с нем. и предисл. Н.Г. Ракипова. – М.: Колос, 1982. – 158 с.
157. Курилов, С.В. Экономическая эффективность применения гранулированных гуматизированных органо-минеральных удобрений с использованием сушилки САУ-1 при их производстве [Использование оборудования
для приготовления и разбрасывания удобрений] /С.В. Курилов, М.С. Волхонов, Э.А. Ровнова, О.В. Малышев //Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: Сб. науч. тр. /КГСХА. - Кострома, 2010. – Т. 2. –
С. 105-107.
158. Лейкина Г.К., Зубкова С.В. Предпосевная подготовка семян методом дражирования : В помощь лектору. О-во "Знание" РСФСР Ленингр. орг.
–Л: Знание, 1985. – 16 с.
159. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. – М., Л.: Сельхозгиз, 1955. – 856 с.
160. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.: Дрофа, 2003. –
840 с.
161. Лурье А.Б., Еникеев В.Г. К методике моделирования сельскохозяйственных агрегатов и их систем регулирования при случайном характере
входных возмущений //Записки ЛСХИ – Л., 1966. – Т.108. – С.5-11.
162. Лурье А.Б. Математические модели сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления при стационарных случайных воздействиях
//Автоматизация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр.
ЛСХИ. – Л., 1968. – Т.121. – С.7-14.
163. Лурье А.Б. Основы теории управления сельскохозяйственными агрегатами //Автоматизация сельскохозяйственных машин и технологических
процессов: Сб. науч. тр. ЛСХИ – Л., 1971. – Т.155. – С.31-39.
248
164. Лурье А.Б., Кондрашов В.Ф., Громбчевский А.А. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. – Л., 1974. – 86 с.
165. Лурье А.Б., Озеров В.Г. О технологической надежности сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления //Автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления: Сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л.,
1975. – Т. 287. – С.54-60.
166. Лурье А.Б. Математическая модель колебаний мобильного сельскохозяйственного агрегата в линейном приближении //Сб. науч. тр. ЛСХИ. –
Л., 1976. – Т. 315. – С. 3-7.
167. Лурье А.Б. О типовой идентификации моделей сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления // Сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1977.
– т. 334. – С.3-6.
168. Лурье А.Б. Основные принципы автоматического контроля и
управления технологическими процессами мобильных сельскохозяйственных агрегатов //Автоматизация мобильных сельскохозяйственных агрегатов
и их систем управления: Сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1978. – Т. 352. – С.26-33.
169. Лурье А.Б. О допусках на колебания показателей эффективности
функционирования
рабочих
процессов
сельскохозяйственных
машин
//Совершенствование рабочих органов и повышение эффективности технологических процессов сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л.,
1980. – Т. 397. – С.3-8.
170. Лурье А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. – М.: Колос. – 1981. – 387 с.
171. Лурье А.Б. Основы теории эффективности функционирования рабочих процессов сельскохозяйственных машин и их систем управления
//Совершенствование рабочих органов и повышение эффективности технологических процессов и систем управления сельскохозяйственных машин: Сб.
науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1981. – Т. 415. – С.3-7.
249
172. Лурье А.Б. Методология и основные принципы автоматического
контроля и управления технологическими процессами сельскохозяйственных
машин //Автоматический контроль и управление технологическими процессами мобильных агрегатов сельскохозяйственного производства: Сб. науч.
тр. ЛСХИ. – Л., 1986. – С. 4-11.
173. Лурье А.Б., Теплинский И.З. Оценки параметров управления качеством технологических процессов машин для возделывания овощных культур и картофеля //Автоматический контроль и управление технологическими
процессами мобильных агрегатов сельскохозяйственного производства: Сб.
науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1986. – С.24-31.
174. Лурье А.Б., Абелев Е.А., Крянев А.С. Микропроцессорный комплекс аппаратуры для полевых исследований энергетических и технологических показателей мобильных сельскохозяйственных агрегатов //Роль энергетики и агрегатирования в повышении технологического уровня сельскохозяйственных машин: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-тех. конф. – М.: ВИСХОМ,
1987. – С. 96.
175. Лурье А.Б. Основные направления теоретических и экспериментальных изысканий в области автоматизации, электронизации и управления
технологическими и энергетическими процессами сельскохозяйственных агрегатов //Контроль и управление технологическими процессами сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. ЛСХИ. – Л., 1988. – С.4-10.
176. Лурье А.Б. Об оценках эффективности функционирования сельскохозяйственных машин и их технологических процессов //Автомат. контроль и сигнализация в с.-х. машинах. – М, 1989. – С. 26-33.
177. Лысенко Н.М., Лунгу А.И. Технические средства для предпосевной подготовки семян //Картофель и овощи. – 2004. – № 3. – С. 12-14.
178. Лукьянюк Н.А. Эффективность протравителей инсектицидного и
фунгицидного действия при дражировании семян //Проблемы производства
250
продукции растениеводства и пути их решения – Горки, 2000. – Ч. 2. –
С. 92-95.
179. Магеровский В.В. и др. Компьютерное моделирование силовых
электромагнитных
полей
при
их
воздействии
на
семена
растений
/Магеровский В.В., Хамула А.А., Иванов Ю.И. //Тр. Кубанского ГАУ. –
Краснодар, 1996. – Вып. 354. – С. 96-100.
180. Масло И.П. К теории обработки семян защитно-стимулирующими
препаратами в воздушном потоке //Исследования по механизации и электрификации с. х. – Киев, 1968 – С. 195-199.
181. Масло И.П. Исследование процесса обработки семян защитными
препаратами в вертикальном замкнутом воздушном потоке: дис. … канд.
техн. наук – Киев, 1971 – 131 с.
