09. Курдюмов В. И., Исаев Ю. М., Павлушин А. А., Горелышев Е. М. Обоснование конструктивных параметров очистителя корнеплодов от почвы

Печать

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202501.139-154

УДК 631.362.3

Обоснование конструктивных параметров очистителя корнеплодов от почвы

Курдюмов Владимир Иванович
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой агротехнологий, машин и безопасности жизнедеятельности Ульяновского государственного аграрного университета имени П. А. Столыпина (432017, Российская Федерация, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1603-1779, Researcher ID: F-3816-2019, Scopus ID: 57188840075, SPIN-код: 2823-4234, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Исаев Юрий Михайлович
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой математики и физики Ульяновского государственного аграрного университета имени П. А. Столыпина (432017, Российская Федерация, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, 1), ORCID: https://orcid.org/0009-0006-6969-8533, Scopus ID: 57201581226, SPIN-код: 8845-9914, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Павлушин Андрей Александрович
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры агротехнологий, машин и безопасности жизнедеятельности Ульяновского государственного аграрного университета имени П. А. Столыпина (432017, Российская Федерация, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7678-2876, Researcher ID: O-6051-2017, Scopus ID: 57142406500, SPIN-код: 6080-3209, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Горелышев Егор Михайлович
инженер первой категории кафедры безопасности жизнедеятельности и энергетики Ульяновского государственного аграрного университета имени П. А. Столыпина (432017, Российская Федерация, г. Ульяновск, б-р Новый Венец, 1), ORCID: https://orcid.org/0009-0004-0974-3879, SPIN-код: 2859-5060, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Задача качественной очистки корнеплодов от почвы актуальна на всех стадиях их подготовки к переработке, продаже и скармливанию животным. Применяемые машины для очистки корнеплодов от загрязнений чаще всего используют воду. При затратах до 200–400 % воды на мойку единицы массы загрязненных корнеплодов ее использование создает огромную проблему, в том числе и по очистке загрязненной воды. Наиболее распространенный в практике сухой способ очистки корнеплодов связан с использованием соответствующих машин, которые не всегда способны обеспечить требуемое качество готового продукта. Поэтому разработка очистителя корнеплодов, реализующего сухой способ очистки, и обоснование его оптимальных параметров, обеспечивающих требуемое качество готовой продукции, является важной и актуальной задачей.
Цель исследования. Теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров очистителя корнеплодов со смежными роликами, вращающимися с разной частотой, а также установление взаимосвязи между этими параметрами.
Материалы и методы Объектом исследования стал технологический процесс очистки корнеплодов сухим способом. Для реализации этого процесса разработан и предложен очиститель корнеплодов от почвы, принципиальными особенностями которого являются использование роликового транспортирующе-очищающего рабочего органа и придание смежным роликам возможности вращения с различной частотой. Выполнено теоретическое обоснование отдельных конструктивных параметров предложенного очистителя.
Результаты исследования. Определены силы, действующие на корнеплод при его расположении на вращающихся роликах. Получена зависимость углового перемещения φ(t) и угловой скорости ω(t) корнеплода, находящегося на вращающихся роликах, а также зависимость коэффициента трения скольжения корнеплода о ролики от угла α, определяющего взаимосвязь основных конструктивных параметров рабочего органа, в частности, диаметра роликов и расстояния между ними, и физикомеханических свойств корнеплодов.
Обсуждение и заключение. Проведенные исследования очистителя корнеплодов в лабораторных условиях подтвердили результаты теоретических исследований и показали, что при длине транспортирующе-очищающего рабочего органа 2 м за время 34,4 с можно достичь эффективности очистки 78 % при оснащении машины 16 роликами и соотношении частот вращения нечетных и четных роликов 220/250 мин–1. Результаты исследований будут полезны при создании и модернизации технических средств по послеуборочной обработке корнеплодов, проведении дальнейших исследований по технологическому совершенствованию аналогичных средств механизации сельскохозяйственных процессов, а также в учебном процессе при подготовке технических специалистов.

