26 | 02 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Технологические свойства стебля

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.67 (3 Голосов)

Механико-технологические свойства стеблей сельскохозяйственных культур.  Приборы и методы их изучения

Вопросы:

1.  Состояние агрофона полей сельскохозяйственных культур (уклон поля; влажность стеблей, соцветия; густота стеблестоя, полеглость, высота растений и т. д.). Общая методика проведения исследований.

2.  Размерно-массовые характеристики стеблей сельскохозяйственных культур, их зависимость от влажности.

3.  Прочностные свойства стеблей (приборы экстензометр и маятниковый копер).

4.  Фрикционные свойства стеблей в сравнении с другими частями растений.

Оформление лекции

1.  Плакат – Общий вид экстензометра.

2.  Плакат – Общий вид маятникового копра.

3.  Плакат – Характеристика стеблестоя по густоте.

4.  Плакат – Фрикционные свойства зерна и стеблей.

5.  Плакат - Прочность связи растения с почвой (таблица).

Уборочные машины обеспечивают качественную уборку только в том случае, если растения приспособлены для машинной уборки. Пригодность той или иной культуры к машинной уборке определяется физико-механическими свойствами, а также их состоянием в период уборки.

Итак, какие характеристики культуры и поля влияют на качество работы уборочных машин?- (Пусть студенты сами перечислять).

Возьмем для примера пшеницу. К таким характеристикам можно отнести следующие:

1.  Культура и сорт растения.

2.  Способ уборки.

3.  Фаза спелости культуры, %.

4.  Высота растений, см.

5.  Густота, шт/м2.

6.  Полеглость растений, р/о.

7.  Распределение колосьев (початков, плодов) по высоте, %.

8.  Засоренность культуры над фактической высотой среза (по массе), %.

9.  Потери зерна от самоосыпания, %.

10.Отношение массы зерна к массе соломы.

11.Влажность зерна, %.

12.Влажность соломы, %.

13.Урожайность зерна, ц/га.

14.Масса 1000 шт. зерен, г.

15.Прочностные свойства зерна и стеблей.

16.Фрикционные свойства

Характеристика поля:

1)  уклон поля, град;

2)  количество камней на 1 м2, шт.;

3)  влажность почвы в слое 0…10 см, %;

4)  твердость почвы в слое 0…10 см, Па.

Чтобы провести оценку агрофона (определить перечисленные выше характеристики) необходимо выполнить следующие требования:

1.  Агрооценку нужно проводить в оптимальные для данной зоны сроки на уборку культуры.

2.  Участок исследования должен быть типичным для всего массива по урожайности, густоте стеблестоя, почве, засоренности сорняками.

Рассмотрим зависимость между перечисленными выше характеристиками и влияние на них внешних факторов:

1). Характеристики растения и его сорта подробно описаны в паспорте данной культуры.

2). Способы уборки Для зерновых – это прямое и раздельное комбайнирование. Выбор способа уборки зависит от равномерности созревания семян, засоренности стеблестоя и влажности зерна и соломы в период уборки.

3). Фаза спелости культуры зависит от того на каком сроке произрастания растения выполняется оценка спелости семян.

4). Высота растений Зависит от сорта и условий произрастания (агротехнических мероприятий, типа почвы, насыщенности ее удобрениями, влаги, погоды) .

При скашивании низкорослых растений необходимо снижать высоту среза, что нередко связано с техническими трудностями. Высокорослые растения перегружают рабочие органы уборочной машины (пример – работа зерноуборочного комбайна). В том и другом случае наблюдаются большие потери урожая. Приемлемая длина растений для зерновых колосовых должна быть не более 100 и не менее 60 см, коэффициент вариации длины растений – не более 15%. Внедрение позволит снизить полегание хлебов и увеличить производительность комбайнов.

Высота растений:

·  рож – до 150 см;

·  рис – до 120 см;

·  овес – до 100 см;

·  пшеница, ячмень – до 90 см.

