Технология и технические средства для подготовки семян подсолнечника тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, доктор технических наук в форме науч. докл. Шафоростов, Василий Дмитриевич

• Шафоростов, Василий Дмитриевич
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Шафоростов, Василий Дмитриевич

Заключение и общие выводы.

В работе изложены основы расчета и проектирования технологии и технических средств для подготовки семян подсолнечника. На базе теоретических исследований разработаны методики инженерных расчетов процессов сепарации семян по аэродинамическим и геометрическим параметрам, основы технологии борьбы с примесями склероциев белой гнили и проектирования семзаводов.

Предложены методы, развивающие теорию проектирования рабочих органов зерноочистительных машин применительно к использованию на семенах подсолнечника с учетом выделения склероциев белой гнили. Обоснована поточность обработки семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, в зависимости от засоренности и влажности комбайнового вороха.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования и государственные испытания позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Применяемые в аграрном секторе страны промышленная техника и на базе ее технологии для производства семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций, не обеспечивают поточную обработку их при наличии в комбайновом ворохе склероциев белой гнили в количестве 120 шт. на 1 кг. Это существенно влияет на качество посевного материала, полевые всходы которого уменьшаются на 12. 18%. Определено, что зерноочистительные машины, используемые на очистке семян подсолнечника, имеют производительность на порядок ниже, чем на зерне, а качество семян достигается за счет 2х-3х кратного пропуска их через эти машины.

2. Размеры семянок у большинства сортов и гибридов подсолнечника варьируют в широких пределах: по ширине от 3,3 до 8,6 мм; по толщине от 1,6 до 6,2 мм; по длине от 8,6 до 13,8 мм. Критическая скорость витания колеблется от 4 до 14 м/с, плотность - от 651 до - .,827 кг/м3. Сорные примеси по указанным свойствам мало отличаются от семян основной культуры и поэтому их можно отделить только при совокупном использовании геометрических, аэродинамических и гидровакуумномеханических признаков.

3. На зерноочистительных машинах невозможно получить семена подсолнечника высших репродукций, т.к. они не позволяют из вороха выделить склероциев белой гнили и дефектные семена, пораженные грибковыми заболеваниями. Оптимальная работа ветрорешетных машин обеспечивает подработку комбайнового вороха (предварительная очистка) при режимах работы: угол наклона решет - 7. 8 град; амплитуда колебаний стана - 7,5 мм; частота колебаний стана в пределах - 3^0-450 мин"1; оптимальная нагрузка по ширине решет и аспирационных каналов для: первичной очистки - 60 кг/дм*ч; вторичной - 30 кг/дм*ч.

4. Разработана методика оценки работы питающего устройства для серийных ветрорешетных зерноочистительных машин (ОВС-25 и МС-4,5), работающих на семенах подсолнечника. В основу этой методики положены условия силовых воздействий материала на механическую систему клапана, регулирующего подачу семян на решетный стан. Экспериментальным путем выявлена большая (V = 58,7%) неравномерность распределения семян по ширине рабочих органов. Разработана конструкция питающего устройства, учитывающая агробиологические свойства обрабатываемого материала и особенности конструкции машин, обеспечивающая равномерное (V = 6,6%) распределение вороха. По результатам государственных испытаний оно рекомендовано к производству в составе приспособления к агрегатам типа ЗАВ.

5. Аэродинамические системы серийных пневмовибрационных столов ПСС-2,5 и СПС-5 не обеспечивают качественную очистку семян подсолнечника. Определено, что под декой имеет место значительная неравномерность распределения воздушного потока. Усовершенствование аэродинамической системы и теоретические исследования позволили определить оптимальную форму, геометрические и воздушные параметры экспериментальной деки пневмостола. При значениях гШ2 = 15,16 м/с2, ОС = 0,10 урад, р=0,0848 рад; и = 0,75 м/с; В = 0,4068 рад, расходе воздуха 140^и давлении 60 мм рт.ст. расчетным путем получены геометрические параметры деки (£^1,08; ф2 = 0,52.0,58 рад, А= 1,8м, В=1,03м.; С=.0,3м. Угол ф2 зависит, в основном, от биометрических показателей семян подсолнечника, параметров колебательного движения, поперечного угла наклона деки, скорости воздушного потока. Угол ф) зависит, главным образом, от биометрических показателей семян подсолнечника и углов наклона плоскости. Сравнительные испытания такой деки с декой пневмостола ПСС-2,5 показали преимущество первой и позволили на 5% увеличить выход тяжёлой фракции в основном посевном материале подсолнечника, увеличив массу 1000 шт. семян по отношению клеткой фракции на 16,5%. Государственными испытаниями определено, что экспериментальный пневмостол обеспечил повышение производительности по сравнению с ПСС-2,5 на 34%. Основные конструктивные и технологические параметры этого стола внедрены в машине МОС-9, на которой получены семена подсолнечника по чистоте 99,6. 99,8%.

6. На основе экспериментального изучения процессов сепарации семян подсолнечника с целью выделения из вороха склероциев белой гнили выявлено, что последние отличаются от семян подсолнечника по упругости, парусности, плотности, скорости насыщения жидкостью.

- В МЗРлБотсе

Однако эти различия весьма незначительны, что вызывает большие трудности способов и устройств для полного разделения вышеуказанных компонентов.

Разработаны и изготовлены экспериментальные установки для отделения склероциев по упругим и аэродинамическим свойствам. Установлено, что по упругим свойствам можно выделить склероции, плотность которых выше 0,8 г/см3. При обработке семян подсолнечнка сорта Передовик в наклонном воздушном потоке при строго ориентированной подаче в него вороха выход очищенных семян (при содержании склероциев до 30 шт.на 1 кг) составил около 60% при последовательном четырехкратном пропуске.

Разработан способ и изготовлена гидровакуумная установка, в которой процесс смачивания компонентов происходит под разряжением. Установлено, что при разряжении порядка 500-600 гПа и выдержке в установке семян и склероциев при этих условиях в течение 1,5-2 мин удается полностью разделить компоненты. Применение вместо воды растворов ядохимикатов, обеззараживающих семена, существенно повышает эффективность предложенного способа и устройства для его осуществления. Кроме этого разработана и внедрена двухэтапная технология очистки семян подсолнечника от склероциев по аэродинамическим свойствам с использованием пневмостолов. На 1 этапе пневмостол настраивают на отделение тяжелых примесей. Средняя скорость воздушного потока над декой с семенами находится в пределах 0,5-0,6 м/с. На 2 этапе обрабатывают только основной выход пневмостола после первого пропуска. Последний настраивают на отделение легких примесей, скорость воздушного потока повышают до 0,750,80 м/с. Выход очищенных семян по такой технологии составляет в зависимости от содержания склероциев в исходном материале от 58 до 64%.

Проведенные комплексные исследования позволили обосновать технологическую возможность 100% выделения склероциев белой гнили из семян подсолнечника. Полученные результаты вошли в исходные требования на поточную линию по обработке семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

7. Протравливатель семянПС-10 и стационарный комплекс КПС-10 имеют при работе на семенах подсолнечника производительность 1,0. 1,5 тонны в час, что на порядок ниже, чем на семенах зерновых. Кроме этого, питающее устройство протравливателя ПС-10 не обеспечивает равномерную подачу суспензии высокой концентрации (до 43%), что необходимо при обработке семян подсолнечника.

Повышение эффективности работы протравливателя обеспечила конструкция нового питающего устройства, работающего на высококонцентрированной суспензии с расходом от 0,2 до 3,5 литра в минуту и стабильном ее составе по объему рабочего бака. В результате проведенных исследований определена оптимальная производительность усовершенствованного протравливателя 4,0 т/ч при расходе рабочего раствора 0,7 метров в минуту. На основании проведенной работы, ГСКТБ сельхозмаш (г.Львов) поставило на производство комплекс КПС-2, предназначенный специально для обработки семян подсолнечника. Кроме этого, разработаны и внедрены в хозяйствах Краснодарского края, Белгородской и Ростовской областей технологические комплексы для инкрустирования посевного материала стационарного типа с использованием легких блочных металлоконструкций и передвижные - на базе автомобильного и тракторного прицепов, что позволило существенно снизить затраты на строительные работы и расширить технологические возможности комплексов.

