Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние и перспективы производства семян трав 9
1.1 Организационные и агробиологические аспекты семеноводства 11
1.2 Технологические свойства травостоя и семян; 26
1.3 Технологические особенности уборки и послеуборочной обработки семян 32
1.4 Цель и задачи исследований 47
Глава 2 Обоснование параметров, определяющих эффективность уборки и обработки семян 48
2.1 Оценка технологических параметров 50
2.2 Параметры молотильно-сепарирующих устройств 59
2.3 Параметры устройств для очистки семенного вороха 69
2.4 Адаптация теории сигнальных графов для моделирования уборки и обработки семян 79
Выводы 89
Глава 3 Математическое моделирование уборки и послеуборочной обработки семян 90
3.1 Моделирование обмолота и сепарации семян с использованием сигнальных графов 92
3.2 Моделирование очистки семян с использованием сигнальных графов 108
3.3 Математическая оценка параметров обмолота и вытирания семян 114
3.4 Математическая оценка параметров очистки семян 130
Выводы 139
Глава 4 Программа и методика исследований уборки и послеуборочной обработки семян 140
4.1 Программа исследований 141
4.2 Методика экспериментальных исследований 146
4.3 Методика оценки результатов исследований 153
Глава 5 Экспериментальные исследования уборки и обработки семян 163
5.1 Агробиологические и физико-механические свойства травостоя и семенного вороха 165
5.2 Исследования обмолота семенного вороха молотильно-сепарирующим устройством зерноуборочного комбайна 175
5.3 Исследования очистки семян трав 194
Выводы 214
Глава 6 Оценка результатов исследований уборки и послеуборочной обработки семян 216
6.1 Оценка результатов исследований 216
6.2 Реализация результатов исследований 227
6.3 Экономическая эффективность результатов 232
Выводы 233
Общие выводы 235
Литература 239
Приложения 265
- Организационные и агробиологические аспекты семеноводства
- Оценка технологических параметров
- Моделирование обмолота и сепарации семян с использованием сигнальных графов
- Программа исследований
Введение к работе
Актуальность работы. В аграрном секторе экономики Российской Федерации, как и большинстве стран мира, ведущее место занимает производство продукции животноводства, в структуре себестоимости которой до 60% составляют затраты на корма. Кормовые угодья занимают около 50% всех сельскохозяйственных площадей страны. Эффективность кормопроизводства во многом зависит от наличия у сельхозтоваропроизводителей широкого ассортимента качественных, недорогих семян трав.
В последнее десятилетие производство семян трав по сравнению с концом 80-х годов XX века сократилось в 3-4 раза, при этом кондиционные семена составляют около 40% валового их сбора.
Удовлетворение потребности кормопроизводства семенным материалом необходимого видового и сортового наборов в значительной мере определяется эффективностью технологического и технического обеспечения процессов уборки и послеуборочной обработки семян. В настоящее время специализированную технику для уборки семенных посевов трав промышленность не выпускает, поэтому уборку осуществляют, в основном, зерноуборочными комбайнами, ежегодное выбытие которых превышает поступление в сельскохозяйственное производство в 3-4 раза. Применяемые технологии в большинстве своем морально устарели, а физический износ техники достигает 70-80%.
Концептуальные положения, на которых основывалась разработка материально-технической базы семеноводства, формировались в условиях государственного монополизма на средства производства, В последние годы производитель стал собственником и стремится иметь такие технологии и технику, которые при минимальных энергетических и производственных затратах обеспечивают высокую производительность и эффективность, максимальный выход кондиционных семян.
Сложившееся положение наряду с организационно-экономическими факторами обусловлено отсутствием комплексного подхода и методологии выбора оптимальных технологических параметров и технических средств для обеспечения эффективного выполнения процессов уборки и послеуборочной обработки семян во взаимосвязи с многообразием возделываемых кормовых культур.
В этой связи повышение эффективности семеноводства, производительности и качества работы машин при уборке и послеуборочной обработке семян трав, а также сокращение производственных затрат при улучшении посевных свойств и уменьшении потерь семян являются актуальной научной и важной современной производственной проблемой, решению которой посвящена настоящая работа..
Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ по целевой проблеме О.Ц.041 «Разработать и внедрить высокоурожайные сорта кормовых культур, прогрессивные технологические процессы производства, переработки, заготовки и хранения кормов по зонам страны», утвержденной постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике и Госплана СССР от 6 ноября 1981 г. № 211/425, а также планом научно-исследовательских работ Россельхозакадемии по проблеме «Разработать комплекс машин для механизации работ в селекции и полевом эксперименте» № ГР 01.9.10.041538 (1994-1998 гг.).
Исследования, составляющие основу диссертации, выполнены в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследователь-ский институт кормов им. В. Р. Вильямса» в 1982-2000 гг. и Федеральном государственном научном учреждении «Российский научно-исследователь-ский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса» в 2000-2004 гг.
Решение отдельных задач и реализация научных разработок выполнены автором при научном консультировании члена-корреспондента Россельхозакадемии, д-ра экон. наук, проф. В. М. Баутина. Автор выражает искреннюю благодарность канд. техн. наук В. К. Журкину за ценные консультации и помощь при выполнении работы.
Цель исследований. Повышение производительности и качества технологических процессов и технических средств уборки и послеуборочной обработки семян трав при сокращении затрат.
Объекты исследований. Растения, стебле-семенной ворох, семена, технологические процессы и технические средства уборки и послеуборочной обработки семян трав.
Методы исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием методологии земледельческой механики, математического моделирования, статистики и теории сигнальных графов.
Экспериментальные исследования проведены с применением методологии полевого опыта, стандартных методик оценки агробиологических параметров, физико-механических характеристик стеблесеменного вороха и семян трав, функциональных и энергетических показателей работы технических средств.
Обработка результатов исследований осуществлялась с использованием методов многофакторного и статистического анализов с применением новых версий компьютерных программ Microsoft, Excel, Corel Draw.
Научная новизна исследований: заключается в адаптации методологии теории сигнальных графов при математическом моделировании процессов земледельческой механики и разработке на этой основе ресурсосберегающих технологий, параметров и режимов работы технических средств уборки и послеуборочной обработки семян.
Практическая значимость исследований и реализация их результатов. Результаты оценки агробиологических параметров травостоя, физико-механических характеристик стебле-семенного вороха и семян трав, технологические и технические решения, конструктивные схемы и параметры рабочих органов использованы:
ОАО «Ростсельмаш» — при разработке приспособлений к зерноуборочным комбайнам «Дон-1200Б» и «Дон-1500Б» для уборки семян трав ПСТ-8Б и ПСТ-1 ОБ;
ОАО «Воронежсельмаш» — при разработке опытных образцов очистителей вороха стационарного ОВС-25С и самопередвижного ОВС-25, стола сортировального пневматического СПС-5. Годовой экономический эффект от применения одной машины в семяочиеггительно-сушильной линии для обработки семян трав КОС-0,5М на очистке семян составляет около 120 тыс. руб.;
ОПХ «Ермолино» Дмитровского района, ГУЛ НПО «Пойма» Луховицкого района, ГУП «Московская селекционная станция» Серебряно-Прудского района Московской области — при уборке около 2000 га семенных посевов трав;
Минсельхозом России — при разработке «Стратегии машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года», одобренной научной сессией Россельхозакадемии 13-14 октября 2003 г.; вузами, колледжами, информационно-консультационными службами АПК — при подготовке специалистов; машиноиспытательными станциями — при проведении испытаний сельскохозяйственной техники.
Разработано пять отраслевых стандартов «Корма растительные. Типовые технологические процессы выращивания кормовых культур»: ОСТ 46 170-84, ОСТ 46 171-84, ОСТ 46 172-84, ОСТ. 46 202-85, ОСТ 46 203-85. Получено авторское свидетельство СССР на изобретение № 988907 «Пробоотборник». Универсальный пробоотборник позволяет производить отбор проб всех видов семян, семенного вороха, других материалов.
Применение технологических решений, конструктивных схем и оптимальных параметров рабочих органов технических средств для уборки и послеуборочной обработки семян повышает производительность машин на 20-25%, выход семян требуемых кондиций на 20-25% при снижении затрат на 30-40%.