5). Густота растений Зависит от культуры и способа посадки. Определяется подсчетом количества растений на 1 м2.

Для зерновых (пшеницы, ячменя, овса и т. д.) может быть рядковый способ посадки – 350 шт/м2 (междурядье – 15 см) и перекрестный – 500 шт/м2.

6). Полеглость растений Зависит в первую очередь от склонности сорта к полеганию, а также от высоты стебля и погодных условий (дождь-ливень, град, сильный ветер).

Таблица 1

Характеристика культур по густоте стеблестоя и урожайности

Культура

Густота стеблестоя, шт/м2

Ширина междурядья, см

Урожайность, ц/га

Арбузы, тыквы

Менее 1

200…300

500…700

Дыни, кабачки, капуста, огурцы, помидоры

1…10

45…140

100…200

Горох, просо

50…100

15…45

20…60

Гречиха, вика

150…500

15…45

20…40

Рож, пшеница, овес, рис, ячмень

500…700

7…15

20…60

Клевер, люцерна

700…1500

7…15

Кукуруза

10 - 12

70…90

На зерно – 36…120.

На зелен. массу – до 500

Для проведения измерения полеглости и других характеристик агрофона, а также учетов на поле вдоль всего прокоса с помощью рамки 50 50 см выделяют, отступив 100 см от не скошенного стебля, 10 площадок (по пять площадок с каждой стороны прокоса). Рамку накладывают так, чтобы рядки растений были параллельно сторонам рамки.

Схема выделения площадок для измерения агрофон

Рис. 1. Схема выделения площадок для измерения агрофона.

На каждой площадке у 20 растений, выбранных случайно, согласно рис. 2 расстояние от поверхности почвы до вершины растения в естественном состоянии L1 и высоту в выпрямленном состоянии L.

Рис. 2. Схема измерения высоты выпрямленного (L) и полегшего (L1 и L2) растения.

Полеглость растений в процентах П вычисляют по формуле:

, (1)

Где L – средняя высота растений, см; вычисляют как среднее из результатов измерений по формуле:

, (2)

Где Li – высота отдельных растений, см;

N – количество измерений;

*– среднее расстояние от поверхности до верхушки склонившегося растения, см, вычисляется по формуле:

, (3)

Здесь L1I – расстояние от поверхности почвы до вершин отдельно склонившихся растений.

Очень важен показатель – расстояние до вершины склонившегося колоса L2 (см. рис. 2) у всех растений, соцветия которых расположены ниже чем на 25 см от поверхности поля.

Распределение по высоте колосьев находящихся ниже, чем на 25 см от поверхности почвы, выполняют в виде вариационного ряда.

Что это такое и как его строят?

В нашем случае:

Отрезок от 0 до 25 см разбивают до 25 интервалов.

Интервалы, см: 0 – 5 5 – 10 10 – 15 15 – 20 20 – 25.

Вычисляют в процентах количество колосьев попавших в каждый интервал:

, (4)

Где Ni – количество колосьев в I-том интервале, шт;

N – суммарное количество культурных растений на 10-ти площадках, шт.

Пример:

Получены результаты подсчетов представляем в следующем виде:

Интервалы, см

Частность попадания, %

(для примера возьмем)

0 – 5

5%

5 – 10

1%

10 – 15

2%

15 – 20

3%

20 – 25

4%

Из результатов замеров видно, это при срезе растений на высоте 6 см на поле останется не убранным 5% колосков. На практике срез производят на высоте 15…20 см, в этом случае потери составят 5% + 1% + 2% = 8% колосьев.

Выход один. Использование сортов не склонных к полеганию, а режущие устройства уборочных машин с максимальным копированием неровностей поля и позволяющим производить срез на высоте 5 см.

Требованиями допускается полеглость для длинностебельных хлебов до 55% для короткостебельных до 20%.

