Обоснование различных схем очистки зерноочистительного агрегата, при получении семенного материала в многоотраслевом сельхозпроизводстве

Одним из основных и наиболее актуальных и рентабельных направлений сельхозпроизводства — получения качественного семенного материала в хозяйствах, в процессе послеуборочной переработки зерна[1,2,3,4].

Целью данной работы является совершенствование технологических схем очистки зерновых культур на семена, в процессе послеуборочной обработки зерна, с учетом оптимизации производственных процессов очистки [5,6].

Одной из задач для решения поставленной цели — увеличение доли выхода качественного семенного материала, за один цикл очистки зерновых.

При выборе схем и режимов функционирования зерноочистительного агрегата учитывалось нынешнее состояние зерноочистительных комплексов различных структур и объемов с/х производства[7,8]. Выбор малых подач (до 5−6 т/час) при семенной очистке был обусловлен наличием зерноочистительных машин работающих по классической схеме с использованием 2-х решетных ярусов. Применение данных машин в хозяйствах применимо как отдельной линией для получения семенного материала, так и в общей схеме очистки продовольственного зерна [9,10,11]. На базе зерноочистительного агрегата на полигоне Донского государственного технического университета (ДГТУ, пос. Рассвет, Аксайский район, Ростовской области) были реализованы структурные схемы комплексов для очистки семенного зерна (схема № 1 — 12).

В данной схеме представлена инвариантность по:

• — типу предлагаемой очистки параллельная, последовательная, фракционная;
• — размеру отверстий рабочих решет.

Агрегат включает в себя две воздушно-решетные машины: 1 — машина К-531, 2 — машина СМ-4, триерный блок, пневмостол, набор бункеров (бункер отходов, фуража, очищенного зерна, семян, бункер-накопитель). На базе данного оборудования реализована параллельная схема очистки пшеницы (включает четыре разновидности данной схемы № 1−4) (Рис. 1,3), последовательная схема очистки пшеницы (включает четыре разновидности данной схемы № 5−8) (Рис. 1,4), фракционная схема очистки пшеницы (включает четыре разновидности схемы № 9−12) (Рис. 1,5).

очистка зерновой семя послеуборочный Исходный зерновой материал: пшеница урожая 2012 года, характеристики зерна: толщина b=2.45мм; у_b=0.85мм; ширина h=2.8мм; у_h=0.38мм; длина l=5.8мм; у_l=0.74мм; W=14% - влажность материала; P=0.685 г/см³ — плотность исходного зернового материала; а₁=92.5% - содержание в исходном материале зерна пшеницы, а₂=2.6% - содержание крупных примесей, а₃=5.4% - содержание мелких сорных примесей, а₄=2.5% - содержание дробленого зерна, а₅=6.0% - содержание щуплого зерна, а₃= 0.28% - содержание дробленой соломы.

Рис. 2. Рабочие размеры и формы отверстий решет экспериментальных схем

Рис. 3. Параллельная схема семенной очистки пшеницы

(Реализация схем № 1−4).

Рис. 5. Фракционная схема семенной очистки пшеницы

(Реализация схем № 9−12).

Ограничением производительности отделения очистки зерноочистительного агрегата, работающего по всем функциональным схемам, являлась чистота семенного материала (А_по?99,5%).

Производительностью агрегата работающего по фракционной схеме (схемы № 9 — 12) — 4,2т/час, по последовательной схеме (схема № 1- 8) — 4,85 т/час.

По итогам проведенных исследований были получены следующие результаты (Рис.6−11).

Рис. 6. Чистота Апо полученного семенного материала пшеницы в зерноочистительном агрегате по параллельной схеме (схема № 1−4) очистки, содержания сорных вс и зерновых впз примесей от подачи Q зернового материала в агрегат: Апо1; Апо2; Апо3; Апо4 — чистота зерна; вс1; вс2; вс3; вс4 — содержание сорных; впз1; впз2; впз3; впз4 — содержание зерновых примесей в конечном очищенном материале по технологическим схемам № 1; № 2; № 3; № 4.

Рис. 7. Полнота выделения, семенного материала очищенного в агрегате при параллельной схеме очистки (схема № 1−4), от подачи Q зерна: Ec1; Ec2; Ec3; Ec4 — полнота выделения сорных примесей; Eпз1; Eпз2; Eпз3; Eпз4 — полнота выделения зерновых примесей.

Рис. 8. Чистота Апо полученного семенного материала пшеницы в зерноочистительном агрегате по параллельной схеме (схема № 5−8) очистки, содержания сорных вс и зерновых впз примесей от подачи Q зернового материала в агрегат: Апо5; Апо6; Апо7; Апо8 — чистота зерна; вс5; вс6; вс7; вс8 — содержание сорных; впз5; впз6; впз7; впз8 — содержание зерновых примесей в конечном очищенном материале по технологическим схемам № 5; № 6; № 7; № 8.

Рис. 9. Полнота выделения, семенного материала очищенного в агрегате при параллельной схеме очистки (схема № 5−8), от подачи Q зерна: Ec5; Ec6; Ec7; Ec8 — полнота выделения сорных примесей; Eпз5; Eпз6; Eпз7; Eпз8 — полнота выделения зерновых примесей.

Рис. 10. Чистота Апо полученного семенного материала пшеницы в зерноочистительном агрегате по параллельной схеме (схема № 9−12) очистки, содержания сорных вс и зерновых впз примесей от подачи Q зернового материала в агрегат: Апо9; Апо10; Апо11; Апо12 — чистота зерна; вс9; вс10; вс11; вс12 — содержание сорных; впз9; впз10; впз11; впз12 — содержание зерновых примесей в конечном очищенном материале по технологическим схемам № 9; № 10; № 11; № 12.

