Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1 Анализ методов предпосевной обработки семян сахарной свеклы 11
1.2 Защита семян сахарной свеклы путем создания искусственной оболочки (дражирование) 18
1.3 Технологическая схема подготовки семян сахарной свеклы 21
1.4 Анализ существующих технических средств предпосевной обработки семян
сахарной свеклы путем создания искусственной оболочки 26
Выводы по разделу 43
2 Исследование физико-механических свойств семян сахарной свеклы 45
2.1 Характеристика изучаемых сортов 45
2.2 Методика и результаты проведенных исследований 48
2.2.1 Исследование линейных размеров семян 49
2.2.2 Абсолютная и объемная массы семян 53
2.2.3 Фрикционные свойств семян сахарной свеклы 54
2.2.4 Упругость семян 58
Выводы по разделу 62
3 Теоретические исследования работы барабанного дражиратора семян сахарной свеклы 63
3.1 Обоснование схемы дражиратора 63
3.2 Исследование движение семени в барабанном дражираторе с вращающимся дном 65
3.2.1 Исследование движения семени сахарной свеклы по дну барабана дражиратора 66
3.2.2 Исследование движения семени по стенке барабана 72
3.2.3 Исследование движения семени после удара о рассекатель 75
3.3 Исследование движения клеящего раствора 79
3.3.1 Уравнение движения капли клеящего раствора 79
3.3.2 Определение параметров качественной оболочки семени сахарной свеклы 82
Выводы по главе 85
4 Программа, методика и результаты экспериментальных исследований 86
4.1 Программа экспериментальных исследований 86
4.2 Описание лабораторной установки. Методика проведения исследований и обработка результатов 87
4.2.1 Описание лабораторной установки 87
4.2.2 Методика проведения исследований по определению оптимальных конструктивных и режимных параметров барабанного дражиратора 91
4.2.3 Результаты исследования по определению оптимальных конструктивных и режимных параметров барабанного дражиратора семян сахарной свеклы... 102
4.3 Методика и результаты исследований по определению оптимального количества рабочей жидкости 107
4.4 Методика и результаты исследований по определению оптимального количества рассекателей 109
Выводы по разделу 112
5 Исследование экспериментального дражиратора в производственных условиях 113
5.1 Цель и задачи производственных исследований 113
5.2 Производственные исследования экспериментального дражиратора семян сахарной свеклы 113
5.2.1 Условия проведения производственных исследований 113
5.2.2 Исследования по определению оптимальных конструктивных и режимных параметров экспериментального дражиратора 120
5.2.3 Исследования по определению производительности экспериментального дражиратора 124
5.2.4 Исследования по определению всхожести семян сахарной свеклы после дражирования 125
5.3 Экономическая оценка применения барабанного дражиратора семян сахарной свеклы 126
Выводы по разделу 131
Общие выводы 133
Список литературы 135
Приложения 147
- Защита семян сахарной свеклы путем создания искусственной оболочки (дражирование)
- Исследование линейных размеров семян
- Исследование движения семени сахарной свеклы по дну барабана дражиратора
- Методика проведения исследований по определению оптимальных конструктивных и режимных параметров барабанного дражиратора
Введение к работе
Актуальность проблемы. Сахарная свекла является одной из важнейших технических культур. В настоящее время около 30% мирового производства сахара получают из корнеплодов. В Российской Федерации сахарная свекла — единственный источник его получения [102].
Получение высоких и устойчивых урожаев сахарной свеклы и снижение затрат на ее производство возможно только внедрением научно-обоснованной системы взаимосвязанных мероприятий, включающей в себя: посев в оптимальные сроки высококачественными дражированными семенами гибридов и сортов, включенных в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, правильное размещение культуры в севообороте, внесение рациональных норм органических и минеральных удобрений, своевременную и высококачественную основную и предпосевную обработку почвы, строгое обеспечение рекомендуемой густоты насаждения растений сахарной свеклы при равномерном их размещении, тщательный уход за посевами, своевременную и эффективную защиту посевов от вредителей, болезней и сорняков, многократные рыхления в междурядьях, своевременную и качественную уборку урожая.
