Селекционная молотилка для обмолота отдельных растений сои

Введение. В селекционном процессе необходимость обмолота индивидуальных растений возникает преимущественно на ранних этапах селекции (питомники опыления, гибридные питомники, питомники оценки потомств и т.п.). В этих питомниках обмолоту подвергаются индивидуальные растения. Семена с каждого из них обладают уникальными генетическими свойствами и, соответственно, имеют селекционную ценность. В связи с этим при индивидуальном обмолоте желательно максимально полное, с минимальным травмированием и потерями, извлечение семян из плодов (бобов) при котором они гарантированно не будут смешиваться с семенами других растений при предыдущем или последующем обмолотах, без необходимости удаления после завершения обмолота измельчённых растительных остатков из рабочей области. Поэтому одним из важных этапов селекционного процесса является обмолот отдельных растений сои.

Известные молотилки для обмолота сухих растений [1; 2; 3;4; 5; 6] основаны преимущественно на ударно-тёрочном принципе обмолота, аналогичном комбайновому обмолоту, предусматривающем ударное разрушение целостности плодов и отделение от них семян. Ударный механизм извлечения семян используется в молотилках барабанного типа с неподвижным решетчатым подбарабаньем (декой), в которых поступающее на обмолот растение затягивается в рабочую зону между вращающимся барабаном и неподвижной декой. В рабочей зоне происходит ударно-тёрочное разрушение плодов (бобов) при высоких угловых скоростях барабана со штифтами или выступами на его внешней поверхности. Общим конструктивным недостатком молотилок индивидуальных растений барабанно-тёрочного типа является сам принцип обмолота. Высокие угловые скорости барабана приводят к многократным ударам семян о поверхности самого барабана и элементов деки. В результате часть семян получает микро- и макротравмы оболочек и непосредственно расположенных под оболочкой поверхностных тканей семядолей и осевых органов зародышей – зародышевого корешка, что ведёт их к гибели. Ещё одним серьёзным недостатком барабанных молотилок является повышенный риск травмирования рук операторов, работающих на них. Поскольку обмолачиваемое растение помещается непосредствен-но в приёмную камеру только при вращающемся барабане, есть риск затягивания рук оператора в рабочую зону молотилки, случайно зацепившихся за объект обмолота. Ещё одним недостатком молотилок барабанного типа является то, что в рабочую область барабана поступает и разрушается (обмолачивается) всё растение.

Установка и методы. Анализ конструкций разработанных ранее молотилок, а также проведенные в отделе механизации ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК (г. Краснодар) исследования позволили создать конструкцию молотилки МРС-1 (рис. 1 и 2), предназначенную для обмолота отдельных растений сои, первичной очистки семян на решётном сепараторе от плодовых створок и необрушенных бобов, отделения необрушенных бобов от плодовых створок воздухом в воздушном сепараторе и сбора семян каждого отдельно обмолоченного растения сои в выгрузной контейнер.

Молотилка МРС-1 (рис. 1 а ) состоит из рамы 1, комбинированного бункера 2 с верхней прямоугольной частью, жёлоба 3, очёсыващего устройства I (рис 1 б ), трелевочного устройства II (рис. 1 в ), датчиков 14 остановки каретки и возвращения её в исходное положение, концевого упора 15, обрезиненного вальца-шелушителя 16 первой ступени обмолота бобов, подпружиненной деки 17, регулятора 18 рабочего зазора первой ступени обмолота бобов, зубчатого транспортёра 19, привода 20 транспортёра, вальца-шелушителя 21 второй ступени обмолота бобов, привода 22 вальца-шелушителя второй ступени обмолота бобов, вальца-контролёра 23, регулятора 24 рабочего зазора второй ступени обмолота бобов, решётного очистительно-сепарирующего устройства 25, воздушной очистки 26, ёмкости 27 для сбора семян, ёмкости 28 для необмолоченных бобов, лотка 29 сбора стеблей, привода 30 трелёвочного устройства, привода 31 вальца-шелушителя первой ступени обмолота бобов, пульта 32 управления, ручного рычага 33 для оттягивания подвижной створки 6 от неподвижной 5 очёсывающего устройства I.

Оператор укладывает в жёлоб 3 растение сои таким образом, чтобы комель растения (прикорневая его часть) прошёл между створками 5 и 6 очёсывающего устройства I при оттягивании ручным рычагом 33 подвижной створки 6 от неподвижной 5 и попал в рабочее отверстие 9 очёсывателя, образованное полукруглыми вырезами на краях створок 5 и 6, которыми они соприкасаются друг с другом по вертикали в исходном состоянии, а конец комля попал в захват 11 стебля с ручным фиксатором 12, закреплённым на каретке 10 на одном уровне с рабочим отверстием 9. Оператор с помощью пульта 32 управления приводит в движение каретку 10 по направляющим 13 трелёвочного устройства II. С помощью захвата 11, в котором зафиксирован комель растения, оно протягивается через отверстие 9 между створками 5 и 6 очёсывателя, чем и обеспечивается обрыв бобов с растения, которые поступают в нижнюю часть бункера 2. После очёсывания последнего боба оператор с помощью пульта 32 управления останавливает каретку 10, с помощью ручного фиксатора 12 захвата освобождает очёсанное растение, укладывает его в лоток 29 сбора стеблей, а каретку опять-таки с пульта 12 управления возвращает в исходное положение вблизи очёсывателя. Так как растение имеет стебель, уменьшающийся по диаметру от комеля к верхушечной части, то при протягивании его через очёсыватель с постоянным размером отверстия 9 между створками 5 и 6 не все бобы могут быть очёсаны с растения, т.е. вместе с тонким стеблем в отверстие 9 пройдут и бобы. Чтобы этого не происходило, в очёсывателе подвижная створка 6 подпружинена к неподвижной створке 5 с помощью пружины 8, обеспечивая в каждый момент размер отверстия 9 в соответствии с изменяющимся сечением стебля на выходе из очёсывателя.