182. Масло І.П., Тимошенко С.П., Осташевський І.Я. Протрування посівного матеріалу. – К.: Урожай, 1975. – 94 с.
183. Масло І.П. та ін. Механізація захисту рослин. – К.: Урожай, 1982. –
144 с.
184. Машины и лабораторное оборудование для селекционных работ в
растениеводстве: Справ. пособие /Под общ. ред. В.М. Дринчи. – Воронеж:
НПО «МОДЭК», 2010. – 432 с.
185. Методические рекомендации по применению полимерных пленкообразователей при протравливании семян. – М., ВО Агропромиздат, 1991.
186. Механизация дражирования семян сахарной свеклы. Обзорная информация /И.И. Сушко, В.С. Будько, А.И. Пригоцкий и др. - М.:
ВНИИТЭИСХ, 1974. - 79 с.
187. Мисса И.С. Экспериментальная математическая модель камерных
протравливателей в динамическом режиме //Механизация и автоматизация
сельскохозяйственного производства. – 1989. – №2. – С. 14-17.
251
188. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем
управления /Под ред. А.Б. Лурье. – Л.: Колос. Ленинградское отделение. –
1979. – 312 с.: ил.; 20 см.
189. Мухин В.Д. Подготовка семян овощных культур к посеву. – М.,
1979.
190. Мухин В.Д. Предпосевная подготовка семян овощных культур как
способ повышения их всхожести и урожайности посевов: дис. ... д-р с-х - М.,
1985. - 531 с.
191. Никольская Ж.В. Современные методы защиты семян сельскохозяйственных культур с использованием искусственных оболочек. – М.:
ВНИИТЭИагропром, 1987. – 47 с.
192. Новиков М.А., Смелик В.А. Совершенствование оценок эксплуатационной и технологической надежности мобильных сельскохозяйственных
агрегатов //Актуальные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса: Матер. межд. науч.-мет. конф. /Ивановская ГСХА. – Иваново, 2005. - Т. 1. - С. 30-32.
193. Новое в подготовке посевных семян хлопчатника. /Экспрессинформация. – Ташкент, УзНИИНТИ. – 1987. – 6 с.
194.
Новый
протравитель
семян
хлопчатника
–
никамизолон
//Информационный листок УзНИИНТИ. – Ташкент. – 1988.
195. Онуфрієнко Ю.Ф., Масло І.П., Тимошенко С.П. Механізація захисту рослин. – К.: Урожай, 1969. – 160 с.
196. Осташевский И.Я. Исследование процесса обработки семян комплексом защитных и питательных веществ в протравливателях камерного
типа с перекрестным движением компонентов //Эффективные приемы и способы борьбы с болезнями сахарной свеклы: сб. науч. тр. ВНИС. – Киев, 1975.
– С. 101-108.
197. Отчет ВИЗР по теме 5.17.-90 «Разработка методик испытания новых протравителей», – Л., Пушкин, 1990. – С. 47-50.
252
198. Павловский Г.Т. Исследование технологического процесса в цилиндрических триерах //Тр. ВИМ. Т. 17. – 1952.
199. Патент 2180163 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/06. Способ
дражирования вибрацией семян сельскохозяйственных культур /Ю.С. Колягин и др.; заявитель и патентообладатель Воронеж. ГАУ. – №2000116379/13;
заявл. 20.06.00; опубл. 10.03.02.
200. Патент 2184435 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/00. Устройство для сушки протравленных, инкрустированных и дражированных семян
/Н.А. Ревенко, Р.А Юнусов; заявитель и патентообладатель Н.А. Ревенко,
Р.А. Юнусов. – №99100438/13; заявл. 05.01.99; опубл. 27.12.00.
201. Патент 2187920 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/00, F 11/04.
Устройство для обработки семян /Г.А. Морозов и др.; заявитель и патентообладатель НИЦ ПРЭ Казан. ГТУ. – №2000129888/13; заявл. 29.11.00. опубл.
27.08.02.
202. Патент 2192728 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/00. Способ
предпосевной обработки сельскохозяйственных культур и вегетирующих
растений и устройство для его осуществления /О.Д. Ламыкин и др.; заявитель
и патентообладатель ООО «Агентство Системного Дизайна «АСД». –
№2001115010/13; заявл. 05.06.01. опубл. 20.11.02.
203. Патент 2217897 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/08. Протравливатель семян /Е.А. Сигаев и др.; заявитель и патентообладатель ЗАО
«Агро». – №99124343/12; заявл. 16.11.99. опубл. 10.12.03.
204. Патент 2250589 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/08. Устройство для обработки семян защитно-стимулирующими веществами /Г.Г. Маслов и др.; патентообладатель Кубанский ГАУ. – №2003138231/12; заявл.
31.12.03. опубл. 27.04.05, Бюл. №12. – 5 с.: ил.
205. Патент 2251242 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/00. Машина
для шлифования семян моркови. /Е.А. Воронин; патентообладатель ФГОУ
253
ВПО «Приморск. ГСХА. – №2004103436/12; заявл. 05.02.04. опубл. 10.05.05,
Бюл. №13.
206. Патент 2437044 Российская Федерация, МПК7 F26B 17/04. Сушилка для сыпучих материалов. /Е.И. Кубеев и др.; патентообладатель ФГОУ
ВПО Санкт-Петербургский ГАУ – №2010118942/06; заявл. 11.05.10. опубл.
20.12.11, Бюл. №35.
207. Патент 2195099 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/06. Дражиратор. /А.И. Зайцев и др.; патентообладатель Ярославский ГТУ –
№99124455/13; заявл. 22.11.99. опубл. 27.12.02.