Для получения максимального урожая перед уборкой должно быть 75-85 тысяч растений на 1 га при равномерном размещении. Чтобы добиться такого результата на каждом гектаре сеялками точного высева высевают 1,2-1,3 посевных единиц (в одной посевной единице содержится 100 тысяч дражированных семян с лабораторной всхожестью не ниже 85%). Оптимальный состав драже содержит инсектицид - фурадан, фунгицид — ТМТД, водоабсорбенты, микро-элементы. Посев дражированными семенами проводят так, чтобы семена равномерно ложились на глубину 2-3 см, чтобы обеспечить максимальный контакт с почвой.
Дражирование, то есть создание на поверхности семян искусственной оболочки, увеличивающей их размеры и массу, выравнивающий поверхность позволяет использовать их для точного посева и тем самым избежать в последующем ручного прореживания, что значительно сокращает затраты ручного труда. Введение в дражировочную массу инсектицидов, фунгицидов, гербицидов защищают растения соответственно от вредителей, грибных заболеваний, сорных растений, а добавка стимуляторов роста, микроудобрений, водоабсор-бентов способствует прорастанию на начальных периодах развития растений.
Почти 80% посевов одной из важнейших сельскохозяйственных культур — сахарной свеклы производятся дражированными семенами, к сожалению большая часть этих семян завозится по импорту. Все большее значение приобретает дражировка семян для овощных, цветочных, кормовых и газонных культур, но практически монополистами остаются зарубежные фирмы.
В бывшем СССР и современной России неоднократно предпринимались попытки организации дражировки семян, в первую очередь, сахарной свеклы и все отечественные семенные заводы по подготовке семян этой культуры имеют цеха по дражировке семян. Но они не могут конкурировать с западными технологиями, которые постоянно совершенствуются за счет использования нового оборудования и новых составов дражировочной массы. Основная проблема -моральное устаревание техники (технологические линии разрабатывались в конце 60-х годов 20-ого столетия, а техника устанавливалась в середине 70-ых годов), а по известным причинам, в первую очередь финансовым, приобретение нового оборудования за счет оборотных средств семенных заводов оказалось невозможным.
Надо отметить, что средняя стоимость цеха по производству дражиро-ванных семян зарубежного производства оценивается примерно в пять миллионов долларов, что несомненно является непомерно высокой ценой для российского сельхоз-товаропроизводителя.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что создание производственной системы для получения дражированных семян сахарной свеклы станет серьезным шагом в развитии такой важной для российского сельского хозяйства отрасли, как производство и переработка сахарной свеклы.
Поэтому работа, посвященная повышению урожайности и снижению себестоимости сахарной свеклы, за счет совершенствования качества дражирова-ния семян сахарной свеклы барабанным дражиратором с вращающимся дном, является актуальной и практически значимой для сельскохозяйственного производства.
Работа проводилась по планам НИОКР ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (тема №23 «Разработка рабочих органов машин для зерновых, овощных культур и корнеплодов»).
Цель исследования. Повышение качества дражирования семян сахарной свеклы с обоснованием конструктивных и режимных параметров дражиратора, обеспечивающих повышение урожайности сахарной свеклы.
Объект исследования. Технологический процесс дражирования семян сахарной свеклы барабанным дражиратором с вращающимся дном.
Предмет исследования. Конструктивные и режимные параметры барабанного дражиратора с вращающимся дном.
Методика исследования. В качестве основных методик использовались методика системных исследований; аналитическое описание технологических процессов на основе законов и методов классической механики и математического анализа; методика планирования многофакторных экспериментов; методики лабораторных и лабораторно-полевых исследований разрабатываемых процессов дражирования семян сахарной свеклы и технических средств. Обработка результатов осуществлялась с применением ПЭВМ, программ STATIS-TICA, Microsoft Excel и др.
Научная новизна. Конструктивная схема барабанного дражиратора с вращающимся дном; теоретические зависимости, позволяющие описать про-
цесс дражирования семян сахарной свеклы в барабанном дражираторе с вращающимся дном; уравнение регрессии для определения оптимальных значений конструктивных и режимных параметров барабанного дражиратора с вращающимся дном.
