Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса.. 9
1.1 Технологические свойства белого люпина и его место в севообороте 9
1.2 Способы и средства уборки белого люпина 18
1.3 Анализ научных исследований по изучению уборки зерновых колосовых и зернобобовых культур 20
1.4 Выводы по 1 главе 35
Глава 2. Обоснование конструкторских и технологических параметров молотильно–сепарирующего устройства 36
2.1 Общая схема исследований 36
2.2 Анализ показателей работы молотильно–сепарирующего устройства в зависимости от технологических параметрах 38
2.3 Оценка сепарации белого люпина классическим молотильно–сепарирующим устройством 45
2.4 Совершенствование конструкции молотильно–сепарирующего устройства для уборки белого люпина 52
2.5 Коэффициент сепарации 61
2.6 Процесс сепарации белого люпина в усовершенствованном молотильно– сепарирующем устройстве .63
2.7 Выводы по главе 2 67
Глава 3. Объекты и методика исследования .69
3.1 Объекты исследования 69
3.2 Планирование эксперимента 73
3.3 Оценка повреждаемости .76
3.4 Оценка всхожести .85
3.5 Полевые опыты .87
Глава 4. Резульаты исследований
4.1 Оценка повреждаемости 90
4.2 Оценка всхожести 93
4.3 Обоснование технологических параметров .96
Глава 5. Экономическое обоснование .102
Заключение 111
Список использованной литературы
- Способы и средства уборки белого люпина
- Анализ показателей работы молотильно–сепарирующего устройства в зависимости от технологических параметрах
- Процесс сепарации белого люпина в усовершенствованном молотильно– сепарирующем устройстве
- Оценка всхожести
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Во многих странах мира, в том числе и в России очень остро стоит проблема производства растительного белка, которая может быть решена за счет выращивания и расширения производства зернобобовых культур. Одной из таких культур, быстро увеличивающих посевные площади у нас в стране, является – белый люпин.
Сорта люпина представляют три биологических вида: желтый, белый и узколистный, каждый со своими особенностями. Они заполняют различные географические ниши на российских полях, и могут расти практически на всей территории страны, где достаточно влаги.
Важный момент в технологии производства семян белого люпина -обеспечение качественной уборки. Эта культура легкообмолачиваемая, которая требует мягких режимов работы зерноуборочного комбайна. Оценка качества уборочных работ проводится по количеству повреждений и потерь зерна. Значительную долю составляют потери зерна за молотилкой комбайна. Наиболее важную роль при этом отводится технологическим параметрам молотильно-сепарирующего устройства.
Данная работа направлена на разработку конструкторских и
технологических параметров молотильно-сепарирующего устройства
зерноуборочных комбайнов для уборки белого люпина.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева» (ФГБОУ ВО «РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева»).
Цель работы. Повышение эффективности процесса обмолота и сепарации зерна белого люпина в молотильно–сепарирующем устройстве с обоснованием его конструкторских параметров и режимов работы.
Задачи исследований:
-
На основе исследований, выявить основные направления совершенствования процесса обмолота и сепарации зерна белого люпина.
-
Обосновать конструктивно-технологическую схему молотильно-сепарирующего устройства зерноуборочных комбайнов.
-
Теоретически исследовать процесс сепарации и обмолота зерна белого люпина в молотильно-сепарирующем устройстве.
-
Экспериментально исследовать влияние технологических параметров молотильно-сепарирующего устройства и физико-механических свойств материала на качественные показатели работы молотильно-сепарирующего устройства зерноуборочного комбайна.
-
Провести экономическое обоснование результатов исследований.
Объекты исследований. Молотильно-сепарирующее устройство
зерноуборочного комбайна.
Предмет исследования. Закономерности процесса сепарации и обмолота зерна белого люпина в молотильно-сепарирующем устройстве.
Научная новизна заключается в том, что установлены закономерности обмолота и сепарации зерна белого люпина в молотильно-сепарирующих устройствах классического типа, позволяющие установить рациональные технологические параметры.
Предложена научнообоснованная конструкция подбарабанья и системы его подвески, позволяющая интенсифицировать процесс обмолота и сепарации зерна белого люпина в молотильно-сепарирующем устройстве зерноуборочного комбайна.
