Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Соя на Дальнем Востоке 9
1.2 Характеристика растений, бобов и семян сои 14
1.3 Физико-механические свойства сои 23
1.4 Прочность и механическое травмирование семян 41
1.5 Влияние технологических факторов на повреждение семян сои рабочими органами МСУ комбайна 48
1.6 Использование эластичных материалов для снижения механических повреждений семян сои
1.7 Выводы и задачи исследования 57
ГЛАВА 2 Теоретические исследования 58
2.1 Колебание растительной массы при обмолоте 58
2.2 Взаимодействие плодовой оболочки сои с рабочими органами молотильно-сепарирующего устройства 63
ГЛАВА 3 Методика экспериментальных исследований 75
3.1 Программа работ и объекты экспериментальных исследований 75
3.2 Исследование физико-механических свойств стеблей, бобов и семян сои 77
3.3 Методика проведения лабораторно-полевых исследований растений сои 78
3.4. Методика проведения лабораторных исследований размеров бобов и семян сои 79
3.5 Методика определения аэродинамических свойств бобов и семян сои 83
3.6 Методика определения коэффициентов трения 85
3.6.1 Методика определения статического коэффициента трения 86
3.6.2 Методика определения динамического коэффициента трения 86
3.7 Методика определения коэффициента восстановления скорости семян сои при ударе
3.8 Методика определения работы, необходимой для разрушения стеблей 89
3.9 Методика определения динамической прочности бобов сои 91
3.10 Методика определения работы при обмолоте бобов сои 92
3.11 Методика определения статической прочности бобов и семян сои 93
3.12 Методика определения повреждения семян сои 97
3.13 Методики определения влажности и искусственного увлажнения семян сои 99
3.14 Полевые испытания при обмолоте сои .103
3.15 Обработка экспериментальных данных 106
ГЛАВА 4 Результаты экспериментальных исследований 109
4.1 Размещение растений на поверхности поля 109
4.2 Характеристика растений сои 111
4.3 Размерные характеристики бобов и семян сои 116
4.4 Аэродинамические свойства бобов и семян сои 123
4.5 Исследование коэффициента восстановления скорости семян сои при ударе 126
4.6 Определение коэффициентов трения стеблей, бобов и семян сои 129
4.7 Определение прочности стеблей и бобов сои. Определение работы 132
4.8 Определение прочности семян сои 140
4.9 Снижение травмирования семян за счет применения эластичного материала в МСУ 146
4.10 Исследование работы аксиально-роторного МСУ при обмолоте сои
ГЛАВА 5 Экономическая эффективность снижения механического повреждения семян сои 154
5.1 Экономическая оценка эффективности снижения механических повреждений семян сои 154
5.2 Энергетическая оценка технологического процесса уборки сои 161
Выводы и предложения 164
Список литературы 166
Приложения 179
- Характеристика растений, бобов и семян сои
- Колебание растительной массы при обмолоте
- Методика проведения лабораторных исследований размеров бобов и семян сои
- Исследование коэффициента восстановления скорости семян сои при ударе
Введение к работе
Нам нужно достигнуть того, чтобы наша наука стала еще более активным и действенным двигателем технического прогресса в сельском хозяйстве, чем это имеет место сегодня.
В. А. Желиговский,
академик ВАСХНИЛ
(из вступительного слова памяти
академика В.П. Горячкина)
Сравнительно быстрое производство сои в двадцатом веке стало возможным в результате проведения широких исследований в области селекции и разработки технологических процессов интенсивного возделывания этой культуры. По объему производства в мире соя является главнейшей зернобобовой культурой, которая имея высокое содержание белка, поможет в двадцать первом столетии решать продовольственную проблему.
На российском Дальнем Востоке основным районом возделывания этой ценной культуры является Амурская область. Увеличение объема производства сои возможно за счет интенсивных факторов развития: качественного выполнения технологических процессов при уборке сои, внедрения высокопродуктивных сортов сои, внедрения новейших достижений науки, техники и передовой практики.
Наряду с увеличением производительности семян сои ставятся задачи по улучшению качества продукции, устранению ее потерь на всех стадиях производства и переработки.