208. Патент 2379871 Российская Федерация, МПК7 А01С 1/06. Агрегат
для нанесения покрывающих составов на семена сельскохозяйственных
культур. /А.И. Зайцев и др.; патентообладатель ГОУ ВПО Ярославский ГТУ
– №2008144197/12; заявл. 06.11.08. опубл. 27.01.10, Бюл. №3.
209. Патент США 3800376 МКИ А01С 1/06 Способ дражирования семян, находящихся в состоянии покоя. Опубл. 16.04.74. том 921 №3, НКИ 4757.6. ИЗР №8, 1974.-С.144.
210. Патент США 3648409 МКИ А01С 1/06 Капсула для семян, защищающая их от гербицидов, и способ ее изготовления. Опубл. 14.04.72. ИЗР
№7, 1972.-С.15.
211. Патент США 3651772 МКИ А01С 1/06 Способ посева семян сельскохозяйственных культур и устройство для капсулирования этих семян. ИЗР
№8, 1974,-С.15.
212. Пахомов В.И, Ионова Е.В. Активизация посевных свойств семян
СВЧ-обработкой //Механизация и электрификация с. х. – 2004. – №4. – с. 5-6.
213. Пестициды: Справочник /Мартыненко В.И. и др. – М.: Агропромиздат, 2004. – 368 с.
214. Питина М.Р. и др. Современный уровень и перспективные направления защиты растений сельскохозяйственных культур от нежелательных
последствий гербицидов //Агрохимия. – 1986. – №4. – С. 17–20.
254
215. Подготовка семян сахарной свеклы /Доронин В.А. и др. //Сахарная
свекла – 2004. –№1. – С. 31-32.
216. Попов В.Д., Сухопаров А.И. Информационная и структурная модели управления технологиями в растениеводстве //Вестн. РАСХН, 2010; №3. - С. 7-8.
217. Попов, В.Д. Повышение эффективности производства продукции
растениеводства с использованием информационных технологий /В.Д. Попов, А.М. Валге, Э.А. Папушин //Сб. науч. тр. СЗНИИМЭСХ. – СПб., 2009. –
вып. 81. - С. 32-38.
218. Промет – новый способ обработки семян инсектицидами. Проспект фирмы Giba-Geigy (Швейцария). –ЦОСИФ ВНИИТЭИагропрома, И225 – 1986. – 22 с.
219. Протравливание семян сельскохозяйственных культур пленкообразующими составами и препаратами. //Методические указания. – М.: ВО
Агропромиздат, 1988. – 46 с.
220. Путилин П.И. Влияние технологии дражирования семян на урожай
и качество сахарной свеклы: автореф. дис. ... канд. с-х - Воронеж, 2005. - 26 с.
221. Пушкарев Б.В. Теоретические предпосылки к разработке рабочих
органов протравливателей. //Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1986. – №2. – С. 30-32.
222. Равкин М.В., Казанцев В.В. Об одном параметре пневмотранспортируемости порошковых материалов //Технология механизации и организация погрузочно-разгрузочных работ. – Л., 1975. – С. 67–78.
223. Раскатова Е.А. Анализ физических основ процесса смешения на
основании общей схемы явления акад. В.П. Горячкина //Земледельческая механика. – М.: Машиностроение. – Т.VII. – 1958.
224. Рашидов Н.Р. и др. Движение семян внутри вращающегося барабана //Интенсификация механизированных процессов при возделывании
хлопчатника: Тр. САИМЭ. – 1990. – Т. 32a. – С. 161-166.
255
225. Рашидов Н.Р. и др. Уточнение технологии дражирования опушенных семян хлопчатника //Обоснование технологических процессов, механизмов и машин для хлопководства. – Ташкент. – 1987. – С. 62-64.
226. Рашидов Н.Р. и др. Математическое моделирование движения
дражируемых семян в барабане дражиратора //Аграрная наука. – 2000. – №9.
– С. 23-24.
227. Рашидова С.Ш., Рубан И.Н. Биологически активные полимерные
композиции в семеноведении. – Ташкент, Фан, 1987. – 107 с.
228. Рашидова С.Ш. и др. Полимеры в хлопководстве //Сельское хозяйство Узбекистана. – 1983. – №3. – С. 10-13.
229. Рашидова С.Ш. и др. Применение полимерных композиций в подготовке посевных семян //Химия и химическая технология получения силикатных полимерных материалов и вопросы очистки сточных вод в химической промышленности: Тез. докл. – Ташкент, 1985. – С. 54-55.
230. Ревенко Н.А., Балуева А.А. Перспективные технологии и оборудование для производства семян //Тракторы и с-х машины. – 2003. – № 11. –
С. 20-22.
231. Результаты исследований цилиндрического эксцентрикового дражиратора семян /Докл. ТСХА /Рос. гос. аграр. ун-т – МСХА им. Тимирязева.
– 2005. – Вып. 277. – С. 264-266.
232. Рзалиев А.С.; Кулчаев С.Т. Дражиратор семян овощных культур
непрерывного действия. //Технология и средства механизации произв. процессов в растениеводстве Казахстана. – Алма-Ата, 1989. – С. 18-22.
233. Ромашов Г.И. Основные принципы и методы определения дисперсного состава промышленных пылей /ЛИОТ. –Л., 1938. – 176 с.
234. Русин Г.Г. Физико-химические методы анализа в агрохимии. – М.:
Агропромиздат, 1990. – 303 с.
235. Саратовский Л.И. Особенности технологии дражирования семян
люцерны для длительного хранения //Адаптивные технологии возделывания
256
технических и кормовых культур в центрально-черноземной зоне: Сб. науч.
тр. – Воронеж, 1993 – С. 156-162.
236. Смелик В.А. Микропроцессорное устройство для контроля и
управления расходом рабочей жидкости в полевых опрыскивателях //Матер.
докл. межв. науч.-мет. конф. /ЯГСХА II ч. – Ярославль, 1996.