Теоретическая ценность и практическая значимость работы.
-
Изучены технологические свойства зерна белого люпина.
-
Разработана математическая модель процесса сепарации белого люпина в молотильно-сепарирующем устройстве с гладким подбарабаньем.
-
Экспериментально обоснована скорость вращения молотильного барабана и технологические зазоры в молотильно-сепарирующем устройстве классического типа на уборке белого люпина.
-
Проведена оценка потерь макро- и микроповреждений при уборке белого люпина зерноуборочными комбайнами с классическим молотильно-сепарирующим устройством.
-
Изучено влияние повреждаемости зерна белого люпина при уборке на всхожесть семян.
Методология и методы исследования. Проведенные исследования основаны на анализе отечественной и зарубежной научно-технической литературы. Теоретические и экспериментальные исследования выполнялись с использованием законов математики, физики и теоретической механики в лабораторных и производственных условиях. Использовались общепринятые и частные методики, подходы планирования многофакторных экспериментов, оборудование в соответствии с действующими ГОСТами и методы математической статистики, программы Microsoft Excel 2010 и Statistica 6.0.
Основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
– конструкторские предложения по изменению молотильно-сепарирующего устройства для уборки белого люпина;
– технологические параметры молотильно-сепарирующего устройства при уборке белого люпина;
– оценка качества обмолота и сепарации белого люпина в молотильно-сепарирующем устройстве с «гладким» подбарабаньем;
– экономическое обоснование результатов исследования.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований приняты к внедрению в ООО "Агротехнопарк", ООО «Экспериментальное хозяйство по селекции и семеноводству белого люпина» и в крестьянском (фермерском) хозяйстве Шапкиной Юлии Сергеевны ИНН 360801360682, Никифоровского района Тамбовской области, что подтверждено актами внедрения.
Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили одобрение на различных научных конференциях.
-
Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК», СГАУ, Ставрополь, 25-27 марта 2015 г.;
-
Международная научно-практическая конференция «Молодых ученых и специалистов посвященной 150-летию РГАУ–МСХА», Москва, 2-3 июня 2015 г.;
-
Международная научно-практическая конференция «Перспективы развития сельскохозяйственного производства», Нижний Новгород, 5 июля 2015 г.;
-
Международная научно-практическая конференция «Продовольственная безопасность и устойчивое развитие АПК», Чебоксары, 20-21 октября 2015 г.;
-
Международная научно-практическая конференция «Инновации в сельском хозяйстве», ВИЭСХ Москва, 16 декабря 2015 г.;
-
Международная научно-практическая конференция «Инновационные направления развития технологий и технических средств механизации сельского хозяйства», Воронеж, 25 декабря 2015 г.
-
Научно-практическая конференция «Неделя науки молодежи СВАО», Москва, 21-30 апреля 2015 г.
-
Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России», Пенза, 2016 г.
Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе 3 статьей в ведущих научных журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов научных исследований; 3 патента РФ; 8 статей в других изданиях.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, список литературы включает 167 наименований.
Способы и средства уборки белого люпина
В процессе развития и совершенствования уборочной техники особенно много исследований было направлено на усовершенствование молотильных устройств.
Молотильные устройства зерноуборочных комбайнов по конструкции молотильного барабана делят на два типа: бильные и штифтовые (зубовые). Технологические преимущества бильного молотильного устройства перед штифтовым (меньше механическое повреждение зерна и перебивание соломы при обмолоте, простота и универсальность конструкции, лучшая приспосабливаемость к обмолоту сухих культур и др.), послужили причиной его широкого распространения во всем мире. Комбайны почти всех марок с однобарабанным молотильным устройством выпускаются в данное время с бильными барабанами. Только в двухбарабанных молотильных устройствах для обмолота риса первый барабан устанавливают штифтовый (зубовый).
Академик ВАСХНИЛ Ю.А. Вейс и доктор сельскохозяйственных наук К.Г. Колганов, исследуя процесс обмолота, обнаружили большое количество поврежденного зерна вследствие жесткой работы барабана. На основании своих исследований они предложили новые молотильные схемы, состоящие из двух барабанов. Достоинством х является то, что они снижают дробление и травмирование зерна [160].