Одно из трудоемких мест производства - уборка, где потери достигают 26%. Согласно исследований [14,15,39,82,85, 96,105,122] механические повреждения, возникающие при воздействии рабочих органов комбайна на семена
сои снижают ее полевую всхожесть на 20-30 %. Кроме этого, механически поврежденные семена снижают ценность товарной продукции. Современные зерноуборочные комбайны из-за несовершенства конструкций молотильных аппаратов, нарушения технологических регулировок в большой степени повреждают семена сои, которые имеют не высокую механическую прочность. Это значит, что существующие средства механизации для уборки сои не полностью соответствуют физико-механическим особенностям семян сои. Снижение механических повреждений семян сои может повысить их посевные качества, увеличить всхожесть и стать резервом увеличения производства сои.
В СССР увеличению производства сои уделялось большое внимание. Однако последние пятнадцать лет наблюдалось сокращение площадей под соей. Тенденция к их сокращению была преодолена в дальневосточном регионе в 2000 году. В стране изменились формы хозяйствования, активизировался индивидуальный сектор, изменился характер земельных отношений. Увеличилась доля населения, участвующего в производстве сельскохозяйственной продукции, выросло число крестьянско-фермерских хозяйств (КФХ) и сельскохозяйственных производственных кооперативов (СПК). Это требует внедрения новой техники, менее металло- и энергоемкой, более дешевой. Таким может стать зерноуборочный комбайн ПН-100 «Простор» с аксиально-роторным молотиль-но-сепарирующим устройством.
Классические молотильные устройства, работающие с семенами сои, имеют очень существенный недостаток: повышенное травмирование семян. Причиной повышенного травмирования семян сои являются особенности её" физико-механических свойств, их недостаточная изученность, а не имея этих знаний трудно обеспечить работу МСУ и всего комбайна на высоком агротехническом уровне. Поэтому, классические МСУ не удовлетворяют требования дальнейшего улучшения качества обмолота сои.
Целью диссертационной работы является снижение механических повреждений семян сои путем изыскания теоретических и технологических возможностей улучшения процесса обмолота.
Научная гипотеза состоит в том, что использование эластичных планок ротора обеспечит снижение повреждений семян сои аксиально-роторным моло-тильно-сепарирующим устройством.
Объектом исследования являлся технологический процесс взаимодействия рабочих органов аксиально-роторного МСУ комбайна с растениями сои при обмолоте.
Работа выполнялась в соответствии с областной целевой программой «Научное обеспечение агропромышленного комплекса на 2001-2005 годы», утвержденной Постановлением Главы Администрации Амурской области №593 от 26.09.2000г.
' В работе проанализированы основные физико-механические свойства бобов, семян и растений сои, рассмотрены теория и методы технологического воздействия рабочих органов комбайна при уборке сои.
Данный анализ позволил выявить пути снижения травмирования семян сои, сформулировать научную гипотезу, цель работы и поставить задачи исследований.
На основе теоретических и экспериментальных исследований определены методы технологического воздействия рабочих органов аксиально-роторного молоти л ьно-сепарирующего устройства комбайна ПН-100 «Простор» в условиях Амурской области.
Проведена сравнительная оценка некоторых физико-механических свойств сои и зерновых культур. Рассмотрен процесс взаимодействия рабочих органов аксиально-роторного молотил ьно-сепарирующего устройства на бобы сои, при которых происходит их разрушение и определена величина работы.
Экспериментально обосновано снижение механического повреждения семян сои за счет внедрения планок из эластичного материала в аксиально-
роторное молотильное устройство зерноуборочного комбайна ПН-100 «Простор».
Па защиту выносятся следующие основные положения:
1. Результаты теоретических исследований взаимодействия бобов и се
мян сои с рабочими органами комбайна.
Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств бобов и семян сои.
Результаты экспериментальных исследований по выбору конструктивных и кинематических параметров рабочих органов молотильно-сепарирующего устройства комбайна ПН-100 «Простор» на уборке сои.