Ключевые слова: корнеплоды, очиститель, почва, конструктивные параметры, ролики, коэффициент трения

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Курдюмов В.И., Исаев Ю.М., Павлушин А.А., Горелышев Е.М. Обоснование конструктивных параметров очистителя корнеплодов от почвы. Инженерные технологии и системы. 2025;35(1):139–154. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202501.139-154

Заявленный вклад авторов:
В. П. Димитров – формулирование идеи исследования, целей и задач; проверка воспроизводимости результатов экспериментов и исследования в рамках основных и дополнительных задач работы; создание и подготовка рукописи: написание черновика рукописи, включая его перевод на иностранный язык.
И. Н. Нурутдинова – применение статистических, математических, вычислительных и других формальных методов для анализа данных исследования; разработка методологии исследования; создание моделей.
Л. В. Борисова – лингвистическое описание предметной области, моделирование нечетких экспертных знаний; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
А. А. Папченко – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание базы нечетких продукционных правил, использование пакета прикладных программ Fuzzy Logic Toolbox (MatLab) для решения задачи.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 11.09.2024;
поступила после рецензирования 27.09.2024;
принята к публикации 04.10.2024

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шамонин В.И., Сергеев А.В., Логинов Г.А. Обоснование режимов работы машины для мойки картофеля и корнеплодов. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного уни- верситета. 2018;3(52):231–236. URL: https://clck.ru/3GXMzk (дата обращения: 27.09.2024). Shamonin V.I., Sergeev A.V., Loginov G.A. [Justification of the Operating Modes of the Machine for Washing Potatoes and Root Crops]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2018;3(52):231–236. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://clck.ru/3GXMzk (accessed 27.09.2024).

2. Сабиев У.К., Хузин И.Р. Анализ машин для очистки корнеклубнеплодов. Вестник Омского государственного аграрного университета. 2020;2(38):188–195. EDN: RIQOUR Sabiev U.K., Khuzin I.R. Analysis of Root Lifters. Vestnik Omskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2020;2(38):188–195. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: RIQOUR

3. Сабиев У.К., Хузин И.Р. Безводная очистка корнеклубнеплодов вибрационным воздейст- вием. Вестник Омского государственного аграрного университета. 2020;4(40):146–151. URL: https://www.omgau.ru/upload/iblock/b27/19_40.pdf (дата обращения: 27.09.2024). Sabiev U.K., Khuzin I.R. Waterless Tuberous Root Cleaning by Means of Vibration. Vestnik Omskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2020;4(40):146–151. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://www.omgau.ru/upload/iblock/b27/19_40.pdf (accessed 27.09.2024).

4. Дорохов А.С., Аксенов А.Г., Сибирёв А.В. Результаты исследований процесса очистки клубней картофеля и корнеплодов моркови с использованием ультразвука. Вестник Ульяновской госу- дарственной сельскохозяйственной академии. 2020;2(50):6–14. https://doi.org/10.18286/1816- 4501-2020-2-6-14 Dorokhov A.S., Aksenov A.G., Sibirev A.V. Research Results of the Process of Cleaning Potato Tubers and Carrot Root Crops Using Ultrasound. Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2020;2(50):6–14. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.18286/1816-4501-2020-2-6-14

5. Джабборов Н.И., Захаров А.М., Шаблыкин И.Н. Математическая модель и закономерности изменения производительности установки для предреализационной подготовки корнеплодов аэродинамическим способом. Вестник Воронежского государственного аграрного универси- тета. 2023;16(1):69–79. EDN: EXEKTY Dzhabborov N.I., Zakharov A.M., Shablykin I.N. Mathematical Model and Common Patterns of Performance Changes of the Device for Pre-Sale Preparation of Root Crops Through the use of Aerodynamic Method. Vestnik Voronezhskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2023;16(1):69–79. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: EXEKTY

