Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 12
1.1 Технологии предпосевной обработки семян жидкими и порошковыми препаратами 12
1.1.1 Химическое протравливание семян 13
1.1.2 Инкрустирование семян
1.2 Агротехнические требования к процессу протравливания и инкрустирования семян 22
1.3 Способы протравливания и инкрустирования семян 23
1.4 Анализ существующих конструкций протравливателей и инкрустаторов семян 25
1.5 Анализ теоретических исследований по описанию процесса взаимодействия семян с жидкими и порошковыми препаратами
1.5.1 Кинематика движения семян во вращающемся барабане 34
1.5.2 Теоретические основы образования аэрозолей 37
1.6 Цель работы и задачи исследований 42
2 Разработка математической модели взаимодействия семян с жидкими и порошковыми препаратами 43
2.1 Технологическая схема инкрустатора протравливателя семян 43
2.2 Математическая модель взаимодействия воздушного потока с порошковыми препаратами в инкрустаторе-протравливателе семян и ее реализация в программном комплексе FlowVision 46
2.3 Определение вероятности попадания на семена жидких и порошковых препаратов 59
2.4 Определение траекторий перемещения и времени смешивания семян с препаратами в инкрустаторе-протравливателе 68
Выводы по главе 81
Программа и методика экспериментальных исследований
3.1 Программа и методика исследований 82
3.2 Методика лабораторных экспериментов
3.2.1 Методика определения зон взаимодействия воздушных потоков внутри инкрустатора-протравливателя семян 82
3.2.2 Методика обработки образцов семян для анализа 87
3.2.3 Методика определения качества протравливания 89
3.2.4 Методика определения вероятности попадания на семена жидких и порошковых препаратов 94
3.2.5 Методика определения производительности производственной установки 3.3 Методика полевых опытов 98
3.4 Методика обработки экспериментальных данных 101
Выводы по главе 102
4 Результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно технологических параметров пневмо-механического инкрустатора-протравливателя 103
4.1 Результаты теоретических исследований 103
4.1.1 Реализация математической модели взаимодействия воздушного потока с порошковыми препаратами в программном комплексе FlowVision. 103
4.1.2 Обоснование конструктивно-технологических параметров инкрустатора-протравливателя 107
4.2 Результаты лабораторных экспериментов 111
4.2.1 Определение зон взаимодействия воздушных потоков внутри инкрустатора-протравливателя семян 111
4.2.2 Определение качества протравливания 115
4.2.3 Определение вероятности попадания на семена жидких и порошковых препаратов 117
4.3 Предлагаемое техническое решение пневмо-механического инкрустатора-протравливателя 120
4.4 Результаты производственных испытаний в ГУСП «Совхоз Рощинский» 123
4.5 Результаты полевых опытов 125
Выводы по главе 129
5 Экономическая эффективность применения разработанного инкрустатора-протравливателя 131
5.1 Рекомендации производству по предпосевной обработке семян 131
5.2 Определение экономической эффективности применения инкрустатора-протравливателя 132 Выводы по главе 137
Общие выводы 138
Список литературы 139
- Агротехнические требования к процессу протравливания и инкрустирования семян
- Математическая модель взаимодействия воздушного потока с порошковыми препаратами в инкрустаторе-протравливателе семян и ее реализация в программном комплексе FlowVision
- Методика определения зон взаимодействия воздушных потоков внутри инкрустатора-протравливателя семян
- Обоснование конструктивно-технологических параметров инкрустатора-протравливателя
Введение к работе
Актуальность работы. Для протравливания семян в сельскохозяйственном производстве применяются различные технические устройства для обработки семян, в основном, камерного и шнекового типа. Протравливание проводится в целях защиты семян от болезней и вредителей, находящихся в почве, а также болезней, переносимых с семенами и как следствие увеличения урожайности сельскохозяйственных культур по сравнению с непротравленными семенами. Для дальнейшего увеличения урожайности сельскохозяйственных культур необходимо проводить инкрустирование - покрытие поверхности семян стимулирующими препаратами в жидком и порошковом виде вплоть до нанесения стартовой дозы удобрений.
