Инженерные технологии и системы - 07. Результаты экспериментальных исследований обмолота колосьев в пневматическом молотильном устройстве / В. И. Пахомов, С. В. Брагинец, О. Н. Бахчевников [и др.]

УДК 631.354.2

DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001.111-132

Результаты экспериментальных исследований обмолота колосьев в пневматическом молотильном устройстве

Пахомов Виктор Иванович
заместитель директора по науке по механизации и электрификации ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (347740, Россия, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), доктор технических наук, Researcher ID: Y-7085-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8715-0655, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Брагинец Сергей Валерьевич
ведущий научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (347740, Россия, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), кандидат технических наук, Researcher ID: Y-6307-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7137-5692, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Бахчевников Олег Николаевич
научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (347740, Россия, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), кандидат технических наук, Researcher ID: S-3312-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3362-5627, Scopus ID: 57202648620, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Бенова Елена Викторовна
старший научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (347740, Россия, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), кандидат технических наук, Researcher ID: Y-6314-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7456-3514, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Рухляда Артем Игоревич
младший научный сотрудник отдела переработки продукции растениеводства ФГБНУ «Аграрный научный центр «Донской» (347740, Россия, г. Зерноград, ул. Научный городок, д. 3), Researcher ID: Y-6315-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2597-0818, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. В настоящее время актуальной проблемой является высокий уровень травмирования зерна в процессе обмолота. Поэтому необходимо разработать щадящие способы выделения зерна из колоса, исключающие непосредственное ударное воздействие рабочих органов молотильных устройств на зерновки. Цель исследования – изучить процесс обмолота колоса пшеницы в пневматическом молотильном устройстве и оценить влияние режимных характеристик устройства на выделение и травмирование зерна.
Материалы и методы. Экспериментальная установка представляет собой пневматическое молотильное устройство, в котором обмолот производится при взаимодействии колоса и деки, осуществляемом под чередующимся действием высокого и низкого давления воздуха, создаваемого лопастями ротора, а сепарация – посредством отвода легкой незерновой фракции в камеру пониженного давления.
Результаты исследования. Установлено, что травмирование зерна уменьшается при снижении скорости движения лопастей ротора и соответственно скорости движения колосьев в молотильной камере. При минимальной скорости движения лопасти 13,5 м/с уровень травмирования зародыша и дробления зерна снижается практически до нуля. Диапазон скорости лопасти 13,5…20 м/с является наиболее благоприятным для пневматического обмолота зерна по показателю травмирования его зародыша. В результате пневматического обмолота на экспериментальной установке происходит эффективное разделение зерновой и легкой незерновой частей колосьев.
Обсуждение и заключение. Процесс пневматического обмолота колосьев пшеницы дает удовлетворительные результаты, обеспечивая снижение травмирования эндосперма зерна на 10…12 %. Травмирование зародыша зерна снижается на 5 %, практически исключая его. Дробление зерна при минимальной скорости лопастей ротора составило не более 0,5 %. Сопоставление доли травмированного и дробленного зерна при пневматическом обмолоте с долей поврежденного зерна при традиционном комбайновом обмолоте показало, что предлагаемый способ обеспечивает снижение травмирования.

Ключевые слова: зерно, колос, обмолот, травмирование зерна, выделение зерна из колоса, молотильное устройство

Для цитирования: Пахомов, В. И. Результаты экспериментальных исследований обмолота колосьев в пневматическом молотильном устройстве / В. И. Пахомов, С. В. Брагинец, О. Н. Бахчевников [и др.]. – DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001.111-132 // Инженерные технологии и системы. − 2020. − Т. 30, № 1. − С. 111–132.