6. Дорохов А.С., Аксенов А.Г., Сибирев А.В., Мосяков М.А., Сазонов Н.В. Исследование се- парирующей системы с использованием теплоты отработавших газов двигателя свеклоубо- рочного комбайна. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2022;16(1):19–26. https:// doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-1-19-26 Dorokhov A.S., Aksenov А.G., Sibirev A.V., Mosyakov M.A., Sazonov N.V. Study of an Exhaust Gas Heat Separation System for the Beet Harvester. Agricultural Machinery and Technologies. 2022;16(1):19–26. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-1-19-26

7. Кухмазов К.З. Устройство для дополнительной очистки корнеплодов сахарной свеклы. Нива Поволжья. 2019;(2):122–128. EDN: XAAOMD Kukhmazov K.Z. Device for Additional Cleaning Root Crops of Sugar Beet. Niva Povolzhya. 2019;(2):122–128. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: XAAOMD

8. Филитова А.А., Бахарев А.А. Щеточное устройство для повышения эффективности ме- ханизированной очистки корнеплодов сахарной свеклы. Инновации в сельском хозяйстве. 2018;(3):541–547. EDN: YLTAEP Filitova A.A., Baharev A.A. Brush Device for Increasing the Efficiency of Mechanized Cleaning of Sugar Beet Roots. Innovations in Agriculture. 2018;(3):541–547. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: YLTAEP

9. Гайдай П.А. Сравнительный анализ устройств для безводной очистки корнеклубнеплодов. Вестник Омского государственного аграрного университета. 2015;(3):65–69. URL: https:// www.omgau.ru/upload/iblock/ebf/19_13.pdf (дата обращения: 25.09.2024). Gayday P.A. Comparative Analysis Devices for Waterless Cleaning Root Crops. Vestnik Omskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta. 2015;(3):65–69. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://www.omgau.ru/upload/iblock/ebf/19_13.pdf (accessed 25.09.2024).

10. Шуханов С.Н. Повышение эффективности машин для сухой очистки корнеплодов. Механиза- ция и электрификация сельского хозяйства. 2016;(2):13–14. EDN: LBCXUS Shukhanov S.N. Improving the Efficiency of Machines for Dry Cleaning of Root Crops. Mechaniza- tion and Electrification of Agriculture. 2016;(2):13–14. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: LBCXUS

11. Карпов В.В., Гулевский В.А. Анализ взаимодействия рабочих органов гофрощеточных ба- рабанов очистителя кормовых корнеплодов с объектами очистки. Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2017;(2):121–128. https://doi.org/10.17238/ issn2071-2243.2017.2.121 Karpov V.V., Gulevsky V.A. Analysis of the Interaction of the Working Bodies of the Corrugated Brush Drums of the Cleaner of Forage Root Crops with the Cleaning Objects. Bulletin of the Voronezh State Agrarian University. 2017;(2):121–128. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.17238/ issn2071-2243.2017.2.121

12. Дорохов А.С., Аксенов А.Г., Сибирев А.В. Результаты поисковых исследований сепарирую- щей системы при очистке корнеплодов сахарной свеклы. Вестник Ульяновской государст- венной сельскохозяйственной академии. 2021;(1):13–18. https://doi.org/10.18286/1816-4501- 2021-1-13-18 Dorokhov A.S., Aksenov A.G., Sibiryov A.V. Results of Exploratory Research of the Separating System when Cleaning Sugar Beet Root. Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2021;(1):13–18. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.18286/1816-4501-2021-1-13-18

13. Lü J., Shang Q., Yang Y., Li Z., Li J., Liu Z. Design Optimization and Experiment on Potato Haulm Cutter. Transactions of the CSAM. 2016;47(5):106–114. https://doi.org/10.6041/j.issn.1000- 1298.2016.05.015

14. Dongre A.U., Battase R., Dudhale S., Patil V.R., Chavan D. Development of Potato Harvesting Model. International Research Journal of Engineering and Technology. 2017;4(10):1567–1570. Available at: https://www.irjet.net/archives/V4/i10/IRJET-V4I10288.pdf (accessed 25.09.2024).