237. Смелик В.А., Кубеев Е.И. Дражирование семян овощных культур
– залог высоких урожаев //Золотая нива. – 2003. – №4, июнь.
238. Смелик В.А., Кубеев Е.И. Обоснование режимов дражирования
семян //Технологии и средства механизации сельского хозяйства: Сб. науч.
тр. СПбГАУ. – СПб, 2007.
239. Смелик В.А., Кубеев Е.И. Теоретическое обоснование и экспериментальные исследования характера движения семян во вращающемся барабан-дражираторе. //Актуальные вопросы совершенствования технологии
производства и переработки продукции сельского хозяйства: Матер. межд.
науч.-пр. конф. – Вып. XII. – Йошкар-Ола, 2010 – С. 219-222.
240. Смелик В.А., Кубеев Е.И. Идентификация процесса предпосевной
обработки семян //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2011. – С. 341-349.
241. Смелик, В.А. Предпосевная подготовка семян нанесением искусственных оболочек /В.А. Смелик, Е.И. Кубеев, В.М. Дринча /СПбГАУ. –
СПб, 2011. – 272 с.
242. Смелик В.А., Теплинский И.З., Ерофеев С.В., Грибанов В.А. Выбор и обоснование параметров распылителей для мобильного протравливателя семенного картофеля //Актуальные проблемы инженерной науки в АПК:
Межд. науч.-пр. конф. /ЯГСХА Ч. III – Ярославль, 2005. - С. 111-114.
243. Смелик В.А., Гафаров А.А. Критерии оценки технологической
устойчивости сельскохозяйственных агрегатов //Механизация и электрификация сельского хозяйства – 2007. - №4. - С. 33-34.
257
244. Смелик В.А., Теплинский И.З. Математические модели дозирующих систем как объектов контроля экологической безопасности функционирования мобильных машин химизации в точном земледелии //Известия
Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.- 2006. №3. - С. 103-106.
245. Смелик В.А., Теплинский И.З., Барышев Е.В., Юнкин П.А. Анализ
технологических процессов работы дозирующих устройств машин химизации в точном земледелии //Автоматизация и информационное обеспечение
производственных процессов в сельском хозяйстве ФГБНУ «Росинформагротех». – М., 2006; – Ч. 1. - С. 234-238.
246. Смелик В.А. Цыганова Н.А. Теплинский И.З. Обоснование дифференцированных доз внесения минеральных удобрений как основа управления
технологическими машинами в точном земледелии //Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве ВИМ. – М., 2010. – Ч. 2. - С. 714-720.
247. Современные средства механизации для применения пестицидов и
перспективы их развития //Журнал Всесозн. химического общества им. Менделеева. – 1984. – Т. 29. – №1.
248. Страшнова Т.Т. Повысить качество протравливания //Защита растений, 1985. – №8. – С. 24-25.
249. Стибель І.В. Обґрунтування процесу, параметрів і режимів роботи
інкрустатора насіння зернових і зернобобових культур: дис. ... канд. техн.
наук – Львів, 2000. – 131 с.
250. Сушко И.И.; Ченцов В.В. Машины для протравливания семян и
пути повышения их технического уровня //Актуал. вопр. создания машин для
внесения удобрений и защиты растений. – М, 1988. – С. 54-57.
251. Сычугов Н.П. Параллельная, последовательная и комбинированная (смешанная) работа вентиляторов в сети /Улучшение эксплуатационных
258
показателей сельскохозяйственной энергетики: Сб. по матер. межд. науч.-пр.
конф. ВГСХА, – Киров, 2004. – Вып. 4 – С. 131-142.
252. Сычугов, Н.П. Новые технические средства в технологических линиях послеуборочной обработки зерна /Н.П. Сычугов, Ю.В. Сычугов, В. Исупов //Основные итоги и приоритеты научного обеспечения АПК ЕвроСеверо-Востока Зон. НИИСХ СВ. - Киров, 2005. – Т. 2. – С. 186-191.
253. Теория и техника сушки зерна //Тр. науч. конф. //Под ред. Л.А.
Трисвятского – М., 1970.
254. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна /Под ред. А.Я. Соколова – 5-изд. перераб. и доп. – М.: Колос,
1984. – 445 с.
255. Технология сушки зерна [Сборник], – М., ЦНИИИТЭИ, 1969.
256. Тимошенко С.П. Порівняльна характеристика протруювачів насіння //Пропозиція. – 2009. - №7. – С. 100-102.
257. Тимошенко С.П., Вечера О.М. Протруювачі насіння – порівняльна
характеристика, проблеми і досягнення /Зб. УкрНДІПВТ. Техніка і технології
АПК. – 2010. – №4. – С. 9-14.
258. Тимошенко С.П., Ратушний В.В., Стибель І.В., Мазур Д.М. Обґрунтування, розробка і дослідження універсального процесу нанесення захисних препаратів на насіння сільськогосподарських культур //Механізація та
електрифікація сільського господарства. – Глеваха, 2002. – Вип. 86. – С. 114–
121.
259. Тимошенко С.П., Ратушний В.В., Тимошенко С.І. Протруювач
насіння сільськогосподарських культур. ПУ № 56388 А01/С 1/08,1/06, 1/00,
2005; Опубл. 15.07.2005; Бюл. № 7.
260. ТУ. 23.2.1892-86. Агрегат протравливания.
261. ТУ 23.2. 1893-87. Сушилка 35 300 10.
262. ТУ 113-04-287-88. Тигам 70% смачивающийся порошок.
259
263. Усманов В. Исследование по совершенствованию технологии подготовки посевных семян хлопчатника: автореф. дис. ... канд. техн. наук –
Ташкент, 1976. – 16 с.