Заявленный вклад соавторов: В. И. Пахомов – научное руководство, формулирование основной концепции исследования; С. В. Брагинец – общее руководство экспериментальными исследованиями, проведение критического анализа результатов и формулирование выводов; О. Н. Бахчевников – анализ литературных данных, подготовка первоначального варианта текста и доработка текста; Е. В. Бенова – написание введения, проведение экспериментов и обработка их результатов; А. И. Рухляда – проведение экспериментов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 06.09.2019; принята к публикации 11.11.2019;
опубликована онлайн 31.03.2020

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Shahbazi, F. Mechanical Damage to Wheat and Triticale Seeds Related to Moisture Content and Impact Energy / F. Shahbazi, S. Valizadeh, A. Dolwlatshah // Agricultural Engineering International: CIGR Journal. – 2012. – Vol. 14, issue 4. – Pp. 150–155. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/0087/755cec528440e60c45e7d4bb2d19b771fbcd.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

2. Пехальский, И. А. Травмирование внутренних структур зерновок как фактор снижения продуктивности семян зерновых культур / И. А. Пехальский, В. М. Кряжков, А. А. Артюшин [и др.] // Научный журнал КубГАУ. – 2016. – Т. 117, № 3. – С. 783–792. URL: http://www.ej.kubagro.ru/2016/03/pdf/51.pdf (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

3. Shahbazi, F. Mechanical Damage to Corn Seeds / F. Shahbazi, R. Shahbazi. – DOI 10.2478/ cerce-2018-0021 // Cercetari Agronomice in Moldova. – 2018. – Vol. 51, issue 3. – Pp. 1–12. URL: https://content.sciendo.com/configurable/contentpage/journals$002fcerce$002f51$002f3$002farticle-p1.xml (дата обращения: 14.02.2020).

4. Benaseer, S. Impact of Harvesting and Threshing Methods on Seed Quality – a Review // S. Benaseer, P. Masilamani, A. Albert [et al.] // Agricultural Reviews. – 2018. – Vol. 39, issue 3. – Pp. 183–192. URL: https://www.researchgate.net/publication/334050911_Impact_of_harvesting_and_threshing_methods_on_seed_quality-A_review (дата обращения: 14.02.2020).

5. Orobinsky, V. I. 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 // International Scientific and Practical Conference “AgroSMART – Smart Solutions for Agriculture” (AgroSMART 2018). Advances in Engineering Research. – 2018. – Vol. 151. – Pp. 849–852. URL: https://www.atlantis-press.com/proceedings/agrosmart-18/55908804 (дата обращения: 14.02.2020).

6. Погосян, В. М. Обмолот початков кукурузы трехвальцовой молотилкой на этапе селекции / В. М. Погосян, В. С. Курасов // World Science : материалы научно-практической конференции. – 2016. – № 1 (5). – С. 11–13. URL: http://archive.ws-conference.com/wp-content/uploads/1321.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

7. Shahbazi, F. A Study on the Seed Susceptibility of Wheat (Triticum aestivum L.) Cultivars to Impact Damage // Journal of Agricultural Science and Technology. – 2012. – Vol. 14. – Pp. 505–512. URL: http://jfst.modares.ac.ir/article-23-749-en.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

8. Govindaraj, M. Effect of Different Harvesting and Threshing Methods on Seed Quality of Rice Varieties / M. Govindaraj, P. Masilamani, D. Asokan [et al.]. – DOI 10.20546/ijcmas.2017.608.281 // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. – 2017. – Vol. 6, issue 8. – Pp. 2375–2383. URL: https://www.ijcmas.com/abstractview.php?ID=3832&vol=6-8-2017&SNo=281 (дата обращения: 14.02.2020).

9. Fu, J. Review of Grain Threshing Theory and Technology / J. Fu, Z. Chen, L. Han [et al.]. – DOI 10.25165/j.ijabe.20181103.3432 // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. – 2018. – Vol. 11, issue 3. – Pp. 12–20. URL: https://ijabe.org/index.php/ijabe/article/view/3432 (дата обращения: 14.02.2020).

10. Ожерельев, В. Н. Инновации процесса выделения зерна из колоса / В. Н. Ожерельев, В. Б. Попов // Вестник ГГТУ имени П. О. Сухого. – 2017. – № 4. – С. 26–35. URL: https://elib.gstu.by/handle/220612/18219 (дата обращения: 14.02.2020).

11. Бахтерев, А. А. Совершенствование процесса обмолота зерновых культур / А. А. Бахтерев, Г. А. Иовлев, А. Г. Несговоров // Теория и практика мировой науки. – 2017. – № 10. – С. 51–60.