7). Распределение колосьев по высоте Зависит от сорта культуры и условий прорастания. Определяется замерами на контрольных площадках высоты расположения соцветий в естественном состоянии. Затем рассчитывают среднее значение высоты Нср. минимальное НMin и максимальное НMax значение интервал разброса соцветий по высоте

Ир = НMaxНMin.

Схема замеров распределения колосьев по высоте.

Рис. 3. Схема замеров распределения колосьев по высоте.

8). Засоренность культуры Над фактической высотой среза (по массе), %. Зависит от культуры, производства и агротехнических мероприятий.

Засоренность резко снижает производительность и качество работы уборочных машин. Вынуждают применять двухфазный способ уборки, что увеличивает затраты на производство зерна.

Определяется следующим образом:

1.  С учетных площадок на уровне почвы (комля) срезаются снопы.

2.  Взвешивают снопы предварительно отрезав от основания (комля) часть, длинной равной высоте среза уборочных машин.

3.  Разбивают снопы на культурные растения и сорняки и взвешивают их с точностью до 5 г.

4.  Засоренность З находят по формуле:

, (5)

Где Мсор – масса сорных растений над высотой среза, г;

Мк – масса культурных растений над высотой среза, г.

9). Самоосыпание.(в лекции - свойство семян) Это вымолачивание зерна из колосков на корню под действием соударения растений друг о друга, перепада влажности, ночных и дневных температур.

Зависит от неравномерности созревания культур и сроков уборки. Оказывает существенное влияние на значение общих потерь зерна (урожая).

Учитывается путем сбора из каждой рамки на поверхности поля свободных зерен и зерен из осыпавшихся соцветий и взвешивания их с точностью до 1 г.

Расчет производится по формуле:

,

Где МС – масса осыпавшихся семян в учетных площадках, ц/га;

Уб – биологическая урожайность культуры на учетных площадках, ц/га.

В абсолютном значении самоосыпание можно определить по формуле:

,

Где УФ – фактическая урожайность, ц/га;

МП – потери за уборочной машиной, ц/га.

10). Соотношение массы зерна к массе соломы.

От соотношения массы зерна, соломы и половы зависят производительность комбайна и качество убранного урожая. При уборке высокосоломистых хлебов снижается производительность и возрастают потери от недомолота и свободным зерном в соломе, а при уборке малосоломистых хлебов производительность возрастает, но увеличивается дробление зерна. Отношение массы зерна к массе соломы должно быть не менее 1:1,2 и не более 1:0,5.

11). Влагосодержание за период уборки.

12)

10…35% – хлебные злаки;

15…30% – бобовые;

85…93% – бахчевые;

75…80% – клубнеплоды;

80…90% – корнеплоды;

90…96% – овощи;

75…80% – травы.

Влажность рисовой соломы снижается быстрее, чем зерна. За 5 суток влажность стеблей снижается с 68 до 15%, а зерна с 25 до 14%.

После выпуска воды из чеков почва сохнет 7…10 дней и твердость ее достигает 60…70 Н/см2.

13). Урожайность. (в лекции - свойство семян)

Урожайность фактическая УФ и биологическая Уб.

Урожайность семян изменяется в широких пределах:

·  пшеница – 20…80 ц/га;

·  рожь – 11…85 ц/га;

·  ячмень – 15…75 ц/га ;

·  овёс – 10…50 ц/га ;

·  кукуруза – 80…200 ц/га ;

·  подсолнечник – 15…100 ц/га.

14). Абсолютная масса. (в лекции - свойство семян) – это масса 1000 шт. семян. Этот показатель характеризует качество зерна, урожайность и может использоваться при подсчете потерь за уборочной машиной или отдельной жаткой.

Для этого в стеблистое в определенной последовательности устанавливают рамки общей площадью 1 м2 . После прохода комбайна в рамках подсчитывают количество осыпавшихся зерен. Зная абсолютную массу, определяют вес этих зерен, и в зависимости от урожайности поля определяют в процентном отношении потери за комбайном.