264. Усольцев В.А. Устройства для дражирования семян сельскохозяйственных культур. //Повышение эффективности использования с-х техники в
условиях Киргизии. – Фрунзе, 1988. – С. 13-23.
265. Физико-механические основы нанесения пленкообразующих материалов на семена и конструктивно – технологические параметры дражираторов. Аналитический обзор /Под ред. Дринчи В.М. - Москва - Воронеж:
МОДЭК, 2005. - 20 с.
266. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений
/ВИСХОМ. – М., 1970. – 423 с.
267. Фукс Н.А. Успехи механики аэрозолей. – М., Изд-во АН СССР,
1961. – 159 с.
268. Холтон Ч.С. Пшеница и ее улучшение /Пер. с анг. – М., Колос,
1970.
269. Центробежные вентиляторы /Под ред. И.С. Соломаховой. – М.,
Машиностроение, 1975. – 416 с.
270. Цециновский В.М. Исследование процесса калибровки семян (Основы теории и практика): дис. ... д-р техн. наук: 052001. - М., 1965. – 530 с.
271. Цугленок Н.В. Обеззараживание и подготовка семян к посеву.
//Техника в сельском хозяйстве. – 1989. – №2. – С. 14-16.
272. Четверня В.Н., Суханов Е.В. Малогабаритный дражиратор семян
[Цилиндрический эксцентриковый дражиратор]. Докл. ТСХА /Рос. гос. аграр.
ун-т - МСХА им. Тимирязева. – М., 2005. – Вып. 277. - С. 259-261.
273. Шайманов А.А., Быковский Ю.А. Технологические процессы получения высококачественных семян овощных культур //Современные технологии и новые машины в овощеводстве ВНИИО – М., 2007. – С. 137-149.
260
274. Шамаев Г.П., Шеруда С.Д. Механизация работ по защите сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней. – М.: Колос, 1964. – 225 с.
275. Шамшурин А.А. Физико-химические свойства органических ядохимикатов и регуляторов роста. – М., Наука, 1966. – 172 с.
276. Шевченко А.П. Изучение физико-механических свойств семян
мелкосеменных культур //Ретроспектива и современное состояние аграрной
науки в северном регионе Омской обл. – Омск, 2003. – Вып.1. – С. 115-120.
277. Шкрабак B.C., Кубеев Е.И., и Мирзияев Ш.М. Результаты экспериментальных исследований по снижению содержания вредных веществ в
воздухе рабочей зоны протравителя-дражиратора //Сб. науч. тр. ЛГАУ –
СПб., 1991. – С. 31-37.
278. Штоколов И.Т. Инкрустация семян гороха на самопередвижных
протравливателях //Зерновые культуры. – 1997. – №1. – С. 24-27.
279.Шумова Т.Б. и др. Дражирование семян растений [В кормопроизводстве] //Животновод для всех. - 2003. - №5. - С. 22-23.
280. Щедрина, Д.И. Влияние дражирования семян на равномерность
распределения растений и семенную продуктивность люцерны /Щедрина,
Д.И., Яковлев И.Г., Усольцев В.А., Драчев Н.А. //Технология возделывания
зерновых, технических и кормовых культур в центральной черноземной зоне.
– Воронеж, 1985 – С. 185-190.
281. Щедрина, Д.И. Эффективность дражирования семян люцерны
/Д.И.Щедрина, И.Г. Яковлев, В.А. Усольцев и др. //Безотходная технология
пр-ва семян люцерны. – Воронеж, 1989. - С. 23-36.
282. Щедрина, Д.И. Новое в технологии возделывания люцерны на семена /Д.И. Щедрина, А.А. Потапова, Л.И. Кобцева и др. //Совершенствование
технологий и техн.средств для механизации процессов в растениеводстве. Воронеж: 1994. - С. 120-128.
261
283. Щедрина Д.И., Саратовский Л.И. Дражирование – как способ подготовки семян люцерны к посеву. //Соя и др. бобовые культуры в центральном Черноземье. – Воронеж, 2001. – С 276-282.
284. Эргашев Р.Р. Конвейерная сушилка для дражированных семян
хлопчатника //По пути интенсификации. – Ташкент, 1988. – С. 92.
285. Эргашев Р.Р. Обоснование режимов и параметров комбинированного способа сушки дражированных семян хлопчатника: автореф. дис. ...
канд. техн. наук: 052001. - Янгиюль, 1991. - 17 с.
286. Юфин А.П. Гидромеханизация (учебник для гидротехнических
специальностей ВУЗов). – М.: Стройиздат, 1965. –496 с.
287. Юфин А.П. Напорный гидротранспорт. – М.-Л.: Госэнергоиздат,
1950. – 136 с.
288. Яковлев Д.А. и др. О дражировании опушенных семян хлопчатника. //Хлопководство. – 1966. – С. 10-16.
289. Яковлев И.Г. Механизация изготовления и посева дражированных
семян сельскохозяйственных культур. – Фрунзе.: Кыргызстан, 1977. – 63 с.
290. Ярошевский И.В., Перевертун Л.И. Инкрустирование семян проса
//Селекция и семеноводство. – 1986. – №1. – С. 45-47.
291. An Album of fluid motion assembled /by Milton Van Dyke Department
of Mechanical Engineering Stanford University, Stanford, California. The Parabolic Press Stanford, California, 1982
292. Acharya S.N.; Kokko E.G.; Fraser J 1993 Storage duration and freezethaw effects on germination and emergence of cicer milkvetch (Astragalus cicer)
seeds Journal of seed Technology 17(2): 9-21
293. Biddington, N.L. and T.H. Tomas. 1978. Thermodormancy in celery
seeds and its removal by cytokinins and gibberellins. Physiol. Plant. 42:401-405.