Практическая значимость. Результаты научных исследований послужили основой для разработки барабанного дражиратора с вращающимся дном. Использование экспериментального дражиратора позволяет повысить количество качественно дражированных семян сахарной свеклы до 98 % и всхожесть семян на 4 %.
Реализация результатов исследований. Барабанный дражиратор с вращающимся дном внедрен в ООО «ФМРус» г. Новомосковск Тульской области. Семена сахарной свеклы, дражированные в барабанном дражираторе с вращающимся дном, высевались в хозяйствах Пензенской, Тульской, Воронежской и других областей.
Апробация. Основные результаты исследований по работе докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2009-2010 гг.), ФГОУ ВПО «РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева» (2004, 2008 гг.), ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» (2009 г.), ФГОУ ВПО «Пензенская ГТА» (2008 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 1 статья в издании, указанном в «Перечне ... ВАК». Пять статей опубликованы без соавторов. Общий объем работ — 1,2 п.л., из них автору принадлежит 0,7 п.л.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и приложения. Диссертация изложена на 146 с, содержит 15 табл., 52 ил., 28 с. приложений. Список используемой литературы включает 116 наименований, в т.ч. 5 на иностранных языках.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
Технологическая схема и конструкция барабанного дражиратора с вращающимся дном.
Результаты исследований физико-механических свойств семян сахарной свеклы, необходимые для разработки дражиратора.
Теоретическое обоснование дражирования семян сахарной свеклы в барабанном дражираторе с вращающимся дном.
Результаты экспериментальных исследований по дражированию семян сахарной свеклы, обосновывающие основные конструктивные и режимные параметры (частота вращения дна барабана; степень загрузки барабана; время, затраченное на процесс дражирования; оптимальное количество рассекателей, установленных в барабане дражиратора, оптимальное количество клеящего раствора, подаваемого на семена барабанного дражиратора с вращающимся дном).
Результаты производственной проверки барабанного дражиратора с вращающимся дном по определению оптимального значения частоты вращения дна барабана, степени загрузки барабана дражиратора, время затраченное на процесс дражирования, максимальной производительности.
Автор считает своим долгом выразить благодарность д-т техн. наук, профессору Кухареву О.Н.; д-т с-х наук, профессору Клочкову Ю.Е.; д-т техн. наук, профессору Ларюшину Н.П.; канд. техн. наук Сёмову И.Н., аспирантам, лаборантам и студентам - дипломникам кафедр «Сельскохозяйственные машины», «Организация сельскохозяйственного производства» ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» за помощь в разработке проблемы и проведении экспериментальных исследований, в организации широкой производственной проверки и внедрения результатов исследований по теме диссертации. По результатам исследований с указанными сотрудниками имеются совместные и раздельные публикации в печати.
Защита семян сахарной свеклы путем создания искусственной оболочки (дражирование)
Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур возможно только при использовании для посева семян с высокими сортовыми и посевными качествами. Предпосевная обработка семян не только улучшает всхожесть, но и освобождает семена от возбудителей болезней, значительно повышает их жизнеспособность и делает их прорастание более быстрым, что существенным образом влияет на урожайность, качество и себестоимость конечной продукции от которых во многом зависит рентабельность отрасли.