Идея двухфазного (дифференцированного) обмолота высказана была ещё академиком В.П. Горячкиным в 1935 г. Она заключалась в том, что зерно более крупное менее прочно связано с колосом. Оно так же менее прочно по отношению к ударным воздействиям, чем мелкое зерно. Первый комбайн, основанный на двухфазном способе обмолота, был разработан и испытан ВИМОМ совместно с ЧИМЭСХОМ. Результаты испытания этого комбайна подтвердили преимущество двухфазного способа обмолота. На основании работ ВИМа, ЧИМЭСХА, ВИСХОМа, а впоследствии КБ Красноярского комбайнового завода в 1965 г. была создана конструкция 2–х барабанного комбайна – СКД–5 «Сибиряк», принятого к производству с 1969 г. Дальнейшее развитие и обоснование двухфазный способ обмолота получил в трудах других исследователей. Следует отметить, что подавляющее большинство исследований 2–х фазного обмолота проводились на зерновых колосовых культурах.
Развитие конструкций молотильных аппаратов и исследования в этой области в настоящее время идут, в основном, в трех направлениях: 1. Увеличение производительности молотильных аппаратов; 2. Универсальность (способность обмолачивать различные сельскохозяйственные культуры); 3. Полнота вымолота продукта при минимальных механических повреждениях семян. Раздельный способ уборки связан с проведением дополнительных операций и увеличением затрат, а с другой стороны, имеется возможность на 5–10 дней ускорить созревание скошенного в валки люпина, чем на корню. Раздельную уборку проводят в период побурения 50–70% бобов, а при опасности заморозков – в начале побурения бобов [144].
Скошенная масса подсыхает в валках постепенно. Люпин, скошенный в период блестящего приспевающего боба, подсыхает в зависимости от погоды и толщины валка за 10–15 дней. Чтобы не допустить плесневения массы и порчи семян в валках, необходимо обеспечивать как можно лучшие условия их проветривания. Мощный травостой косят не на полный захват жатки, а на две трети его или половину, чтобы валок был не очень плотным и хорошо удерживался на стерне. Для раздельной уборки пригодны посевы, имеющие не менее 70–80 растений на 1 м2. Скашивают их на высоте 18–20 см. Такая высота стерни обеспечивает хорошее проветривание валка и улучшает работу подборщика. Изреженные и низкорослые посевы для раздельной уборки непригодны; валок не держится на стерне и в дождливую погоду растения плесневеют, семена портятся. Применение этого способа эффективно лишь тогда, когда после скашивания посевов 10–14 дней не будет дождя. Кроме того, при раздельной уборке люпина, потери зерна возрастают до 30–40%. Так, по данным ЦНИИМЭСХ НЗ СССР, потери при подборе толстослойных валков составили 25,8% (зерном в бобах – 21,5), а при подборе тонкослойных широких валков – 48,3% (свободным зерном и в бобах – 27,3 и в неподобранных растениях – 21%). Большие потери возникают в результате обивания бобов пальцами подборщика, проваливания кистей в стерню и опадания бобов за счет ослабления связи их со стеблями и от повреждения растений плесневыми грибками. Сравнительно большие потери зерна бобовых при раздельной уборке наблюдаются и за рубежом. 203–477 кг/га в Польше.
Приведенные результаты испытаний раздельной уборки показывают, что применение ее в зоне увлажненного климата нецелесообразно, так как при неблагоприятных погодных условиях создается риск потерять весь урожай люпина [144].
Анализ показателей работы молотильно–сепарирующего устройства в зависимости от технологических параметрах
Основную часть потерь семян белого люпина при уборке зерноуборочным комбайнами составляют свободные зерна.
Регулировочные параметры комбайна при этом были следующие: частота вращения барабана 450 мин–1, молотильные зазоры между барабаном и подбарабаньем 20/10, частота вращения крыльчатки вентилятора 700 мин-1, зазоры между сегментами жалюзи верхнего решета – 18 мм, нижнего 12 мм, удлинителя – 18 мм. Средняя влажность стеблей 30%, створок 25%, семян – 18 %.
