Инженерные технологии и системы - 06. Исследование погружения зерна потоком в жидкость различной плотности методами планирования эксперимента / А. В. Саитов, В. А. Сысуев, В. Е. Саитов

УДК 631.362.36

DOI: 10.15507/2658-4123.031.202103.414-429

Исследование погружения зерна потоком в жидкость различной плотности методами планирования эксперимента

Саитов Алексей Викторович
младший научный сотрудник лаборатории озимой ржи ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Российская Федерация, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), аспирант инженерного факультета ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Российская Федерация, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), Researcher ID: B-7315-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0266-4727, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сысуев Василий Алексеевич
научный руководитель ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Российская Федерация, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), академик РАН, доктор технических наук, профессор, Researcher ID: B-8519-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1172-005X, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Саитов Виктор Ефимович
старший научный сотрудник лаборатории механизации полеводства ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Российская Федерация, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), доктор технических наук, профессор, Researcher ID: B-6098-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5548-8483, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. В зерновом ворохе ржи кроме зерна могут содержаться ядовитые склероции спорыньи. Современные зерноочистительные машины не обеспечивают выделение склероциев спорыньи за один технологический процесс из-за схожести физических свойств по линейным размерам. Выделение склероциев спорыньи из зерна ржи за один технологический процесс по плотности возможно c применением водных растворов неорганических солей. Цель исследования – определение эффективной высоты расположения загрузочного бункера относительно поверхности жидкости. Эти данные повысят качество технологического процесса разрабатываемой машины.
Материалы и методы. Рассматривается подача зерна ржи потоком из выпускного отверстия загрузочного бункера в жидкость с помощью варьирования удельной зерновой нагрузки, плотности жидкости и высоты подачи. Для постановки опытов реализована методика планирования эксперимента. Обработка опытных данных осуществлена с помощью статистического пакета Statgraphics Plus 5.1.
Результаты исследования. Проведена оценка эффективной высоты расположения выпускного отверстия загрузочного бункера относительно поверхности жидкости при подаче зернового материала потоком. Получены регрессионные модели для доли зерен, непотонувших и всплывших с пузырьками воздуха на поверхность жидкости.
Обсуждение и заключение. Установлено, что на показатели доли зерен, непотонувших и всплывших с пузырьками воздуха на поверхность жидкости, существенное влияние оказывает плотность водного раствора соли. Наименьшие значения при разных плотности жидкости и удельной зерновой нагрузке достигаются при высоте подачи зерна 56,0 ∙ 10^–3 м.

Ключевые слова: зерно озимой ржи, склероции спорыньи, метод планирования эксперимента, водный раствор соли, поверхностное натяжение жидкости, дисперсионный анализ

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Саитов, А. В. Исследование погружения зерна потоком в жидкость различной плотности методами планирования эксперимента / А. В. Саитов, В. А. Сысуев, В. Е. Саитов. – DOI 10.15507/2658-4123.031.202103.414-429 // Инженерные технологии и системы. – 2021. – Т. 31, № 3. – С. 414–429.

Заявленный вклад соавторов:
А. В. Саитов – обзор и анализ научных источников, проведение практических опытов, оформление графического материала.
В. А. Сысуев – формулирование основной концепции исследования и доработка текста.
В. Е. Саитов – подготовка первоначального варианта текста и формирование выводов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 14.04.2021; одобрена после рецензирования 16.05.2021;
принята к публикации 25.05.2021

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Щеклеина, Л. М. Проблема спорыньи злаков (Сlavicep spurpurea (fr.) tul.): история и современность (обзор) / Л. М. Щеклеина, Т. К. Шешегова. – DOI 10.25750/1995-4301-2013-1-005-012 // Теоретическая и прикладная экология. – 2013. – № 1. – С. 5–12. – Рез. англ.

2. Шешегова, Т. К. Иммунологическая характеристика сортов озимой ржи / Т. К. Шешегова, Л. М. Щеклеина, Е. И. Уткина. – DOI 10.30766/2072-9081.2018.65.4.30-35 // Аграрная наука ЕвроСеверо-Востока. – 2018. – Т. 65, № 4. – С. 30–35. – Рез. англ.

3. Щеклеина, Л. М. Вредоносность спорыньи на новых сортах озимой ржи в Кировской области / Л. М. Щеклеина, Т. К. Шешегова. – DOI 10.30914/2411-9687-2018-4-2-83-89 // Вестник Марийского государственного университета. – 2018. – Т. 4, № 2. – С. 83–90. – Рез. англ.

4. Щеклеина, Л. М. Влияние погодных факторов на отдельные периоды развития гриба Claviceps purpurea (Fr.) Tul и уровень вредоносности спорыньи в Кировской области / Л. М. Щеклеина. – DOI 10.30766/2072-9081.2019.20.2.134-143 // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2019. – Т. 20, № 2. – С. 134–143. – Рез. англ.