Характеристика растений, бобов и семян сои
Соя относится к семейству бобовых (Fabaceae), роду соя (Glycine L.), виду соя культурная (G. hispida Мах). В мировом земледелии соя известна более шестидесяти веков [67]. Соя - древняя и вечно молодая культура. В Китае она считалась священным растением. В Европу соя попала в конце восемнадцатого века. В нашей стране сою стали выращивать в конце девятнадцатого века на Дальнем Востоке, хотя первые упоминания о ней находим в записках Василия Пояркова в середине семнадцатого века. Соя хорошо прижилась на Северном Кавказе и в тридцатые годы XX века спасла от голода десятки тысяч жителей Краснодарского края, Поволжья.
И сейчас вновь встает вопрос о сое, о расширении отечественного ее производства. Чем же замечательна соя? Об этом коротко и емко сказал дальневосточный селекционер В.А. Золотницкий: «Ни одно растение в мире не может произвести в сто дней столько жира и белка, сколько дает соя, ни одно растение не может соперничать с ней по количеству вырабатываемых из нее продуктов». Значение культуры определяется возможностью ее использования. «Ни одно другое растение не может соперничать с соей по количеству ценных пищевых продуктов и веществ, производимых с единицы площади посева» [136].
Удивительная особенность, которая поставила сою на первое место в мире производства зернобобовых и масличных культур — это одновременно высокое содержание белка и жира. Мировая практика признала, что соевый белок наиболее высококачественный, самый распространенный и дешевый источник растительного белка (рис. 1.7).
По данным ФАО суточная норма потребления белка человеком должна быть 90-100 г, так как потребность в белке составляет 0,7 г на 1 кг массы человека. Рекомендовано потребление до 55 % животного и 45 % растительного белка. По данным этой же организации на планете ежегодно умирает от голода около 30 млн. человек [11]. Увеличение производства сои могло бы значительно приблизить решение белковой проблемы и в нашей стране.
Комиссия по производству продуктов питания и сельскому хозяйству ООН установила, что один гектар пашни обеспечивает потребности в протеине при возделывании сои быстрее, чем при производстве мяса КРС на 5304 человеко-дней (рис. 1.8).
За последние десять лет сортовой состав сои обновился на 80%. В настоящее время в Государственный реестр включено 9 сортов, но недостаточно информации об их физико-механических свойствах.
Размерные и весовые характеристики стеблей сои необходимы для определения технологии уборки, работы комбайнов, транспортных и других средств. Прочностно-деформационные характеристики и коэффициенты трения служат основанием для расчета и проектирования измельчителей и МСУ. Весовые и жёсткостные характеристики семян сои требуются для выбора кинематического режима работы МСУ. Малый выход товарных семян сои, по мнению специалистов и учёных [15,21,28,45,49,58,101,104] обусловлен тем, что современные МСУ травмируют семена сои из-за несовершенства своих конструкций. Очевидно, что большой процент дробления семян при обмолоте может быть не только за счет конструктивных особенностей молотильного аппарата и нарушения технологических и кинематических режимов их работы, а также за счет физико-механических особенностей бобов и семян сои. Ведь эти же молотильные устройства используются при уборке зерновых культур, а они имеют большой разброс физико-механических свойств, допускают дробление зерна не более 1...2%.
Преобладающим фактором разрушения связи боба сои со стеблем является удар. При аналитическом обосновании критической скорости соударения V рабочего органа МСУ с бобом получена зависимость разрушения его от физико-механических свойств:
Стебли, бобы и семена сои по своим физико-механическим, химическим и биологическим свойствам сильно отличаются от растений колосовых культур. Характерной особенностью растений сои является наличие узлов на стебле, в которых располагаются ветви, листья, бобы [67,136]. От типов заложения и размещения в плоскости первой и следующей ветвей зависят форма куста, а также в некоторой степени, устойчивость к обламыванию ветвей, полеганию, а следовательно и снижение потерь урожая при уборке комбайном. Высота прикрепления бобов находится в интервале от 1 до 20 см. Это важный технологический показатель при механизированной уборке, влияющей на величину потерь: чем выше расположены бобы, тем меньше потери при уборке. По данным А.Т. Волкова, Н.П. Гречачина [22] наибольшее количество бобов 38-60 % размещено в 10-30 см от поверхности земли. Толщина стебля в зависимости от погодных и климатических условий меняется в разные годы от 3-4мм до 11-13 мм посредине, и внизу от 4 до 22 мм. Растения с толстым стеблем более устойчивы к полеганию. По данным А.Т. Волкова, Н.П. Гречачина [22,37] очень ранние посевы и большая площадь питания способствуют низкому образованию ветвей и низкому прикреплению бобов, что в конечном итоге приводит к снижению урожая. Ко времени уборки стебель становится прочным, усилие резания для сои намного превышает усилия для колосовых культур.
