Введение к работе
Актуальность. Особенностью посевов зерновых в Забайкалье является высокая засоренность овсюгом и татарской гречихой. Существующие технологии и комплексы машин в большинстве случаев не гарантируют получение высококачественных семян по содержанию семян указанных сорняков.
Семена местных сортов из-за низкой тепло- и влагообеспеченности в период роста имеют свои особенности. Так, семена при одинаковых примерно поперечных размерах имеют меньшую длину, чем семена, возделываемые в Западной Сибири и Европейской части РФ. К тому же семена указанных сорняков в Забайкалье имеют меньшие размеры, чем сорняки, произрастающие в Западной Сибири.
Наряду с указанными сорняками отдельные партии семян засорены семенами других культурных растении, (овса, ячменя, ржи), т. е. к трудноотделимым примесям семян пшеницы можно отнести татарскую гречиху, овсюг, ячмень, овес и рожь. . При очистке семян высоких категорий по существующей схеме с использованием решет с треугольными отверстиями не обеспечивается получение семенного материала по содержанию семян татарской гречихи. Для окончательной очистки семян от татарской гречихи, имеющей трехгранную форму, необходимо обосновать признак их делимости и разработать рабочие органы для его реализации. Значительная часть примесей семенного материала отличается от семян по длине, что указывает на низкую эффективность очистки зерна в овсюжных и кукольных цилиндрах.
Качество фракционной технологии очистки зерна в условиях Забайкалья неудовлетворительное из-за низкой эффективности фракционного разделения и очистки зернового материала существующими сепараторами. Повышение эффективности разделения и очистки зерна лопастным метателем может быть достигнуто путем предварительного расслоения порции обрабатываемого материала
Исследования по теме диссертации выполнены автором по планам научно-исследовательских работ ФГБНУ СибИМЭ Россельхозакаде-мии 09.01.01.04 «Разработать для условий Сибири машинные технологии послеуборочной обработки зерна и семян на основе реализации принципов универсальности, ресурсосбережения для хозяйств различного уровня производства» и ФГБОУ ВО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Р. Филиппова» «Программа фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК в бассейне озера Байкал на 2011…2015 годы», по проблеме V «Формирование эффективной ин-
женерно-технической системы АПК Республики Бурятия» (гос. рег. № 01201156752).
В связи с этим, повышение эффективности фракционной очистки зерна и семян на основе теоретических положений, позволяющих выбрать рациональные технологии очистки их от трудноотделимых примесей и разработать новые рабочие органы и рекомендации по настройке машин, представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народно-хозяйственное значение.
Цель исследований – повышение эффективности технологиче
ских процессов очистки зерна и семян путем обоснования структуры
и параметров технологий фракционной очистки зерна и семян от
трудноотделимых примесей с учетом их формы.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследований:
- разработать методы исследования и математические модели
технологических процессов фракционной очистки зерна и семян от
трудноотделимых примесей, результаты которых позволили бы обос
новать рациональные технологии и комплексы машин;
- разработать фракционную технологию очистки зерна с разделе
нием его на фракции лопастным метателем, обеспечивающим пред
варительное расслоение порции обрабатываемого материала, и обос
новать рациональные параметры данного метателя;
- обосновать признак делимости семян пшеницы и татарской гре
чихи с учетом различия их по форме и разработать рабочие органы для
его реализации;
- разработать способы очистки семян пшеницы от трудноотде
лимых примесей (овсюга, овса, ячменя, ржи и татарской гречихи) с
учетом их формы;
- обосновать рациональную технологию очистки семян от трудноотделимых примесей;
- провести оценку экономической эффективности основных ре
зультатов исследований.
Объект исследований – технологические процессы фракционной очистки зерна и семян от трудноотделимых примесей, параметры и режимы работы технических средств.
Предмет исследований – закономерности процессов фракционной очистки зерна и семян от трудноотделимых примесей при использовании предложенных технических средств и рекомендаций по настройке воздушно-решетных машин и триеров.
Методы исследований. Общей методологической основой исследований явилось использование системного подхода. Системный анализ технологических процессов очистки зерна и семян позволяет выбрать технологии и обосновать параметры рабочих органов. При выполнении работы использовались методы математического и имитационного моделирования, теория планирования эксперимента, методы статистического и регрессионного анализа, технико-экономической оценки. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с использованием стандартных программ.
Научная гипотеза. Повышение эффективности фракционной очистки зерна и семян возможно путем выбора рациональных технологий очистки их от трудноотделимых примесей с учетом формы, обоснования оптимальных параметров технических средств.
