Совершенствование технологического процесса очистки семян моркови

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СЕМЯН МОРКОВИ

В.В. Андреев, И.В. Андреев

Аннотация

Даны предложения по совершенствованию технологического процесса очистки семян моркови.

Ключевые слова: технологический процесс, очистка семян, морковь, эффект.

Очистка семян мелкосеменных сельскохозяйственных культур, к которым относится морковь, имеет ряд особенностей, которые значительно затрудняют доведение этих материалов до посевных кондиций на серийных воздушно-решетно-триерных машинах и влекут за собой значительные потери семян основной культуры в отходы [1]. Особенно недопустимо это в настоящее время, когда производство семян всех мелкосеменных культур снизилось. Например, производство сортовых семян овощных культур в России снизилось со 125 тыс. т до 9 тыс. т [2].

Из-за отсутствия достаточного количества качественного посевного материала мелкосеменных культур хозяйства вынуждены вести посев некондиционными семенами [3]. Это приводит к засорению посевов и в конечном итоге полей, так как большинство сорняков имеют огромный коэффициент размножения, затрудняет возможность полной механизации полевых работ, особенно в овощеводстве и льноводстве, требует значительных затрат ручного труда при уходе за посевами и уборке, усложняет послеуборочную обработку и сохранность урожая, особенно семян, снижает урожайность и качество продукции, увеличивает потери урожая.

Овощеводческие хозяйства, выращивающие товарную продукцию, терпят колоссальные убытки из-за низких сортовых качеств семян. В СПК “Ждановский” Нижегородской области в 1999 году на 26 га посевов товарной моркови более 50% составляли гибриды с дикой морковью. Убыток хозяйства составил более 2 млн. руб. [2].

В России семенами овощных культур 1 класса засевается не более 15-20% площади, а некондиционными - 20% [2].

Решение проблемы улучшения качества семян связано с созданием новых высокоэффективных средств их очистки и сортирования. К таким средствам следует отнести, наряду с некоторыми другими, вибрационные семеочистительные машины, применение которых открывает возможности совершенствования технологических процессов очистки и сортирования семян. Исследованиями установлено, что способ сепарации по комплексу физико-механических свойств (фрикционные, упругие, форма) на неперфорированных шероховатых колеблющихся поверхностях позволяет выделять из семенных смесей трудноотделимые семена сорных растений и примеси, которые во многих случаях не поддаются выделению на выпускаемых промышленностью зерноочистительных и специальных семеочистительных машинах.

Семена моркови могут быть засорены большим количеством различных сопутствующих трудновыделимых семян сорняков, из которых наиболее характерным и злостным для нашей области является просо куриное.

Рисунок 1 - Схема лабораторной установки: 1 - рама; 2 - колеблющийся стан; 3 - фрикционная плоскость; 4 - направляющая; 5 - ползун; 6 - вибропривод; 7 - кривошипно-кулисный механизм; 8 - бункер-питатель; 9 - система тяг; 10 - регулировочная тяга

Информация об авторах

Андреев Виталий Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры сельскохозяйственных машин Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова.

Андреев Игорь Витальевич, соискатель Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова.

Нами были проведены исследования рабочего процесса фрикционной плоскости, совершающей прямолинейные гармонические колебания под углом к горизонту, и блока последовательно установленных плоскостей при очистке семян моркови от семян проса куриного, а также возможности совместной работы в общем колеблющемся стане фрикционных плоскостей и плоских решет для обеспечения одновременно с очисткой семенного материала сортирования его по размерам.

Исследования проводились на лабораторной установке, схема которой приведена на рисунке 1. На раме 1 посредством направляющих 4 закреплен колеблющийся стан 2 с плоскостью 3, покрытой фрикционным материалом. Стан приводится в колебательное движение от электродвигателя постоянного тока посредством вибропривода 6 с кривошипно-кулисным механизмом 7. Смесь семян моркови и проса куриного из бункера 8 поступает на колеблющуюся плоскость 3, покрытую фрикционным материалом. Более шероховатые семена моркови под действием направленных колебаний движутся по плоскости вверх, а менее шероховатые семена проса куриного перемещаются вниз.

Конструкция установки позволяет изменять угол наклона плоскости б, угол направленности колебаний е, частоту n и амплитуду r колебаний, а также подачу материала на плоскость.

