07. Исследование параметров движения зерна в жидкости устройства для удаления спорыньи / В. А. Сысуев

Печать

УДК 631.362.3

DOI: 10.15507/2658-4123.029.201902.248-264

Исследование параметров движения зерна в жидкости устройства для удаления спорыньи

Сысуев Василий Алексеевич
научный руководитель, ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Россия, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), академик РАН, доктор технических наук, профессор, ResearcherID: 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, лаборатория механизации полеводства, ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Россия, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), доктор технических наук, профессор, ResearcherID: 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.

Фарафонов Вячеслав Георгиевич
заведующий, кафедра математики и физики, ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), кандидат физико-математических наук, доцент, ResearcherID: B-7341-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5020-3648, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Саитов Алексей Викторович
магистрант, направление подготовки «Агроинженерия», ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), ResearcherID: 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.

Введение. При уборке зерновых культур в бункер комбайна кроме зерна поступают также различные сорные и вредные примеси. К вредным примесям относятся ядовитые склероции спорыньи. Различные современные зерноочистительные машины не обеспечивают полного отделения склероциев спорыньи от зерен вследствие близости линейных размеров (ширины, толщины и длины) и скорости витания склероциев и зерен. Очистка семян от склероциев спорыньи, имеющих меньшую плотность, чем у зерна, возможна в водном растворе соли. Для механизации выделения склероциев спорыньи из семян ржи мокрым способом актуальным вопросом является разработка устройства очистки зернового материала.
Материалы и методы. Исследуется погружение отдельно взятых зерен ржи в воду (плотность ρ_zh = 1,0 ∙ 10³ кг/м³) и водные растворы хлористого натрия (NaCl) плотностью 1,09 ∙ 10³ кг/м³ и 1,15 ∙ 103 кг/м³. За геометрическую модель зерновки принимается эллипсоид. Теоретические исследования проведены на основе методов математического моделирования с использованием законов гидродинамики при плотности зерна ρ_z от 1,2 ∙ 10³ кг/м³ до 1,5 ∙ 10³ кг/м³, длине l_z от 5,0 ∙ 10^–3 м до 10,0 ∙ 10^–3 м, ширине b от 1,4 ∙ 10^–3 м до 3,6 ∙ 10^–3 м и толщине δ от 1,2 ∙ 10^–3 м до 3,5 ∙ 10^–3 м. Для проведения практических опытов использовано зерно озимой ржи сорта Фаленская 4 плотностью ρ_z от 1,1 ∙ 103 кг/м³ до 1,3 ∙ 10³ кг/м³, длиной l_z от 5,0 ∙ 10^–3 м до 8,0 ∙ 10^–3 м, шириной b от 1,4 ∙ 10^–3 м до 3,6 ∙ 10^–3 м и толщиной δ от 1,2 ∙ 10^–3 м до 3,5 ∙ 10^–3 м.
Результаты исследования. Скорость ʋ_z и длительность t_п погружения зерна в жидкость являются одними из основных параметров, учитываемых при разработке машины очистки зернового материала мокрым способом от склероциев спорыньи. Значения данных величин определяют конструктивно-технологические параметры разрабатываемой машины. Для определения данных параметров необходимо учесть геометрические формы зерновок, которые обладают значительным многообразием. В качестве формы, наиболее близкой к форме зерновки, предлагается эллипсоид с малой 2c_z = δ, средней 2b_z = b и большой 2a_z = l_z осями. Из основного закона динамики движения зерновки в жидкостях различной плотности (ρ_zh) получена формула для определения скорости, расчетные значения которой согласуются с полученными экспериментальными данными.
Обсуждение и заключение. Установлено, что расчетные значения скоростей погружения зерна в жидкости различной плотности имеют один порядок с экспериментальными значениями: они отличаются не более чем на 10 %. Данный подход к определению скорости погружения зерна в жидкость можно использовать при разработке машины очистки зернового материала по плотности мокрым способом для обоснования ее конструктивно-технологических параметров.