Очистка комбайна КЗС – 1218 работает сравнительно удовлетворительно. Потери семян в основном образуются из–за неудовлетворительной работы подбарабанья (низкой степени сепарации семян) и соломотряса, так как при выше описанных рабочих режимах, количество потерь свободным зерном составило 10%. Неудовлетворительная работа подбарабанья происходит из–за забивания площади сепарации растительной массой. Это происходит из–за того, что растительная масса контактирует с поперечными пластинами, которые являются препятствием для движения массы и затормаживание пластинами приводит к забиванию сепарирующих отверстий деки (рисунок 2.14), что опять ухудшает процесс сепарации подбарабанья.
Проведение уборки было в учхозе имени Калинина, Мичуринского района Тамбовской области на зерноуборочной комбайне «Полесье GS 12». Комбайна в целом был в исправном состоянии и полностью соответствовал техническим требованиям, которые предъявляются к технике во время уборки. Параметры регулировок во время уборки не отмечались.
Конструкторские особенности рабочих органов комбайна, влияют на его работу. Например, молотильно–сепарирующая часть. На комбайне КЗС - 1218 была молотилка классического типа с разгонным барабаном. Интенсивное воздействие на обмолачиваемую массу фактически начинается при взаимодействии её с разгонным барабаном. Подбарабанье установлено, также как и под основным барабаном, что дает возможность начать сепарацию зерна уже в начале комбайна. Размер основного молотильного барабана составляет 800 мм. Следовательно, окружная скорость бичей молотильного барабана достаточно высокая.
Зерно белого люпина вымолачивается легко, следовательно потерь не вымолоченным зерном не было на всех режимах работы комбайна. Главной задачей исследования было определение влияния технологических регулировок зерноуборочного комбайна на повреждение зерна и его потери свободным зерном.
Повреждения зерна при обмолоте в молотилке происходит в основном благодаря влиянию окружной линейной скорости молотильного барабана и зазору между молотильным барабаном и подбарабаньем (декой). Поэтому зазор в молотильном пространстве является переменным и изменяется в сторону уменьшения от входа растительной массы в молотильное устройство к его выходу. Обобщающим параметром, мы использовал зазор в молотильном пространстве на выходе из молотилки. В связи с вышесказанным, начало испытаний было при частоте вращения барабана 450 мин-1.
При испытаниях было установлено, что наибольшее влияние на повреждение зерна оказывает окружная линейная скорость молотильного барабана. Так, при увеличении частоты вращение барабана на 100 мин-1с 450 до 550 мин-1, повреждения увеличивались с 1,5 % до 5,5%, т.е. практически в 4 раза. Зависимость повреждений зерна от оборотов молотильного барабана показана на рисунке 2.9
Рисунок – 2.9 Зависимость повреждений зерна люпина в зависимости от скорости вращения молотильного барабана (мин-1) при зазоре на выходе молотилки 10 мм.
На основании данных представленных на рисунке 2.9 можно утверждать, что частота вращения молотильного барабана не должна быть увеличена более 450 мин-1. Это минимально возможное значение данной величины на комбайне «Полесье GS 12». При этом необходимо отметить, что минимальные обороты барабана увеличивают величину крутящего момента на его привод. Это приводит к увеличению нагрузки на ремень привода вариатора молотилки, что может вызвать его проскальзывание. Данный факт увеличивает вероятность забивания
молотилки, что приводит к нарушению технологического процесса комбайна и большой трудоемкости устранения отказа. В этом случае повышаются требования к равномерности загрузки молотилки комбайна и не допущению ее перегрузки, даже кратковременной.
При уменьшении зазора на выходе молотилки с 10 до 3 мм величина макроповреждений зерна (дробления) соответственно увеличивалась от 1,6 до 3,0 %. Это значительно меньше, чем при изменении числа оборотов молотильного барабана. Зависимость повреждений белого люпина от зазора на выходе молотилки показана на рисунке 2.10.
Важным фактором является то, что кроме макроповреждений имеются микроповредения зерна, а их величина значительно больше. Зависимость микроповреждений зерна от зазора на выходе молотилки показана на рисунке 2.11. Анализируя данную зависимость видно, что при уменьшении зазора на выходе молотилки с 18 до 3 мм микроповреждения соответственно увеличиваются с 3 до 13 %. Этот факт наиболее значим, чем макроповреждения, так как микроповреждения в несколько раз выше.