15. Захаров А.М. Разработка барабанно-роликового очистителя корнеклубнеплодов. Между- народный научно-исследовательский журнал. 2019;6-1(84):44–47. https://doi.org/10.23670/ IRJ.2019.84.6.008 Zakharov A.M. Development of Drum-Roller Tuberous Root Cleaner. International Research Journal. 2019;6-1(84):44–47. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.84.6.008

16. Сибирёв А.В., Мосяков М.А., Сазонов Н.В., Мансуров А.П., Лобачевский Я.П. Энергосбере- гающая технология уборки корнеплодов и картофеля. Вестник российской сельскохозяйствен- ной науки. 2024;(4):107–112. URL: https://www.vestnik-rsn.ru/vrsn/issue/view/61 (дата обраще- ния: 27.09.2024). Sibirev A.V., Mosyakov M.A., Sazonov N.V., Mansurov A.P., Lobachevsky Ya.P. Energy-Saving Technology for Harvesting Root Crops and Potatoes. Vestnik of the Russian Agricultural Science. 2024;(4):107–112. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://www.vestnik-rsn.ru/vrsn/issue/ view/61 (accessed 27.09.2024).

17. Курдюмов В.И., Павлушин А.А., Сутягин С.А., Сергеев А.В. Очиститель корнеплодов от почвы. Патент 187599 Российская Федерация. 13 марта 2019. EDN: RZLANW Kurdyumov V.I., Pavlushin A.A., Sutyagin S.A., Sergeev A.V. [Soil Remover for Root Crops]. Patent 187599 Russian Federation. 2019 March 13. (In Russ.) EDN: RZLANW

18. Курдюмов В.И., Павлушин А.А., Сутягин С.А., Сергеев А.В. Очиститель корнеплодов от по- чвы. Патент 187652 Российская Федерация. 14 марта 2019. EDN: HGTWOT Kurdyumov V.I., Pavlushin A.A., Sutyagin S.A., Sergeev A.V. [Soil Remover for Root Crops]. Patent 187652 Russian Federation. 2019 March 14. (In Russ.) EDN: HGTWOT

19. Курдюмов В.И., Павлушин А.А., Сутягин С.А., Сергеев А.В. Очиститель корнеплодов от почвы. Патент 2705308 Российская Федерация. 6 ноября 2019. EDN: CVQTHZ Kurdyumov V.I., Pavlushin A.A., Sutyagin S.A., Sergeev A.V. Root Crops Soil Cleaner. Patent 2705308 Russian Federation. 2019 November 6. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: CVQTHZ

20. Курдюмов В.И., Павлушин А.А., Горелышев Е.М., Починов В.Д. Очиститель корнеплодов от почвы. Патент 200458 Российская Федерация. 26 октября 2020. EDN: JGBBQM Kurdyumov V.I., Pavlushin A.A., Gorelyshev E.M., Pochinov V.D. [Soil Remover for Root Crops]. Patent 200458 Russian Federation. 2020 October 26. (In Russ.) EDN: JGBBQM

21. Mayer V., Vejchar D., Pastorková L. Measurement of Potato Tubers Resistance Against Mechanical Loading. Research in Agricultural Engineering. 2008;54(1):22–31. https:// doi.org/10.17221/708-RAE

22. Крючкова Л.Г., Доценко С.М., Бурмага А.В., Винокуров С.А., Гончарук О.В. Обоснование спо- соба и параметров процесса сухой очистки корнеплодов для линии приготовления и раздачи кормовых смесей. АгроЭкоИнфо. 2017;(3):11. EDN: ZSGMUD Kryuchkova L.G., Dotsenko S.M., Burmaga A.V., Vinokurov S.A., Goncharuk O.V. [Justification of the Method and Parameters of the Dry Cleaning Process of Root Crops for the Line for the Prepara- tion and Distribution of Feed Mixtures]. AgroEcoInfo. 2017;(3):11. (In Russ.) EDN: ZSGMUD

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.