Оценку посевных качеств семян, проводит государственная семенная инспекция [63,85]. Понятие «посевные качества семян» включает в себя всхожесть, энергию прорастания, силу роста, жизнеспособности влажность, частоту и зараженность семян вредителями и болезнями. Эти показатели регламентируются отраслевыми стандартами РФ (ОСТ 10.244.2000 - ОСТ 10 255-2000). Из методов оценки посевных качеств семян наиболее значимыми являются такие показатели, как энергия прорастания, лабораторная и полевая всхожести. Энергию прорастания и лабораторную всхожесть определяют в условиях, близких к идеальным — в термостатах [63, 74, 75, 81]. Энергия прорастания характеризует дружность прорастания семян. От нес в значительной степени зависит полевая схожесть. Если энергия прорастания низкая, то полевая всхожесть тоже снижается [63, 74, 75, 81]. Под полевой всхожестью понимают количество семян, давших всходы в поле. Показатель выражается в процентах по отношению ко всем посеянным или к посеянным всхожим семенам. Полевая всхожесть всегда ниже лабораторной, поскольку прорастание семян ингибируют и сама почва, и содержащиеся в ней патогенная флора, и почвенный раствор и т.д. Снижение полевой всхожести может быть обусловлена рядом факторов (запоздалый, или неоправ данно ранний сев, некачественная обработка почвы и т.д.), а также уровень подготовки семян к посеву [63, 74, 75, 81]. Методы воздействия на семена при допосевной и предпосевной обработки делят на физические, биологические, микробиологические, химические и их комбинации [93]. Предпосевная обработка биологическими веществами в целях зашиты семян от вредителей и болезней, а также стимуляции прорастания, отличается высокой эффективностью и исключает загрязнение окружающей среды [32, 80, 93]. В настоящее время используется свыше 500 химических соединений и препаратов, которые оказывают влияние на семена, стимулируя их рост, или защищают семена от болезней и вредителей. Химические вещества делятся на: протравители, микроэлементы, стимуляторы прорастания семян и роста. Основное значение протравителей — защитить, семена от патогенной микрофлоры и вредителей, т. е. они являются фунгицидами и инсектицидами [31, 32, 14, 24, 67, 73, 82, 98, 99,100]. Из огромного числа других соединений доказана целесообразность применения для обработки семян микроэлементов - разных для разных зон и куль-тур [18, 93]. Предпосевная обработка семян включает в себя несколько основных приемов, а именно: воздействие электрической энергии; сортировка; обеззараживание; скарификация; стратификация: промораживание; намачивание; бар-ботирование; протравливание; инкрустирование; дражирование и др. Различные способы воздействия электрической энергии на семена имеют сходный механизм действия - активация электронного комплекта молекул, ионизация их, образование свободных радикалов, наведение дополнительной энергии. Все это приводит к активации биохимических реакций и стимулирует прорастание. Физические воздействия ничем не обогащают семена, а только способствуют лучшему использованию уже имеющихся в них веществ, поэтому общая эффективность физических факторов в высокой степени предопределяется состоянием запасных веществ, которые сильно изменяются в зависимо сти от биологических особенностей семян. Воздействие физических факторов кратковременно и поэтому стимулирующие влияние их проявляется также кратковременно, постепенно ослабляясь и, наконец, полностью прекращается [5, 8, 9, 93]. Сортировка - распределять семена по сортам, качеству, размерам, по сходным признакам с использованием различных признаков семян. Одним из проверенных способов сортировки следует считать калибровку семян по линейным размерам (длине, ширине, толщине). Не менее эффективна сортировка семян по плотности. Обеззараживание — предотвращение переноса болезней и вредителей на растения вместе с семенами. В процессе формирования, созревания, подработки и хранения семян они становятся носителями внутренней и внешней (эпифитной) микрофлоры. Наличие микрофлоры на семенах снижает их полевую всхожесть, холодостойкость проростков и увеличивает заболеваемость растений. Проводят термическую обработку, обеззараживание ядохимикатами. Скарификация — поверхностное повреждение твердых оболочек семян для ускорения их прорастания. Этот способ используют для особой группы растений, зародышам семени которых не свойствен период покоя. Потенциально эти семена могут прорастать в любое время после созревания. Чтобы этого не произошло в неблагоприятный период (в конце лета - осенью), они покрыты плотной, твердой, водонепроницаемой оболочкой. В природе опавшие осенью семена подвергаются воздействию зимних переменных температур, от низких положительных до больших отрицательных. Оболочка семени постепенно разрушается, внутрь проникает влага, и весной, при наступлении постоянных положительных температур, семя прорастает. В культуре приходится применять искусственную скарификацию. Например, семена обрабатывают кипятком. Хорошие результаты дает попеременное воздействие низких и высоких температур. Семена помещают сна чала в кипяток, затем в ледяную воду. Процедуру повторяют 2—3 раза. Такой способ называется термической скарификацией. При механической скарификации семена перетирают с крупным речным песком или осторожно надрезают, надпиливают, прокалывают. Есть и химическая скарификация: оболочку размягчают, воздействуя на нее концентрированными кислотами [88]. Стратификация — это длительное хранение семян при пониженных положительных температурах. Есть разные способы стратификации, и зависят они от длительности процесса. Дело в том, что семена одних растений необходимо стратифицировать в течение трех-четырех месяцев, других - шесть месяцев, девять или двенадцать и более. Семенам с коротким периодом стратификации искусственное содержание при пониженных температурах можно заменить на естественную стратификацию - их просто пораньше высевают в открытый грунт. Семена же, которые требуют длительной стратификации (12 месяцев и более), смешивают с увлажненным крупнозернистым песком или торфяной крошкой в соотношении 1:3 и хранят в помещении с температурой 1—5С, не давая им пересыхать [92]. Промораживание — хранение семян при низких температурах, в частности в морозильных камерах, которое может существенно снизить сроки стратификации [8]. На семена некоторых растений хорошо влияет многократное промораживание. Семена высыпают в емкости и заливают водой так, чтобы они были полностью ею покрыты. Оставляют в воде на несколько часов при комнатной температуре, затем убирают в морозильную камеру. Так повторяют 5-7 раз.
