Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы и обоснование направлений и объектов исследования 8
1.1. Общие положения... 8
1.2. Особенности разведения и применения биоматериала энтомофага-трихограммы 11
1.3. Анализ способов механизированного расселения энтомофагов 18
1.4. Цель и задачи исследования 30
Глава 2. Исследования агрофизических свойств биоматериала .32
2.1. Основные положения программы и методики исследования 32
2.2. Агрофизические свойства биоматериала 38
Глава 3. Теоретический анализ процесса расселения энтомофагов воздушной струей 41
3.1. Предварительные оценки, постановка задачи 41
3.2. Аэродинамическая модель частиц биоматериала 46
3.3. Анализ процесса транспортирования частиц биоматериала турбулентным вентиляторным потоком воздуха 50
3.4. Анализ поля скоростей в струе и приземном пограничном слое 53
3.4.1. Струя от неподвижного источника в покоящейся атмосфере 54
3.4.2. Струя в сносящем ветровом потоке 57
3.4.3. Анализ поля скоростей в приземном пограничном слое 61
3.5. Моделирование процесса транспортирования частиц биоматериала воздушной струей 62
3.5.1. Методика моделирования 64
3.5.2. Методика обработки результатов моделирования...66
3.5.3. Результаты моделирования 68
Глава 4. Исследования технологической схемы и обоснование основных параметров дозатора биоматериала 75
Глава 5. Экспериментальные исследования машинной технологии, рабочих органов и установок биологического метода защиты растений 94
5.1. Обоснование технологической схемы приспособления для расселения энтомофагов 94
5.2. Экспериментальные исследования распределения биоматериала воздушной струей по ширине захвата 101
5.3. Исследования влияния рабочих органов установки для расселения энтомофагов на качество биоматериала 116
5.4. Сравнительный анализ результатов исследований 120
Глава 6. Хозяйственная работа и государственные испытания при способления ПРЭ-35 для расселения биоматериала (энтомофагов) 124
6.1. Хозяйственная работа приспособления для расселения энтомофаговПРЭ-35 124
6.2. Государственные приемочные испытания приспособления ПРЭ-35 131
6.3. Разработка технологии и технических средств для производства биоматериалов 143
6.4. Экономическая эффективность приспособления ПРЭ-35 150
Общие выводы и рекомендации 150
Список литературы 155
Приложения 162
- Анализ способов механизированного расселения энтомофагов
- Анализ процесса транспортирования частиц биоматериала турбулентным вентиляторным потоком воздуха
- Обоснование технологической схемы приспособления для расселения энтомофагов
- Разработка технологии и технических средств для производства биоматериалов
Введение к работе
Защита растений от вредителей, болезней и сорняков различными методами широко применяется в мировом сельскохозяйственном производстве. Вместе с тем, по данным ФАО, потери сельскохозяйственной продукции в мире до настоящего времени остаются достаточно высокими и достигают 20.. .30% от объёма мирового урожая сельхозкультур.
Для решения проблемы сохранности урожая проводится широкая и систематическая работа по совершенствованию и развитию способов и средств защиты растений в сельском хозяйстве по предотвращению вреда, причиняемого растениям вредителями, болезнями и сорняками. Известны и находят применение химический, механический и биологический методы защиты растений. Химический метод защиты растений наиболее широко используется в настоящее время. Он базируется на использовании химических средств для предупреждения распространения вредителей и болезней растений, истребления насекомых- вредителей и сорняков (протравливание семян, внесение пестицидов в почву при посеве, ранне-весенние и предвсходовые обработки инсектицидами, гербицидами и др.). Этот метод получил широкое развитие, благодаря высокой эффективности, универсальности, быстроте и простоте применения широкой гаммы препаратов. Однако, стоимость их высока, а негативные аспекты (высокая токсичность многих препаратов, практическое отсутствие избирательности действия и кумулятивные свойства, разрушение биологических связей, развитие резистентных линий вредителей и патогенов и др.) привели к необходимости разработки интегрированной системы защиты растений. Суть ее состоит в постепенной замене пестицидов длительного и широкого спектра действия высокоспецифическими химическими и биологическими препаратами. Одновременно осуществляется и совершенствуется местная система контроля применения этих средств. Проводится также активное совершенствование технических средств, используемых при химических методах защиты растений.