Рис. 11. Полнота выделения, семенного материала очищенного в агрегате при параллельной схеме очистки (схема № 9−10), от подачи Q зерна: Ec9; Ec10; Ec11; Ec12 — полнота выделения сорных примесей; Eпз9; Eпз10; Eпз11; Eпз12 — полнота выделения зерновых примесей.

Предварительный обобщенный анализ показывает возможность получения, за один цикл семенной очистки, семян зерна пшеницы, при заданной чистоте зерна Апо?99,5%.

Фракционные схемы очистки, показали максимально возможную производительность получения семян за один цикл очистки. Максимальная полнота выделения сорных примесей достигается по фракционной схеме № 12 — 87,4%, минимальная полнота выделения по фракционной схеме № 9 — 86%.

Максимальная полнота выделения зерновых примесей достигается по фракционной схеме № 10 — 84,7%, минимальная полнота выделения по фракционной схеме № 12 — 82,6%.

Схемы № 1−4, работающие по параллельной схеме очистки семенного материала пшеницы показали следующие показатели функционирования. Максимальная чистота зерна достигается по схеме № 4 — 98,5% при подаче 2,3 т/час, полнота выделения сорных примесей — 77,8%, полнота выделения зерновых примесей — 71%.

Анализ последовательных схем очистки (схемы № 5 — 8) выявил следующие показатели функционирования. Максимальная производительность, при заданных показателях качества, за один цикл очистки материала достигается по схеме № 8, при полноте выделения сорных примесей — 84%, полноте выделения зерновых примесей — 80,6%. Проводя сравнительный анализ по полученным показателям максимальная чистота зерна по схеме № 5 — 99,38% при подаче 1,2 т/час, по схеме № 6 — 99,37% при подаче 1,2 т/час. Данные схемы производят обработку первичного материала (бункера комбайна), и не соответствует показателям качества по чистоте (А_по?99,5%).

Производительность по последовательной схеме № 7, при заданной чистоте зерна, достигается 2,1 т/час. Полнота выделения зерновых примесей 81%, полнота выделения сорных примесей 86,4%. Схема № 7 и № 8 производят очистку исходного вторичного материала.

Обобщенный анализ позволяет сделать вывод о эффективности работы фракционных схем № 9 — 12, последовательных схем № 7,8, возможность получения качественного семенного материала за один цикл прохода.

Ашхотов Э. Ю., Р. К. Бевов, Ашхотов В. Ю. Производственно-экономические и организационные проблемы инвестирования в региональные АПК [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, № 1. — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/669- Загл. с экрана. — Яз. рус.

Скурятин Н.Ф., Мерецкий С. В. Совершенствование процесса посева зерновых на склоновых почвах [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, № 1. — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/662- Загл. с экрана. — Яз. рус.

Paulsen M. R., Nave W. R. Corn damage from conventional and rotary combines [Электронный ресурс] // Transactions of the ASABE.23 (5): 1100−1116. @1980: http://elibrary.asabe.org/abstract.asp?search=1&JID=3&AID=34 729&CID=t1980&v=23&i=5&T=1&urlRedirect=[anywhere=on&keyword=&abstract=&title=&author=&references=&docnumber=&journals=All&searchstring=&pg=&allwords=grain%20near%20clean&exactphrase=&OneWord=&Action=Go&Post=Y&qu=]&redirType=newresults.asp.

Wang Y. J., Chung D. S., Spillman C. K., Eckhoff S. R., Rhee C., Converse H. H. Evaluation of laboratory grain cleaning and separating equipment [Электронный ресурс] // Transactions of the ASABE. 37(2) 507−513. 1994: http://elibrary.asabe.org/abstract.asp?search=1&JID=3&AID=28 105&CID=t1994&v=37&i=2&T=1&urlRedirect=[anywhere=on&keyword=&abstract=&title=&author=&references=&docnumber=&journals=All&searchstring=&pg=&allwords=grain%20near%20cleaning&exactphrase=&OneWord=&Action=Go&Post=Y&qu=]&redirType=newresults.asp.

Тарасенок Р. А. Снижение травмирования семян путем совершенствования процесса их послеуборочной обработки: дис канд. техн. наук: 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского хозяйства / Р. А. Тарасенок; ФГОУ ВПО ВГАУ им. К. Д. Глинки .- Воронеж, 2006. -с 143.

Строна И.Г., Убоженко В. И. Значение крупности семян в семеноводстве. Ж. Селекция и семеневодство, 1971, с.48−51.

Лурье А.Б., Яновский С. А. О модели процесса сепарации зерновых смесей и других сыпучих материалов на плоских решетах. В кН.: Автоматизация управления технологическими процессами стационарных сельскохозяйственных машин и агрегатов. Л., 1974, Т.231.-С.5−14.

Проектирование технологических процессов и воздушно-решетных и решетных зерноочистительных машин: монография / Ю. И. Ермольев, А. В. Бутовченко, М. Н. Московский, М. В. Шелков.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2010. -с. 285−319.

Ермольев Ю.И., Василенко С. И., Шелякин Э. Г. идр. Выбор критерия оптимизации для изучения процесса сепарации зерновых материалов на решетных поверхностях// сборник статетй РИСХМ «Комплексная механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства» Ростов-на-Дону, 1978. — с. 145−153.

Ермольев Ю. И. Основы научных исследований в сельскохозяйственном машиностроении: Учеб. пособие. — Ростов н/Д: издательский центр ДГТУ, 2003. с. 47−86.

Московский М. Н. Интенсификация процесса сепарации семян зерновых в зерноочистительных агрегатах: дис канд. техн. наук: 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского хозяйства / М. Н. Московский; ДГТУ.- Ростов н/Д, 2005. -с 218.