К сожалению, нормативными документами, не установлена допустимая величина дробления зерна белого люпина рабочими органами машин при уборке. Если ориентироваться на зернобобовые, крупяные культуры и кукурузу, то для этих культур она составляет 3%. Приняв ее и для белого люпина, мы должны установить зазор на выходе молотилки не менее 18 мм.
Процесс сепарации белого люпина в усовершенствованном молотильно– сепарирующем устройстве
Перечисленные объекты по–разному влияют на процесс сепарации. Воздействие барабана на процесс сепарации состоит в том, что он играет одну из главных ролей в формировании среды, из которой происходит выделение зерна.
С точки зрения сепарации главной характеристикой подбарабанья можно считать его сепарирующую поверхность. Этим влияние деки на процесс сепарации не ограничивается. Вполне очевидно, что она, как и барабан, оказывает воздействие на среду в молотильном зазоре. Непосредственное воздействие растительной массы и воздушных потоков на процесс сепарации общее: они препятствуют перемещению выделяющегося материала. Однако это противодействие различно, и поэтому каждая из сред может быть самостоятельным объектом изучения. Влияние битеров на процесс сепарации заключается в воздействии их на хлебную массу, находящуюся вне молотильного зазора, но связанную с рабочей средой подбоя силами сцепления элементов.
В настоящее время проведено фундаментальное теоретическое и экспериментальное изучение основных факторов, определяющих процесс обмолота.
Установлено, что большое влияние на его качество оказывают параметры и режим работы молотильного барабана. В этом направлении работа барабана изучена достаточно полно, и получены как экспериментальные, так и аналитические зависимости, но в нашем случае, исследования по обмолоту белого люпина изучены не достаточно. Недостаточная изученность других объектов может быть объяснена сложностью процессов, трудоёмкостью их изучения и неточным определением функций.
Исследование решетчатого подбарабанья были направлены на изучение его конструкторских и технологических параметров, обеспечивающих удовлетворительный вымолот и минимальное дробление зерна. Изучению сепарации декой не уделялось должного внимания, хотя известно, что она является первым и самым важным сепарирующим органом комбайна, в нашем случае при уборке белого люпина. Кроме того, дека вместе с барабаном оказывает решающее влияние на формирование и деформацию хлебной массы, поступающей на последующие рабочие органы.
Громадная роль молотильного барабана и деки в формировании всех процессов в молотильном зазоре, и в первую очередь процесса сепарации. Слабая изученность этой роли, при уборке белого люпина, делают их предметами первоочередного исследования. Таким образом, главными объектами изучения являются: – молотильный барабан; – решетчатая дека. Для оценки влияния технологических параметров целесообразно провести исследования на основе планирования эксперимента. В качестве технологических воздействий используются: частота вращения молотильного барабана и зазор в молотильном пространстве.
Для определения технологических воздействий целесообразно провести исследования, спланировав эксперимент.
Основными критериями, характеризующими процесс работы молотильно– сепарирующего устройства, являются макроповреждения, микроповреждения зерна, сепарация, потери свободным зерном за зерноуборочным комбайном. Для обоснования технологических параметров молотильно-сепарурующего устройства комбайна на уборке белого люпина были оценены все возможные парметры. Значимыми среди них являются скорость вращения мотильного барабана (фактор А) и зазоры в молотильном пространстве (фактор Б). Выбираем пределы варьирования для этих показателей. Скорость вращения молотильного барабана от 450 до 550 мин-1. Зазор на выходе из молотильного пространства (как обобщающий фактор для зазоров на входе и выходе) от 6 до 18 мм.
На основании однофакторных экспериментов было установлено, что функция отклика от данных факторов зависит не линейно. На основании этого выбираем три уровня варьирования данных факторов: для частоты вращения молотильного барабана 450, 500 и 550 мин-1; для зазора на выходе из молотильного пространства соответственно 6, 12 и 18 мм. Выбираем 2–х факторный план проведения экспериментов 32 (таблица 3.3).