Механический метод защиты растений предполагает использование заградительных и ловчих канавок, ловчих поясов, различных приспособлений для вылова вредителей и т.п. Данный метод, в прошлом игравший важную роль, в настоящее время находит ограниченное применение из-за большой трудоёмкости и недостаточной эффективности.
Биологический метод защиты растений основан на использовании организмов или продуктов их жизнедеятельности с целью ограничения численности вредных насекомых, клещей, грызунов, патогенов и др. В России начало исследованиям в этом направлении положено И.И. Мечниковым (1879), использовавшим гриб- возбудитель зеленной мускардины против хлебного жука и свекловичного долгоносика. Этот метод предполагает интродукцию и акклиматизацию энтомофагов в очаге вредителя, их внутриаре-альное расселение из старого очага в новую сезонную колонизацию с расчетом на последующее размножение в новом очаге, создание условий для сохранения, привлечения и накопления местных энтомофагов в агробиоценоз.
К положительным сторонам этого метода относится его высокая эффективность, безвредность для окружающей среды и применяющих его людей. Во многих случаях биоматериалы имеют меньшую стоимость по сравнению с химическими препаратами. В то же время необходимость промышленного разведения и хранения большого количества насекомых и трудности механизации их выпуска в агробиоценоз при их кратковременном жизненном цикле усложняют его применение.
Одним из эффективных способов использования данного метода защиты растений, преимущественно полевых и овощных сельскохозяйственных культур, является применение местных видов энтомофагов их сезонной колонизацией. По средствам выпуска искусственно разводимых особей вида, обычного для места применения. Для этих целей, в основном, используют яйцееда-трихограмму. Ее разводят в специальных лабораториях и биофабриках и выпускают на посевы сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, капусты белокочанной и др.) против совок, вредителей, плодожорок
6 и др. Определенным препятствием к широкому использованию биологического метода защиты растений, в частности яйцееда-трихограммы, является отсутствие в нашей стране и за рубежом отработанной машинной технологии ее расселения и серийного производства технических средств для его реализации.
Поэтому в настоящее время выпуск (расселение) трихограммы на поля в имагинальном (развитом) состоянии производится обычно вручную, а также при помощи простейших приспособлений, что снижает эффективность применения данного способа. Практикуется расселение трихограммы в пре-имагинальном состоянии (внутри яиц хозяев),
Трихограмма является нежнейшим живым организмом.. Даже незначительные механические воздействия могут привести к резкому снижению ее биологической эффективности. Низкая норма внесения трихограммы 1,0...12,0 г/га, обусловленная природными особенностями, создает значительные трудности при дозированни и распределении данного биоматериала по обрабатываемой культуре.
Поэтому исследования с целью обоснования машинной технологии и создания средств механизации для расселения биоматериала являются весьма актуальными. Они должны осуществляться по следующим основным направлениям: - достижение высокой производительности (по площади расселения); - обеспечение возможности широкого варьирования норм расходов биоматериала при минимальных их значениях и равномерном распределении его по культуре с малыми потерями качества при расселении.
Материалы комплексных исследований по обоснованию и разработке машинной технологии и технических средств биологического метода защиты полевых культур на основе использования трихограммы, в основном в предимагинальном состоянии, составляют содержание настоящей диссертационной работы.
Работа выполнена в ОАО «ВИСХОМ» в период 1982 -2004 гг.
Экспериментальные исследования по данному направлению также проводились совместно с ГСКТБ «Сельхозхиммаш» (г. Львов), ТСХА, НПО «Агроприбор», Всероссийским НИИ биологических методов защиты растений (ВНИИБМЗР), в Республиканской и Воронежской станциях защиты растений (СТАЗР).
Автор приносит благодарность всем организациям и специалистам, оказавшим помощь и содействие в выполнении данной работы и реализации ее результатов.
Анализ способов механизированного расселения энтомофагов
Из материала, приведенного выше, можно сделать вывод, что разработка машинной технологии расселения взрослых особей требует решения сложных задач дозирования живого материала, извлечения его из бункера и транспортирования на необходимую ширину захвата обрабатываемой площади. Эти процессы связаны с повреждениями и угнетением насекомых при воздействии на них механизмов машины, вихревых воздушных потоков, центробежных сил, рабочего давления распылителей, а также различных сопутствующих биологических и химических факторов.