Качество разделения на одиночной плоскости оценивалось показателями полноты выделения засорителей з, потерь семян основной культуры i и эффективности Э процесса разделения:

(1)

где N2- количество семян проса куриного, выделившихся в отходы;

N1- количество семян проса куриного в навеске до разделения;

M2 - масса семян моркови, выделившихся в отходы, г;

М1 - масса семян моркови в навеске до разделения, г.

Результаты исследований приведены в таблице 1.

Данные таблицы 1 показывают, что наилучшее разделение происходит при использовании в качестве фрикционного материала листовой резины марки 1847. Однако наиболее высокая эффективность разделения Э=0,72 получена при недостаточно высокой полноте выделения проса куриного з=0,84, что затрудняет получение семян моркови 1 и 2 класса. Удовлетворяющая с этой точки зрения полнота выделения з=0,99 получена при больших потерях семян моркови i=0,70, что неудовлетворительно с практической точки зрения.

Как показали исследования, уменьшить потери можно повторными обработками материала на плоскости, установленной под измененным углом наклона б при неизменных прочих параметрах, или установкой в общем колеблющемся блоке нескольких плоскостей, работающих последовательно (рисунок 2).

Блок плоскостей устанавливается на колеблющийся стан 2 лабораторной установки (рисунок 1) вместо рамки с одиночной плоскостью. Угол наклона каждой последующей плоскости на небольшую величину отличается от угла наклона предыдущей. Нами в блоке устанавливалось пять плоскостей, покрытых листовой резиной марки 1847. Верхние сходы со всех плоскостей представляют собой очищенные семена моркови с минимальным количеством проса куриного, нижний сход с последней плоскости - отходы.

Наилучшие результаты, достигнутые при исследовании работы блока плоскостей, приведены в таблице 2. При этом основным критерием оценки качества работы блока была принята засоренность очищенных семян.

Приведенные в таблице 2 опытные данные показывают на высокую эффективность блока плоскостей при очистке семян моркови. При этом с первых трех плоскостей получено около 91% семян с засоренностью 1810 шт./кг, что

Таблица 1 - Результаты экспериментальных исследований процесса очистки семян моркови от проса куриного при удельной подаче материала на плоскость q = 36 кг/ (чм2)

семя мелкосеменной морковь очистка

Рисунок 2 - Схема работы блока последовательно установленных плоскостей:1 - фрикционные плоскости; 2 - бункер-питатель; 3 - блок; 4 - приемники фракций

Таблица 2 - Результаты разделения семян моркови и проса куриного на блоке последовательно установленных плоскостей при е = -0,646 рад, r = 0,007 м, n= 600 кол/мин

составляет 0,36% по массе. Это соответствует требованиям ГОСТ Р 52171 - 2003 [4] на семена 2 класса, в которых допускается 0,4% семян сорных растений. Семена моркови 1 класса можно получить, используя две плоскости блока. При этом выход их составит 62% при засоренности 717 шт/кг, что составляет 0,14% по массе при допускаемом значении 0,2%.

Таким образом, установка в блоке трех плоскостей позволяет получить семена моркови 2 класса по содержанию семян сорняков. Получение семян моркови 1 класса возможно при использовании двух плоскостей. Выход чистых семян моркови с трех плоскостей блока высок, при этом в отходы теряются, как правило, менее полноценные семена, что улучшает посевные качества.

Совместная работа плоских решет с колеблющимися плоскостями позволяет производить одновременное сортирование семян по размерам с целью удаления щуплых некондиционных семян. Установка в этом случае специального экрана-отражателя [5] над решетом, работающим в жестком кинематическом режиме с подбрасыванием, позволяет значительно улучшить полноту выделения проходовой фракции. Схема приспособления к лабораторной установке для исследования эффективности работы экрана-отражателя представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема приспособления для исследования влияния экрана-отражателя на просеваемость плоских решет: 1 - бункер; 2 - корпус решета; 3 - решето; 4 - пластины экрана; 5 - ось пластины; 6 - подвижная ось пластины; 7 - тяга; 8 - регулировочный винт; 9 - шарнир; 10 - фиксатор; 11 - направляющая; 12 - приемники фракций; 13 - колеблющийся стан 

Приспособление устанавливается на колеблющийся стан лабораторной установки вместо рамки с фрикционной плоскостью 3 (рис.1). Обрабатываемый материал из бункера 1 (рис.3) поступает на решето 3, делится на две фракции по размерам, каждая из которых направляется в свой приемник. Установленный над решетом экран, о который при подбрасывании ударяются частицы обрабатываемого материала, снижает скорость прохождения материала по решету и увеличивает количество контактов частиц с рабочей поверхностью решета, положительно влияя на полноту выделения проходовой фракции. Экран выполнялся плоским, гнутым и жалюзийным (представлен на рисунке 3). Конструкция приспособления позволяет изменять угол наклона решета, тип экрана, расстояние между решетом и экраном в начале и в конце при установке плоского экрана или в начале и в конце каждой жалюзи при установке жалюзийного экрана.