Существующие протравливатели камерного и шнекового типов не обеспечивают требуемого качества инкрустирования семян и повышают их травмируемость рабочими органами машин. А устройства барабанного типа меньше травмируют семена, однако не обеспечивают одновременной обработки семян жидкими и порошковыми препаратами. Кроме того используемые инкрустаторы обеспечивают только однократное покрытие семян препаратами, что не позволяет наносить их в достаточном количестве.
Дальнейшее совершенствование устройств барабанного типа сдерживается отсутствием теоретических исследований в области обработки многокомпонентными смесями. В связи с этим дальнейшее совершенствование технических устройств для протравливания и инкрустирования семян жидкими и порошковыми препаратами с требуемым качеством и минимальным травмированием является актуальной задачей.
Степень разработанности темы. Теоретические исследования в области инкрустирования семян в настоящее время направлены в основном на рассмотрение отдельных элементов технологических процессов. Теоретическое обоснование взаимодействия многокомпонентной смеси в целом практически не рассматривается. Вследствие этого, математическое обоснование процесса инкрустирования семян с жидкими и порошковыми препаратами является актуальной задачей.
Цель исследований. Повышение качества обработки семян сельскохозяйственных культур жидкими и порошковыми препаратами путем разработки и обоснования конструктивно-технологических параметров пневмо-механического инкрустатора-протравливателя.
Объект исследования. Технологический процесс обработки семян в пневмомеханическом инкрустаторе-протравливателе.
Предмет исследования. Закономерности влияния конструктивно-технологических параметров пневмо-механического инкрустатора-протравливателя на качество обработки семян.
Методология и методы исследований. В теоретических исследованиях использованы положения и методы классической механики, а также вероятностно-статистические методы. Экспериментальные исследования выполнены с использованием стандартных и частных методик их проведения. Моделирование аэродинамических процессов производилось в пакетах программ KOMPAS-3D-V13, SolidWorks 2012 и FlowVision 2.5. Полученные данные обрабатывались методами математической статистики с использованием пакетов MathCAD 15.0, Statistica 6.1, Microsoft Office Excel 2003.
Научная новизна основных положений, выносимых на защиту.
-
Разработана математическая модель технологического процесса работы пневмомеханического инкрустатора-протравливателя с учетом геометрических характеристик (линейных размеров, форм и площади поверхности), физико-механических свойств препаратов (плотность, вязкость) и вероятностной природы взаимодействия многокомпонентной смеси «семена - капли жидкости - частицы порошка».
-
Определено минимальное потребное время взаимодействия семян с каплями жидкости и частицами порошка в барабанном протравливателе-инкрустаторе для получения равномерного покрытия семян препаратами в соответствии с агротехническими требованиями.
-
Теоретически обоснована возможность разделения барабанного устройства на две зоны обработки жидкими и порошковыми препаратами за счет использования принудительного и вытяжного воздушных потоков.
4 Новизна технического решения предложенного пневмо-механического инкрустатора-протравливателя семян подтверждена патентом РФ на изобретение № 2533917.
Теоретическая значимость работы.
Разработанная математическая модель позволяет определить вероятность попадания на семена жидких и порошковых препаратов, а также траектории перемещения и время смешивания семян с препаратами внутри инкрустатора-протравливателя.
Практическая значимость работы.
По результатам исследований обоснованы конструктивно-технологические параметры, создан опытный образец инкрустатора-протравливателя, обеспечивающий более качественное выполнение технологического процесса по сравнению с аналогами.
Разработанный пневмо-механический инкрустатор-протравливатель позволяет увеличить степень покрытия поверхности обрабатываемых семян жидкими и порошковыми препаратами.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных положений и результатов теоретических исследований обеспечена использованием при анализе экспериментальных данных стандартных пакетов прикладных программ, подтверждена совпадением расчетных и экспериментальных данных, а также результатами лабораторно-полевых опытов.
Основные научные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических и научно-практических конференциях: «Достижения науки -агропромышленному производству», (ЧГАА, 2012 г.), «Роль науки в инновационном развитии АПК», «Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития АПК» в рамках XXIII международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2013», «Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК» в рамках выездного заседания РАСХН, «Перспективы инновационного развития АПК» в рамках XXIV международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2014» (Башкирский ГАУ, 2012-
2014 г.), «Инженерная наука - аграрному производству» (Казанский ГАУ, 2014 г.).