Классификация технических средств для механизации процесса расселения (расселителей) энтомофагов показана на рис. 1.2 [62]. Приведенная на рис. 1.2 классификация подтверждает, что расселение энтомофагов является сложным технологическим процессом, соединяющим в себе биологические и конструктивные факторы. Энтомофаг трихограммы может расселяться в подвижном (имагинальном) и неподвижном состоянии (в стадии предкуколки и куколки). Неподвижная стадия сравнительно легче поддается механизации, но она слабо защищена от неблагоприятных внешних условий - осадков, солнечной радиации, хищников и др. Это может привести к снижению эффективности применения биологических методов защиты. Расселение насекомых в подвижной стадии является более заманчивым, так как повышается их быстродействие. Однако, при этом существенно усложняется подготовка, хранение, доставка, дозирование и распределение биоматериала по обрабатываемому объекту. Известные в настоящее время конструкции опытных установок и различных приспособлений, в основном, предназначены для расселения энтомофагов в неподвижной стадии развития. При этом расселение биоматериала может производиться в чистом виде, с наполнителем или в капсулах. Самым перспективным, с точки зрения биологии трихограммы, является ее расселение в чистом виде без наполнителя при сплошном равномерном распределении по обрабатываемой поверхности. Рассматривая в данной классификации различные способы транспортирования энтомофагов от расселителя до обрабатываемой поверхности, необходимо отметить следующее. Транспортирование энтомофагов под действием сил гравитации возможно. Однако, из-за незначительных величин действующих сил, обусловленных весьма малой массой энтомофагов и соизмеримой с силами вязкости и трения в воздушной среде, этот процесс будет малопроизводительным и практически нерегулируемым. Применение различных механических устройств для распределения энтомофагов по значительным площадям потребует создания сравнительно громоздких и энергоёмких устройств, которые будут малоэффективны.
Инженерно- технологическим институтом «Биотехника» (Украина) разработана установка расселения трихограммы УРТ-10 (рис.1.3) механического типа для расселения энтомофагов. Она выполнена прицепной к мотоблоку, минитрактору или может передвигаться с помощью лошади. Установка имеет раму 1 с прицепом и колесным ходом. На раме расположена горизонтально вращающаяся штанга 3, приводимая цепным приводом 2 от колесного хода. На штанге установлены четыре кронштейна 4, в которые вставляются ёмкости с трихограммои. При движении установки штанга вращается, емкости постоянно переворачиваются и из них трихограмма попадает на поле. Производительность - до 10 га/смену. Данная установка предназначена для работы на небольших участках.
Попытки решения вопроса дозирования и подачи биоматериала сводились к использованию смесей биомассы куколок с различными наполнителями (песок, опилки и др.) или с жидкостными, в основном, в виде водных суспензий. Такие смеси обладают физико-механическими свойствами наполнителей и могут распределяться известными опыливателями или сеялками, как наземными, так и авиационными. В нашей стране расселение трихограммы в смеси с опилками, просеянными через сито с диаметром отверстий 0,5.. .0,8 мм, проводили с помощью тракторного опыливателя ОШУ-50А.
Это в определенной степени решало проблему дозирования и позволяло использовать для расселения существующие машины — опыливатели, ту-коразбрасывающие сеялки, опрыскиватели и др. Однако, при этом необходимы дополнительные технологические операции по составлению и приготовлению смесей. Сами наполнители — некондиционные семена табака, костная мука, молотый уголь и др., во многих случаях являются дефицитом. Кроме того, сильная повреждаемость куколок, гибель их от переувлажнения и контакта с остаточными количествами ядохимикатов в бункере и на рабочих органах делает их применение неэффективным [10].
В США Джонсоном, Боуз и др. в качестве наполнителя использовались отруби, снижающие повреждаемость яиц. Однако, значительное количество отрубей, требуемых для разбрасывания, необходимость хранения смеси в термостатах снижает целесообразность применения этого метода расселения энтомофагов.
