INVESTIGATION OF THE PROCESS OF DOSING SEEDS BY INSTALLATION OF MAGNETIC STIMULATION

Full Text

Растениеводство является одним из главных направлений агропромышленного комплекса, обеспечивающих население продуктами питания, животноводство кормами и ряд промышленных направлений сырьем. Использование качественного посевного материала обеспечивает высокую всхожесть, интенсивность роста растений, невосприимчивость к внешним факторам, таким, как погодные условия и болезни. Со временем качество семенного материала ухудшается, что ведет к уменьшению производимой продукции. В результате возникает необходимость в приобретении новых семян, в то время как большинство показателей качества прежних семян остается на допустимом уровне. Снижение всхожести приводит к перерасходу семенного материала, что сказывается на увеличении себестоимости производства. Для повышения всхожести семян применяют различные способы воздействия. Магнитная стимуляция семян является одним из перспективных способов повышения урожайности. Данный способ является экологически безопасным и не требует больших энергетических затрат. Существует различные устройства для магнитной стимуляции растений. Однако не все из них обеспечивают главную задачу - воздействие на растение равномерным магнитным полем. Также некоторые установки работают по цикличному типу, что снижает автоматизацию процесса и увеличивает время обработки, тогда как установки непрерывного типа могут быть использованы в поточной линии подготовки семян к посеву [2, 6, 9]. Цель исследований - повышение качества обработки семян магнитным полем. Задачи исследований - разработать установку магнитной стимуляции семян с вибрационным дозированием; выполнить обоснование подачи вибрационного дозатора; провести исследования по подаче семян вибрационного дозатора. Материал и методы исследований. При обработке семян магнитным полем основными факторами, влияющими на всхожесть семян, являются параметры магнитного поля, время стимуляции и время выдержки перед посевом. Также было выявлено, что семена более отзывчивы на П-образное магнитное поле различной частоты. На кафедре «Электрификация и автоматизация АПК» Самарского ГАУ разработана экспериментальная лабораторная установка магнитной стимуляции семян поточного типа с вибрационным дозатором (рис. 1). Установка включает раму 1, вибрационный дозатор 2, блок магнитной стимуляции семян 3, бункер 4, блок управления и питания 5. Для регулировки частоты использовали мультиметр 6. При работе установки под вибрационный дозатор помещали приемный ящик [7, 8]. Основной особенностью конструкции установки является блок магнитной стимуляции 3, представляющий собой двухконтурную разветвленную цепь с катушками индуктивности на внешних ветвях магнитопровода. При этом в центральной ветви магнитопровода 1 (рис. 2, а) выполнен воздушный зазор, через который проходит вертикальный патрубок 2, соединяющий бункер 4 (рис. 1) с вибрационным дозатором 2. Вибрационный дозатор включает магнитопровод 3 (рис. 1), индукционную катушку 4, корпус 5, ограничитель давления семян 6 и вибрационную пластину 8. Рис. 1. Общий вид лабораторной установки магнитной стимуляции семян а б Рис. 2. Главные узлы установки: а - зона стимуляции растений; б - вибрационный дозатор; 1 - магнитопровод блока магнитной стимуляции семян; 2 - патрубок; 3 - магнитопровод дозатора; 4 - индукционная катушка; 5 - корпус дозатора; 6 - ограничитель; 7 - заслонка; 8 - вибрационная пластина В процессе работы за счет создания колебательных движений вибрационной пластины 8 (рис. 2, б) семена приходят в движение, перемещаются к краю пластины и ссыпаются с неё. При этом на их место поступают семена из бункера через патрубок 2. В процессе перемещения по патрубку 2 семена попадают в зону блока магнитной стимуляции, где подвергаются воздействию магнитного поля [7, 8]. Подача семян зависит от частоты колебаний пластин дозатора, зависящей от частоты магнитного