294. Byszewski W., Chrobak Z., 1975: Zagadnienia otoczkowania klębków
buraka cukrowego. Post. Nauk rol. 5: 15-32.
262
295. Carleton, A.E., R.D. Austin, J.R. Stroh, and J.G. Scheetz. 1971. Cicer
milkvetch seed germination, scarification and field emergence studies. Mont.
Agric. Exp. Sta.Bull. 655.
296. Chaturvedi, S.N. and R.N. Muralia. 1975. Germination inhibitors in
some Umbelliferae seeds. Ann. Bot. 39:1125-1129.
297. Copeland, L.O. and M.B. McDonald. 1995. Principles of seed science
and technology. Chapman and Hall, New York.
298. Dabrowska B., Skapski H. Influence of form of seeding material and
plant density on the commercial features of table beet Ann. Warsaw Agr. Univ.
SGGW-AR: Hortic. Warsaw, 1984; Т. 20. - р.21-27.
299. Dhillon, P.S. and R.G. Latimer. 1986. Costs of producing fresh market
vegetales in southern New Jersey. New Jersey Agr. Expt. Sta. Bul. P-021231.
300. Film coats for seed fix the chemicals //Farmer’s Weekly, 1985. V.102
(19) suppl, N10. P. 29.
301. Frederic E. Рогtег. Sееd соаting арраrаtus. Ju1. 26, 1983.
302. Gray, D. and J.R.A Steckel. 1983. Seed quality in carrots: The effects
of seed crop plant density, harvest date and seed grading and seedling variability. J.
Hort. Sci. 58:393-401.
303. Hassell R.L.; Kretchman D.W. The effects of umbel order,soaking,and
scarification on germination inhibiting substances in Petroselinum crispum L.and
other Apiaceae seeds HortScience, 1997; Vol.32,N 7, - P. 1227-1230.
304. Hopkinson, J.M. 1993. The strophiole of leguminous seeds. International Herbage Seed Production Research Group Newsletter, 18:7-8.
305. Kato, T., M. Kobayashi, N. Sasaki, Y. Kitahara, and N. Takahashi.
1978. The coumarin heraclenol as a growth inhibitor in parsley seeds. Phytochemistry 17:158-159.
306. Levato A., Amaducci M.T., Venturi G., 1970: Influence of pelletings,
soil types and moisture on the germination of monogerm beet seed. Inter. Symp.
Hundert Jahre Saatgutprüfung 1869-1969. Landw.Forsch. Frankfurt: 24: 58-64.
263
307. Marton L., Silva J.B.C., Buso J.A. Ecological friendly dragee technics
on different crops and vegetables seeds Acta agron.ovariensis. - Mosonmagyarovar, 2001; Vol.43, N 1. - P. 9-13.
308. Maude R.B., Presly A.N., Lovett Y.F. Demonstration of the adherence
of thiram to pea seeds using a rapid method of spectrophotometric analysis //Seed
Science and Technology, 1986.N 14. P. 361-369.
309. Miklas, P.N., C.E. Townsend, and S.L. Ladd. 1987. Seed coat anatomy
and the scarification of cicer milkvetch seed. Crop Sci. 27:766-772.
310. Mollerus O. Kentnisstand und entwicklugslinien Schütgutmechanik.
Chem.-Ing.-Techn., 1985, 57, N1.
311. Muchin W., 1974: Otoczkowanie nasion. Warszawa, PWRiL.
312. Nanton, J.L. 1983. A new method using hexamethyldisilazane for preparation of soft insect tissues for scanning electron microscopy. Stain Technol.
58:347-361.
313. Rolston, M.P. 1978. Water impermeable seed dormancy. The Bot. Rev.
44:365-396.
314. Rosters P.S.R. Release and field performance of pesticides in filmcoated vegetable seeds Proc. /Brighton crop protection conf. - pests and diseases.
Thornton Heath (Sur.), 1988, Т. 2. - р. 859-866.
315. Rutgers R. Songitubinal mixing of granular material flowing through a
rotating cylinder. Part. I. Descriptive and theoretical. Chem. Engug. Sci, 1965, 20,
№12.
316. Schiffers B.C., Cornet D., Fraselle J. Etude de l’association du Rhizobium et l’insecticide carbofuran dans le pralinage des semences de soja (Glycine
max (L.) Meril //Parasitica, 1982. V. 38. N. 2. P. 55-63.
317. Schmidt P. Inkrusaat das “gepanzerte” kotn Gemüse, 1982, Bd 18. N
10. S. 343-344.
318. Stout, D.G. 1990. Effect of freeze-thaw cycles on hard-seededness of
alfalfa. J. Seed Technol. 14:47-55.
264
319. Taylor A.G. Encapsulation as a tool for germination regulation Proceedings, 1987. - р. 199-205.
320. Thomas M. Нinkеs. Sееd соаting ргосеss аnd рroduсt. Oсt. 7, 1975.
321. Thomas, T.N., N.L. Biddington, and D.F. O’Toole. 1979. Relationship
between position on the parent plant and dormancy characteristics of seeds of three
cultivars of celery (Apium graveolens). Physiol. Plant 45:492-496.
322. Tran, V.N., and A.K. Cavanagh. 1984. Structural aspects of dormansy.
pp. 1-44. In D.A. Murray (ed.) Seed physiology, Vol. 2. Germination and reserve
mobilization. Academic Press, Sydney.
323. Williams, W.A., and J.R. Elliott. 1960. Ecological significance of seed
coat impermeability to moisture in crimson, subterranean and rose clovers in a
Mediterranean-type climate. Ecology 41:733-742.
324. Wieser F. Neuzeitlich Verfahren der Saatgutbehandlung //Pillierung
und Inkrustierung //Bodenkultur, 1982. Bd. 33. N 2. S. 118-139.