У амурской сои в верхней части растения нет ветвей. Для Приамурья более характерны стебли сои с одной или двумя слабо развитыми ветвями. Другие стебли имеют формы от широких эллипсовидных, раскидистых до сжатых. Исследованиями [2,15,67,135 ] определены показатели разных форм, на основании которых можно найти центры тяжести растений:
Колебание растительной массы при обмолоте
Исследования А.Т. Волкова, Н.П. Гречачина, В.В. Метелкина [22] проводились с целью выделения из семян сои посторонних примесей воздушным потоком в 1964 году на шести сортах амурской сои. Анализ выявляет значительную разницу критических скоростей целого семени сои и других фракций вороха. Для этих сортов определены интервалы скоростей витания и построены вариационные кривые распределения воздушным потоком вороха сои сорта Салют 216 урожаев 1961 и 1962 года. Аэродинамическую характеристи изучали исследователи [97,108,134]. По данным [15,97] определены полигоны распределения бобов сои сорта Смена. Средняя величина скорости для одно -, двух -и трехсемянных бобов различаются незначительно и имеет соответственно значения 6,6 м/с, 7,3 м/с и 7,4 м/с, а максимальное значение скорости витания 9,6 м/с имеют трехсемянные бобы. Отсюда можно предположить, что для создания завесы в жатке необходима скорость воздуха не менее 9,6 м/с. 11.Ф. Конченко, С.К. Трофимов [64, 65], говоря о повышении качества семян культурных и сорных растений, привели данные критической скорости семян сои сорта ВНИИС - 2 (12,9 - 20 м/с); определена связь между скоростью витания, массой и размерами семян сои. Ю.В. Терентьев [126] говорит о необходимости выделения из семенного материала дробленных семян, отделении примесей, что осуществляется по аэродинамическим свойствам. По данным ММ. Присяжного [108] при исследовании сортов сои Амурская 496, Амурская 494, Аврора, Восход, ВНИИС — 1 скорости витания лежат в интервале от 10 до 19,5 м/с. Наименьшей скоростью витания обладают семена сои Аврора, наибольшей - семена сои Восход. Если при скорости воздуха 17,3 м/с выносится 95,1 % семян сои сорта Аврора, то при этом же режиме воздушного потока у семян сои сорта Восход лишь 50,3%. Скорости витания семян сои сортов Амурская 494 и Амурская 496 занимают промежуточное значение.
Определяя стебли и бобы сои как объект обмолота, определяли также физико-механические характеристики: коэффициент трения стеблей сои в зависимости от их влажности и характера поверхности, коэффициент трения семян; работу, необходимую для выделения семян из бобов; силу разрушения семян при сжатии; изменение деформации с помощью коэффициента Пуассона; коэффициент восстановления семян при ударе. При исследовании процесса резания стеблей режущим аппаратом необходимы данные о коэффициентах трения. По данным В.В.Назаренко[85] с увеличением влажности стеблей коэффициент трения скольжения увеличивается. І Іаибольшее значение у коэффициента трения по резине - 0,697, наименьшее по стеклу - 0,245. В исследованиях В.А. Волкова, В.В.Назаренко[23] определялся коэффициент трения семян сои сорта Салют 216 при разных температурах по различным материалам: сосне вдоль волокон, по бронзе, пробивному решету, по окрашенной сосновой доске, резине, капрону. Характер изменения коэффициентов трения оказался схожим, так как в пределах температуры от 0ПС до 20С свойства поверхности не изменились, кроме капрона и резины. Коэффициент трения по капрону немного уменьшился, по резине с увеличением температуры от 15С до 20DC коэффициент трения значительно увеличился, от 0,33 до 0,37. Коэффициент трения стеблей определялся при разной их влажности, влияние которой было весьма существенно. Чем выше влажность растений, тем больше коэффициент трения [15,82,83]. При влажности 8,8 % коэффициент трения на разных поверхностях колеблется от 0,18 до 0,46, а при влажности 26 % для тех же поверхностей от 0,47 до 0,64. Коэффициент трения по резине при тех же параметрах влажности, значительно выше (0,46 - 0,64), чем по капрону (0,25 - 0,54). По данным И.