8. Анализ производства семян подсолнечника в хозяйствах Краснодарского края показал, что 90% из них для этих целей используют поточные линии, состоящие из агрегатов типа ЗАВ или сочетание этих агрегатов с приставками СП-10 (СП-10А). Одновременно было выявлено, что содержание травмированных семян подсолнечника при каждой переброске их в поточных линиях нориями возрастает на 0,2. 0,3%. Кроме этого, установлено, что стандартный комплект решет для очистительных машин не позволяет осуществлять качественную очистку семян подсолнечника, производительность поточной линии составляет 30% от паспортной по зерну. Имеет место повреждение оболочек с 8 до 22%, обрушивание с 1,2 до 13% и потери семян основной культуры в отходы до 4%.

Уменьшение линейной скорости ленты норий на 17%, снижение колебаний решетного стана до 400 мин"1 и доукомплектование решетами Б; - 00,7; Б2 - 0 9,0; В - П 3,5 и Г - □ 1,7 позволили в OCX "Березанское" производительность поточной линии повысить до 5,1 т/ч при снижении повреждения и обрушивания семян снизить соответственно около 2,5 и 5 раз, а потери в отходы - 10 раз при выходе семян основной культуры 67% посевного стандарта 1 класса (без учета содержания склероциев белой гнили). Проведенная работа позволила обосновать технологию обработки и конструктивное решение цехов, отечественных семзаводов для производства семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

9. Техническая экспертиза технологических схем семзаводов для семян подсолнечника по типовому проекту №812-0-3 и экспериментальное изучение работы их показали, что только за счет переброски семян 17 нориями, даже при реализации технических решений п.8 данного раздела, количество поврежденных семян за один подъем возрастает на 0,97%. Проведенные исследования позволили обосновать технологическую схему, найти конструктивное решение и создать тихоходную норию НТХ-20, государственные испытания которой не зафиксировали увеличения травмирования после подъема семян.

На основании проведенных исследований удалось разработать новую двухэтапную технологию подготовки семян и реализовать ее в OCX "Березанское" в экспериментальном семзаводе. Двухэтапная технология подготовки семян подсолнечника заключается в следующем:

I этап обработки - в уборочный период осуществляют прием вороха, предварительную очистку, сушку семян, первичную очистку с одновременным разделением, при необходимости, на две размерные фракции и закладку полученного материала на временное хранение для биологического дозревания.

П этап обработки - после получения качественных характеристик хранящегося материала производят сортирование каждой фракции поочередно с одновременным разделением семян на две фракции. Одну из них вновь направляют на временное хранение, другую обрабатывают на машине окончательной очистки, инкрустируют, зашивают в мешки и направляют в склад на хранение. Далее процесс повторяется. Принятая схема обеспечивает получение необходимого количества фракций высококачественного семенного материала при минимальном количестве машин.

В процессе обработки семян на семзаводе их травмирование практически не возросло. Содержание битых семян в исходном и очищенном материале, соответственно, составило 0,34% и 0,36% частично поврежденных - 5,37% и 4,95%.

Выход семян только фракции 6-8 мм составляет 62,2%.

Результаты исследований и расчетов технологических возможностей семзавода, а также основы двухэтапной технологии переданы в институт Гипросельхозпроект (г.Краснодар) и вошли составной частью в справочные материалы сборника "Нормы технологического проектирования предприятий послеуборочной обработки зерна и семян". В соответствии с данными техническими материалами были созданы и пущены в эксплуатацию 13 технологических линий и 5 семзаводов нового поколения по производству семян подсолнечника, в т.ч. высших репродукций.

10. Полученные в работе результаты служат основой для расчета и проектирования технологических установок и поточных линий по производству высококлассных семян подсолнечника, способных обрабатывать комбайновый ворох, засоренный склероциев белой гнили и семенами, зараженными грибковыми болезнями.

Технико-экономическая эффективность в среднем по разработанным технологическим линиям и семзаводам соответственно на 47.52% и 74.83% выше, чем при производстве семян на разрозненных машинах. При этом затраты труда на поточных линиях составляет 0,472 чел.ч/т и семзаводах 0,297 чел.ч/т (прямые эксплуатационные затраты - 490 руб/т и сумма приведенных затрат - 1027 руб/т (в ценах 01.01.99 г.), что в среднем на 42% меньше, чем у предшественников такой технологии и техники.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Шафоростов В.Д. Исследование механизма привода пневматического сортировального стола//Бюл.науч.-техн. инф. по масличным культурам,- Краснодар, 1978,- Вып.2,- С.79-82.

2. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Приспособление к пневмостолу ПСС-2,5 //Зерновое хозяйство,- 1979,-N 11,- С.43-44.

3. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Приспособление к пневмостолу ПСС-2,5 //Инф.лист. ЦНТИ N 511,- Краснодар, 1979.

4. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Применение пневмосортировального стола ПСС-2,5 для обработки семян подсолнечника // Бюл.науч.-техн.инф.по масличным культурам,-Краснодар, 1979.-Вып.4,- С.25-28.

5. Шафоростов В.Д. Оптимизация процесса разделения семян подсолнечника на пневматическом сортировальном столе //Бюл.науч.техн.инф. по масличным культурам,- Краснодар, 1980.-Вып.2,- С.53-56.

6. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Определение формы деки пневматического сортировального стола//Бюл. науч.-техн. инф. по масличным культурам.- Краснодар, 1980,-Вып.З,- С.36-42.

7. Шафоростов В.Д. Интенсификация рабочего процесса пневматического сортировального стола // Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства.-Тез.докл.Всес.шк.молодых ученых и специалистов.-Минск, 19 .-С.84-86.

8. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. О повышении эффективности сепарирования семенных смесей//Механизация и электрификация сельского хозяйства,- 1982,-N 1,-С.25-27.

9. Бортников А.И.,Савин АД,,Бартенев В.А., Шафоростов В.Д., Матюша В.Г. Рекомендации по переоборудованию машин семзавода для обработки семян подсолнечника (к типовому проекту N 812.0-3) // Краснодар, 1983,- 8 с.

10. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Очистка семян от склероциев// Масличные культуры.-1985.-N 1,-С.37.

11. Шафоростов В.Д., Бортников А. И. Использование зерноочистительной техники для очистки семян // Техника в сельском хозяйстве. - 1984. № 11. - С. 13-14.

12. Бортников А.И., Бартенев В.А.,ШафоростовВ. Д. Использование ПС-10 для протравливания семян суспензиями повышенной концентрации//Масличные культуры,-1985,- N2,- С. 10-11.

13. Прядко H.H., Быкова Э.А:, Шафоростов В.Д. Использование агрегата ЗАВ-20 с семяочистительной приставкой СП-10 //Масличные культуры.- 1985,- N 4,- С.10.

14. Шафоростов В. Д., Тихонов О. И., Марин В. И. и др. Индустриальная технология возделывания подсолнечника//Рекомендации,- Краснодар.- 1986,- 45 с.

15. Шафоростов В.Д., Тихонов О.И., Пивень В.Т. и др. Применение апрона-35 против ложной мучнистой росы подсолнечника//Рекомендации- Краснодар,- 1986,- 16 с.

16. Тихонов О.И., Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Предпосевная подготовка семян подсолнечника//Масличные культуры.-1987,- N 2,- С. 10-11.

17. Бортников А.И., Федоренко Э.Г., Киселев В.И., Шафоростов В.Д. Особенности использования техники на возделывании подсолнечникаУ/Масличные культуры.- 1987,- N 6.-С.10-12.

18. Шафоростов В.Д., Ефимченко В.И. и др. Ведомственные нормы технологического проектирования заводов и пунктов послеуборочной обработки и хранения продовольственного, фуражного зерна и семян зерновых, зернобобовых, масличных культур и трав ВНТП 16-88,-М,- 1988,- 86 с.

19. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Технология послеуборочной обработки семян подсолнечника//Тез.докл.Всес.науч.-тех.конф. по современным проблемам земледельческой механики. - М. - 1989,- С.125.

20. Шафоростов В.Д. Определение формы делительной плоскости пневмосортировального стола//Механизация производства масличных культур (Сб.науч.тр.-Краснодар,- 1990.-С.37-47.

21. Бортников А.И.,Шафоростов В.Д. Послеуборочная обработка семян подсолнечника// Механизация производства масличных культур (Сб. науч.тр.- Краснодар,- 1990,- С.31-37.

22.Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Уборка и послеуборочная обработка подсолнечника// Проблемы механизации и электронизации отраслей агропромышленного комплекса (Тез.докл. на П Межд. науч.-практ.конф,- Краснодар,- 1991,- С.12-13.

23.Шафоростов В.Д., Лысых И.Г., Розинцев С.В. Комплекс оборудования для протравливания, инкрустации семян на базе комплекта оборудования КПС-10. Инф.лист. ЦНТИ N 220,-Краснодар.-1992,- 4 с.