325. Winder G.N. Dewar A.M. Decreased severity of flea beetle damage to
sugar beet seedlings associated with experimental insecticide treatments incorporated in pelleted sugar beet seed //Annals of applied biology, 1985. V. 106 (suppl).
P. 30-31.
326. www.It.slu.se/dest
265
Приложение 1
266
267
Приложение 2
268
269
Приложение 3
270
271
272
273
274
275
276
277
Приложение 4
278
Приложение 5
279
280
Приложение 6
281
Приложение 7
282
Приложение 8
283
Приложение 9
284
Приложение 10
285
Приложение 11
286
Приложение 12
287
Приложение 13
288
Приложение 14
289
Приложение 15
290
Приложение 16
291
Приложение 17
292
Приложение 18
293
Приложение 19
1
294
2
295
3
296
4
297
5
298
6
299
7
300
8
301
9
302
10
303
1-7
304
2-7
305
3-7
306
4-7
307
5-7
308
6-7
309
6-10
310
1-8
311
2-8
312
3-8
313
4-8
314
5-8
315
6-8
316
1-9
317
2-9
318
3-9
319
4-9
320
5-9
321
6-9
322
1-10
323
2-10
324
3-10
325
4-10
326
5-10
327
Приложение 20
328
Рис. 1.1. Полигон частот и функция распределения подачи семян
329
Рис. 1.2. Полигон частот и функция распределения подачи клеящей жидкости
330
Рис. 1.3. Полигон частот и функция распределения подачи наполнителя
331
Рис. 1.4. Полигон частот и функция распределения угла трения семян
332
Рис. 1.5. Полигон частот и функция распределения концентрации клеящей жидкости
333
Рис. 1.6. Полигон частот и функция распределения гранулометрического состава наполнителей
Рис. 1.7. Нормированная корреляционная функция
подачи компонентов:
1 – подача семян; 2 – подача клеящей жидкости; 3 – подача наполнителя
Рис. 1.8. Нормированные спектральные плотности
подачи компонентов:
1 – подача семян; 2 – подача клеящей жидкости; 3 – подача наполнителя
334
а)
б)
в)
Рис. 1.9. Взаимные корреляционные функции процессов:
а) – подачи семян и выхода готовых семян;
б) – подачи клеящей жидкости и выхода готовых семян;
335
в) – подачи наполнителя и выхода готовых семян
Рис. 1.10. Взаимная корреляционная функция процессов подачи исходных
семян и изменения диаметра готовых семян
Рис. 1.11 Нормированная корреляционная функция
изменения физико-
механических свойств семян (кривая 1) и компонентов:
336
2 – концентрации клеящей жидкости; 3 – концентрации наполнителя
Рис. 1.12 Нормированные спектральные плотности
изменения физико-
механических свойств семян (кривая 1) и компонентов:
2 – концентрации клеящей жидкости; 3 – концентрации наполнителя
Рис. 1.13. Взаимная корреляционная функция процессов изменения
концентрации клеящей жидкости и скорости скатывания обрабатывемых
семян
337
Рис. 1.14. Взаимная корреляционная функция процессов изменения
концентрации
наполнителя и скорости скатывания обрабатываемых семян
Рис. 1.15. Взаимная корреляционная функция процессов изменения угла
трения исходных семян и скорости скатывания готовых семян
338
Рис. 1.16. Нормированная корреляционная функция
изменения угла
трения исходных семян (1), гранулометрического состава наполнителя (2) и
угла трения готовых семян (3)
339
Рис. 1.17. Взаимные корреляционные функции процессов подачи семян и
скорости скатывания обрабатываемых семян.
340
Рис. 1.18. Взаимные корреляционные функции процессов подачи клеящей
жидкости и скорости скатывания обрабатываемых семян
341
Рис. 1.19. Взаимные корреляционные функции процессов подачи
наполнители и скорости скатывания обрабатываемых семян
342
Приложение 21
Таблица 1.1. Выход корнеплодов столовой свеклы диаметром более 25
мм (г/м2) в зависимости от расстояния между растениями и формой
посевного материала
Ширина междурядий,
см
Форма посевного материала
Среднее
шарики
дражированные семена
значение
10 х 5
3345
2650
2998
20 х 2,5
2685
3005
2845
10 х 3,3
2332
2887
2610
20 х 1,65
2106
2486
2296
10 х 2,5
2217
2641
2429
20 х 1,25
1810
2002
1906
Среднее значение
2416
2612
Таблица 1.2. Выход корнеплодов столовой свеклы диаметром более 50
мм (г/м2) в зависимости от расстояния между растениями и формой
посевного материала
Ширина междурядий,
см
Форма посевного материала
шарики
Дражированные семена
Среднее
значение
10 х 5
470
535
503
20 х 2,5
212
447
330
10 х 3,3
186
450
318
20 х 1,65
199
405
302
10 х 2,5
216
209
213
20 х 1,25
120
212
166
234
376
Среднее значение
343
Приложение 22
Таблица 1.3 Сортовая чистота семян, %
Культура
Сортовая чистота
Допускается
I
сортов
II
III
и