Пример:

Определения потери зерна за зерноуборочным комбайном, используя значения абсолютной массы зерна.

1. Исходя из площади уже убранной части поля и количества (в ц.) отвезённого на ток и взвешенного зерна. Определяют урожайность поля.

Исходные данные: Убрали площадь в – 10 га пшеницы

Выгрузили на току – 800 ц (80 т).

Урожайность – 800/10 = 80 ц/га.

Абсолютную массу 1000 зерен пшеницы (примем) – 30 г

На убранном участке возьмем 1м2, очистим его от соломы и половы и подсчитаем количество зерен на земле.

Получили – 100 шт/м2.

3. Определяем, сколько м2 содержится в 1 га:

100 м · 100 м = 10000 м2.

4. Найдём количество зерен (потери) на1 га:

100 шт · 10000 м2 = 1000000 шт/га.

5. Определяем сколько грамм составляют 1000000 шт зерна :

1000 шт – 30 г;

1000000 шт – Х г Х = 1000000 · 30/1000 = 30000 г = 30 кг = 0,3 ц.

6.  Определяем потери зерна в %:

80 ц – 100 %;

0,3 ц – Х % Х = 0,3 · 100 /80 = 0,0375% ≈ 0,4%.

7. Сравниваем с требованиями по потерям (не свыше 1,0%) и делаем вывод, что потери находятся в допустимых пределах.

Абсолютная масса зерновых колосовых культур (пшеница, рис, ячмень, овёс и т. д.) составляет – 20… 42 г.

Кукурузы – 150…200 г.

Гороха – 100…200г.

Гречихи – 15…25 г.

Проса – 7…9 г.

Абсолютная масса используется для загрузки сеялок и подсчета количества посевной площади через шт/га.

15) Прочностные свойства стеблей В динамических условиях определяются на маятниковом копре, а в статических на экстэнзометре. В первом случае определяется энергия, а во втором затрачиваемое на разрыв стебля усилие.

Моятниковый копр представляет собой ……………….

Экстензометр …………………(удельные характеристики нужны для…).

Прочность стебля во многом зависит от типа площади поперечного сечения, который бывает пустотелый и непустотелый.

Площадь сечения пустотелого стебля определяется по формуле:

.

Площадь сечения непустотелого стебля:

.

С уменьшением влажности, усилие на разрыв уменьшается.

Поэтому за период уборки прочность стебля снижается.

Значительное влияние на прочностные свойства оказывает высота растений.

Установлена зависимость разрывного усилия от высоты растений пшеницы.

Наибольшее разрывное усилие 120 Н (12 кг) (рис. 4) у растения высотой 100…95 см.

У низкорослых растений (45…50 см) разрывное усилие 37 Н (3,7 кг).

Зависимость усилия разрыва стеблей от их высоты

Рис. 4. Зависимость усилия разрыва стеблей от их высоты.

При статических нагрузках временное сопротивление на геометрическую площадь сечения растения на разрыв близко к алюминию, а по физической площади сечения к углеродистой стали.

По способности к относительным удлинениям растительные объекты во много раз уступают металлическим.

Прочность связи растений с почвой меньше, чем прочность стебля на разрыв.

Таблица 2 - Прочность связи растения с почвой (теребление) усилие на резание и разрыв стебля

Культура

Усилие на одно растение, Н

Отношение К=

Теребление, Т

Резание

Разрыв стебля, Р

Лук

Рож озимая

Соя

Морковь

Свекла кормовая

Картофель

Помидоры

Подсолник

Кукуруза

Рис

20…40

30…80

60…80

70…110

120…160

120

180…200

370…500

700…800

20…30

220…720

30…40

40…160

100

330…550

38

210…350

80…400

120…230

220…430

3770, 2500 *

180…210 **

1…4

4…7

1…5

1…2

1…4

8…10

3…4

* 300…1100 – отрыв початка; ** 26….50 – отрыв метелки.