В развернутом виде матрица планирования для проведения полевых экспериментов по плану 32 для кодированных факторов представлена в таблице 3.4, где число опытов в рандомизированной последовательности равно 9.
В процессе уборки и послеуборочной обработки рабочие органы машин в той или иной мере повреждают зерно или семена, снижая их товарные, технологические (продовольственные), посевные, продуктивные качества.
Зерна с явными механическими повреждениями (битые, раздавленные, обрушенные), раздутые при сушке, поврежденные самосогреванием, являясь зерновой примесью, снижают товарность партии. Нарушение целостности зерна (семян) приводит к увеличению интенсивности дыхания, ускоренному развитию микроорганизмов, снижению стойкости и сроков безопасного хранения. Наличие в исходном зерновом материале повреждений увеличивает их количество при каждом последующем пропуске через машины, что снижает выход первосортной товарной продукции.
Непосредственные повреждения зародыша и повышенная степень поражения поврежденных семян бактериями, грибковыми организмами и клещами снижают полевую всхожесть семян, замедляют рост и уменьшают продуктивность растений.
Снижение товарности, порча при хранении, перерасход семян от 0,08 до 0,2 ц/га, недобор урожая из–за изреженности и малопродуктивное растений до 1,4...3 ц/га, а также прямые потери наиболее мелких частиц дробленого зерна (10...15 % от его массы) – потери распылом – все это приводит, по подсчетам специалистов, к недобору урожая в стране на 5,5...7 %. Поэтому при оценке качества работы зерноуборочных комбайнов (ОСТ 10 8.1 – 99) и машин для послеуборочной обработки зерна (СТО АИСТ 10.2 – 2004) одним из важных показателей считают повреждение зерна: дробление, дробление + обрушивание (для пленчатых культур), трещиноватость (для риса), микроповреждения.
Оценка всхожести
Так как зерно белого люпина вымолачивается легко, потерь не вымолоченным зерном не наблюдалось на всех режимах работы комбайна. Основной задачей исследования было установление влияния технологических регулировок комбайна на повреждение зерна и его потери свободным зерном.
Лабораторные исследования проводились с трехкратной повторностью партии (в партии 30 зерен) по каждой скорости била (300, 350, 400, … ,800 мин-1) и каждому проценту влажности (10%, 12%, 16%, 19%, 33%). Результаты исследований представлены на рисунке 4.1.
Установлено, что повреждения зерна в большей степени от влажности. При увеличении влажности от 10 до 33%, повреждения зерна уменьшаются в среднем в 9 раз. Скорость вращения ротора с билом, на прямую влияет на повреждение зерна. При увеличении скорости от 300 до 800 мин-1, повреждения увеличиваются от 3 до 30 %.
Зерна люпина закладывали в ячейки диска подавателя через верхнее отверстие А. При храповом колесе с 100 зубьями за каждые пять оборотов ротора под удар било подается одно семя. Било ударяет по падающему семени и отбрасывает его в сборник 12, внутренние стенки которого покрыты резиной и на выходное окно которого надевают полотняный мешочек. Результаты экспериментов представлены на рисунке 4.1.
Из графиков представленных на рисунке 4.1 следует, что с увеличением скорости соударения наблюдается, возрастание количества поврежденных семян во всем диапазоне изменения влажности. Так, для семян с влажностью 10 % при скорости удара равной 7,8 м/с повреждение составило 12%, а при 18,3 м/с уже более 60%. В тоже время при влажности 33% при тех же скоростях повреждение семян увеличилось всего до 5%. Снижение влажности с 33 до 10 % ведет к 10…12–кратному увеличению повреждений зерна люпина во всем диапазоне исследуемых скоростей.
Учитывая, что наиболее часто уборка люпина происходит в диапазоне влажности от 16 до19 % (т.е. рост влажности в 1,2 раза), способствует снижению повреждений зерна примерно в 1,4 раза. Из этого следует, что уборку семенных посевов люпина желательно проводить в более влажное время суток, утром или вечером, однако при этом возрастут затраты на послеуборочную обработку (сушку зерна). В то время товарное зерно можно убирать в более сухое время суток.