На защиту выносятся разработанные автором лично: методология математического моделирования процессов земледельческой механики, бази- рующаяся на теории сигнальных графов; основные агробиологические параметры травостоя, физико-механические характеристики стебле-семен-ного вороха и семян трав; методика расчета процессов обмолота, вытирания и сепарации семян из вороха; конструктивные параметры и опытные образцы терочных и очистительных устройств; усовершенствованная технология и технические средства уборки и послеуборочной обработки семян трав, оптимизированные по критериям качества и эффективности производства.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на: научных конференциях и заседаниях ученого совета ВНИИ кормов им. В. Р. Вилъямса в 1982-1998 гг. (пос. Луговая Московской области);
Научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, секция «Техническая политика», в 2002-2003 гт. (г. Москва); научной сессии Российской академии сельскохозяйственных наук «Научно-технический прогресс в АПК России — стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года» в 2003 г. (г. Москва); международных научно-практических конференциях в РосНИИТиМе в 2000-2003 гг. (г. Новокубанск), Сибирском физико-техническом институте в 2003 г. (п. Краснообск Новосибирской области); научно-практических конференциях информационно-консультационной, службы России в 2000 г. (г. Омск), 2001 г. (г. Астрахань), 2003 г. (г. Владимир и г. Ярославль).
Публикации. Основные результаты теоретических исследований и практических рекомендаций по теме диссертации опубликованы в 40 научных работах общим объемом около 70 печ. л., в том числе в двух монографиях, пяти учебниках, трех справочниках, трех каталогах и брошюрах, пяти ОСТах, авторском свидетельстве на изобретение.
Организационные и агробиологические аспекты семеноводства
В решении обострившихся проблем ресурсо- и энергосбережения, стабилизации урожайности сельскохозяйственных культур особенно велика роль луговодства и травосеяния. Многолетние травы в валовом производстве кормов обеспечивают до 40% от общего сбора кормовых единиц, являются самыми низкозатратными компонентами растениеводства и основным источником производства сена, сенажа, силоса [85,117,128,190,191,192,193].
В этой связи в последние годы имеет место тенденция к расширению площадей под многолетние кормовые травы [6, 118» 232].
Повышение энергетической и белковой ценности многолетних трав, снижение затрат на их возделывание возможны за счет увеличения доли бобовых трав и злаково-бобовых смесей в среднем по стране до 60-62%, доведения площадей, занятых под клевер, до 6,2-7,5 млн га, люцерну — 5,5-6,3 млн, экспарцет — 1,2-1,4 млн га [6,115,128,129].
Наряду со снижением себестоимости молока и говядины, многолетние травы позволяют решить проблему биологизации земледелия, повышают средоулучшающий потенциал культурных растений. У многолетних кормовых трав благодаря мощной корневой системе соотношение надземной массы к корням составляет 1:3, в почве остается большое количество органики, гумуса и минеральных элементов питания растений. Бобовые травы накапливают в течение вегетационного периода от 50 до 350 кг/га симибиотического азота. Например, включение в севооборот 25% клевера лугового повышает выход кормовых единиц, сырого протеина, обменной энергии даже без применения удобрений (табл. 1.1) [6, 116, 232].
Успешное ведение кормопроизводства и создание предпосылок перехода к биологизированной системе ведения земледелия в значительной мере определяются обеспеченностью семенами кормовых культур необходимых видового и сортового наборов. К концу 90-х годов производство семян трав резко уменьшилось и составило 43% к уровню 1990 г., когда в России были достигнуты максимальные валовые сборы. Причем основное количество семян производится хозяйствами для собственных нужд. Товарность семеноводства трав снизилось с 55 до 15%. Переход к внутрихозяйственному семеноводству при отсутствии необходимой материально-технической базы привел к резкому снижению кондиционности высеваемых семян трав — с 87% (1990 г.) до 42% (1998 г.) [6, 115,117,133].
В соответствии с разработанными Минсельхозом России параметрами структуры посевных площадей на пахотных землях потребность лугопа-стбищного хозяйства в семенах многолетних трав на 2005 г. составит 316,4 тыс. т, на 2010 г. — 362,5 тыс. т,при современном уровне производства 68,6 тыс. т. Необходимо существенно изменить структуру семенных фондов злаковых трав с целью увеличения удельного веса семян лугопастбищных видов до 12-15% от их валового производства (табл. 1.2) [6, 8, 115, 134, 180, 232].