В. Бумбара [15] значения коэффициента трения стеблей сои сорта Смена аналогичны: коэффициент трения стеблей по неокрашенной стали ниже, чем по прорезиненному ремню. В работе А.Т. Волкова [23] коэффициент трения качения семян по стали у разных сортов находится в пределах 0,05 - у сорта Янтарная; до 0,07 - у сортов МК-1 иВНИИС-2. Определение коэффициента трения стеблей других сельскохозяйственных растений проводили на зерновых А.Ф. Соколов, В.Д. Роговой. Значения коэффициента трения по стали равно 0,3 - 0,4 (статика), 0,29 - 0,32 (динамика). Статический коэффициент трения у зерновых определял Н.Е. Резник (0,37 -0,40) и динамический (0,49 - 0,53). Определенные Н.Е. Резником коэффициенты трения подсолнечника соответственно равны: 0,76 - 0,8 и 0,52 - 0,54, а коэффициенты трения древесины 0,78 - 0,82 и 0,51 — 0,79. К механическим свойствам семенного материала относится угол естественного откоса, который относится к показателям сыпучести. При хорошей сыпучести масса семян сои легко перемещается транспортирующими механизмами. Результаты исследований угла естественного откоса [23] показывают, что он зависит от свойств материала основания кучи, с увеличением влажности семян возрастает и характер этого возрастания для всех материалов опоры одинаков. Последнее объясняется тем, что сильно изменяются свойства поверхности семян сои и мало изменяются свойства поверхности опоры кучи при взаимодействии с ней семян различной влажности. С увеличением влажности семян от 8 % до 26 % угол естественного откоса возрастает сначала медленно, а затем все более интенсивно. В результате исследования угол естественного откоса семян сои сортов Хабаровская 4 и Салют 216 практически одинаков.
Одна из важных физико-механических характеристик семян сои, которая проявляется при динамическом нагружении - коэффициент восстановления скорости движения семян после его удара о твердую неподвижную поверхность. Коэффициент восстановления характеризует упругие свойства семян. Упругость - это свойство семян принимать после деформации свою первоначальную форму. Упругость семян зависит от химического состава. Семена сои, у которых высокое содержание белка, имеют наибольшую упругость. Из исследований С.Д. Птицына и других авторов [54,118,137] установлено, что коэффициент восстановления скорости при ударе зависит от влажности и удельного веса семян. Чем ниже влажность семян, тем больше их упругость и больше удельный вес, тем на большую высоту подскакивает семя после удара и тем дальше оно окажется от места удара [46].
Методика проведения лабораторных исследований размеров бобов и семян сои
Изучение физико-механических свойств семян сои напрямую связано с влажностью, которая влияет на упругость, а значит и на прочность семян сои.
Определение влажности является важной задачей. Влажность свежеоб-молоченных семян зависит от их спелости, от метеоусловий в период уборки и может колебаться в больших пределах от 10 до 45 %. Влажность семян зависит от их химического состава и в первую очередь от количества содержащегося в них жира. Неравномерная влажность семян может быть причиной потерь урожая при обмолоте. Масса семян сои с неравномерной влажностью быстро самосогревается, поэтому ее необходимо подсушить.