Отделённые от растения бобы поступают в пространство между обрезиненным вальцом-шелушителем 16 первой ступени обмолота и подпружиненной декой 17, где в зазоре между ними происходит частичное шелушение бобов. Далее обрабатываемая масса поступает на делитель 18 вороха бобов и двумя потоками поступает на два зубчатых транспортёра 19 и подаётся каждым из последних в зазор между вальцом-шелушителем 21 второй ступени и транспортёром, где происходит вторая ступень обмолота, обеспечивающая практически окончательное отшелушивание семян от створок. Отшелушивание единичных, оставшихся неотшелушенными бобов довершается в зазоре между транспортёром и вальцом-контролёром 23, диаметр которого меньше диаметра вальца 21, за счёт чего происходит изгиб и перелом неотшелушенных бобов и освобождение семян из них.

Рисунок 1 – Схема устройства селекционной молотилки для обмолота отдельных растений сои МРС-1: а - схема; б - очесывающее устройство ; в – трелевочное устройство.

• 1    – каркас; 2 – бункер загрузочный; 3 – желоб; 4 – очесывающее устройство; 5 – створка неподвижная; 6 – створка подвижная; 7 – пружина возврата; 8 – направляющая; 9 – рабочее отверстие;

10 – каретка; 1 1 – захваты; 12 – фиксатор;

• 13    – направляющие; 14 – датчик остановки;

15 – концевой упор; 16 – валец-шелушитель № 1;

17 – дека подпружиненная; 18 – регулятор зазора первой ступени; 19 – транспортер зубчатый;

20 – привод транспортера; 21 – валец-шелушитель № 2; 2 2 – привод вальца № 2; 23 – валец-контролер;

24 – регулятор зазора второй ступени;

25 – очиститель семян; 26 – воздушный сепаратор; 27 – емкость сбора семян; 28 – емкость сбора необрушенных бобов; 29 – лоток для стеблей; 30 – привод каретки; 31 – привод вальца № 1;

32 – пульт управления; 33 – рычаг открытия очеса;

34 – фиксатор рычага

Далее масса пустых створок бобов и семян поступает по скатной поверхности на решётное очистительно-сепарирующее устройство 25, на котором створки и семена разделяются: створки по скатной поверхности поступают в ёмкость 30 для их сбора, а семена разделяются на две фракции и поступают на воздушную очистку 26, где очищаются от лёгких примесей и поступают в ёмкости для сбора семян.

Рисунок 2 – Общий вид селекционной молотилки для обмолота отдельных растений сои МРС-1

Техническая характеристика значений параметров селекционной молотилки для обмолота отдельных растений сои МРС-1 приведена в таблице.

Таблица

Технические характеристики значений параметров селекционной молотилки для обмолота отдельных растений сои

Наименование параметра	Значение параметра
1	2
Производительность при длине растения не более 90 см, (растений в минуту), шт.	5
Наибольшая длина растения, м	1,4
Наименьшая длина растения, м	0,6
Наибольший диаметр стебля растения, мм	15
Наименьший диаметр стебля растения, мм	6
Частота вращения вальца 1-й ступени обмолота: наименьшая, Гц ; наибольшая, Гц	28 45
Частота вращения вальца 2-й ступени обмолота: от, Гц ; до, Гц	20 32
Установленная мощность электродвигателей приводов, кВт	3

Продолжение таблицы
1	2
Напряжение питания трехфазное, В	380
Габаритные размеры:
длина, мм ;	3100
ширина, мм ;	850
высота, мм	1300
Масса, кг	130

Результаты лабораторных исследований рабочих органов молотилки МРС-1 представлены на рисунках 3, 4 и 5.

Содержание травмированных семян возрастает с увеличением частоты вращения резинового вальца-шелушителя № 1 (первой ступени) с подпружиненной декой (рис. 3), при этом оптимальная частота вращения вальца-шелушителя варьирует в пределах 25–30 Гц .

Рисунок 3 – График зависимости содержа- ния травмированных семян от частоты вращения вальца-шелушителя № 1

Рисунок 4 – График зависимости содержания травмированных семян от частоты вращения зубчатого транспортера

Содержание травмированных семян при окончательном домолоте в шелуши-теле второй ступени путем протяжки бобов зубчатым транспортером под подпружиненным зубчатым вальцом-шелу-шителем № 2 увеличивается при нарастании частоты вращения зубчатого транспортера (рис. 4), при этом оптимальная частота вращения зубчатого транспортера варьирует в пределах 18–21 Гц.

Содержание травмированных семян увеличивается с увеличением частоты вращения вальца-шелушителя № 2 (второй ступени), при этом оптимальная частота вращения вальца-шелушителя № 2 варьирует в пределах 23–25 Гц (рис. 5).

Рисунок 5 – График зависимости содержания травмированных семян от частоты вращения вальца-шелушителя № 2

Контроль домолота осуществляется вальцом-контролером, вращающимся в направлении вращения и с частотой вальца-шелушителя второй ступени с окружной скоростью ниже окружной скорости вальца-шелушителя второй ступени на 50 %.

Выводы. В ходе исследований, проведенных в отделе механизации, создана конструкция молотилки для отдельных растений сои, осуществляющая полный обмолот бобов с минимальным травмированием семян (менее 1 %), которая обеспечивает щадящий, обминающий принцип вскрытия бобов и выход семян без присутствия стеблевой массы растения.