Основными направлениями повышения производства семян многолетних трав являются увеличение уборочных площадей до 9-11% от фуражных посевов и урожайности, рациональное размещение семенных посевов отдельных видов по природно-климатическим районам в соответствии с их биологическими особенностями, а также совершенствование системы размножения семян.
Для эффективного ведения травосеяния, исходя из наличия в структуре укосных площадей 75% бобовых и бобово-злаковых смесей, требуется создание 10%-ного страхового фонда, для которого необходимо ежегодно произ-водить 215 тыс. т семян трав, в том числе 130 тыс. т бобовых видов, из них различных видов клевера — 45, люцерны — 36, эспарцета — 43, донника — 4, галеги восточной — 1, прочих видов — 1 тыс. т. Это потребует увеличить валовые сборы клевера и люцерны в 4-5 раз, эспарцета — в 1,5, прочих видов — в 8 раз [115,232].
Во многих зарубежных странах становление семеноводства также связано с бобовыми культурами и, прежде всего, клевером луговым. Так, во Франции семенные посевы его составляют 4980 тыс. га, в Германии — 1283 тыс., в Дании — 487 тыс. га [118, 133].
Потребность в семенах злаковых трав составляет 85 тыс. т. Поэтому необходимо увеличить их среднегодовое производство в 2,5 раза. Особо остро в луговом травосеянии ощущается недостаток семян мятлика лугового, райграса пастбищного, фестулолиума, полевицы, овсяницы красной, лисохвоста лугового и других низовых видов, производство которых в объеме 10-12 тыс. т необходимо наладить практически заново.
Оценка технологических параметров
Анализ факторов, определяющих технологические параметры уборки и послеуборочной обработки семян трав, известных технологий и результатов исследований, проведенный в главе 1, показывает, что это сложная многопараметрическая задача. Решение ее обусловлено необходимостью выполнения комплекса требований по обеспечению сокращения потерь семян, максимального сохранения их посевных свойств при минимизации затрат энергии и средств.
Отсутствие комплексного подхода к решению рассматриваемой задачи является одной из главных причин неудовлетворительного положения дел в отрасли. В научной литературе зачастую отождествляется комплексный и системный подходы, несмотря на то, что они являются разноуровневыми и разнопорядковыми явлениями. Синтез новых энерго-, ресурсосберегающих технологий на основании существующих математических моделей, описывающих основные способы обмолота и сепарации зерновых и семенных материалов с высокой степенью точности, недостаточно эффективен [6, 10, 28,51, 72,96,123,226,266].
Технологические процессы уборки и послеуборочной обработки семян осуществляются при непрерывно изменяющихся погодных, агротехнических и организационно-экономических условиях. При выборе обоснованных рациональных параметров технической оснащенности необходимо учитывать весь интервал изменений этих факторов. Однако сложный характер взаимосвязей между ними затрудняет решение данной задачи экспериментальным путем, поэтому целесообразно применение методов математического моделирования, при котором моделируемый технологический процесс формали-зируется в виде дискретной последовательности, конечного множества возможных состояний данного процесса. Система обеспечивает преобразование входного вектора Xdq) условий функционирования в выход Yebtx(q). Элементы подсистемы находятся под воздействием Х д) и связаны между собой векторами Yeblx(q)/X i(q) и выходами /-го элемента, являющимися входами (г+1)-то элемента. Каждый элемент подсистемы образован соответствующими технологическими процессами конкретных машин, агрегатов, узлов [16, 23,44, 57, 64,74, 80, 89, 94, 106,112,122,142,143,148,161].
Аналогично организовано функционирование технологического процесса послеуборочной обработки семян (рис. 2.2), включающее следующие процессы: временное хранение семенного вороха, поступающего на пункт от комбайнов; предварительная очистка и сушка семенного вороха; очистка и, сортирование семян; хранение обработанного семенного материала. В этом случае каждая совокупность технологических процессов сопровождается наличием энергетической составляющей, а их эффективность, безотказное функционирование в течение определенного времени и определяют энергетическую и технологическую надежность сельскохозяйственных агрегатов.