Влажность определялась следующими методами: - по ГОСТ 12041-82; - электрометрические методы определения влажности (ускоренные). Основным методом определения влажности является воздушно-тепловой по ГОСТ 12041-82. Он основан на определении потери влаги семенами при высушивании. Определение влажности проводили в электрическом сушильном шкафу (рис. 3.18), который позволял поддерживать температуру в рабочей камере, от 100 до 150 С. Погрешность при этом ± 2 С. Влажность семян сои определяли в течение суток с момента поступления образцов. Из средней пробы, предназначенной для определения влажности, после тщательного перемешивания, отбирали 50 г семян сои, которые делили на две равные части. Вторая часть сохранялась в сосуде с притертой крышкой для проведения повторного определения влажности. Первую часть семян, то есть 25 г, размалывали на электрической мельнице, в течение 60 секунд. Отвешивали в алюминиевые бюксы две навески по 5,00 г каждая. Затем бюксы с навесками размола семян ставили на крышки и помещали в разогретый до требуемой температуры сушильный шкаф в один ряд на полке. Время высушивания сои сорок минут. После охлаждения бюксы взвешивали вместе с крышками. Для определения влажности Гигрорекордом отбирали из пробы 30 г две навески по 10 г каждая. Семена измельчали до фракции 2 мм. Измельченную навеску сои 10 г насыпали слоем толщиной 5 мм в стакан диаметром 75 мм, затем сушили в течение одного часа в заранее разогретом до температуры 130 ± 2 С в сушильном шкафу. Продолжительность сушки учитывалась с момента, когда сушильный шкаф после загрузки пробы достигнет предельной температуры 130С. Затем эту пробу помещали на прибор, который показывал результат измерения. Ускоренный метод определения влажности проводился при помощи электронного анализатора влажности МА-130 (рис. 3.20), работающего в автоматическом режиме. Пробу массой 15 г предварительно измельчали на мельнице. Время размола 30 секунд. Для определения влажности брали две навески по 5 г, равномерно распределяя ее на поверхности фольговой чаши. Метод измерения заключался в нагреве указанной навески при температуре 130С в течение 40 минут. Разница масс до и после высушивания, разделенная на исходную массу и, выраженная в процентах, показывала влажность пробы. Влажность пробы выводили как среднее из двух определений: полученную влажность двух навесок складывали и делили пополам. Предел измерений анализатора МА - 130 от 0,001 % до 30 %. Ошибка измерений 0,0005 %. При проведении эксперимента иногда необходимо провести искусственное увлажнение. Соя при непосредственном контакте с водой увлажняется неравномерно, что связано в первую очередь с химическим составом семени. Оболочка, имеющая в своем составе минимальное количество жира, увлажняется быстрее и отслаивается от семядолей. Следовательно, необходим регулируемый способ увлажнения. Таким является увлажнение в камере сушильного шкафа (рис.3.21), где поддерживается температура плюс 30-32С. Камера насыщается водяными парами с помощью капельницы (4) и испаряющий поверхности. Время нахождения семян в устройстве зависит от требуемой влажности. В течение 12-14 часов семена сои с влажностью 10% могут увеличить свою влажность до 20% при температуре воздуха в камере 32.С и влажности воздуха 98% Исследования повреждений семян сои в полевых условиях показали, идентичность с результатами лабораторных исследований. Экспериментальное МСУ комбайна ПН-100 «Простор» были снабжены сменными бильными полиэтиленовыми планками. Для оценки качества серийного и экспериментального МСУ комбайнов взяты пробы семян, соломы и половы на длине зачетного участка 50 м (рис.3.22) [37,43]. Участок характеризовался высотой растений, засоренностью, отношением массы семян к массе соломы. Для определения высоты растений, отбирали три снопа по 50 растений в каждом, в разных местах по диагонали участка. Растение обрезали по высоте среза жатки, измеряли высоту с точностью до 1 см.
Исследование коэффициента восстановления скорости семян сои при ударе
При исследовании травмирования семян сои комбайнами важное значение приобретает коэффициент восстановления, характеризующий упругие свойства семян. Коэффициент восстановления зависит от динамического на-гружения, то есть от соударения с рабочими поверхностями комбайна во время уборки. Величина ударного импульса, появляющегося при соударении двух тел, зависит не только от массы и скоростей при ударе, а также от упругих свойств соударяемых тел, их влажности. Под свойствами соударяемых тел понимаем кривизну соударяемых тел в зоне силового контакта, их упругопласти-ч ее кие характеристики, деформируемость и твердость материалов.