Исследование линейных размеров семян
Сахарная свекла — важнейшая техническая культура, возделываемая для получения из нее сахара и на корм животным. Ботаническая характеристика. Сахарная свекла (Beta vulgaris L., v. saccharifera) принадлежит к семейству Маревые (Chenopodiaceae), к тому же виду, что и кормовая, листовая и столовая свекла [36, 39, 84].
Главный корень, или корнеплод, сахарной свеклы имеет конусообразную удлиненную форму и несколько сжат с боков. Листья сахарной свеклы крупные, цельные, черешковые. Форма их меняется с возрастом: у молодых листьев черешки короткие и пластинки округлой формы, у более старых — черешки удлиняются, а пластинка приобретает сердцевидную форму.
Сахарная свекла - двулетнее растение. При нормальных условиях она проходит цикл развития на протяжении двух периодов вегетации.
Современные сорта сахарной свеклы содержат в корнеплодах в среднем 17...19% сахара и могут обеспечить сбор сахара до 10 т/га и более. Сахарная свекла относится к числу наиболее высокоурожайных растений, занимая по общему сбору продукции с единицы площади одно из первых мест среди полевых культур.
По кормовому достоинству сахарная свекла значительно превосходит кормовую: в 100 кг ее корнеплодов содержится 26 кормовых единиц и 1,2 кг переваримого протеина, 0,5 — кальция и 0.5 кг фосфора. В урожае 300 ц/га корнеплодов и 150 ц/га листьев содержится 10 500 кормовых единиц.
Велико и агротехническое значение сахарной свеклы. Требуя глубокой обработки почвы, внесения удобрений и тщательного ухода за посевами, она является ценным предшественником для многих сельскохозяйственных культур и повышает общую продуктивность полевых севооборотов. Это подтверждают данные Рамонской опытной станции Всероссийского научно-исследовательского института сахарной свеклы и сахара имени А. Л. Мазлумо-ва (ВНИИСС).
К странам с развитым свеклосеянием относятся Россия, Украина, Белоруссия, Франция, США, Польша, Германия, Италия, Румыния, Испания, Чехия, Англия, Бельгия, Венгрия, Турция, Сербия всего более 50 стран — 80% всех посевных площадей и валового сбора сахарной свеклы сосредоточены в Европе.
В Российской Федерации 139 сортов и гибридов сахарной свеклы включены в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию на территории России (88 приходится на зарубежные сорта). Из них интерес представляют наиболие распространенные и перспективных высокоурожайные сорта семян сахарной свеклы Российской селекции. Для исследования ними выбраны: ЛМС 94, Рамсем 1 и Рамонская односемянная 99
Льговский МС 94 односемянный, диплоидный гибрид на стерильной основе, N типа получен на Льговской ОСС. Средняя урожайность корнеплодов Центрально-черноземного региона 376 ц/га. Содержание сахара 17,4%. Сбор сахара 72 ц/га, вероятный выход сахара на заводе 69 ц/га. Масса корнеплода 544 г. Средне поражался корнеедом, росой мучнистой, сильно - корневыми гнилями. Превосходит популярный сорт Льговская односемянная 52 по урожайности корнеплодов на 4,2 т/га, а по сбору сахара — на 0,75 т/га. Этот гибрид допущены к использованию в Центрально-Черноземном, Нижневолжском и Уральском регионах.