5. Устойчивость сортов ржи к спорынье и содержание эргоалкалоидов в склероциях Claviceps purpurea в условиях Кировской области / Т. К. Шешегова, Л. М. Щеклеина, В. П. Желифонова [и др.]. – DOI 10.1134/S0026364819030127 // Микология и фитотерапия. – 2019. – Т. 53, № 3. – С. 177–182. – Рез. англ.

6. Seed Refinement in the Harvesting and Post-Harvesting Process / V. I. Orobinsky, A. M. Gievsky, I. V. Baskhakov, A. V. Chernyshov. – DOI 10.2991/agrosmart-18.2018.163 // Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “AgroSMART – Smart Solutions For Agriculture” (AgroSMART 2018). – 2018. – Рp. 870–874.

7. Aldoshin, N. Harvesting Lupinus Albus Axial Rotary Combine Harvester / N. Aldoshin, O. Didmanidze. – DOI 10.17221/107/2017-RAE // Research in Agricultural Engineering. – 2018. – Vol. 64, Issue 4. – Pp. 209–214.

8. Work Improvement of Air-and-Screen Cleaner of Combine Harvester / N. Aldoshin, O. Didmanidze, N. Lylin, M. Mosyakov. – DOI 10.22616/ERDev2019.18.N110 // Proceedings of 18^th International Scientific Conference “Engineering for Rural Development” (22–24 May 2019). – Jelgava, 2019. – Pp. 100–104.

9. Волхонов, М. С. Анализ состояния предварительной очистки зерна в хозяйствах Северо-Западного региона Российской Федерации и перспективы совершенствования / М. С. Волхонов, И. Б. Зимин, Ю. Н. Островский. – DOI 10.12737/2073-0462-2020-82-86 // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2020. – Т. 15, № 2 (58). – С. 82–86. – Рез. англ.

10. Параметры и режимы очистки семян на вибропневматическом сепараторе усовершенствованной конструкции / В. Д. Галкин, А. Д. Галкин, В. А. Хандриков [и др.]. – DOI 10.24411/2307- 2873-2020-10012 // Пермский аграрный вестник. – 2020. – № 1 (29). – С. 4–12. – Рез. англ.

11. Increase of Seed Cleaning Efficiency by Better Use of Air Stream Properties / V. E. Saitov, P. Savinych, W. Golka, J. Kamionka. – DOI 10.14654/ir.2015.155.139 // Agricultural Engineering. – 2015. – Issue 3. – Pp. 89–99.

12. Mathematical Modeling of the Grain Material Separation in the Pneumatic System of the Grain-Cleaning Machine / I. Badretdinov, S. Mudarisov, M. Tuktarov [et al.]. – DOI 10.5937/jaes17-22640 // Journal of Applied Engineering Science. – 2019. – Vol. 17, Issue 4. – Pp. 529–534.

13. Improving the Mechanization of High-Quality Seed Production / V. I. Orobinsky, A. P. Tarasenko, A. M. Gievsky [et al.]. – DOI 10.2991/agrosmart-18.2018.159 // Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “AgroSMART – Smart Solutions For Agriculture” (AgroSMART 2018). – 2018. – Pp. 849–852.

14. Гиевский, А. М. Пути повышения производительности универсальных зерноочистительных машин / А. М. Гиевский, В. А. Гулевский, В. И. Оробинский. – DOI 10.26897/1728-7936-2018-3-12-16 // Вестник ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». – 2018. – № 3 (85). – С. 12–16. – Рез. англ.

15. Saitov, V. E. Assessing the Adequacy of Mathematical Models of Light Impurity Fractionation in Sedimentary Chambers of Grain Cleaning Machines / V. E. Saitov, R. F. Kurbanov, A. N. Suvorov. – DOI 10.1016/j.proeng.2016.06.728 // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 150. – Pp. 107–110.

16. Development and Theoretical Studies of Grain Cleaning Machine for Fractional Technology of Flattening Forage Grain / P. Savinyh, Y. Sychugov, V. Kazakov, S. Ivanovs. – DOI 10.22616/ ERDev2018.17.N156 // Proceedings of the 17^th International Scientific Conference “Engineering for Rural Development” (23–25 May 2018). – Jelgava, 2018. – Pp. 124–130.

17. Substantiation of Basic Scheme of Grain Cleaning Machine for Preparation of Agricultural Crops Seeds / A. M. Giyevskiy, V. I. Orobinsky, A. P. Tarasenko [et al.]. – DOI 10.1088/1757-899X/327/4/042035. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 327, Issue 4.

18. Research of a Diametrical Fan with Suction Channel / V. E. Saitov, V. G. Farafonov, R. G. Gataullin, A. V. Saitov. – DOI 10.1088/1757-899X/327/4/042035. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 473.