Применение в качестве наполнителя воды, в принципе, является самым простым и доступным с технической точки зрения. Но в этом случае необходим специальный подбор форсунок, смесителей и других узлов и агрегатов системы, способных обеспечить гомогенность суспензии, а также исключение травмируемости биоматериала и контакта с остаточными количествами ядохимикатов.
Отмеченные попытки привели к созданию специальных устройств и установок, которые можно классифицировать по способу распределения биообъектов на два типа: капсулированного и для открытого расселения [9, 21,30].
В настоящее время известны принципиальные схемы и конструкции ряда установок и приспособлений для расселения чистого биоматериала (рисЛА). Среди них можно выделить устройства для очагового и сплошного расселения. Очаговое расселение производится, в основном, при помощи капсул.
При капсулированном расселении капсулы или контейнеры разбрасываются на определенное расстояние с заданными интервалами, в которые заранее помещаются насекомые. Вылетая го капсул, они в дальнейшем сами должны распределяться по обрабатываемой площади. Капсулы в определенной мере защищают насекомых от хищников и атмосферных осадков.
Анализ процесса транспортирования частиц биоматериала турбулентным вентиляторным потоком воздуха
Дозирование - это процесс формирования и подачи заявленного коли чества материала (порции) с требуемой точностью. Количество материала и степень точности его дозирования определяются технологическими и экономическими требованиями к работе машины, где используется процесс дозирования. Тип дозатора и способ дозирования, в конечном итоге, определяется свойствами дозируемого материала, а также местом его расположения.
Для обеспечения технологического процесса работы расселителя энто мофагов необходим рабочий орган, выполняющий процесс дозированной подачи биоматериала в вентиляторную воздушную струю. Биоматериалом яв ляется масса куколок или яиц энтомофагов. При расселении трихограммы куколки ее находятся внутри яиц лабораторного хозяина, в качестве которого используется зерновая моль-ситотрога. Используемый биоматериал, согласно технологии получения и приме нения трихограммы [48], имеет от 10 до 30 процентов незараженньгх яиц, из которых выходят гусеницы ситотроги. Выделяемая гусеницами паутина свя зывает биоматериал и ухудшает его сыпучесть. Малые размеры элементов биоматериала, плохая сыпучесть и большая липкость затрудняют отбор и подачу его при дозировании. Высокая повреждаемость биоматериала при механическом, химическом, тепловом и влажностном воздействии ограничивает скорости и ускорения рабочих органов, требует применения различных защитных приемов. Однако, главной трудностью при разработке дозирующего рабочего органа для данного биоматериала является необходимость обеспечить очень малые дозы его расхода в соответствии с низкими нормами внесения биоматериала, которые составляют 1...12 г/га. Так, при расчетной производительности 15 га/ч и норме внесения биоматериала 1 г/га дозатор должен обеспечить расход, равный 0,0042 г/с или 0,25 г/мин. С учетом насыпной плотности (0,3 г/см3) объемный расход составит 0,014 см3/с или 0,84 см3/мин. При норме внесения 12 г/га, и той же производительности, дозатор должен обеспечить расход, равный 0,05 г/с или 3,0 г/мин. Объёмный расход при этом составит 0,17 см3/с или 10,0 см3/мин. Такой же порядок остается и при промежуточных нормах внесения (рис. 4.1). Таким образом, дозатор должен обеспечивать подачу в единицу времени очень малых количеств или объемов биоматериала в широком диапазоне, сохраняя при этом его жизнеспособность. Учитывая специфические свойства биоматериала и сложность обоснования технологической схемы дозатора теоретическим путем, исследования по обоснованию типа дозатора и способа дозирования проведены преимуще-ственно экспериментальным путем. В зависимости от способа дозирования дозаторы подразделяются на объёмные и весовые (массовые). Объёмные дозаторы несложны по конструкции и просты в эксплуатации. Они значительно производительнее весовых. Однако они обеспечивают сравнительно меньшую точность дозирования по сравнению с весовыми (массовыми). Но последние более сложны по конструкции и требуют постоянного квалифицированного обслуживания. В нашем случае предпочтение следует отдать дозаторам объёмного типа. Основные типы объёмных дозаторов и способы регулирования их производительности приведены в табл. 4.1. Анализ устройств и установок с дозаторами, работающими по принципу выбора механическими элементами (шестернями, барабанами, дисками и т.