С уменьшением влажности работа на поперечный разрыв уменьшается.

Пример. Стебли пшеницы при влажности 9,5% разрывались при совершенной работе равной 0,085 Дж, а при влажности 3% – 0,064 Дж.

Работа затраченная на разрыв стеблей в снопах равна 0,055 Дж, а на корню до 0,185 Дж.

Жесткость стебля.(Сопротивление на изгиб)Применительно к механизации уборочных процессов стебли делятся на следующие группы:

Ж – жесткостебельные;

Э – элостичностебельные (тыквенные, бахчевые);

Б – бестебельные (капуста, буряк, редька, редис).

Группа Ж условно объединяет:

ЖГ – грубостебельные;

ЖС – среднестебельные;

ЖТ – тонкостебельные.

Подгруппе ЖГ грубостебельные (кукуруза, подсолнечник, конопля) свойственна в период уборки высокая жесткость стеблей (EI = 10000 Па).

Подгруппе ЖС (помидоры, перец, хлопчатник, баклажан, соя, табак) свойственна средняя жесткость (EI = 500…10000 Па) и подгруппа тонкостебельных ЖТ имеет жесткость меньше 500 Па (хлебные злаки, рис, просо, травы).

Повышенная жесткость ведет к дополнительному расходу мощности уборочных машин на срез стеблей и их деформацию.

Недостаточная жесткость стеблей иногда способствует перебоям в работе жатвенных аппаратов.

16) Фрикционные свойства зерна и стеблей

Таблица 3 - Коэффициент трения растительных объектов по стали
(среднее значение) в зависимости от влажности

Состояние объекта

Коэффициент трения

Семена

Плоды

Стебли

Листья

Воздушносухие (до 15%)

0,32

0,35

0,37

0,35

Влажные (16-50%)

0,57

0,55

0,64

0,62

Мокрые (свыше 50%)

0,67

0,71

1,09

Таблица 4 - Трение стеблей о различные поверхности

Влажность стеблей

Воздуха

Коэффициент трения движения

Коэффициент трения покоя

Оцинк. сталь

Лист стальной

Дерево, фанера

Полотно

Оцинк. сталь

Лист стальной

Дерево, фанера

Полотно

17/15

0,24

0,39

0,38

0,26

0,33

0,32

0,33

17/81

0,32

0,56

0,32

0,30

0,52

0,39

0,28

0,41

49/81

0,83

0,40

0,46

0,69

0,60

0,40

0,61

6,7/26

0,29

0,36

0,29

0,31

0,33

0,25

0,26

0,56

Вл. 62%

 

Рис

Зерно

0,49

0,39

0,37

0,35

 

 

Метелки

0,43

0,39

0,37

0,45

Литература

1.  Хайлис Г. А. и др. Механико – технологические свойства сельскохозяйственных материалов – Луцк. ЛГТУ, 1998. – 268 с.

2. Ковалев Н. Г., Хайлис Г. А., Ковалев М. М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). — М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998.—208 с., ил. 113.—(Учебники и учеб, пособия для высш. учеб, заведений).

3. Физико – механические свойства растений, почв и удобрений. - М.: Колос, 1970.

4. Скотников В. А. и др. Практикум по сельскохозяйственным машинам. – Минск: Урожай, 1984. – 375 с.

5. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. М.: ВИСХОМ, 1960. -–269 с.

6.  Карпенко А. Н., Халаский В. М. Сельскохозяйственные машины. – М.: “Агропромиздат”, 1983. – 522 с.

7.  ОСТ 70.8.1.-81 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины зерноуборочные. Программа и методы испытания.

8.  ГОСТ 20915-75. Определение засоренности культуры.


Технологические свойства стебля - 4.7 out of 5 based on 3 votes

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить