CC BY
13УДК 630.232.31
Н. Д. Гомзяков, кандидат технических наук
О ВЛИЯНИИ СКОРОСТИ И ЧИСЛА СОУДАРЕНИИ СЕМЯН ЕЛИ ОБЫКНОВЕННОЙ на их травмирование, ЭНЕРГИЮ ПРОРАСТАНИЯ И ВСХОЖЕСТЬ
Скорость и число соударений являются важнейшими показателями семян, характеризующими их механическую прочность и определяющими режимы процесса обработки семян в загрузочно-обескрыливающих устройствах лесных семяочистительных машин. Эти показатели могут быть определены по условию прохода частиц через отверстия сетчатых рабочих поверхностей таких устройств или неповреждения семян в процессе их обработки.
Исследования, связанные с условием определения критической и оптимальной скоростей вращения рабочих органов, достаточно полно изложены в работах [2-4; 7]. Научных исследований по определению влияния скорости и числа соударений семян на их качественные показатели (травмирование, всхожесть, энергию прорастания и др.) проведено недостаточно [5; 6]. В данной работе представлены результаты исследований, позволяющие обосновывать рабочие режимы загрузочно-обескрыливающих устройств непрерывного действия (ЗОУ НД) лесных семяочистительных машин.
Исследования по определению влияния скорости и кратности соударения семян проведены на специальном устройстве (семяпульте) [1], схема которого представлена на рис. 1.
Устройство для определения критической скорости удара семян (се-мяпульт) содержит раму 19, на которой установлен питатель 3 (лоток). На раме 19 смонтирован семяпульт. Он состоит из ведущего 5 и ведомого 10 шкивов, бесконечной ленты 6 из прорезиненного материала и выбросного барабана 8. Ведущий шкив 5 и барабан 6 имеют равные диаметры с целью обеспечения одинаковых окружных скоростей. Для натяжения ленты 6 и устранения ее возможных перекосов предусмотрены два винтовых натяжных устройства 17. Барабан 8 установлен на двух опорных стойках 18. Положение барабана можно изменять с помощью болтового соединения 7
Рис. 1. Схема устройства для определения критической скорости соударения лесных семян:
1 — электродвигатель; 2 — клиновые ремни; 3 — питатель; 4 — реборды; 5 и 10 — ведущий и ведомый шкивы; 6 — лента; 7 — болтовое соединение; 8 — выбросной барабан; 9 — упруго-деформируемый материал; 11 — направитель отражатель; 12 — плита; 13 — стойка; 14 — приемник семян; 15 — паз; 16 — боковые стенки; 17 — натяжное устройство; 18 — опорные стойки; 19 — рама
и П-образного выреза (паза) на одной из стоек. Положение барабана можно изменять с помощью болтового соединения 7 и П-образного выреза (паза) на одной из стоек. Поверхность барабана 6 покрыта упругодеформируемым материалом 9, например, поролоном для предотвращения повреждения семян в момент их выброса. По краям ведущего 5 и ведомого 10 шкивов и выбросного барабана 8 имеются реборды 4, которые обеспечивают устойчивую работу устройства. На раме 19 закреплена плита 12. Для регулирования пути, проходимого семенами от момента выброса до удара, плита 12 закреплена с возможностью ее перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого на раме 19 выполнен горизонтально расположенный паз 15. Кроме того, плиту при необходимости можно поднимать и опускать по специальной стойке 13, а также изменять угол ее наклона. Плита 12 снабжена направителем-отражателем 11 семян. Напра-витель-отражатель 11 имеет коробчатую форму, а его боковые стенки 16 закреплены шарнирно и выполнены из материала, исключающего повреждение семян (брезент, прорезиненный материал, прочная ткань и т. п.). Для сбора семян предусмотрен приемник 14. Привод ведущего шкива 5 и барабана 8 осуществляется от электродвигателя 1 постоянного тока через клиновые ремни 2.