п.) био матер нала из бункера, показал, что они не обеспечивают минимальных расходов биоматериала. Это обуславливается технологическими пределами минимальных размеров дозирующих ячеек, пазов и углублений. Липкость биоматериала требует наличия дополнительных очищающих элементов, которые могут травмировать биообъекты. Из анализа конструктивных особенностей и способов регулирования известных механических объёмных дозаторов в нашем случае наиболее подходящим является ленточный тип дозатора. Он обеспечивает непрерывную подачу материала и в значительно меньшей степени воздействует на подаваемый материал. Последнее является важнейшим фактором. В то же время он достаточно громоздок и расположение ленточного транспортера в воздушном потоке, куда должен подаваться биоматериал для расселения, практически неприемлемо, так как он создает большие помехи распространению струи. В посевных машинах широко применяются пневматические высевающие аппараты. Они обеспечивают широкий диапазон регулирования и возможность поштучного отбора семян (частиц). Изучение пневматических высевающих аппаратов, т.е. аппаратов, основанных на взаимодействии воздуха с дозируемым материалом, показывает простоту таких устройств, при отсутствии подвижных элементов. Но в то же время качество их работы зависит от состояния материала и его физико-механических свойств. По аналогии с высевающими аппаратами нами был разработан пневмомеханический дозатор для боиматериала, схема которого показана на рис. 4,2, общий вид - на рис. 4.3. В отличие от известных высевающих аппаратов, рабочая поверхность этого дозирующего рабочего органа (барабана) выполнена из металлической сетки с размерами ячеек, меньше минимальных размеров яиц. Для снятия яиц биоматериала и для очистки сетки в нижней части дозирующего барабана она изнутри продувалась воздухом. Этот дозирующий рабочий орган, как показали предварительные оценочные исследования его макетного образца, обеспечивал требуемые расходы биоматериала в широком диапазоне. Повреждаемость биоматериала практически отсутствовала.
Обоснование технологической схемы приспособления для расселения энтомофагов
Таким образом, полученные результаты исследований подтверждают перспективность разработанной принципиальной схемы установки для механизированного расселения энтомофагов.
С целью исследования распределения биоматериала в хозяйственных условиях, на базе двустороннего вентиляторного рабочего органа, был разработан и изготовлен макетный образец расселителя для механизированного внесения энтомофагов.
Этот образец имел следующие технические данные: производительность за час основного времени - 35...45 га/ч; диапазон рабочих норм расхода биоматериала — 40...500 тыс. особей/га; пределы дозирования биоматериала - 0,0065.. .0,08 г/с; ширина захвата - 40.. .50 м; масса приспособления -18 кг. Образец представляет собой приспособление к монтируемому опрыскивателю ОМ-630 (или ОМ-320) с двусторонним вентиляторным рабочим органом осевого типа. Согласно схеме технологического процесса бункера-дозатора для его работы необходим воздушный поток. С учетом простоты конструкции и результатов исследований предыдущей установки, для этого использовалась отбираемая воздухозаборником часть основной воздушной струи от вентилятора. Для обеспечения работы образца одновременно на обе стороны или попеременно, при раздельной работе вентиляторов, не изменяя конструкции дозатора, в образце использовались два воздухозаборника и два бункера-дозатора. Для этих целей в корпусе прерывателя воздушного потока было предусмотрено два взаимноперпендикулярных канала. Это позволило одним прерывателем подавать пульсирующий воздушный поток раздельно от каждого воздухозаборника к соответствующему бункеру-дозатору. Для повышения надежности в работе, упрощения конструкции и возможности применения современных комплектующих изделий при массовом производстве изделия, привод прерывателя осуществлялся от серийного автотракторного редуктора ЦАМ-4-1 СЛ-103 по ГОСТ 18699-73 с электродвигателем МЭ 14-А 12/15. Таким образом, разработанная двухсторонняя установка состоит из двух воздухозаборников, прерывателя воздушного потока, двух бункеров-дозаторов, пневмошлангов, трубок и кронштейнов для их крепления. Прерыватель воздушного потока и бункеры-дозаторы крепятся на специальной платформе, устанавливаемой на баке опрыскивателя. Воздухозаборники крепятся к лопаткам спрямляющих аппаратов вентиляторов и соединяются с прерывателем пневмошлангами для подачи воздуха. На защитных ограждениях распылителей устанавливаются координатники с кронштейнами, в которых закрепляются выходные концы, соединенных с дозаторами подающих трубок. Такие же трубки, но меньшей длины, соединяют прерыватель с бункерами-дозаторами.