Получен грант МСХ РФ «Разработка технологии протравливания и инкрустации микроэлементами и биопрепаратами семян сельскохозяйственных культур и обоснование рациональных параметров конструкции устройств для их технической реализации» (2012 г.).
Результаты работы демонстрировались и отмечены на XXV юбилейной международной выставке «Агрокомплекс-2015» (17-20 марта 2015 г., Уфа) (серебряная медаль, диплом II степени), XVII российской агропромышленной выставке «Золотая осень-2015» (8-11 октября
2015 г., Москва) (бронзовая медаль, диплом III степени).
Опытный образец инкрустатора-протравливателя использовался для предпосевной обработки семян в ГУСП «Совхоз Рощинский» Стерлитамакского района, СХПК «Дружба», СХПК «Нива» Благовещенского района, ООО «Племзавод Победа» Дюртюлинского района Республики Башкортостан в 2012-2014 гг.
Вклад автора в проведенные исследования. Выполнено теоретическое исследование процесса взаимодействия семян с жидкими и порошковыми препаратами и произведена его численная реализация, разработан опытный образец пневмо-механического инкрустатора-протравливателя и выполнено теоретическое обоснование его конструктивно-технологических параметров, проведены исследования опытного образца в лабораторных и производственных условиях, обработка экспериментальных данных и их анализ, апробация результатов исследований.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Математическое обоснование технологического процесса работы пневмомеханического инкрустатора-протравливателя с учетом геометрических характеристик (линейных размеров, форм и площади поверхности), физико-механических свойств препаратов (плотность, вязкость) и вероятностной природы взаимодействия многокомпонентной смеси «семена - капли жидкости - частицы порошка».
-
Конструктивно-технологическое обоснование параметров инкрустатора-протравливателя.
-
Результаты теоретических и лабораторно-полевых исследований эффективности применения предлагаемых решений.
Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 3 в рецензируемых научных изданиях, получен патент РФ на изобретение № 2533917. Общий объем публикаций составляет 3,5 п.л, из них автору принадлежит 2,6 п.л
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка, 16 таблиц и приложений на 42 страницах. Список литературы включает 129 наименований, в том числе 5 - на иностранных языках.
Агротехнические требования к процессу протравливания и инкрустирования семян
Пер .вые упоми .нания о предпо.севной обраб.отке сем.ян отно.сятся к 2000 г до на.шей эры. В это вр.емя для защ .иты семян от насе.комых в проц.ессе хран.ения исполь.зовали мят.ые лист.ья кип .ариса, а та .кже со.к лу .ка.
Несм.отря на боль.шое колич .ество разли.чных спосо .бов предпо.севной обраб.отки сем.ян в ми.ре, наибо.лее шир .окое распрост.ранение полу.чили химич.еские спос.обы обрабо.тки семян. Целесоо.бразность химич.еского протра.вливания семян док.азана око.ло 300 лет тому назад. Шир.окое распростр.анение на прак.тике дан.ный спос.об пол.учил в индустр.иальных стра.нах тол .ько 50 лет на .зад.
В индус.триально разв.итых стра .нах в компл.ексе ме.р борь.бы с болез .нями и вреди.телями сельско.хозяйственных куль.тур протравли .вание сем.ян перед пос.евом - одно из осно.вных опер.аций предп.осевной обра.ботки се.мян.
Протра.вливание сем.ян позв.оляет защ .итить семена, высея .нные в поч.ве и расте.ния от вредит.елей и бол.езней при миним.альных расхо.дах сре.дств и пести .цидов, что обеспе.чивает: - умень .шение колич.ества пестиц .идных обра.боток расте.ний в по.ле; - сни.жение за.трат на пести.циды и вре.мени на их примен.ение; - первон.ачальную и последоват.ельную защ .иту раст.ений. По данным ирландских специалистов, без проведения предпосевного протравливания семян озимой пшеницы от корневых гнилей (возбудитель Fusarium nivale) в их регионе погибает до 50% всходов. Продолжит.ельный оп.ыт воздел .ывания ози.мой пшен.ицы в Герма.нии указы.вает, что обра.ботка се.мян байт.аном обеспеч.ивает более выс.окие сбо .ры зер .на - в сред .нем в 6,4 ц/га, или на 10,6%, яч.меня - на 4,9 ц/га, или на 8,0% в сопос.тавлении с необработ.анными семе.нами. В Кан.аде, вслед .ствие обра.ботки сем.ян пше.ницы витав .аксом, урожайн.ость возра.стает в ср .еднем на 7,9%, ячме.ня на 10,8% за счет бо.лее высоких показат.елей всхожес.ти семян, количе .ства коло.сьев в 1 м2 и м.ассы зерна. Подобные данные получены в ряде стран [103].
