Вплив технічних засобів на міцність, травмування і якість насіння зернових культур

Abstract

Для забезпечення посіву прогнозованих площ і отримання максимально високої врожайності озимої пшениці та жита необхідно мати щороку високоякісного насіння у межах 1,8–2,0 млн тонн, адже площі посіву пшениці становлять не менше 6,0 млн га, озимого ячменю – 1,2 млн. га, а жита – 0,3 млн га. Метою досліджень є покращення якості насіння шляхом зниження його макро- і мікротравмування під час збирання та впливу цих процесів на міцність зернівок. Для досягнення мети були поставлені завдання: обґрунтувати та провести теоретичні розрахунки впливу робочих органів зернозбиральних агрегатів на міцність, деформування та травмування насіння. Методика дослідження побудована на базі застосування розрахункових диференціальних рівнянь, інтегруванні, перетворенні, скороченні, позначенні, сучасних методах комп’ютерних розрахунків та графічних визначеннях на основі використання законів механіки. Травмування зерна і насіння, особливо мікротравмування під час збирання, післязбирального оброблення та сівби в окремі роки сягають 50–60% і більше, що суттєво впливає на якість і урожайність. За результатами досліджень встановлено, що виникнення і направлення утворення тріщин і їх кількості у більшості випадків залежить від різних чинників дії зовнішніх сил та внутрішніх біологічних особливостей зернівки, особливо від вологості стану дозрівання та строків і способів збирання. На міцність зернівки, крім тріщин, мають також суттєвий вплив мікротравми зародка, ендосперму та насіннєвої і квіткової оболонок. За незалежні параметри, за допомогою яких проводимо оптимізацію енергії прискорення зернівки з метою мінімізації проходження процесу деформації та мікротравмування насіння, приймаємо кутове та поступальне прискорення деформації об’єму частини зернівки. Проведено теоретичні розрахунки та обґрунтування впливу барабанних і роторних молотильних апаратів на деформацію і травмування насіння зернових культур. Застосування методу теоретичних розрахунків шляхом математичного моделювання процесів роботи технічних засобів під час збирання, а виробничі, експериментальні та лабораторні дослідження проводилися на сортах озимої пшениці та жита у господарствах Лісостепу і Полісся України – Вінницької, Житомирської і Черкаської областей. Розрахунки і графічні залежності підтверджують експериментально-виробничі дослідження, що макро- і особливо мікротравмування насіння озимої пшениці і жита при збиранні роторним молотильним апаратом значно менші, ніж барабанним, що суттєво впливає на якість насіння. Подальші дослідження щодо зниження травмування насіння зернових культур та покращення його якості необхідно проводити у взаємозв’язку і комплексі із його деформацією та міцністю під час проходження всього технологічного процесу.

One of the main tasks of agricultural industry of Ukraine is the population food support. It is necessary to increase grain production to 80-100 million tons, including winter crops, for its implementation. It is necessary to have high quality seeds annually in the range of 1.8–2.0 million tons, since the area of wheat sowing is at least 6.0 million hectares, winter barley – 1,2 million hectares, and rye – 0.3 million hectares to ensure the sowing of the forecasted areas and to maximize the yield of winter wheat and rye. The quality of the seeds improvement by reducing their macro- and micro-injuries during harvesting and the impact of these processes on the seeds strength is the aim of the research. Grains and seeds injuries, especially micro-injuries while harvesting, post-harvest cultivation and sowing in some years reach 50–60% or more, which affects the quality and yield significantly. Industrial, experimental and laboratory studies were carried out on winter wheat and rye varieties at the forest-steppe and Polissya farms of Ukraine – Vinnytsia, Zhytomyr and Cherkasy regions. According to the research results the appearance and direction of the cracks and their quantities formation in most cases depends on the direction of the external forces and internal grains biological characteristics especially on the ripening state humidity and the timing and methods of harvesting. In addition to the cracks, the endosperm, the micro injury of the embryo and the seed and flower shells have also a significant effect on the strength of grains. We take the angular and translational acceleration of the deformation of the grain part For the independent parameters, by which we optimize the energy of grain acceleration in order to minimize the passage of the deformation process and micro-injury of the seeds. Additionally, we do the angular acceleration at the point of contact of the grain with the spherical surface of the working bodies of the drum and rotary threshing machines. Theoretical calculations and justification of drum and rotary threshing machines influence on seeds of grain crops injury and deformation are carried out. The application of theoretical calculations by mathematical modeling method of technical means operation processes during the gathering and industrial, experimental and laboratory studies were carried out on winter wheat and rye varieties at the forest-steppe and Polissya farms of Ukraine – Vinnytsia, Zhytomyr and Cherkasy regions. Such calculations and graphic dependencies confirm experimentally – production studies that macro- and especially micro injuries of winter wheat seeds and rye when harvested by rotary threshing machine is much smaller than the drum that significantly affects the quality of the seeds.

Для обеспечения посева прогнозируемых площадей и получения максимально высокой урожайности озимой пшеницы и ржи необходимо иметь ежегодно высококачественных семян в пределах 1,8-2,0 млн тонн, ведь площади посева пшеницы составляют не менее 6,0 млн га, озимого ячменя - 1,2 млн. га, а ржи - 0,3 млн га. Целью исследований является улучшение качества семян путем снижения его макро- и микротравмирования при сборе и влиянии этих процессов на прочность зерновок. Для достижения цели были поставлены задачи: обосновать и провести теоретические расчеты влияния рабочих органов зерноуборочных агрегатов на прочность, деформации и травмирования семян. Методика исследования построена на базе применения расчетных дифференциальных уравнений, интегрирования, преобразования, сокращения, обозначения, современных методах компьютерных расчетов и графических определений на основе использования законов механики. Травмирование зерна и семян, особенно микротравмирование при сборе, послеуборочной обработки и посева в отдельные годы достигают 50-60% и более, существенно влияет на качество и урожайность. По результатам исследований установлено, что возникновение и направление образования трещин и их количества в большинстве случаев зависит от различных факторов воздействия внешних сил и внутренних биологических особенностей зерновки, особенно от влажности состояния созревания и сроков и способов уборки. На прочность зерновки, кроме трещин, имеют также существенное влияние микротравмы зародыша, эндосперма и семенной и цветочной оболочек. За независимые параметры, с помощью которых проводим оптимизацию энергии ускорения зерновки с целью минимизации прохождения процесса деформации и микротравмирования семян, принимаем угловое и поступательное ускорение деформации объема части зерновки. Проведены теоретические расчеты и обоснования влияния барабанных и роторных молотильных аппаратов на деформацию и травмирование семян зерновых культур. Применение метода теоретических расчетов путем математического моделирования процессов работы технических средств при сборе, а производственные, экспериментальные и лабораторные исследования проводились на сортах озимой пшеницы и ржи в хозяйствах Лесостепи и Полесья Украины - Винницкой, Житомирской и Черкасской областей. Расчеты и графические зависимости подтверждают экспериментально-производственные исследования, макро- и особенно микротравмирования семян озимой пшеницы и ржи при уборке роторным молотильным аппаратом значительно меньше, чем барабанным, что существенно влияет на качество семян. Дальнейшие исследование по снижению травмирования семян зерновых культур и улучшение его качества необходимо проводить во взаимосвязи и комплексе с его деформацией и прочностью при прохождении всего технологического процесса.