Структурная схема технологического пункта послеуборочной обработки семян трав В каждом случае выход і-го элемента модели является выходом (і+1)-то элемента, что ставит в зависимость работу (і+1)-го элемента от результата работы /-го элемента.
Условия работы Xex{q ) сельскохозяйственных машин и агрегатов и результаты их функционирования Yeblx(qO представляют собой вероятностно-статистические поверхности, характеризующиеся как случайные поля. Аргумент q описывает положение (координаты), состояние технологического процесса агрегата или условия его функционирования.
Информационная модель функционирования сельскохозяйственной машины (агрегата) Функционирование машины — это ее реакция на входные воздействия, которые заданы многомерным вектором X(t) fx}(t); x2(t);...;xil);...; xjt)j. Результат ее работы — выходной многомерный вектор Y(t)={yi(t); y2(t);...; yi(t);...; Ym(t)}, который определяет состояние машины и ее технологического процесса. Управление состоянием агрегата и его технологическим процессом осуществляется входным воздействием, представляющим собой Л-мерный вектор управления U(t)=fui(t); u2(t);..Mi(t);.. ; uk(t)J. При оптимизации энергетических и технологических процессов необходимо иметь информацию о фиксированных уровнях конструктивных параметров K={kt; k2;...;ki;...kj}. B таком виде модель функционирования представляет собой динамическую систему, состоящую из совокупности 7-х моделей технологических и рабочих процессов узлов, механизмов и рабочих органов машины, объединенных причинно-следственными связями. Такие модели при наличии достаточной информации о входных и выходных процессах позволяют решать на ЭВМ задачи анализа, синтеза и оптимизации параметров исследуемых машин и их технологических процессов [43,49,55, 79, 123,170].
Компоненты входных и выходных векторов рассматриваемых моделей являются функциями независимых аргументов. Для большинства моделей компоненты входных и выходных векторов будут функциями времени t, хотя в некоторых случаях они могут быть и функциями других физических параметров, например, пути /.
Поскольку эти функции относятся к категории случайных явлений и обнаруживают сходство только в некоторых свойствах, их необходимо описывать с помощью вероятностных законов и моделей.
Поведение рассматриваемых функций при всех значениях аргументов может быть описано как множество, в котором аргумент принимает любые значения от -до +о. Статистические свойства этого множества описываются с помощью распределения вероятностей, связанных с любым значением принятого аргумента. Количество компонентов п, т, к, I входных и выходных векторов зависит от вида энергетического и технологического процесса, типа машины или агрегата. Наличие нескольких компонентов делает рассматриваемые модели многомерными и затрудняет их исследование.
Учесть все компоненты векторов практически невозможно, поэтому при исследовании моделей необходимо выявить главные и ограничиться ими. Для большинства сельскохозяйственных агрегатов наиболее подходящими будут модели с одним выходным компонентом вектора Y(t)t например, определяющим качество работы агрегата, и несколькими входными переменными: — условиями работы агрегата (вид и сорт культуры, влажность и засоренность травостоя, расход топлива и т.д.).
Нестационарные динамические системы необходимо приводить при анализе и синтезе к стационарному виду, если это несущественно отразится на результате, либо оценивать свойства системы с учетом нестационарности, что значительно усложняет решение поставленных задач.
Учитывая особенности функционирования сельскохозяйственных агрегатов, заключающиеся главным образом в вероятностной их природе, наиболее объективные и достоверные оценки надежности исследуемых объектов могут быть получены с использованием теории сигнальных графов, которая позволяет оценить эффективность функционирования сельскохозяйственных процессов и машин [49,75, 88, 170, 200, 260].
Моделирование обмолота и сепарации семян с использованием сигнальных графов
Анализ ветрорешетных очисток зерноуборочных комбайнов и семяочисти-тельных машин показывает, что наиболее эффективны очистки с двух- и трехкаскадными решетными станами.