Сем.ена, как пра.вило, протрав.ливаются: в централиз.ованном по.рядке -около 60%, в фермер .ских хозя.йствах - 40%. В борь.бе с вирусны.ми забол.еваниями расте.ний пше.ницы, ячмен.я и ов.са и вредит.елями (злаковые тли) надеж.нее, экономии .чески выго .днее и эколог.ически безв .реднее раз в год осущ .ествлять предпосев.ное протра.вливание семя .н, неж .ели посто.янные опры.скивания посев.ов контак.тными (пиретроидные) и сис.темными (фосфороргани.еские, карбам.атные) афици.дами, т.к. к кра.йним у тлей оче.нь быст.ро форми.руется устойчи.вость, сущест.венно уменьш.ающая результ.ативность пров.одимых обраб.оток [103].
Объемы и качество протравливания в последние годы в большинстве финансовых регионов зернопроизводства Российской федерации, а также остальных стран СНГ значительно понизилась, что усугубило фитосанитарную обстановку семен .ного мате.риала и посе.вов зерн .овых колосо.вых, крупян .ых куль .тур и куку .рузы. Повсюду отмечается устойчивое возрастание головневых заболеваний и корневых гнилей [103].
Рациона.льный выбо.р протра.вителя и технич.еских средс.тв ег .о нане.сения на сем.ена и качест .венная обра.ботка се.мян пе.ред их протравлив.анием счита.ются одн.им из пер .вых усло .вий эффект .ивного произ.водства зерн.овых.
В настоящее время большая часть семян подвергаются обработке фунгицидами в комбинации с инсектицидами. Фунгицидную обработку семян производят для борьбы с: почвенными грибковыми болезнями, организмами (патогенами), вызывающими гниение семян и сеянцев, корневыми гнилями; грибковыми патогенами, находящимися на поверхности семян (твердая головня ячменя, овса и пшеницы, сафлорная ржавчина); патогенами, находящимися внутри семян (пыльная головня и др.) (рисунок 1.2).
Большинство фунгицидных обработок не влияет на бактериальные патогены и на все виды грибковых болезней. Таким образом, важно тщательно выбирать протравитель, имеющий максимальное воздействие на болезнетворные организмы, присутствующие на семенах и/или в почве.
Современные системные фунгициды являются эффективными для борьбы с ростковыми гнилями люцерны (Pythium и Phytophthora). Семена люцерны также рекомендуется протравливать с целью борьбы с вертициллиозным вилтом, который переносится с семенами. При протравливании сравнительно небольшие количества высокоэффективных средств защиты растений должны быть равномерно нанесены на семена. В целях достижения оптимального биологического действия против болезней, вредителей и т.п., эти вещества должны быть не только высокоэффективными и иметь хорошую препаративную форму, но и должны обладать свойствами для эффективной технологии протравливания. Поэтому высокое качество процесса протравливания является предпосылкой для того, чтобы протравитель в полной мере мог развивать свою эффективность.
Важнейшей предпосылкой для осуществления качественного протравливания является тщательная очистка семян. Мелкие частицы имеют очень большую относительную поверхность и поэтому связывают протравитель значительно лучше, чем сам посевной материал. Чем больше пыли и зерновой примеси в посевном материале, тем больше протравитель связывается этими частицами, вследствие чего он в меньшей мере попадает на семена. Ввиду того, что даже в хорошо очищенном посевном материале из-за многократного транспортирования в элеваторах и т.п. вновь образуется мелкая зерновая примесь, рекомендуется непосредственно перед протравливателем устанавливать пнемосепаратор. Этот вид дополнительной очистки экономичен и надежно предотвращает попадание запыленного зерна в протравливатель.