Бункеры-дозаторы выполнены из конструкционного стекла, а в качестве подающих трубок использованы прозрачные поливинилхлоридные трубки. Это позволяет вести визуальный контроль за работой дозатора и подачей биоматериала. Для этого платформа с бункерами-дозаторами устанавливается так, чтобы они были хорошо видны из кабины трактора.
Установка работает следующим образом. Перед работой биоматериал засыпается в бункер. При включении вентилятора опрыскивателя, часть создаваемой им воздушной струи отбирается воздухозаборником и по шлангу подается к прерывателю воздушного потока, из которого воздушный поток, через определенные интервалы по трубке, поступает к бункеру-дозатору, где с дозирующего столика подхватывает порции биоматериала и по подающей трубке транспортирует их к соплу вентилятора. При выходе из трубки (воздуховода, канала) частицы биоматериала подхватываются воздушной струей опрыскивателя и распределяются по обрабатываемому участку.
При совместной работе двух вентиляторов оба дозатора одновременно подают порции биоматериала в воздушные струи вентиляторов.
Конструкция установки предусматривает при проведении испытаний возможность изменения параметров, влияющих на качество расселения эн-томофагов. Подача воздуха к прерывателю плавно регулируется установленными перед прерывателем дросселями, изменяя скорость потока в пределах от 1 до 7,0 м/с. Количество пульсаций задается от 0,6 до 5 в секунду путем изменения частота вращения вала электродвигателя или заменой редуктора привода прерывателя. Объем бункера изменяется от 0,1 до 0,25 дм , диаметр калибровочного отверстия от 3 до 8 мм. Расстояние между кромкой калибровочного отверстия и дозирующим столиком в дозаторе изменяется от 0 до 4 мм. Подвод биоматериала с помощью специального устройства - координатника может осуществляться к любой точке выходного отверстия сопла вентилятора. Угол наклона к поверхности поля распыливаюгцих устройств вентиляторных опрыскивателей ОМ-630 и ОМ-320 может быть установлен в пределах от 6 до 45. Были получены следующие результаты исследований распределения яиц ситотроги с трихограммой воздушной струей опрыскивателя ОМ-630. При норме внесения биоматериала в 1,0 г/га среднее количество куко-лок на 1 м составило 6-7 штук, а неравномерность распределения — 61,4...78,5 %. Эффективная ширина захвата, т.е. ширина, на которой сохраняется заданная плотность (ТЯзад.), соответственно норме внесения, составила 23...26 м (рис. 5.10). Увеличение нормы расхода до 3,5 г/га обеспечивало среднее количество куколок 23...24 штУм2. Неравномерность распределения была равна 72,1 ...56,8 %, а эффективная ширина захвата составила 22...30 м. Среднюю плотность куколок в пределах 33,шт./м получали при распределении на гектар 5 биоматериала с неравномерностью 61,6...68 %. Эффективная ширина захвата составляла 35...40 м (рис. 5.12).
Разработка технологии и технических средств для производства биоматериалов
В связи со старением существующего оборудования на биофабриках для производства микробиологических средств защиты растений в ВИСХОМ обратилось несколько организаций с просьбой разработать новое современное оборудование для биофабрик и биолабораторий и наладить его серийный выпуск.
Одним из основных требований заказчиков являлось создание технических средств разной производительности, чтобы подобными средствами можно было оснащать различные, по объему выпуска биоматериала, фабрики, специализированные предприятия и биолаборатории.