Научную новизну представляют:
системный подход при рассмотрении технологических процессов фракционной очистки зерна и семян от трудноотделимых примесей в виде многоуровневой, динамической системы, имеющей иерархическую структуру, состоящую из трех подсистем: технологические процессы, технологии и технические средства, которые позволяют выбрать технологию обработки зерна по его назначению и обосновать рациональные параметры рабочих органов;
математическая модель технологического процесса фракционной очистки зерна, включающая предварительную очистку, разделение его на крупную и мелкую фракции лопастным метателем, обеспечивающим предварительное расслоение порции обрабатываемого материала, и обработку мелкой фракции зерна в овсюжных и кукольных цилиндрах;
закономерности процесса фракционного разделения и очистки зерна предлагаемым лопастным метателем, результаты моделирования при обосновании рациональных параметров метателя;
математическая модель технологического процесса очистки семян от трудноотделимых примесей с учетом формы, рациональная технология их очистки, реализуюшая разработанные способы их очистки и включающая предварительную, первичную и вторичную очистки, триерование, сортирование и окончательную очистку семян от татарской гречихи по форме на ленточном сепараторе;
закономерности процесса окончательной очистки семян от татарской гречихи по форме на ленточных сепараторах, результаты моделирования при обосновании рациональных параметров сепараторов.
Новизна технических решений подтверждена 6 патентами на изобретения РФ.
Практическая значимость. Разработана фракционная технология очистки зерна с разделением его на фракции лопастным метателем, обеспечивающим предварительное расслоение порции обрабатываемого материапла. Разработаны способы эффективной очистки семян от трудноотделимых примесей и рациональная технология очистки семенного зерна. Разработаны рекомендации по настройке воздушно-решетных машин и триеров. Выявлена потребность в сменных триерных цилиндрах с размером ячеек 8,5; 5,6 и 6,3 мм. Результаты исследований могут быть использованы конструкторскими организациями при выборе технологии очистки зерна и семян и предложенных технических средств, учебными заведениями, специалистами АПК.
Реализация результатов исследований. Практические рекомендации по использованию разработанных технологий фракционной очистки зерна и семян приняты ОАО «Сибирский агропромышленный дом» (ОАО »САД») и используются при разработке лопастного метателя и ленточного сепаратора.
Технологии фракционной очистки зерна и семян от трудноотделимых примесей внедрены в СПК «Колхоз Искра» Мухоршибирского района, СПК «Баян» и ООО «СПК «Надежда» Джидинского района, ФГУП «Байкальское» и СПК «Твороговский» Кабанского района Республики Бурятия, ИП «ГКФХ Стерликов В.В.» Карымского района Забайкальского края, СХПК «Капсальский» Эхирит-Булагатского района и СХПК «Надежда» Осинского района Иркутской области. Рекомендации по очистке семян от трудноотделимых примесей, разработанные по результатам исследований, используются в учебном процессе на инженерном факультете Бурятской ГСХА имени В.Р. Филиппова, Иркутского ГАУ имени А.А. Ежевского и Новосибирского ГАУ.
Основные положения, выносимые на защиту: методология исследования технологических процессов фракционной очистки зерна и семян от трудноотделимых примесей, анализ результатов которых позволяет определить содержание примесей в очищенном материале и обосновать технологию очистки зерна по его назначению и комплекс машин с учетом зональных условий;
- математическая модель технологического процесса фракционной очистки зерна, включающая предварительную очистку, разделение его на фракции предлагаемым лопастным метателем и обработку мелкой фракции зерна в овсюжных и кукольных цилиндрах;
закономерности процесса фракционного разделения и очистки зерна предлагаемым лопастным метателем и результаты исследования по обоснованию его рациональных параметров;
закономерности процесса окончательной очистки семян от татарской гречихи по форме на предлагаемых ленточных сепараторах с новыми рабочими поверхностями и результаты исследования по обоснованию рациональных параметров сепараторов;
математическая модель технологического процесса очистки семян от трудноотделимых примесей с учетом формы, рациональная технология очистки семян, включающая предварительную, первичную и вторичную очистки, триерование, сортирование и окончательную очистку от татарской гречихи по форме на ленточном сепараторе;
основные конструктивные и кинематические параметры предложенных технических средств.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложе
ны и одобрены на заседаниях научно- технического совета Министер
ства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия и Ир
кутской области, докладывались на региональных научно-
практических конференциях профессорко-преподавательского состава
и аспирантов Бурятской ГСХА имени В.Р. Филиппова (2000-2018 г.),
Восточно-Сибирского ГУТУ (2000-2018 г.), Иркутской ГСХА (2007 и
2010), на международных конференциях в Бурятской ГСХА имени
В.Р. Филиппова (2007), Новосибирском ГАУ (2006), Московском ГАУ
имени В.П. Горячкина (2008), Монгольском СХУ (Улан-Батор, 2010 и
2011), СибИМЭ СФНЦА РАН (2017).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 73 научные работы, в т. ч. 2 монографии и 23 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Получено 6 патентов на изобретения РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы 363 страниц, в том числе 150 рисунков, 11 таблиц. Библиография содержит 291 наименований, в том числе 9 на иностранном языке.