12. Sotnar, M. Influence of the Combine Harvester Parameter Settings on Harvest Losses / M. Sotnar, J. Pospisil, J. Marecek [et al.]. – DOI 10.2478/ata-2018-0019 // Acta Technologica Agriculturae. – 2018. – Vol. 21, issue 3. – Pp. 105–108. URL: https://content.sciendo.com/view/journals/ata/21/3/article-p105.xml (дата обращения: 14.02.2020).

13. Семёнов, В. А. Способ обмолота колосьев и сепарации зерна в молотильно-сепарирующем устройстве / В. А. Семёнов, Е. И. Семёнова // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. – 2013. – № 14. – С. 123–129. URL: http://www.rgazu.ru/upload/iblock/b65/vestnik_14.pdf (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

14. Бурьянов, М. А. Разработка и совершенствование методов обоснования технологии комбайновой уборки зерновых колосовых культур очесом / М. А. Бурьянов, А. И. Бурьянов, И. В. Червяков [и др.] // Вестник аграрной науки Дона. – 2017. – Т. 2, № 38. – С. 59–72. URL: http://ачгаа.рф/files/vestnik/VD2_2017.pdf (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

15. Бурьянов, А. И. Комбайновая технология уборки зерновых культур: достоинства и недостатки / А. И. Бурьянов, М. А. Бурьянов // Актуальные агросистемы. – 2017. – № 5. – С. 22–25.

16. Ожерельев, В. Н. Перспективные направления снижения энергоемкости процесса выделения зерна из колоса / В. Н. Ожерельев, В. В. Никитин // Тракторы и сельхозмашины. – 2012. – № 8. – С. 30–31. URL: http://www.cnshb.ru/jour/j_as.asp?id=113070 (дата обращения: 14.02.2020).

17. Бурьянов, А. И. Методы и результаты определения естественной силы связи зерна с колосом в период созревания и полной спелости / А. И. Бурьянов, И. В. Червяков, А. А. Колинько [и др.]. – DOI 10.31367/2079-8725-2018-60-6-21-25 // Зерновое хозяйство России. – 2018. – № 6. – С. 21–25. URL: https://www.zhros.ru/jour/article/view/551 (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

18. Shahbazi, F. Simulation and Modeling the Mechanical Damage to Cowpea Seeds under Impact / F. Shahbazi, A. Dolatshah, S. Valizadeh // Post Harvest, Food and Process Engineering. International Conference of Agricultural Engineering-CIGR-AgEng 2012: Agriculture and Engineering for a Healthier Life. – Valencia : CIGR-EurAgEng, 2012. URL: https://www.researchgate.net/publication/266167974_Simulation_and_Modeling_the_Mechanical_Damage_to_Cowpea_Seeds_Under_Impact (дата обращения: 14.02.2020).

19. Khazaei, J. Evaluation and Modeling of Physical and Physiological Damage to Wheat Seeds under Successive Impact Loadings: Mathematical and Neural Networks Modeling / J. Khazaei, F. Shahbazi, J. Massah [et al.]. – DOI 10.2135/cropsci2007.04.0187 // Crop Science. – 2008. – Vol. 48, issue 4. – Pp. 1532–1544. URL: https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.2135/cropsci2007.04.0187 (дата обращения: 14.02.2020).

20. Lashgari, M. Qualitative Analysis of Wheat Grain Damage during Harvesting with John Deere Combine Harvester / M. Lashgari, M. Hossein, M. Omid [et al.] // International Journal of Agriculture and Biology. – 2008. – Vol. 10, issue 2. – Pp. 201–204. URL: https://www.researchgate.net/publication/236484261_Qualitative_Analysis_of_Wheat_Grain_Damage_during_Harvesting_with_John_ Deere_Combine_Harvester (дата обращения: 14.02.2020).

21. Shahbazi, F. Breakage Susceptibility of Wheat and Triticale Seeds Related to Moisture Content and Impact Energy / F. Shahbazi, A. Dowlatshah, S. Valizadeh. – DOI 10.2478/v10298-012-0051-4 // Cercetari Agronomice in Moldova. – 2012. – Vol. 45, issue 3. – Pp. 5–13. URL: https://content.sciendo.com/view/journals/cerce/45/3/article-p5.xml (дата обращения: 14.02.2020).