Рамонская односемянная 99 односемянный, диплоидный сорт, N типа выведен в ВНИИСС г. Рамонь Воронежской обл. Сорт урожайно-сахаристого направления. Обладает прямостоячим типом листовой розетки, средней вырав-ненностью по высоте растений, ширококонической формой корнеплода. Погруженность в почву 95 %. Отличается хорошими технологическими качествами. В Центральном регионе средняя урожайность корнеплодов 442 ц/га, содер I жание сахара 17,8%, сбор сахара 78,3 ц/га, у среднего стандарта соответственно
347,7 ц/га, 18,7% и 64,7ц/га. Масса корнеплода 633 г. Средняя урожайность корнеплодов в Центрально-Черноземном регионе 367,2 ц/га, содержание сахара 15,9% сбор сахара 59,2 ц/га, у среднего стандарта соответственно 392,8 ц/га, 15,8% и 62,9 ц/га. Масса корнеплода 507 г. В Воронежской области, превысил средний стандарт по урожайности корнеплодов на 23,8 ц/га, содержанию сахара на 0,4%, сбору сахара на 5,7 ц/га, при уровне соответственно 428,8 ц/га, 16,5% и 71,5 ц/га. Масса корнеплода 543 г. Средне поражался корнеедом, церкоспорозом и мучнистой росой. Допущен к использованию в Средневолжском, Западно-Сибирском и Восточно-сибирском регионах.
Рамсем 1 создан в ООО Научно-Производствен ное Селекционно-Семеноводческое Предприятие «Рамонские Семена» включен в Госреестр в 2005 году по Центральному региону сорт урожайно-сахаристого направления. Односемянный триплоидный гибрид на стерильной основе, N типа. Средняя урожайность корнеплодов в регионе 404,5 ц/га, содержание сахара 17,5%, сбор сахара 71,1 ц/га. Масса корнеплода 547 г. В Рязанской области, где рекомендуется возделывание гибрида, урожайность корнеплодов 428 ц/га, сбор сахара 76,3 ц/га. В полевых условиях выше среднего поражался церкоспорозом и мучнистой росой, сильно - корнеедом.
Опыты проводились в ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» на семенах сахарной свеклы выращенной в Пензенской (Рамонская односемянная 99) и Тульской области (ЛМС 94 и Рамсем 1) в 2008 и 2009 гг.
Исследование движения семени сахарной свеклы по дну барабана дражиратора
Абсолютная масса семян зависит от особенностей сорта и тех условий, в которых он возделывался. Ее определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 12042-89 [23], следующим образом. Образец чистых семян насыпают на стол ровным слоем в форме квадрата, делят его по диагонали на четыре треугольника и из двух противоположных треугольников отсчитывают две пробы по 1000 семян. При этом зерна берут подряд, без выбора и пропусков. Отобранные пробы семян взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. Повторность опыта пятикратная. Расхождение между навесками не должна превышать 10%.
Под объемной массой семян или натурой, понимают массу одного литра семян, выраженную в граммах. Она также является величиной индивидуальной, зависящей от особенностей сорта и различий почвенно-климатических условий, а также агротехники возделывания. Объемную массу семян определяют при помощи литровой пурки, состоящей из мерки, наполнителя, цилиндра с воронкой, ножа и весов с разновесами, следующим образом. В щель мерки вставляют нож, на который кладут падающий груз, а затем на мерку надевают наполнитель. Семена насыпают в цилиндр, установленный на наполнителе, и нажимая на рычажок замка, открывают заслонку воронки. Быстро, но без сотрясений, вынимают нож из мерки - груз и семена при этом упадут в мерку. В щель снова вставляют нож, отрезая при этом избыточный слой насыпанных семян. Затем мерку с наполнителем снимают с подставки, наполнитель отделяют, а задержавшиеся на ноже семена выбрасывают и вынимают нож из щели. Мерку с семенами подвешивают к коромыслу и взвешивают семена с точностью до 0,5 грамма. Полученная масса семян численно равна их натуре. Повторность опыта пятикратная.