На качество процесса протравливания существенным образом влияют объемная масса (масса одного гектолитра) и масса 1000 семян. В процессе протравливания на каждое семя необходимо нанести малейшие количества жидкости в пределах 1/2000 - 1/10000 миллилитра. Чем выше масса 1000 семян, тем меньшее их количество необходимо обрабатывать определенным количеством протравителя, что также повышает качество процесса протравливания. Низкая масса тысячи зерен не только снижает качество протравливания, но и уменьшает текучесть протравленных семян, что в ряде случаев может снижать равномерность посева. Следовательно, чем лучше отсортирован посевной материал, тем выше объемная масса и тем равномернее и лучше семена поддаются протравливанию.
Математическая модель взаимодействия воздушного потока с порошковыми препаратами в инкрустаторе-протравливателе семян и ее реализация в программном комплексе FlowVision
Данная технологическая схема работает следующим образом [114, 27]. Семена 5 поступают бара.бан 3. Бара.бан 3, устано .вленный под некот.орым уг.лом нак.лона к гори .зонту, вращающийся с некоторой неизменной угловой скоростью , подн .имает сем.ена внут.ренней бок.овой поверх .ностью. Семена, дост .игшие критич.еского уг.ла подъема, падают вниз, и проц.есс подъе.ма и паде.ния много .кратно повто.ряется, чем обеспе .чивается их перемещ.ение к выгр.узному окн.у 1. В бар.абан 3 со стор.оны пода.чи семен .ного матери.ала пода .ется рабо.чая жидкос.ть в виде аэр.озоля 4. С прот.ивоположенного ко.нца бара.бана 3 помо .щью вент .иляторов, работающих в одном направлении, вместе с воздушным потоком подается препарат в виде поро .шка 2. Поро.шок подхват.ывается возд.ушным потоком и, сопри.касаясь с предва.рительно нане.сенной на семе.на кле.ящей рабочей жидко.стью, прилип.ает к ег.о повер .хности. Также прои.сходит рецирку.ляция пор.ошка 6 и его вто.ричное исполь.зование. В бар .абане 3 воздушн.ый поток раз .деляется на две зоны, од.на из кото .рых распо.ложена в лево.й части, гра.ница кото .рой распо.ложена по диагон .али и запол.нена рабо.чей жид.костью в вид.е аэрозоля, а друг.ая в правой час.ти и запол.нена порош.ком в виде аэр.озоля. По мере обр.аботки семена пооч .ередно переходят из од.ной зоны в другую и мног.ократно обрабат.ываются рабо.чей жидко .стью и поро.шком, а за.тем переме.щаются к выгрузно.му ок.ну 1.
Располо.жение входно.го и выходного воздуховодов по диа.гонали обеспечивает созда.ние разделительного движения воздуш.ного потока в продо.льной диагональной плоскост.и барабана, тем самым дости.гается мно.гократное поочередное покрытии.е семян порошком и жидкос.тью при переходе из одн.ой зоны в другую, что значи .тельно повысит эффе.ктивность инкрустации. Реци.ркуляция и вторичное использ .ование по .рошка сок.ратит его расход и предо.твратит загрязнение окружа .ющей среды.
Для подкрепления предлагаемой технологической схемы необходимо провести моделирование движения воздушного потока с порошковыми препаратами в инкрустаторе-протравливателе семян в программном комплексе FlowVision.
При моделировании технологического процесса предпосевной обработки семян в инкрустаторе-протравливателе семян, в случаях, когда он описывается несжимаемой жидкостью, необходимо соблюдать условия подобия. Условия подобия позволяют моделировать явления, т.е. проводить опыты не с натуральными объектами, а с их моделями, которые являются физическим подобием натуральных объектов.
Прежде всего, следует отметить прямое назначение этого метода как научного обоснования приемов моделирования действительных, «натурных» процессов в лабораторных условиях. При этом необходимо установить требования, которые следует предъявлять к лабораторной модели для исследования интересующего процесса так, чтобы результаты моделирования могли быть использованы для проектирования реальных объектов.
Установка достаточных условий подобия при моделировании процесса предпосевной обработки семян приводит к условию геометрического подобия инкрустатора-протравливателя. Кроме этого необходимо соблюдать условия подобия по физическим параметрам среды.