В результате работы было создано семейство микробиологических подвесных двухъярусных качалок (в дальнейшем просто качалок), состоящее из четырех наименований [64]. Созданию качалок предшествовал патентный поиск и научно-исследовательская работа по изысканию оптимальных размерных параметров изделия, размеров (объемов) сосудов (стеклянных банок) для исходной биокультуры, состава и количества питательной среды, длительности цикла для получения требуемых качественных средств биологических средств защиты с.-х. растений различных культур, а также оптимальных режимов работы качалок, в т.ч. амплитуды колебаний, частоты плоскопараллельного движения и др. Патентный поиск показал, что имелись несколько авт. свид. СССР, в которых предлагались устройства для перемешивания жидкостей в сосудах. Так, в авт. свид. СССР № 1417911 предложен подвижной стол с приводом от сжатого воздуха. Проверка этой конструкции в работе показала его сложность и ненадежность, необходимость использования сжатого воздуха и недостаточность перемешивания (встряхивания) исходной биокультуры. В связи с этим, это устройство практического применения не нашло. В авт. свид. СССР № 1711960 «Устройство для перемешивания жидких компонентов» не обеспечивается плавное равномерное качательное движение колб с биокультурой, что увеличивает время технологического процесса для получения готового продукта. Кроме того, это устройство не позволяет изменять амплитуду колебаний. Оно также не нашло практического применения. Поставленная перед нами техническая задача заключалась в создании устройства повышенной производительности, улучшенных эксплуатационных качеств и обеспечения возможности изменения режимов колебаний колб с биокультурой. Эта задача была полностью решена путем создания устройства (качалки) для перемешивания жидких компонентов, состоящего из станины с шар-нирно подвешенной к ней на тросах двухъярусной ячеистой с резиновыми уплотнителями платформы, в ячейки которой плотно устанавливались колбы с первичной биокультурой. Колебания платформы осуществлялись от электродвигателя через ременную передачу, ведомый шкив с маховиком и противовесом для создания дисбаланса, при этом маховик оснащен грузом, установленным с возможностью его перестановки на маховике. Груз маховика снабжен рядом отверстий, позволяющих изменять эксцентриситет. Электродвигатель имел возможность перемещаться на платформе. Гибкие тяги, соединяющие платформу со станиной, также могли быть отрегулированы по длине. На все эти новые технические решения автору выдан патент РФ на изобретение № 2211082 [65]. Кроме того, группе авторов, выдано а.с. на установку для разведения насекомых [26] Качалки предназначены для получения микробиологических средств защиты растений на специализированных предприятиях - биофабриках и биолабораториях на основании утвержденных технологических регламентов. Качалки могут быть использованы во всех зонах Российской Федерации, где применяются биологические средства защиты растений. На рис. 6.4 показана общая схема качалки, которая состоит из каркаса 1, рамы 2, решеток верхней и нижней 7, рабочего вала с эксцентриком и противовесом, электродвигателя 5 с ременной передачей 4, подвески 3 и пульта управления 6. Рама с решетками, электродвигатель с приводом и вал с эксцентриком объединены в единый подвижный блок, поддерживаемый четырьмя тросами, шарнирно закрепленными в верхней части корпуса качалки. Принцип работы качалки заключается в следующем. На нижнюю и верхнюю решетки (яруса) в специальные гнезда с уплотнительными резиновыми кольцами устанавливают определенное количество, в зависимости от модели 3-х литровых колб, заполненных исходной биокультурой. Предусмотрено применение колб на 1,5 л и 0,75 л (в зависимости от производительности качалки). Вращение от электродвигателя, через насаженный на его вал ведущий шкив, приводной ремень и ведомый шкив, передается рабочему валу, к которому закреплен эксцентрик с противовесом.
При запуске электродвигателя с пульта управления, благодаря дисбалансу на рабочем валу, создаваемому эксцентриком, подвижному блоку, подвешенному на тросах, сообщается колебательное движение в горизонтальной плоскости. При этом, исходная биокультура, залитая в колбы, за определенный цикл перерабатывается в биопрепарат (биоматериал) - микробиологическое средство защиты растений. Для получения различных биоматериалов один цикл, может длиться до 20 часов и более при непрерывной работе качалки. (Цикл зависит от назначения биоматериала).
Режим работы качалки (амплитуда колебаний, частота вращения рабочего вала и длительность цикла) устанавливается для получения каждого вида средств защиты растений индивидуально по прилагаемому регламенту к инструкции по эксплуатации качалок [64].
Особо следует отметить, что все модели качалок имеют одинаковую кинематическую схему и отличаются лишь количеством устанавливаемых на решетки колб, т.е. производительностью (общим объемом получения готового биопрепарата).