В трехрешетном устройстве происходит деление семенной смеси на три фракции: основной продукт (семена), крупные и мелкие примеси. Каждой фракции соответствует свой граф, отличающийся от другого коэффициентом передач и особенностями обработки на решетах, оговоренными условиями задачи. Так, для обработки семян клевера лугового принимаем следующие допущения: крупные примеси выделяются на верхнем решете с коэффициентом передачи l d и идут сходом по его поверхности в отходы, а семена с оставшимися примесями с коэффициентом передачи а проходом идут на подсевное решето; вся мелкая примесь просевается на подсевном решете с коэффициентом передачи /7 и направляются также в отходы; семенной материал без крупных и мелких примесей делится сортировальным решетом на две фракции — сходовую (1 сорт) и проходовую (2 сорт) с коэффициентами передачи 1-у и у; проход сортировального решета направляется на начало верхнего решета, технологический процесс считается замкнутым, или циркуляционным процессом.
Движение каждого компонента смеси на решетах представляется графом, который в отличие от предшествующих, полученных в двухрешетных схемах, имеет два выхода материала и контур обратной связи. Три таких графа для каждого компонента смеси имеют общий источник и представляют сигнальный граф схемы. На рис. 3.3 представлена общая технологическая схема трехрешетного устройства с замкнутым циклом. Решета в этой схеме обозначим следующим образом: верхнее — а колосовое (для отделения крупных примесей), второе — р подсевное (для выделения мелкой примеси), нижнее — у сортировальное (для выделения семян).
Схема трехрешетного устройства с замкнутым циклом: Х0, Х}, Х2, Х3 — поступающий на очистку ворох, сход соответственно верхнего и сортировального решет, проход подсевного решета; а, Д у— коэффициенты передач соответственно верхнего, сортировального и подсевного решет а — переносим начало выходной ветви 1-х из узла 1 в узел 3, причем новая ветвь хз-3 получает передачу у(1-а), вводим новую ветвь xj-x о с передачей їх (1-а) 1Х з б -результат преобразований графа в-устраняем контур l-a-3-y-l, аннулируя вершину 1, превращая его в петлю с передачей ссуи умножая передачу ветви 1-хз на а г -устраняем петлю ссу д — устраняем узел 3, перемножая передачи ветвей хз 3 на хо-3. Получаем граф с двумя одноиндексиро-ванными выходами хц и xij е - объединяем выходы хц и xij и получаем решение графа.
Сигнальные графы: а — для мелких примесей; б — для крупных примесей Решение их производится аналогично предшествующему и здесь не приводится. Общие положения по использованию сигнальных графов и их решению приведены применительно к очистке семян на решетных устройствах. В каждом конкретном случае в зависимости от условий задачи составление сигнального графа и его решение не представляют больших трудностей.
1. Разработанные математические модели обработки растительной массы и семенного вороха адекватно описывают технологические процессы работы молотилок устройств отечественных зерноуборочных комбайнов. Полученные зависимости связывают внутренние и внешние параметры системы и позволяют оптимизировать процесс обмолота и очистки семян.
2. Сигнальные графы позволяют существенно упростить моделирование процессов уборки и очистки семян, наглядно представить динамику потоков составляющих семенного вороха.
3. Полученные уравнения и матрица системы обеспечивают возможность разработать технологические и конструктивные параметры технических средств, обеспечивающих выполнение уборки и послеуборочной обработки семян в оптимальном режиме по экономическим и энерго-технологическим показателям.
Программа исследований
Согласно ОСТ 101.3-2000 под технологией понимается научно обоснованный интегрированный комплекс условий, эффективных процессов, их режимов, отдельных способов (приемов) и соответствующих материально-технических средств для производства определенного вида продукции заданного количества и качества [124]. Следовательно, обоснование параметров комплекса технических средств является неотъемлемым элементом и основой в разработке технологий уборки и послеуборочной обработки семян как части научно-исследовательского процесса, конечным результатом которого является придание семенам заранее обусловленных свойств.
В решении задач, поставленных в настоящей работе, комплексный подход более предпочтителен и может быть представлен в виде иерархической четырехуровневой схемы исследования (рис. 4.1).
Задача первого уровня — оценка и анализ факторов, определяющих и обусловливающих требования и параметры, предъявляемые к процессу и техническим средствам.
