Физико-механические характеристики зерна и початков кукурузы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физико-механические характеристики зерна и початков кукурузы

Шекихачев Юрий Ахметханович, доктор наук, профессор, профессор

Шекихачева Людмила Зачиевна, кандидат наук, доцент, доцент

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова

В работе приведена классификация кукурузы по различным критериям, проанализирована зависимость физико-механических характеристик зерна и початков от различных факторов. Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что физико-механических характеристик зерна и початков кукурузы сильно варьируют как по сортам, так и в пределах одного сорта по годам.

Кукурузу делят на следующие типы: I и II - зубовидная; III и IV - кремнистая; V и VI - полузубовидная; VII - лопающаяся. Кукурузу с зерном бледно-розового цвета относят к белозерной, а с зерном оранжевого и бледно-желтого оттенков - к желтозерной.

По влажности зерна партии початков разделяют на следующие категории: сухое - с влажностью до 16%; средней сухости - 16…16%; влажное - 18…20%; сырое - свыше 20%.

По содержанию сорной и зерновой примесей, а также неполноценных початков различают следующие категории кукурузы по чистоте: чистая - с содержанием початков, относимых к сорной примеси, - до 1%; неполноценных - до 2%; средней чистоты - 1…3% и неполноценных 2…5%; сорная - с содержанием початков, относимых к сорной примеси, свыше 3% и неполноценных - свыше 5%.

По форме и размерам различают два основных вида зерен кукурузы: плоские и круглые. Крупные круглые зерна расположены преимущественно у основания початка, а мелкие круглые - в верхней части [1, 2].

Размеры зерен в различных частях початка разные по длине (6…14 мм), ширине (5,5…12 мм) и толщине (3…8 мм). Колебания в размерах составляют 2…6 мм, при этом наибольшая часть зерен отличается по этим размерам друг от друга лишь на 0,8…2,5 мм.

В зависимости от типа и сорта кукурузы длина, диаметр и вес початков различны. Средние данные по размерным и весовым характеристикам початков культивируемых в настоящее время сортов кукурузы приведены в табл. 1 [3].

Таблица 1 - Размерная и весовая характеристика початков

Соотношение веса зерна и стержня колеблется: зерна 74,1…80,5% и стержня 19,5…25,9% [4].

Гигроскопические свойства зерна и стержня различны: если влажность початка до 16,7%, то влажность зерна в основном больше влажности стержня. При влажности початка более 16,7% влажность зерна кукурузы меньше влажности стержня.

Объемный вес початков, зерна и стержневой массы различен в зависимости от сорта, крупности, влажности и плотности укладки. Объемный вес початков кукурузы колеблется от 350 до 450 кг/м3, зерна 600…800 кг/м3, стержней 200…250 кг/м3.

Скважистость - заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи. Обычно скважистость выражают в процентах к общему объему данной насыпи. Скважистость початков колеблется в пределах: крупные початки - 54,5%, средние - 53,1…52,3% и мелкие - 51,2…50,8%, т.е. чем крупнее початки кукурузы, тем больше их скважистость, и наоборот. С повышением влажность скважистость увеличивается.

Скважистость зерна кукурузы находится в пределах 40,4…41,3% (от объема, занимаемого всей зерновой массой).

Скорость витания зерна кукурузы колеблется в пределах 12,5…14 м/с, стержневой массы с влажностью 11% - 10…17 м/с. Расчетную скорость транспортирования стержней кукурузы следует принять равной 30 м/с.

Угол естественного откоса насыпи зерна зависит от влажности, плотности укладки, температуры зерна, слеживаемости и других факторов. При изменении влажности зерна от 11,5 до 19% (на 7,5%) угол естественного откоса повышается всего лишь на 2,50, при повышении влажности от 19 до 26,5% - на 19,5…20,20, т.е. примерно в 8 раз больше, чем в первом случае. Следовательно, угол откоса зерна следует принимать с учетом ее влажности.

Коэффициент трения насыпи зерна кукурузы по различным поверхностям, при объемном весе насыпи 0,7…0,75 т/м3 и при начальной скорости движения, равной нулю (после бункера), составляет по дереву 0,7, а при начальной скорости движения более нуля (после транспортера) - 0,53; по листовой стали, соответственно, 0,58 и 0,36.

Початки кукурузы имеют особенности, связанные со сравнительно большими размерами и разным положением при движении, плотностью укладки, температурой, состоянием поверхности и т.п. [5-14].

Початки на движущейся поверхности (транспортирующая лента и др.) находятся несколько в ином положении, чем на неподвижной. Отдельно расположенные початки (не поддерживаемые другими) начинают перекатываться на движущейся ленте уже при наклоне ее в 4…70.

В отличие от других зерновых культур зерна кукурузы очень плотно сидят в початке, никогда не осыпаются и требуют для своего отделения от початка значительных усилий. Как указывается в [15], среднее усилие, затрачиваемое на отрывание от стержня одиночного зерна с влажностью 22…23% при приложении силы в радиальном направлении, составляет 2,1 кгс, по касательной к окружности початка 0,6 кгс , вдоль образующей початка - 1,3 кгс.

Также существенное влияние на обруш и травмирование зерна оказывает фаза спелости или сроки уборки различных гибридов и сортов кукурузы, т.к. по данным ВИСХОМа [15] фаза спелости оказывает значительное влияние на прочность связи зерна кукурузы со стержнем (табл. 2).