Методика проведения исследований была следующей. Брали обескрыленные семена, производили отбор среднего образца, устанавливали его качественный состав (повреждение, энергию прорастания и всхожесть), который принимали за контрольный. Из исходной массы семян отбирали массу навески 50-100 граммов. Затем с помощью лабораторного автотрансформатора и тахометра часового типа устанавливали скорость вращения выбросного барабана, равную минимальной окружной скорости вращения рабочих органов в обескрыливающем барабане (в нашем случае — 2,0 м/с). Включали установку в работу, исследуемую навеску семян высыпали в лоток и постепенно семена непрерывным потоком подавали на движущуюся ленту 6, которая с помощью барабана 8 производила их выброс. Ударяясь о плиту 12, они отскакивали и, попадая в направитель-отражатель 11, ссыпались в приемник 14. Семена извлекали из приемника, помещали в стеклянные банки с герметическими крышками для качественного анализа. Затем окружную скорость увеличивали, и опыты повторяли в той же последовательности. Скорость доводят до такой величины, при которой количество поврежденных семян превысит 1 % (допустимая величина травмирования семян). Величина этой скорости является критической или предельной скоростью вращения рабочих органов семяочистительных машин при обработке семян.
Следует отметить, что семена в процессе обработки подвергаются многократному воздействию рабочих органов. В связи с этим нами проведены опыты по изучению влияния кратности удара семян на их микротравмирование. Для этого на каждом скоростном режиме исследования проведены при 1-, 25-, 50- и 75-кратном ударах. Кратность равная единице нами принята исходя из предположения, что семя в процессе обработки обескрыливается в результате однократного воздействия на него рабочего органа (благоприятный случай). Кратность удара равная 75 взята с учетом того, что семя в процессе обескрыливания испытывает многократное воздействие, пребывая в зоне обработки в течение 20-30 с (неблагоприятный случай). Повторность для каждой серии опытов была 3-кратной.
После проведения исследований каждая навеска семян подвергнута качественному анализу и, кроме того, проведен анализ на энергию прорастания и всхожесть семян в Воронежской зональной лесосеменной станции. Результаты полученных при этом данных обработаны и представлены на рис. 2-4.
Травмирование семян Тс, % Травмирование семян Тс, %
Рис. 2. Влияние скорости соударения на травмирование семян ели обыкновенной при 1-, 25-, 50- и 75-кратном ударах
Рис. 3. Влияние количества ударов на травмирование семян ели обыкновенной при скоростях 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 м/с
Рис. 4. Изменение всхожести Вс (сплошная линия) и энергии прорастания Эп (штриховая линия) семян ели обыкновенной от числа соударений при скоростях 4,0; 5,0 и 6,0 м/с
Результаты полученных данных свидетельствуют о том, что скорость соударений оказывает все-таки большее влияние на качественные показатели семян, чем их число. При этом скорость, равная 2,0; 2,5 и 3,0 м/с, практически не влияет на травмирование семян (с 0,15 до 0,45%), а такие показатели, как энергия прорастания и всхожесть их при увеличении числа ударов на этих скоростях несущественно изменяются. При малых скоростях (до 0,4 м/с) и большом количестве соударений в семенах возникают небольшие микротрещины, которые эти показатели не ухудшают. Дальнейшее увеличение скорости соударений (свыше 4,0 м/с) и количества ударов (более 50) приводит к тому, что происходит процесс возрастания микротрещин в макротрещины, которые хорошо видны через лупу визуально и травмирование семян при этом увеличивается. Так, например, при скорости 4,0 м/с травмирование семян при однократном ударе равно 0,50%, а при 75-кратном составляет уже 1,6%. Для скоростей 5,0 и 6,0 м/с наблюдается аналогичное явление. Значит, процесс травмирования семян имеет итерационный характер, который начинается с образования микротрещин в начальный момент силового воздействия на семена и разрастания их до макротрещин и травм при последующем воздействии рабочих органов в процессе обработки. С целью снижения травмирования семян представляется целесообразным время воздействия рабочих органов
уменьшить, т. е. время их пребывания в зонах обработки необходимо сокращать.