В связи с этим для обеспечения идентичности результатов моделирования и реального процесса предпосевной обработки необходимо установить условие подобия взаимодействия воздуха с порошковым препаратом.
Основным оценочным показателем для проверки идентичности результатов нами выбраны физические свойства порошкового препарата, так как при предпосевной обработке они имеют существенное значение.
Нами разработана область расчета модели технологического процесса предпосевной обработки семян. Модель пневматической системы инкрустатора-протравливателя создана на основе производственного образца БИС-15А и спроектирована в программе КОМПАС-3D. Модель технологического процесса реализована нами в программном комплексе FlowVision.
Для решения математической модели созданная геометрия пневматической системы импортируется в формате STL в программный комплекс FlowVision, где она преобразуется в подобласть расчета.
При рассмотрении 1 блока (рисунок 2.1) для математического описания течения воздуха с частицами порошка в инкрустаторе-протравливателе семян использованы системы уравнений двухфазных течений, включающие уравнение Навье-Стокса для описания движения воздушного потока и уравнение движения твердых частиц. Для решения системы (для исключения неизвестных) включаем в систему еще три уравнения: неразрывности, сохранения массы и сохранения импульса. С учетом этого общая система уравнений течения двухфазной среды «воздух-частицы» запишется в следующем виде [102]
Методика определения зон взаимодействия воздушных потоков внутри инкрустатора-протравливателя семян
Отб.ор пр.об. Отбор проб и подг .отовку средних образцов. Произв.одили в соот.ветствии с ГОСТ 12036-85 «Семе.на сельск .охозяйственных ку.льтур. Прав.ила прием.ки и мет.оды от.бора пр.об» и МУ № 2051-79 «Унифиц .ированные прав.ила отбора проб сельскохо.зяйственной проду.кции, пи .щевых прод.уктов и объе.ктов окружа.ющей среды д .ля опреде.ления микр.околичеств пести.цидов» [42].
При опред.елении равномерности протравл.ивания подгото .вленный средни.й образец рассыпали на р .овной поверх .ности тонким слоем и методом постоянного конверта отбирали 100 - 110 зёрен.
Подготовка и кондицио.нирование коло .нок для ГЖХ. Подг.отовку и кондиции.онирование кол.онок для ГЖХ прово .дили по след .ующей последовате.льности: готову.ю насадку ОУ-17 засыпали в сте.клянную кол.онку и уплотн.яли под вакуумом. Кол.онку устанавл.ивали в термос.тате хромато.графа, не подсоед.иняя к детектору, и кондицио.нировали в то.ке азота в течение 8-10 ч.асов при темп.ературе на 20 С ниже предел.ьного зн.ачения для выб.ранной ф.азы.
Приготов.ление стандартного и градуирово.чных растворов. Осно .вной раствор готов.или, количеств.енно перенося 10 мг флуд.иоксонила в ме.рную колбу на 100 см, раствор.яют навеску в ацетоне и дов.одили до метки. Из полученного рас.твора флудиоксонила с концен .трацией 100 мкг/см3 путем последов.ательного разбавления в ацетоне го .товят градуирово .чные растворы с концент.рацией флудиокс.онила 0,5; 1; 2; 5 и 10 мкг/см3.
Пост.роение градуировочного графика. Для пос.троения градуиро .вочного графи.ка в испаритель хроматографа вводил.и по 2 мкл градуиров.очных растворов (не менее 3-х параллел.ьных измер.ений для каж .дой концентр.ации, не менее 4-х точек по диапазону измеряе.мых концент.раций) и изм.еряли высоты пиков. На основ.ании полученных измерен.ий строили график завис.имости среднего значе.ния высоты пика (мм) от конц.ентрации флудиок.сонила в градуир.овочном раств.оре (мкг/см3). Определение полноты протравливания. Для определения полноты протравливания проводили экстракцию флудиоксонила из семян: в коническую колбу емкостью 250 см помещали 15 г семян, заливали 50 см ацетона и помещали в аппарат для встряхивания на 30 минут. Экстракт фильтровали через складчатый бумажный фильтр со слоем безводного сернокислого натрия в мерную колбу на 100 см . Экстракцию повторяли в том же режиме. После чего их объединяли. Объединенный экстракт доводили до метки, тщательно перемешивали и использовали для хроматографирования. В испаритель хроматографа вводили 2-4 мкл анализируемого раствора.