Гокоев А.И. [16] установил, среднее усилие, которое затрачивается на отрывание от стержня одиночного зерна с влажностью 22…23% при приложении силы в радиальном направлении, равно 20,6 Н, по касательной к окружности початка - 5,9 Н, вдоль образующей початка - 12,2 Н.

Таблица 2 - Прочность связи зерна кукурузы со стержнем

кукуруза початок зерно

Определенное влияние на процесс обмолота початков кукурузы оказывают фрикционные свойства зерна и листьев обертки, характеризующиеся коэффициентами трения fд движения и покоя fc.

При взаимном трении некоторых продуктов урожая средние значения fc составляют: зерно по зерну - 0,36; обертка по обертке - 0,35; зерно по обертке - 0,29. Значения fс зерна по зерну убывают с уменьшением влажности.

Обоснованный учет приведенных физико-механических и технологических свойств початков кукурузы разной фазы спелости при выборе комплекса машин для их обработки, а также режимов работы органов машин позволит снизить потери в виде обруша и поврежденных зерен.

Таким образом, семена кукурузы обладают специфическими физико-механическими свойствами, что необходимо учитывать при выборе рабочих органов для их уборки, транспортирования и обработки.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

· размерно-весовая характеристика, прочностные свойства, коэффициенты трения, аэродинамические свойства семян кукурузы сильно варьируют как по сортам, так и в пределах одного сорта по годам;

· прочность этих семян при статической нагрузке значительно ниже семян зерновых культур и резко меняется при изменении направления действующей силы: по длине, ширине или толщине. Среднее разрушающее усилие при статическом сжатии меньше, когда усилие направлено по ширине и при влажности 18,2% составляет для семян кукурузы 10,8 кг;

· коэффициенты трения семян зависят от материала и состояния рабочей поверхности, вида трения, состояния семян;

· с увеличением влажности семян кукурузы до определенного значения (22…28% в зависимости от сорта) усилие, необходимое для разрушения зерна, возрастает, а при дальнейшем увеличении влажности оно резко падает.

Список литературы

1. Шекихачева Л.З. Пути повышения урожайности кукурузы в Кабардино-Балкарской республике / NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 3. - № 42. - С. 86-88.

2. Шекихачева Л.З. Математическое моделирование процесса обмолота початков кукурузы / Материалы Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика». - 2015. - Т. 3. - № 7-3 (18-3). - С. 212-215.

3. Кравченко, В.С. Параметры и режимы обмолота початков кукурузы / Автореф. дис...д-ра техн. наук.- Зерноград: ВНИПТИМЭХ, 1997.- 37 с.

4. Голик М.Г., Феста Н.Я., Шибаев П.Н. Влияние механических повреж-дений зерна на его семенные качества / Кукуруза.- 1959.- №12.

5. Шекихачева Л.З. Морфобиологическая характеристика формирования продуктивности перспективных гибридов кукурузы и их родительских форм в условиях предгорной зоны кабардино-балкарской республики / диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. - Нальчик, 2000.- 170 с.

6. Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Хажметова З.Л. Математическая модель процесса обмолота початков кукурузы в обертке / Инновационная наука. -2015. - № 9 (9). - С. 120-123.

7. Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Хажметова З.Л. Разработка технического средства для обмолота початков кукурузы в обертке / Символ науки. - 2015. - № 7-1 (7). - С. 59-61.

8. Габачиев Д.Т., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. Разработка инновационной технологии и технического средства для производства комбинированных кормов / Международный научный журнал. - 2014. - Т. 1. - С. 59.

9. Габачиев Д.Т., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. Разработка инновационной технологии и технического средства для производства комбинированных кормов / Наука и Мир. - 2014. - Т. 1. - № 6 (10). - С. 59-60.

10. Цримов А.З., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Повреждаемость початков кукурузы рабочим органом малогабаритной молотилки / Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007. - № 4. - С. 5-6.

11. Цримов А.З., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Повреждаемость початков рабочим органом малогабаритной кукурузной молотилки / Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007. - № 4. - С. 9.

12. Цримов А.З., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Исследование влияния основных параметров и режимов работы кукурузной молотилки на эффективность обмолота початков / Международный технико-экономический журнал. - 2007. - № 1. - С. 86.

13. Кильчукова О.Х., Фиапшев А.Г. Определение необходимой мощности измельчителя фуражного зерна / Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы в энергетике и средствах механизации АПК». - Благовещенск. -2014. - С.120-124.

14. Юров А.И., Фиапшев А.Г., Кильчукова О.Х. Ресурсосбережение и экология - стимул экономического роста и основа безопасности жизнедеятельности региона / Научно-практический журнал «Вестник АПК Ставрополья». - Ставрополь. - 2014. - №3(15). - С. 81-86.

15. Виндижев Н.Л., Липатов В.А. Оптимизация параметров транспортирующих устройств с точки зрения травмирования зерна / Материалы науч.-практич. конф. КБГСХА. - Нальчик, 1996.

16. Гокоев, А.И. Обзор и анализ отечественных и зарубежных моло-тильных устройств / Труды ВИСХОМ, вып.47.- М., 1966.

Размещено на Allbest.ru