С уменьшением влажности до определенного предела, дробление зерна нарастает медленно, а затем резко возрастает. Этот предел, очевидно, будет определять ту минимальную влажность, при которой следует обмолачивать. С увеличением влажности зерна порог дробления изменяется и смещается в сторону больших скоростей. Смещение порога дробления в сторону больших скоростей и снижение механического повреждения, при увеличении влажности, можно объяснить следующим образом. Упруго–хрупкое состояние зерна характеризуется большим модулем упругости и малыми предразрушающими деформациями.
Зерно в таком состоянии менее устойчиво к динамическим нагрузкам, чем зерно большей влажности (пластичное) потому, что с увеличением модуля упругости, максимальная сила удара увеличивается. Благодаря малым предразрушающим деформациям, величина площади контакта уменьшается и одновременно с этим увеличивается удельное контактное давление. С ростом удельного давления увеличиваются напряжения в зоне контакта, величина которых и определяет степень повреждаемости зерна.
Увеличение пластических свойств зерна ведет к росту площади контакта, а значит, и к уменьшению напряженности материала в зоне контакта. Поэтому, те нагрузки, которые являются критическими для сухого зерна, не всегда могут вызвать повреждение влажного зерна.
Количество микроповрежденного зерна при испытаниях зерноуборочных комбайнов определяли прямым органолептическим методом. Каждое зерно осматривают через лупу 10–кратного увеличения с целью выявления всех микроповреждений (выбит зародыш, поврежден зародыш, повреждена оболочка зародыша, поврежден эндосперм). Для определения даже незначительных повреждений зерна люпина его помещали в раствор йода. Поврежденные места зерна имели ярко выраженные участки другого цвета. Общее число зерен с микроповреждениями в каждой пробе является, естественно, и количеством микроповрежденного зерна в процентах. Косвенный биологический метод определения микроповреждений остается незаменимым при выявлении скрытых травм, влияющих на посевные и продуктивные качества семян. Оценочными показателями качества семян являются всхожесть, энергия прорастания, урожайность. Понятно, что вред травмирования не ограничивается всхожестью семян, ибо те растения, которые проросли из травмированных семян, часто выпадают в процессе вегетации, отстают в росте и гораздо более подвержены болезням и поражениям вредителей.
При проращивании семена заделывают вровень с песком. После раскладки семян каждой пробы на подстилку клали этикетку и указывают номер образца, номер пробы и дату учета энергии прорастания и всхожести рисунок 4.2. В установленные сроки подсчитывали проросшие семена. А.
При подсчете всхожести отдельно учитывают нормально проросшие, набухшие, твердые, загнившие и ненормально проросшие семена. Процент всхожести семян вычисляют как среднее арифметическое четырех проб с учетом допускаемых отклонений по стандарту. Оценка всхожести зерна белого люпина представлена на рисунке 4.3. А. Зависимость всхожести семян белого люпина в зависимости от оборотов ротора экспериментальной установки при различной влажности зерна: А) влажность зерна 9,5%; Б) 12,0%; В) 15,5%; Г) 33,0%. Как видно из приведенных графиков (рис. 4.3) с увеличением частоты вращения ротора установки с 300 до 800 мин–1 наибольшее снижение всхожести наблюдается у зерна люпина с влажностью 9,5% с 85 % до 20…30%, т.е. практически в три раза. Во всех других случаях при влажности 12, 15,5 и 33% в этом же диапазоне увеличения скорости снижение всхожести не превышало 20…30%.
Выводы. 1. Для семян с влажностью 10 % при скорости удара равной 7,8 м/с повреждение составило 12%, а при 18,3 м/с уже более 60%. При влажности 33% при тех же скоростях повреждение семян уменьшилось до 5%.
2. Снижение влажности с 33 до 10 % ведет к 10…12–кратному увеличению повреждений зерна люпина во всем диапазоне исследуемых скоростей.
3. При изменении частоты вращения ротора установки с 300 до 800 мин–1 наибольшее снижение всхожести наблюдается у зерна белого люпина с влажностью 9,5% с 85 % до 20…30%, т.е. практически в три раза. Во всех других случаях при влажности 12,0, 15,5 и 33,0% в этом же диапазоне увеличения скорости снижение всхожести не превышало 20…30%. 4.3 Результаты исследований уборки белого люпина