В экспериментальных исследованиях получены результаты влияния свойств соударяемых поверхностей и величины влажности на коэффициент восстановления скорости семян сои при ударе. Данные, полученные при этом (табл. В.З приложения В) показывают, что коэффициент восстановления зависит от влажности, с ее увеличением он уменьшается. Наибольшие колебания заметны в интервале 10 - 20%. При взаимодействии с разными рабочими поверхностями коэффициент восстановления скорости семян ведет себя по-разному. При соударении с жесткой металлической поверхностью семена получают дополнительный импульс, энергия которого при этом передается семенам и распределяется в них в зависимости от влажности.
При ударе о металлическую поверхность семена приобретают дополнительный импульс равный F At, , поэтому масса семени т начинает двигаться ускоренно. При этом взаимодействии происходит перенос энергии, которой обладает бич в кинетическую энергию, которую приобретет масса семени и ее следует искать в увеличении движения молекул семени. Сила трения между этими элементами (металл-семя) мала и она не замедляет движение. При увеличении влажности семя изменяется по размерам и по форме в сторону овала. Его центр масс будет находиться ближе к бичу и при взаимодействии с ним деформируется больше, а отскок семени будет меньше. Это происходит потому, что в более мягком семени после соударения общая кинетическая энергия уменьшается за счет того, что она переходит в энергию деформации, поэтому подскок уменьшается. В отличие от металла, при взаимодействии с полиэтиленом или резиной, общая энергия, которой будет обладать семя после удара, будет меньше, так как действующие со стороны резины силы трения отнимут часть энергии, в результате чего семя будет подскакивать меньше. Позволю себе не согласиться с исследованиям [85], резина в данном случае не является трамплином, скорее всего она является амортизатором. Графическая зависимость коэффициента восстановления скорости семян сои от влажности представлена на рисунке 4.8. Анализируя полученные результаты (рис. 4.9), можно сделать вывод о том, что коэффициент восстановления скорости семян сои в значительной мере зависит от их влажности. В интервале влажности семян от 4,9 до 10 % коэффициент восстановления скорости семян сои незначительно снижается. Особенно заметно снижение при увеличении влажности до 17,5 %. Семена, набирая влагу, изменяют размеры и форму, что влияет на внутреннее состояние семян и их энергию. Запасенная ими энергия во время удара расходуется на деформацию, и величина этой расходуемой энергии является функцией состояния семени. Чем больше влажность, тем больше расход энергии на деформацию. Запасенная энергия изменяет состояние семян. Считают, что при влажности до 12 % семена упруго-хрупкие, в интервале 12-18 % упруго-пластичные, при влажности свыше 18 % семена пластичные. Упруго-хрупкое состояние характеризуется большим модулем упругости и малыми деформациями. При соударении таких зерен с рабочей поверхностью они полностью восстанавливают свою форму. С увеличением влажности семян от 13 % коэффициент восстановления уменьшается, то есть меняются физико-механические свойства семени. Оно становится менее хрупким, с увеличением влажности семя сои переходит в упруго-пластичное , а затем в пластичное состояние, которое характеризуется большими пластическими деформациями. Такие семена после удара не могут восстановить свою форму, большая часть энергии расходуется на деформацию и внутреннюю работу. Поэтому коэффициент восстановления таких семян меньше, чем сухих. Для одних и тех же состояний семян сои коэффициент восстановления при взаимодействии семян с полиэтиленом и резиной близки по своим значениям. Однако следует отметить» что коэффициент восстановления у полиэтилена ниже, чем у металла и дерева, у резины ниже, чем у всех материалов. Толщина полиэтиленового покрытия не влияет на их абсолютную величину, поскольку упругие свойства этих материалов, в указанных пределах толщины, не изменяются. К механическим свойствам растительного материала, определяющим закономерности его движения относят коэффициенты трения. Коэффициенты трения стеблей, бобов сои влияют на скорость перемещения соевой массы в молотильном зазоре, а, следовательно, и на интенсивность обмолота, от которой зависят качественные показатели обмолота. В процессе обмолота, а далее при транспортировании и сепарации семян, происходит трение о разные рабочие поверхности (табл.4.13). Трение определяется свойствами и состоянием растительной массы, свойствами рабочей поверхности, а также условиями их взаимодействия. По сравнению с пшеницей и овсом растения и бобы сои имеют шероховатую, ворсистую поверхность. Особенно густо покрыты волосками стебли и бобы сои сорта Даурия, меньше всего у сорта Соната.