гибридов
Капуста
98,0
97,0
85,0
3,0
Капуста цветная
98,0
95,0
85,0
3,0
Кресс-салат
98,0
97,0
95,0
1,0
Морковь столовая и кормовая
98,0
96,0
85,0
2,0
Петрушка
97,0
95,0
80,0
1,0
Сельдерей
97,0
95,0
85,0
1,0
Укроп
98,0
96,0
80,0
2,0
Лук репчатый
98,0
95,0
85,0
2,0
Лук-батун
90,0
85,0
80,0
5,0
Лук-порей
99,0
97,0
90,0
5,0
Цикорий салатный
98,0
95,0
90,0
3,0
Свекла столовая
98,0
95,0
90,0
2,0
Свекла столовая одноростковая
98,0
95,0
90,0
5,0
Свекла кормовая
98,0
95,0
85,0
2,0
344
примесь
редких
Таблица 1.4. Посевные качества семян овощных культур, %
Культура
Ступень
размножения
(категория)
Назначение семян
(посевы)
Чистота
семян,
не менее
Примесь семян других
растений по массе, не более
Всего
В том числе семян
сорных растений
5
6
Всхожесть,
не менее
Влажность,
не более
345
1
2
3
4
7
8
Капуста белокочанная и
краснокочанная
ЭС
РС 1
ЭС
РС 1
ЭС
РС 1
ЭС
РС 1
ЭС
РС 1
ЭС
РС 1
ЭС
РС 1
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
98,00
95,00
98,00
95,00
97,00
95,00
98,00
95,00
98,00
95,00
95,00
90,00
96,00
92,00
0,50
1,00
0,50
1,00
0,50
1,00
0,50
1,00
0,10
0,20
0,50
1.00
0,50
1,00
0,20
0,50
0,20
0,50
0,20
0,50
0,20
0,50
0,05
0,10
0,20
0,40
0,20
0,40
85
70
90
70
90
70
80
60
90
75
70
55
70
45
9,0
9,0
9,0
9,0
9,0
9,0
9,0
9,0
9,0
9,0
10,0
10,0
10,0
10,0
ЭС, РС 1
РС (1-2)
Семеноводческие
Товарные
98,00
93,00
0,50
1,00
0,20
0,40
75
50
10,0
10,0
Капуста Брюссельская,
савойская
Капуста пекинская и
китайская
Капуста цветная
Кресс-салат
Морковь
кормовая
Петрушка
Сельдерей
столовая
и
окончание таблицы 1.4
1
Укроп
Лук репчатый
Лук-батун
346
Лук-порей
Цикорий салатный
Свекла столовая
Свекла столовая одноростковая
2
3
4
5
6
7
8
ЭС, РС 1
РС (1-2)
ЭС, РС 1
РС (1-2)
ЭС, РС 1
РС (1-2
ЭС, РС 1
РС (1-2)
ЭС, РС 1
РС (1-2)
ЭС, РС 1
РС (1-2)
ЭС, РС 1
РС (1-2)
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
Семеноводческие
Товарные
95,00
85,00
99,00
95,00
99,00
95,00
99,00
95,00
98,00
93,00
97,00
94,00
97,00
94,00
0,50
1,00
0,20
0,50
0,20
0,50
0,20
0,50
0,50
1,00
0,50
1,00
0,50
1,00
0,20
0,50
0,10
0,30
0,10
0,30
0,10
0,30
0,20
0,40
0,20
0,50
0,20
0,50
60
40
80
60
80
60
80
60
80
65
80
60
80
60
12,0
12,0
11,0
11,0
11,0
11,0
11,0
11,0
12,0
12,0
14,0
14,0
14,0
14,0
Таблица 1.5. Посевные качества семян кормовой свеклы, %
Вид кормовой свеклы
Способ
обработки
Ступень
размножен
ия
(категория)
Чистота
семян,
не менее
1
2
3
4
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
ОС, ЭС
РС (1-п)
97,00
94,00
97,00
94,00
97,00
94,00
97,00
94,00
97,00
94,00
97,00
94,00
98,00
94,00
98,00
94,00
98,00
94,00
98,00
94,00
Многосемянная диплоидная
Нешлифованная
Шлифованная
347
Многосемянная триплоидная
и тетраплоидная
Нешлифованная
Шлифованная
Многосемянная гибридная
Нешлифованная
Шлифованная
Односемянная диплоидная
Нешлифованная
Шлифованная
Односемянная триплоидная
и тетраплоидная
Нешлифованная
Шлифованная
Примесь семян других
растений, не более
Всего
В том
числе
сорных
растений
5
6
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,5
1,0
0,2
0,5
0,2
0,5
0,2
0,5
0,2
0,5
0,2
0,5
0,2
0,5
0,2
0,3
0,2
0,3
0,2
0,5
0,2
0,5
Всхожесть,
не менее
Одноростковость, не
менее
Влажность,
не более
7
8
9
80
70
75
65
75
70
70
60
75
70
70
60
80
75
85
80
70
65
80
70
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
85
75
90
80
85
75
90
80
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
14,0
Таблица 1.6. Сортовые и посевные качества семян цикория
Категория семян
Сортовая
Чистота семян,
Содержание семян других
Всхожесть, %,
Влажность, %,
чистота или
%, не менее
растений, шт./кг, не более
не менее
не более
80
75
65
14
14
14
типичность, %,
не менее
ОС, ЭС
РС
РСт
98,0
95,0
90,0
97
94
92
всего
в т.ч. сорных
1000
2000
4000
900
1800
3700
348
Таблица 1.7. Посевные качества семян кормовых трав
Культура
Категория
Чистота
Содержание семян
семян
семян, %, не
других видов
менее
трав, %, не
более
Клевер луговой, сходный
Клевер луговой тетраплоидный
Люцерна желтая
Люцерна синяя
ОС, ЭС
РС
ОС, ЭС
РС
ОС, ЭС
РС
ОС, ЭС
РС
96
92
96
94
96
92
96
92
0,5
0,5
0,6
0,6
0,5
0,6
0,5
0,5
сорняков, %, не
более
0,2
0,6
0,3
0,8
0,4
0,8
0,4
0,8
Всхожесть,
Влажность,
в т.ч. наиболее
%,
%, не более
вредных,
не менее
шт./кг
100
200
100
200
200
300
100
200
80
75
80
75
75
70
85
80
13
13
13
13
13
13
13
13
Приложение 23
349