19. Ермольев, Ю. И. Моделирование процесса сепарации измельченного соломистого вороха в пневмосепараторе с тремя пневмоканалами / Ю. И. Ермольев, А. А. Дорошенко, С. В. Белов. – DOI 10.12737/19691 // Вестник Донского государственного технического университета. – 2016. – Т. 16, № 2. – С. 59–68. – Рез. англ.

20. Исследование эффективности очистки вороха яровой пшеницы для семенных целей с помощью воздушно-ситового сепаратора / В. И. Оробинский, А. М. Гиевский, А. П. Тарасенко [и др.]. – DOI 10.17238/issn2071-2243.2019.2.34 // Вестник Донского государственного технического университета. – 2019. – Т. 12, № 2. – С. 34–42.

21. Studying the Design and Operational Parameters of the Sieve Module of the Grain Cleaning Machine / M. K. Kharitonov, A. M. Gievsky, V. I. Orobinsky. – DOI 10.1088/1755-1315/488/1/012021. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – Vol. 488.

22. Astanakulov, K. D. Design of a Grain Cleaning Machine for Small Farms / K. D. Astanakulov, Y. Z. Karimov, G. Fozilov // Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. – 2011. – Vol. 42, Issue 4. – С. 37–40. – URL: https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/20123047308 ( дата обращения: 10.04.2021).

23. Saitov, V. E. Experimental Substantiation of the Effective Height of a Grain Falling by a Stream of Liquid in an Ergot Release Device / V. E. Saitov, V. G. Farafonov, A. V. Saitov. – DOI 10.1088/1755-1315/341/1/012123. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2019. – Vol. 341.

24. Патент № 2689470 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи : № 2018136461/03 : заявл. 15.10.2018 : опубл. 28.05.2019 / Саитов А. В., Гатауллин Р. Г., Саитов В. Е. ; заявитель и патентообладатель Саитов А. В. – 12 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2689470C1_20190528 (дата обращения: 10.04.2021). – Рез. англ.

25. Архипов, В. А. Образование вторичных капель при ударном взаимодействии капли с поверхностью жидкости / В. А. Архипов, В. Ф. Трофимов // Прикладная механика и техническая физика. – 2005. – Т. 46, № 1. – С. 55–62. – URL: https://www.sibran.ru/upload/iblock/90c/90cb0d4f0081d8015dacf0baf07ff566.pdf (дата обращения: 10.04.2021).

26. Комаров, А. А. Падение тела в резервуар с жидкостью и расчет возникающих при этом динамических нагрузок / А. А. Комаров, В. В. Казеннов. – DOI 10.22227/1997-0935.2014.5.135-143 // Вестник МГСУ. – 2014. – № 5. – С. 135–143. – Рез. англ.

27. Scolan, Y.-M. Energy Distribution from Vertical Impact of a Three-Dimensional Solid Body onto the Flat Free Surface of an Ideal Fluid / Y.-M. Scolan, A. A. Korobkin. – DOI 10.1016/S0889-9746(02)00118-4 // Journal of Fluids and Structures. – 2003. – Vol. 17, Issue 2. – Pp. 275–286.

28. Scolan, Y.-M. Mixed Boundary Value Problem in Potential Theory: Application to the Hydrodynamic Impact (Wagner) Problem / Y.-M. Scolan, A. A. Korobkin. – DOI 10.1016/j.crme.2012.09.006 // Comptes Rendus Mécanique. – 2012. – Vol. 340, Issue 10. – Pp. 702–705.

29. Theoretical Background of Calculation of the Parameters of the Device for Grain Cleaning from Ergot Sclerotia / V. A. Sysuev, V. E. Saitov, V. G. Farafonov [et al.]. – DOI 10.3103/S1068367417030156 // Russian Agricultural Sciences. – 2017. – Vol. 43, Issue 3. – Pp. 273–276.

30. Саитов, В. Е. Теоретическое обоснование высоты расположения выхода загрузочного бункера в машине выделения вредных примесей мокрым способом / В. Е. Саитов, В. Г. Фарафонов, А. В. Саитов. – DOI 10.15507/2658-4123.030.202003.355-376 // Инженерные технологии и системы. – 2020. – Т. 30, № 3. – С. 355–376. – Рез. англ.

31. Saitov, A. V. The Relative Frequency of Immersion of Rye Grains in Liquid / A. V. Saitov, V. G. Farafonov, V. E. Saitov. – DOI 10.1088/1755-1315/723/2/022078. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2021. – Vol. 723.

32. Патент № 2631556 Российская Федерация, МПК В65D 88/26. Бункер для сыпучих материалов : № 2016140581 : заявл. 14.10.2016 : опубл. 25.09.2017 / Саитов В. Е., Фарафонов В. Г., Суворов А. Н., Саитов А. В. ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Вятская госуд. с.-х. академия». – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2631556C1_20170925 (дата обращения: 10.04.2021). – Рез. англ.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.