24.Бортников А.И., Шафоростов В.Д.ДысыхИ.Г. Послеуборочная обработка семян//Биология, селекция и возделывание подсолнечника,- М,- 1992,- С.250-269.

25.Шафоростов В.Д., Лысых И.Г., Розинцев С.В. Передвижные и стационарные комплексы для протравливания семян//3ащита растений.- 1993,- N 8.- С.15.

26.Шафоростов В.Д. Каким должен быть семзавод по обработке семян подсолнечника// Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье (Тез. докл. на VI Межд. науч.-практ.конф.- Симферополь.-1997,- С.416.

27. Шафоростов В.Д. Машинная подготовка семян подсолнечника. - Краснодар. -1998. -89 с.

28. A.c. 590216.СССР. Устройство для распределения сыпучего материала по различным направлениям / А.И.Бортников, В.Г.Матюша, В.Д.Шафоростов; ВНИИ масличных культур;3аявл.11.02.76; Опубл. 30.01.78.; Бюл. N 4.

29. A.c. 694231. СССР. Грохот клубнекорнеплодоуборочной машины/ А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 23.05.78; Опубл. 30.10.79; Бюл.№40

30. A.c. 698679. СССР. Устройство для очистки зерна / Л.Т.Седаш, А.И.Бортников, В.Д. Шафоростов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 08.08.78; Опубл. 30.11.79; Бюл. № 43

31. A.c. 848448. СССР. Вертикальный конвейер/В.Д. Олейников, И.П.Платов, Э.А.Куповых, Л.Г.Седаш, А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 11.07.79; Опубл. 23.07.81; Бюл. № 27

32. A.c. 899400. СССР. Ковшовый элеватор/ Л.Г.Седаш, А.И.Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; Заявл. 28.04.79; Опубл. 28.01.82; Бюл. № 3.

33. A.c. 967927. СССР. Загрузочное устройство вертикального конвейера /Л.Г.Седаш, А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов, И.П.Платов; ВНИИ масличных культур; Заявл. 16.04.81; Опубл. 28.10.82; Бюл. № 39.

34. A.c. 1279552. СССР. Устройство для подачи жидкости / А.И.Бортников, В.А.Бартенев,

В.Д.Шафоростов, В.Г.Матюша; ВНИИ масличных культур; Заявл. 10.08.84; Опубл. 30.12.86; Бюл. № 48.

35. A.c. 1311776. СССР.Способ сортирования и очистки семян в жидкости / А.И. Бортников, В.Д.Шафоростов, В.Г.Матюша, А.Г.Демченко; ВНИИ масличных культур; Заявл. 15.08.85; Опубл. 23.05.87; Бюл. № 19

36. A.c. 1452588. СССР. Способ сортирования и очистки семян в жидкости и устройство для его осуществления / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов, В.Г.Матюша, А.Г. Демченко; ВНИИ масличных культур; Заявл. 28.05.87; Опубл. 23.01.89; Бюл. № 3.

37. A.c. 1522461. СССР. Способ индукции устойчивости подсолнечника к грибковым заболеваниям /В.Ф.Зайчук, А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов,Г.В.Кочуров; ВНИИмасличных культур; Заявл. 03.03.88; для ДСЦ.

38. A.c. 1558800. СССР. Элеватор для сыпучих грузов / А.И.Бортников, В.Д. Шафоростов, Н.И.Грабельковский,И.П.Платов, Э.А.Куповых; ВНИИ масличных культур; Заявл. 26.05.88; Опубл. 23.04.90; Бюл. № 15.

39. A.c. 1711796. СССР. Линия для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И. Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Заявл. 07.05.86; Опубл. 15.02.92; Бюл. №6.

40. A.c. 1762880. СССР. Линия для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И. Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Заявл. 26.07.88; Опубл. 23.09.92; Бюл. №35.

41. Патент 2021184. Ковшовый элеватор / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов и др.; Заявл. 01.04.91; Опубл. 15.10.94; Бюл. № 19.

42. Патент 2026757. Зерноочистительная машина / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов и др.; Заявл. 28.09.92; Опубл. 20.01.95; Бюл. № 2.

43. Патент 4936978. США. Установка для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И.Бортников, В.Д.Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Опубл. 07.08.90.

44. Патент 89 04166. Франция. Установка для послеуборочной обработки семян подсолнечника / А.И. Бортников, В.Д. Шафоростов и др.; ВНИИ масличных культур; Опубл. 14.11.91.