поля, подаваемого на индукционную катушку 4 (рис. 2, б). Определим подачу Q семян вибрационным дозатором [1, 3, 5]: (1) где γ - плотность семян, кг/м3; a и b - параметры боковых стенок патрубка, м; v - скорость потока семян в патрубке, м/с. Скорость потока определим, как отношение высоты блока магнитной стимуляции ко времени прохождения семян через него: (2) где h - высота зоны стимуляции (высота электромагнита), м; t - время прохождения семян через блок, с. Подставим формулу (2) в формулу (1): (3) Таким образом, зная время стимуляции семян, можно определить подачу установки. Для определения подачи вибрационным дозатором проведены лабораторные эксперименты по стандартной методике [9]. В экспериментальных исследованиях единственным изменяемым фактором приняли частоту магнитного поля питания электромагнита дозатора, влияющую на подачу. Была принята частота магнитного поля, равная 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130 и 150 Гц. Для каждого значения частоты опыт проводили с трехкратной повторностью. Диапазон времени стимулирования семян был принят 1 минута. Опыты проводили на семенах пшеницы и амаранта. Результаты исследований. В таблице 1 приведены результаты исследований [4]. Таблица 1 Результаты исследований влияния частоты магнитного поля на подачу вибрационного дозатора Культура Параметры Пшеница яровая Частота f, Гц Подача Q, кг/ч 10 3,1 30 16,3 50 31,1 70 47,8 90 61,7 110 70,1 130 61,5 150 33,2 Амарант 10 1,7 30 4,1 50 7,7 70 12,7 90 18,3 110 22,7 130 20,1 150 13,6 При анализе результатов эксперимента было выявлено, что при увеличении частоты магнитного поля в диапазоне с 10 до 110 Гц увеличивается подача обрабатываемых семян (рис. 3). Низкая частота колебаний пластины имела низкое побуждение семян к высыпанию. При этом в данном диапазоне наблюдается линейная зависимость. В диапазоне с 130 до 150 Гц было зафиксировано уменьшение производительности, связанное с примагничиванием пластин и малым временем для их возвращения в исходное положение. а б Рис. 3. Результаты исследований по воздействию частоты магнитного поля на подачу вибрационного дозатора: а - семена яровой пшеницы; б - семена амаранта Минимальная подача семян яровой пшеницы и амаранта составила, соответственно, 3,1 и 1,7 кг/ч при частоте 10 Гц. Максимальную подачу наблюдали при частоте 110 Гц - 70,1 и 22,7 кг/ч, соответственно. Время стимуляции при частоте 10…110 Гц для яровой пшеницы изменяется в диапазоне от 90 до 4 с, для амаранта - от 89 до 7 с. Дополнительное увеличение времени стимуляции достигается изменением положения регулируемой заслонки 7 (рис. 2, б). Заключение. Разработанная установка стимуляции семян магнитным полем с вибрационным дозированием позволяет выполнять обработку семян поточным способом. Время стимуляции семян напрямую зависит от подачи дозатора, и, в частности, от частоты магнитного поля, создаваемого электромагнитом. Проведенные исследования подачи семян пшеницы и амаранта дозатором показали возможность изменения этого параметра от 3,1 до 70,1 кг/ч и от 1,7 до 22,7 кг/ч, соответственно. Зная необходимое время стимулирования той или иной культуры, можно при помощи частоты магнитного поля устанавливать необходимую подачу.

About the authors

Vladimir A. Syrkin

Samara State Agrarian University

Email: sirkin_va@mail.ru
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Ust-Kinelsky, Samara Region, Russia

Sergey V. Mashkov

Samara State Agrarian University

Email: mash_ser@mail.ru
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor Ust-Kinelsky, Samara Region, Russia

Sergey I. Vasilev

Samara State Agrarian University

Email: si_vasilev@mail.ru
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Ust-Kinelsky, Samara Region, Russia

Pavel A. Ishkin

Samara State Agrarian University

Email: ishkin_pa@mail.ru
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Ust-Kinelsky, Samara Region, Russia

References

Supplementary files