Определение равномерности протравливания. Из отобранных семян произвольно формировали 36 малых проб по 3 семени. Каждую пробу взвешивали на весах с точностью до 0,001 г, помещали в пробирку на 5 см, заливали 1см ацетона и плотно закрывали пробкой.
Экстракцию флудиоксонила проводили ультразвуком или путем встряхивания. При экстракции первым способом штатив с пробирками помещали в ванну ультразвуковой установки на 15 минут, после чего содержимое каждой пробирки перемешивали и оставляют на 10-15 минут. При извлечении флудиоксонила вторым способом семена, залитые ацетоном, экспонировали в течение 4-х часов, периодически встряхивая (через 25-30 минут) каждую пробирку. Последнее встряхивание производили не менее чем за 10 минут до начала определения.
Для количественного определения использовали верхний слой ацетонового экстракта. В испаритель хроматографа вводили 2-4 мкл анализируемого раствора. Обработка результатов анализа. При определении полноты протравливания фактический расход препарата на 1 т семян рассчитывали по формуле Х= , (3.1) где X - содерж.ание преп.арата в семен.ном мате.риале, л/т; Нст - высота пика стандарта, мм; Нпр - высота пика анализируемой пробы, мм; А - количество стандарта, введенное в хроматограф, нг; V - конечный объем экстракта, см ; Vi - объем аликвоты, введенный в хроматограф, мкл; Р - масса пробы семян, г; 1000 - коэффициент для пересчета содержания препарата на 1 т семян; К - поправочный коэффициент для препарата (для перевода количества действующего вещества в количество препарата). Полноту протравливания рассчитывали как соотношение фактического содержания препарата в семенах к рекомендуемой норме расхода и выражали в процентах.
При определении равномерности протравливания расчет расхода препарата на 1 т семенного материала проводили по каждой малой пробе отдельно. Содержание пестицида в семенах вычисляли по формуле (3.1). Степень равномерности распределения протравителя по семенам оценивали с помощью коэффициента вариации, который рассчитывают по формуле С„ = , 1 100, (3.2) где Cv - коэффициент вариации, %; xi - расчетное содержание препарата в семенном материале, вычисленное по конкретной малой пробе (по формуле (3.1)), л/т х - среднеарифметическое значение содержания препарата для всей выборки семян, л/т n - количество проанализированных малых проб, шт. Равномерность протравливания семян считается удовлетворительной при значениях коэффициента вариации не более 30%.
Обоснование конструктивно-технологических параметров инкрустатора-протравливателя
Для проверки адекватности вероятностно-статистической модели на экспериментальной установке определена вероятность попадания на семена жидких и порошковых препаратов. Для определения данной вероятности использована собственная методика, изложенная в подразделе
Полученные зависимости лежат в доверительной зоне с уровнем значимости 95% по критерию Фишера, что свидетельствует об адекватности разработанной модели.
Адекватность разработанной модели позволяет использовать ее для обоснования конструктивно-технологических параметров инкрустатора-протравливателя.
По уточненным результатам теоретических и лабораторных исследований разработан пневмо-механический инкрустатор-протравливатель БИС-15А производительностью 15 т/ч (рисунки 4.21-4.22).
Данный инкрустатор-протравливатель содержит неподвижную 1 и подвижную 2 рамы. На неподвижной раме 1 установлен насос 3, емкость для
Схема инкрустатора-протравливателя БИС-15А рабочей жидкости 4. На подвижной раме 2, обеспечивающей возможность изменения угла наклона в продольно-вертикальной плоскости, установлен барабан 5. Барабан 5 снабжен приводом вращения 6, с ременной передачей 7 и установлен на вращающиеся ролики 8. Торцевые поверхности барабана 5 закрыты неподвижными боковинами 9 и 10. К боковинам 9 и 10 прикреплен воздуховод 11, на котором установлены вентиляторы 12 и 13. На боковине 10 установлено выгрузное окно 14. В окне боковины 9 установлен подающий лоток 15, через который дозатор семенного материала 16 подает из бункера 17, поддерживаемого стойкой 18, установленной на подвижную раму 2, семена в барабан 5 и распылитель 19 рабочей жидкости, представляющей собой раствор жидкого препарата с клеевым составом. На боковине 10 установлен бункер 20 с дозатором 21, подающий в воздушный поток препарат в виде порошка.