Ключевые слова: очистка зерна, мокрый способ очистки зерна, эллипсоидальная зерновка, водный раствор соли, скорость погружения зерновки в жидкость

Для цитирования: Исследование параметров движения зерна в жидкости устройства для удаления спорыньи / В. А. Сысуев [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2019. Т. 29, № 2. С. 248–264. DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.029.201902.248-264

Заявленный вклад соавторов: В. А. Сысуев – научное руководство, формулирование основной концепции исследования; В. Е. Саитов – проведение критического анализа исследования, подготовка первоначального варианта текста и формулирование выводов; В. Г. Фарафонов – проведение теоретических исследований погружения зерна в жидкость и доработка текста; А. В. Саитов – анализ литературных данных и проведение экспериментальных работ.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 05.02.2019; принята к публикации 10.04.2019;
опубликована онлайн 29.03.2019

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Саитов В. Е. Инновации в послеуборочной обработке зернового материала : монография. Saarbrucken : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. 152 с.

2. Щеклеина Л. М., Шешегова Т. К. Проблема спорыньи злаков (Claviceps purpurea (Fr.)Tul.): история и современность (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2013. № 1. С. 5–12.

3. Шешегова Т. К., Щеклеина Л. М. Некоторые приемы и средства защиты озимой ржи от спорыньи // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 3. С. 47–50.

4. Шешегова Т. К., Щеклеина Л. М. Зависимость вредоносности спорыньи от биометрических показателей склероциев // Защита и карантин растений. 2017. № 11. С. 9–12.

5. Хазиев А. З., Пономарева М. Л. Ущерб от спорыньи на озимой ржи и меры его предупреждения // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2007. Т. 2, № 2 (6). С. 80–82.

6. Increasing spread of Claviceps purpurea (Fr). Tul. and it’s effect on the quantity and quality of winter rye / M. L. Ponomareva [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. Vol. 7, issue 3. P. 1865–1871.

7. Astanakulov K. D., Karimov Y. Z., Fozilov G. Design of a grain cleaning machine for small farms // AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2011. Vol. 42, no. 4. P. 37–40.

8. Development and theoretical studies of grain cleaning machine for fractional technology of flattening forage grain / P. Savinyh // Proceedings of 17^th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. 2018. P. 124–130.

9. Saitov V. E., Kurbanov R. F., Suvorov A. N. Assessing the adequacy of mathematical models of light impurity fractionation in sedimentary chambers of grain cleaning machines // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 107–110.

10. Substantiation of basic scheme of grain cleaning machine for preparation of agricultural crops seeds / A. M. Gievsky [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. P. 042035.

11. Дринча В. М., Борисенко И. Б. Применение и функциональные возможности пневмосортировальных столов // Научно-агрономический журнал. 2008. № 2 (83). С. 33–36.

12. Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Качественные показатели работы фотосепаратора по фракционной технологии при разделении семян подсолнечника // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 1 (32), ч. 3. С. 23–25.

13. Саитов А. В. Особенности функционирования фотосепараторов для очистки зерна и семян от примесей // Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве : монография / Под общ. ред. В. А. Сысуева, Г. А. Баталовой, Е. М. Лисицына. Киров : НИИСХ Северо-Востока, 2016. С. 352–355.

14. Статистическая оценка интервала значений удельной массы зерна озимой ржи Фаленская 4 и склероций спорыньи / В. А. Сысуев [и др.] // Успехи современного естествознания. 2017. № 10. С. 48–53.

15. Theoretical background of calculation of the parameters of the device for grain cleaning from ergot sclerotia / V. A. Sysuev [et al.] // Russian Agricultural Sciences. 2017. Vol. 43, issue 3. P. 273–276.

16. Машина для отделения спорыньи от семян ржи : пат. 2616037 Рос. Федерация : МПК В 03 В 5/48, В 02 В 1/04 / Сысуев В. А. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого». № 2015148311 ; заявл. 10.11.2015 ; опубл. 12.04.2017, Бюл. № 11.

17. Машина для отделения спорыньи от семян ржи : пат. 2667066 Рос. Федерация, МПК В 03 В 5/48, В 02 В 1/04 / Сысуев В. А. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого». № 2017115170/03 ; заявл. 27.04.2017 ; опубл. 18.09.2018, Бюл. № 26.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.