Качество разделения семян на решете с установленным над ним экраном оценивалось показателем полноты разделения

(2)

где Р - количество семян, прошедших за опыт под решето, г;

Р0 - содержание проходовой фракции в исходном материале, г.

Экспериментальные исследования показали эффективность установки экрана-отражателя.

При сортировании семян моркови на горизонтальном решете с круглыми отверстиями диаметром 1,6 мм при работе без экрана максимальная полнота разделения =0,74 получена при угле направленности колебаний е=-0,523 рад и частоте колебаний n=300 кол/мин. С увеличением частоты колебаний до n=550 кол/мин и выше, что требуется при совместной работе решета с блоком плоскостей, полнота разделения уменьшается до =0,25. Установка плоского алюминиевого экрана на постоянной высоте от поверхности решета при n=600 кол/мин позволила получить =0,678 при =5 мм.

Лучшая просеваемость обеспечивается при установке экрана на непостоянной, уменьшающейся к выходу высоте от поверхности решета. Наивысшее значение полноты разделения =0,762 получено при высоте экрана в начале решета =6…7 мм и в конце решета =5 мм. Целесообразнее установка экрана ступенчатой или жалюзийной формы. Ступенчатый жалюзийный экран с шириной пластин 30 мм и высотой установки относительно решета в начале пластины =7мм, в конце пластины =5 мм позволил увеличить полноту разделения до =0,86.

Результаты проведенных исследований приняты за основу при разработке конструкции и технологического процесса машины для очистки и сортирования семян моркови.

Схема технологического процесса машины приведена на рисунке 4.

-х-?-_> - смесь; -_> - чистые семена;

-?> - мелкие семена; -?> - просо куриное

Рисунок 4 - Схема технологического процесса машины для подготовки семян моркови: 1 - рама; 2 - эксцентриковый вал; 3 - шатун; 4 - направляющая с ползуном; 5 - приемник отходов; 6 - колеблющийся стан; 7 - электромагнитный вибратор; 8 - бункер-питатель; 9 - регулятор подачи; 10 - фрикционные плоскости; 11 - скатная доска; 12 - экран-отражатель; 13 - решето с шариковыми очистителями; 14 - приемник чистых семян; 15 - приемник мелких семян; 16 - клиноременная передача; 17 - электродвигатель Основными рабочими органами машины являются две фрикционные плоскости 10, осуществляющие очистку семян моркови от проса куриного по свойствам поверхности, и решето 13 с установленным над ним плоским алюминиевым экраном 12, отделяющее щуплые семена моркови с целью улучшения посевных качеств.

Изготовленный нами опытный образец машины прошел испытания в условиях ордена «Знак Почета» Льговской опытной селекционной станции. Согласно акту внедрения машина при производительности 12 кг/ч обеспечивает получение семян моркови 1 класса с содержанием семян проса куриного 798 шт/кг [4]. Получен годовой экономический эффект 1210 руб. при обработке 384,5 кг семян в течение 32 часов. Учитывая, что средняя годовая загрузка зерноочистительных машин составляет 300 часов, можно предположить, что при интенсивном использовании машины годовой экономический эффект значительно выше.

Список использованных источников

1. Виноградов, В.П. Очистка семян овощных культур / В.П. Виноградов// Техника в сельском хозяйстве. - 1976.-№5.

2. Литвинов, С.С. Как вывести семеноводство овощных культур из кризиса / С.С. Литвинов, В.А. Лудилов // Селекция и семеноводство.-2000.-№1.

3. Ларионов, Г.И. Больше внимания семенным фондам / Г.И. Ларионов // Селекция и семеноводство.-1978. - №6.

4. Семена овощных, бахчевых культур и кормовых корнеплодов и семенной капусты. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия - ГОСТ Р 52171 - 2003 - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.

5. Таран А.И., Сараев И.Ф., Андреев В.В. Машина для калибрования семян. А.С.№768489. Кл.В07в. - «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки».- 1980.- №37.

Размещено на Allbest.ru