Задачи второго и третьего уровней направлены на обоснование параметров технологий и технических средств с учетом конкретных природно-климатических условий, организационно-производственных факторов и являются основой для решения задачи четвертого уровня — моделирования и оптимизации параметров разрабатываемых технологий и технических средств.
На основании результатов анализа наиболее реализуемых в производстве технологий уборки и послеуборочной обработки семян трав с учетом функциональных признаков построена обобщенная структурно-операционная схема уборки и послеуборочной обработки семян (рис. 4.2). Сравнительная оценка показывает, что общими обязательными для всех рассматриваемых технологий являются следующие девять операций: скашивание травостоя, обмолот и сепарация стебле-семенного вороха, вытирание семян из цветочных оболочек, предварительная очистка семенного вороха, транспортирование вороха, временное хранение, сушка, очистка, сортирование семян.
Выполнение других операций обусловлено видом и влажностью травостоя, погодными условиями и состоянием уборочного комплекса.
Анализ агробиологических свойств стебле-семенного вороха, погодных факторов в период уборки и особенностей параметров изучаемых процессов позволил разработать программу исследований (рис. 4.3), которая предполагает рассмотрение следующих вопросов: — определение исходных данных — агробиологических и физико-механических свойств стебле-семенного вороха и семян при уборке и послеуборочной обработке; — исследование работы молотилки комбайна в процессе уборки семян; — разработка и оценка эффективности работы приспособлений для вытирания семян трав из цветочных оболочек; — оценка и исследование процесса сушки семенного вороха; — исследование работы решетных устройств послеуборочной обработки семян; — разработка и оценка эффективных режимов работы устройств для послеуборочной очистки семян [20, 60, 83, 86, 128, 129, 162, 163, 176, 226, 236, 260].
Экспериментальная часть работы выполнялась в отделе механизации кормопроизводства ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса. Исследования проводились на специально сконструированных стендах и установках в лабораторных, полевых и производственных условиях. В опытах использовался селекционный материал отделов селекции и полевого кормопроизводства института.
Условия приемки, отбор проб и образцов, проведение опытов и производственных испытаний выполняли руководствуясь ГОСТ 42,036-85, ГОСТ 12036-84, ГОСТ 20915-75 [35, 38, 42]. Массу 1000 семян определяли по ГОСТ 10842-76 [30].
Выход, чистоту и отход семян оценивали по ГОСТ 11225-76 и ГОСТ 12037-81 [31, 32]. Всхожесть, сортовые и посевные качества, влажность семян определяли по методике, утвержденной ГОСТ 12038-84, ГОСТ 12041-82, ГОСТ 16265-80, ГОСТ 20583-86 [33, 34, 36, 37].
Сила роста семян определялась по методике, утвержденной государственной семенной инспекцией [41]. Определение микротравм семян в области зародыша производилось по ГОСТ 20583-86 [37]. Термины и определения, относящиеся к земледелию, приводятся в соответствии с ГОСТ 16265-80 [36].
Оценка показателей качества работы машин и агрегатов при уборке и послеуборочной обработке семян производилось по ГОСТ 20915-75, ГОСТ 11.006-74, ГОСТ 5888-74, ГОСТ 12036-84, ГОСТ 8-207-76, а также по ОСТ 101.3-2000, ОСТ 70.10.4-74, ОСТ 70.10.2-83, ОСТ 10.8.1-99 [38, 39, 40,41, 42, 125,126,127].
Исследования эффективности работы МСУ и вытирающих устройств проводили с помощью лабораторной установки, разработанной на базе молотилки комбайна СК-5 «Нива», с набором сменных элементов, специальных приспособлений и устройств, которые позволили осуществить технологические схемы работы всех молотилок отечественных комбайнов (см. рис. 2.5) [57,60].
Полевые исследования технологических схем комбайнов проводились на двух фонах семенного травостоя клевера лугового, обработанного десикантом («сухой») и необработанного («влажный»). Влажность семян и соломы в необработанном травостое составляла соответственно 18-50%, в обработанном — 12-30%. Исследованы два варианта технологических схем с обычной декой а и d, а также при деке, закрытой сеткой на первой трети а и d\ Для последующего анализа схем проведены восемь сравнительных опытов: первые четыре по схеме а и последующие — по схеме d. Повторность опытов трехкратная.