Семена, достигшие критического угла подъема, падают вниз, и процесс подъема и падения неоднократно повторяется, чем обеспечивается их перемещение к выгрузному окну 14 боковины 10. В барабан 5 со стороны подачи семенного материала насосом 3 из емкости для рабочей жидкости 4 через боковину 9 через распылитель 19 подается препарат в жидком виде. С противоположенного конца барабана 5 через боковину 10 дозатором 21 в воздуховод 11 с помощью вентиляторов 12 и 13, работающих в одном направлении, вместе с воздушным потоком подается препарат в виде порошка. Порошок подхватывается воздушным потоком и, соприкасаясь с предварительно нанесенной на семена клеящей рабочей жидкостью, прилипает к его поверхности. Также через воздуховод 11 происходит рециркуляция воздуха вместе с порошком и его вторичное использование. В барабане 5 воздушный поток делится на две зоны, одна из которых расположена в левой части, граница которой расположена по диагонали и заполнена препаратом в виде порошка, а другая в правой части и заполнена рабочей жидкостью в виде аэрозоля. По мере обработки семена попеременно переходят из одной зоны в другую и многократно обрабатываются рабочей жидкостью и порошком, а затем перемещаются к выгрузному окну 14.
С использованием инкрустатора-протравливателя БИС-15А проведены производственные опыты в ГУСП “Совхоз Рощинский” Стерлитамакского района Республики Башкортостан [31]. Инкрустатор-протравливатель БИС-15А установлен на зерноочистительный комплекс ЗАВ-20 (рисунок 4.23) и встроен в технологическую линию по протравливанию семян сельскохозяйственных культур. Технологический процесс состоит из 5 этапов (рисунок 4.24). Этап А -выгрузка семян в завальную яму 1 грузовым автомобилем 2. Этап Б - загрузка семян норией 3 зерноочистительного комплекса в протравливатель 4. Этап В -обработка семян протравливателем 4. Этап Г - выгрузка обработанных семян в бункер 5 зерноочистительного комплекса. Этап Д - разгрузка обработанных семян в грузовой автомобиль 2. Этапы Б,В,Г выполняются одновременно.
За время проведения производственных испытаний обработано свыше 500 тонн семян сельскохозяйственных культур [25]. В ходе производственных испытаний изъяты образцы протравленных семян со стандартного протравливателя ПС-10АМ и экспериментального инкрустатора-протравливателя БИС-15А для определения качества обработки семян. Методика определения качества протравливания приведена в подразделе 3.2.3. Результаты испытаний представлены в таблице 4.7
Анализ таблицы 4.7 показывает: по сравнению камерным протравливателем ПС-10АМ полнота протравливания семян увеличилась на 10 %, равномерность протравливания увеличилась на 4 %. По сравнению с барабанным инкрустатором БИС-4 полнота протравливания увеличилась на 4 %, равномерность протравливания увеличилась на 3 %, полнота инкрустирования увеличилась на 11 %, равномерность инкрустирования увеличилась на 17 %.
Повышение качества предпосевной обработки семян яровой пшеницы жидкими и порошковыми препаратами инкрустатором-протравливателем БИС-15А дает прибавку урожая на 20-25 % по сравнению с протравливателем ПС-10АМ и на 10-15% по сравнению с барабанным инкрустатором БИС-4.
Таким образом, по результатам производственных испытаний инкрустатор-протравливатель БИС-15А соответствует агротехническим требованиям и может использоваться на сельскохозяйственных предприятиях для предпосевной обработки семян.
По данным таблицы 4.8 нами составлены гистограммы (рисунки 4.25-4.28). Анализ таблицы 4.7 и рисунков 4.24 - 4.28 показывает, что наибольшая урожайность отмечена у варианта № 4 (Дивиденд Стар (1,7 л/т) + Биокомплекс БТУ (2 л/т) + прилипатель Липосам (0,3 л/т) + полисорб ВП (200 г/т)), которая составляет 27,75 ц/га и дает прибавку урожайности относительно контрольного варианта № 1 в 5,28 ц/га или 23,5 %.