Результаты исследований массовой характеристики семян сахарной свеклы с достаточной достоверностью позволяют утверждать, что абсолютная масса семян сахарной свеклы колеблется в пределах: сорта ЛМС 94 - 16 г, сорта Рамсем 1 - 15 г, сорта Рамонская односемянная — 19,4 г при коэффициенте вариации соответственно 6,4%, 7,2% и 6,8%; объемная масса семян составила 442,436 и 450 г/л.
Фрикционные свойства семян сахарной свеклы, как и других физических тел, характеризуются коэффициентами внутреннего и внешнего трения. Коэффициент внутреннего трения характеризует трение семян между собой в слое и определяется углом естественного откоса. Коэффициент внешнего трения, в зависимости от состояния тела, подразделяется на статический - коэффициент трения покоя и динамический - коэффициент трения движения. Коэффициенты трения семян зависят от многих факторов, основными из которых являются влажность, свойства поверхности, форма и размеры, скорость перемещения и др.
Нашей задачей являлось исследование фрикционных свойств семян сахарной свеклы сорта ЛМС-94, Рамонская односемянная 99 и Рамсем 1 для условий наиболее типичных в практике посева: стандартная влажность, движение по металлическим поверхностям.
Методика измерения угла естественного откоса заключалась в следующем. На горизонтальную поверхность стола равномерным потоком высыпалось определенное количество семян (примерно 500г) до образования конуса правильной формы, затем при помощи специально изготовленного прибора (рис. 2.4) измеряли угол естественного откоса.
Прибор состоит из основания 1, шкалы 2, проградуированной в градусах, стрелки 3, жестко связанной с осью 4, проворачивание которой в отверстии основания 1, предотвращается гайкой 5. К стрелке под углом 90 жестко крепится мерная линейка 6. Для замера угла необходимо расфиксировать при помощи гайки 5 ось 4, затем пододвинуть прибор к основанию семенного конуса таким образом, чтобы мерная линейка легла на образующую конуса, и вновь зафиксировать ось. Стрелка покажет на шкале величину угла естественного откоса. Опыт проводится в десятикратной повторности.
Для определения статического коэффициента трения использовали прибор (рис. 2.5), состоящий из основания 4 винта 5, шкалы 1, стрелки 2, установленной под углом 90 к наклонной плоскости 3, на которую крепится испытуемая поверхность. Вращением винта можно изменять угол наклона плоскости в пределах от 0 до 90. На закрепленную поверхность укладывали 10 семян сахарной свеклы, плавным вращением винта 5 увеличивали угол наклона плоскости 3. Моменту начала скольжения трущихся тел соответствует угол статического трения, указываемый стрелкой 2 на шкале 1 прибора. Повторность опыта пятикратная для каждого вида испытуемой поверхности: стальная очищенная от ржавчины и из алюминиевого сплава.
Динамический коэффициент трения определяли с помощью установки ВИСХОМа с дисковым прибором (рис. 2.6) [97].
Методика проведения исследований по определению оптимальных конструктивных и режимных параметров барабанного дражиратора
Установка изготовленна в ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» совместно с ООО «ФМРус», она содержит: раму 1, на которой установлен бункер-дозатор 4 с вибролотком 3 в нижней части, барабан дражиратора 16 с вращающимся дном 17 которое выполнено из обрезиненого материала и имеет форму усеченного конуса с большим основанием вверх. Привод вращающегося дна 17 осуществляется от электродвигателя 14. Внутри барабана для распределения клеющего раствора по поверхности дражируемых семян установлен спиндиск приводимый во вращение от электродвигателя 13 через редуктор 12 и рассекатели 18, предназначенные для изменения траектории движения семян от перефирии барабана дражиратора 16 к его центру (зоне дражирования). Для более равномерного нанесения оболочки на семена в нижней части барабана дражиратора установлен вентилятор 15. Для загрузки семян, подачи клеющего раствора и дражировочного порошка в крышке барабана дражиратора предназначены отверстия 6,7,8. Для контроля процесса дражирования предназначен верхний люк 9. По окончании процесса дражирования выгрузка семян осуществляется через выгрузной люк 10. Для контроля частот вращения вращающегося дна 17, спин-диска 11, частоты вращения вентилятора и частоты вибролотка установлена пусковая станция 2.