Следует отметить важное обстоятельство, связанное с итерационным явлением травмирования семян хвойных пород: характеристика качественного состава исходного семенного материала существенно будет влиять на конечные показатели обработки семян. Так, если семена получены с наличием невидимых травм (микротрещины и пр.), обусловленных, например, нарушением температурного режима обработки в шишкосушильне, то при механическом обескрыливании возможны большие повреждения семян. И наоборот, если изначальных нарушений нет, то процесс обработки семян в обескрыливателях и других устройствах не окажет существенного влияния на качество семян. Поэтому для исходных семян с различными качественными характеристиками показатели, полученные нами, могут несколько отличаться, однако закономерность останется неизменной.
В целях сохранения жизнеспособности семян процесс обработки целесообразно проводить при окружной скорости вращения рабочих органов, не превышающей 3,0 м/с. Количество ударов при указанных скоростях может быть 50-75-кратной, т. е. семена в рабочих камерах не должны быть более 20-30 с. Увеличение скорости и времени пребывания семян будет приводить к повышению травмирования семян и возможному снижению энергии прорастания и всхожести, так как процесс травмирования семян хвойных пород имеет итерационный характер.
Таким образом, скорость и число соударений при обработке семян ели обыкновенной значительно влияют на травмирование, энергию прорастания и всхожесть. Скорость оказывает все-таки большее влияние, чем число соударений. Поэтому для обработки семян ели обыкновенной она не должна превышать 3 м/с, а для снижения влияния ударных воздействий рекомендуется между основными щеточными рабочими органами в обескрыливателе устанавливать дополнительные щеточные элементы, которые обеспечат больший эффект истирания и шелушения крылаток. Необходимо также ограничить время пребывания семян в рабочих камерах, для чего рекомендуется двухстадийная схема технологического процесса обработки: в загрузочном бункере с выделением обработанных семян через секционные сетчатые полотна и затем непосредственно в обескрыливающем барабане. При этом с цикличной схемы обработки надо переходить на непрерывную, используя перспективные загрузочно-обескрыливающие устройства непрерывного действия.
1. А.с. 1531880 СССР, МКИ А 01 С 1/00. Устройство для определения критической скорости удара лесных семян / Л.Т. Свиридов. № 4352749; заявл. 30.12.87; опубл. 01.09.89. Бюл. № 48. 5 с.
2. Плохое Ф. Г., Мельников С.В. Определение скорости удара при разрушении зерна // Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства. Южно-уральск, 1966. Вып. 21. С. 113-117.
3. Свиридов Л. Т. Определение скорости вращения щеток в малогабаритном обескрыливателе лесных семян // Новое в науке и технике лес. хоз-ва: Реф. сб. М.: ЦБНТИлесхоз, 1982. Вып. 29. С. 13-14.
3. Свиридов Л. Т. Обоснование критической и оптимальной скоростей вращения щеток в обескрыливателях радиального типа // Интенсивность лесозаготовит. и лесохоз. производства на основе перспективных машин: Сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1987. С. 92-96.
5. Свиридов Л. Т. Влияние скоростных режимов процесса обескрыливания семян сосны и ели на рост сеянцев // Создание высокопродуктивных насаждений лесного комплекса: Сб. науч. тр. Л.: ЛенНИИЛХ, 1988. С. 100-105.
6. Свиридов Л. Т. Технологические и механические свойства лесных семян и плодов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1993. 140 с.
7. Соколов Н.Г. Определение скорости удара при травмировании зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. ЧИМСХ. Челябинск, 1977. Вып. 131. С. 19-23.
Представлены материалы исследований влияния скорости и числа соударений семян ели обыкновенной на травмирование, энергию прорастания и всхожесть. Рекомендуется процесс обработки семян проводить при скоростях вращения рабочих органов не более 3,0 м/с в течение 20-30 с (число соударений 50-75). Для снижения ударных воздействий необходимо устанавливать дополнительные щеточные элементы и использовать загрузочно-обескрыливающие устройства непрерывного действия, обеспечивающие двухстадийную схему процесса обработки.
* * *
Materials of researches of influence of speed and number of impacts of seeds common spruce on injuries, a germination energy and a germination are submitted. It is recommended to carry out process of processing of seeds at speeds of rotation of attachments no more than 3,0 km/s during 20-30 with (number of impacts 50-75). For reduction of drop influences it is necessary to install supplemental brush elements and to use the загрузочно-dewinging devices of continuous action providing the two-phasic scheme of process of processing.