Последовательность проведения опытов следующая. Сухой состав для дражирования семян (дражировочный порошок) состоящий из микро- и макроудобрений, витаминов, регуляторов роста, загружают в бункер дозатор 4 расположенном на раме 1. Откуда он поступает в барабан дражиратора 16 через отверстие 6. Подача состава для дражирования семян регулируется заслонкой 5 и с помощью вибролотка 3, частота которого устанавливается пусковой станцией 2. Предварительно подготовленные семена дражируемой культуры загружаются в барабан дражиратора 16 через верхний люк 9, после чего люк закрывается. Включается вентилятор поддува 15 дражиратора с помощью пусковой станции. Далее через привод 12 от электродвигателя 13 включается вращающиеся дно 17 барабана дражиратора 16. Дно барабана 17 барабана дражиратора 16 выполнено из обрезиненого материала и имеет форму усеченного конуса с большим основанием вверх (рис. 4.3, 4.4). Частота вращения дна барабана 17 і регулируется с помощью частотного инвертора, безступенчато. Затем через привод от электродвигателя 14 запускаем рассекатель (спиндиск) 11 клеющего раствора (рабочей жидкости), причем рассекатель 11 клеющего раствора, для лучшего распыления потока поступающего клея, имеет волнообразную поверхность и вращается со скоростью ю2 причем направление вращения может меняться. Клеющий раствор (рабочая жидкость) поступает из мерной емкости через отверстие 8 в крышке барабана дражиратора 16.
Подача рабочей жидкости (клеющего раствора) и дражировочного порошка осуществляется поочередно и непрерывно до получения драже требуемых размеров и соответствующих требованиям стандарта.
При установившимся режиме дражирования на стадии 3/4 истечения дражировачного порошка подаётся комплекс защитных средств (инсектицидов) в виде сухого порошка через отверстие 7 в крышке барабана дражиратора 16.
При вращении дна 17 барабана дражиратора 16 семена за счет центробежных сил перемещаются от центра к стенкам барабана дражиратора 16 пре-катываются по нему, а затем встречаются с рассекателем 18, который направляет их к центру барабана дражиратора 16. Таким образом семена совершают сложное движение (поступательное и вращательное) и интенсивно перемешиваются. Цикл повторяется несколько раз до тех пор пока семена полностью не покроются оболочкой из дражировочных компонентов. Затем в барабан дражиратора 16 добавляется краситель. После этого ведется укатка драже в течении нескольких минут с целью уплотнения оболочки. По окончанию процесса дражирования выгрузка готовых семян осуществляется через выгрузной люк 10.
Качество дражирования семян в барабанном дражираторе зависит от множества факторов. Поэтому лабораторные исследования проводились с применением методики планирования многофакторного эксперимента. При планировании эксперимента в первую очередь выбирается критерий оптимизации, то есть параметр, по которому оценивается исследуемый объект и который связывает факторы в математическую модель. Необходимо стремиться к тому, чтобы критерий оптимизации был один, имел ясный физический смысл и количественную оценку [16, 83].
За критерии оптимальности процесса дражирования принимали качество семян после выхода из дражиратора (% качественных семян). На основе априорного ранжирования были отобраны следующие основные факторы влияющих на качественные показатели процесса дражирования эксперементальным аппаратом: D - диаметр барабана дражиратора, мм; оси - частота вращения дна барабана, мин-1; V- степень загрузки барабана дражиратора, %; t - время затраченное на процесс дражирования, мин; h - высота барабана дражиратора, мм; d - диаметр спин диска, мм; со2 - частота вращения спиндиска, мин"1; t - время подачи клеящего раствора, мин и уровни их варьирования которые представлены в таблице 4.1.
В дальнейшем проводился отсеивающий эксперимент, по результатам которого после обработки получилась информация о значимости каждого параметра, это позволило исключить из дальнейшего рассмотрения малозначащие факторы и сократить объем дальнейших исследований. Планы проведения экспериментов и методики обработки результатов подробно описаны во многих литературных источниках [12, 14, 28, 44, 45, 64]. В соответствии с ними проводились опыты и математическая обработка данных.