22. Yu, Y. DEM-Based Simulation of the Corn Threshing Process / Y. Yu, H. Fu, J. Yu. – DOI 10.1016/j.apt.2015.07.015 // Advanced Powder Technology. – 2015. – Vol. 26, issue 5. – Pp. 1400–1409. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921883115001582?via%3Dihub (дата обращения: 14.02.2020).

23. Maertens, K. Flow Rate Based Prediction of Threshing Process in Combine Harvesters / K. Maertens, J. De Baerdemaeker // Applied Engineering in Agriculture. – 2003. – Vol. 19, issue 4. – Pp. 383–388. URL: https://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=14915 (дата обращения: 14.02.2020).

24. Ma, J. An Innovative Vertical Axial-Flow Threshing Machine Developed in China / J. Ma // Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. – 2007. – Vol. 38, № 2. – Pp. 18–22.

25. Radwan, G. G. Development and Test Attachments to the Tangential Flow Thresher to Suit Caraway Crop Threshing / G. G. Radwan, R. G. Salim, A. S. Al-Ashry // Misr Journal of Agricultural Engineering. – 2009. – Vol. 26, issue 3. – Pp. 1068–1080. URL: http://www.mjae.eg.net/pdf/2009/july/2.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

26. Semenova, E. I. Technical Modernization of Harvesting Machinery / E. I. Semenova, A. V. Bogoviz, V. A. Semenov. – DOI 10.1007/978-3-319-90835-9_22 // Perspectives on the Use of New Information and Communication Technology (ICT) in the Modern Economy. Advances in Intelligent Systems and Computing. – 2017. – Vol. 726. – Pp. 189–196. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-90835-9_22 (дата обращения: 14.02.2020).

27. Osueke, C. O. Frictional Impact Modeling of a Cereal Thresher / C. O. Osueke // American Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2011. – Vol. 4, issue 3. – Pp. 405–412. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/15dc/d92eb32a41f4a16715630e212b1e6410973f.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

28. Miu, P. I. Mathematical Model of Material Kinematics in an Axial Threshing Unit / P. I. Miu, H.-D. Kutzbach. – DOI 10.1016/j.compag.2007.04.002 // Computers and Electronics in Agriculture. – 2007. – Vol. 58, issue 2. – Pp. 93–99. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169907001056 (дата обращения: 14.02.2020).

29. Lizhang, X. Modeling and Experiment to Threshing Unit of Stripper Combine / X. Lizhang, L. Yaoming // African Journal of Biotechnology. – 2011. – Vol. 10, issue 20. – Pp. 4106–4113. URL: https://academicjournals.org/journal/AJB/article-abstract/6163E2B29675

30. Tang, Z. Modeling and Design of a Combined Transverse and Axial Flow Threshing Unit for Rice Harvesters / Z. Tang, Y. Li, L. Xu [et al.]. – DOI 10.5424/sjar/2014124-6077 // Spanish Journal of Agricultural Research. – 2014. – Vol. 12, issue 4. – Pp. 973–983. URL: http://revistas.inia.es/index.php/sjar/article/view/6077 (дата обращения: 14.02.2020).

31. Chuan-Udom, S. Effects of Operating Factors of an Axial Flow Rice Combine Harvester on Grain Breakage / S. Chuan-Udom, W. Chinsuwan // Songklanakarin Journal of Science and Technology. – 2011. – Vol. 33, issue 2. – Pp. 221–225. URL: http://rdo.psu.ac.th/sjstweb/journal/33-2/0125-3395-33-2-221-225.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

32. Дорохов, А. С. Теоретическое обоснование процесса получения семенного материала при его репродуктировании в хозяйствах / А. С. Дорохов, М. Н. Московский, В. Г. Хамуев // Вестник ВИЭСХ. – 2018. – № 3. – C. 127–132. URL: http://vestnik.viesh.ru/wp-content/uploads/2018/11/ВИЭСХ_3_2018_БЛОК_1-156.pdf (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

33. Kumar, A. Performance Evaluation of Harvesting and Threshing Methods for Wheat Crop / A. Kumar, A. Kumar, K. Khan [et al.]. – DOI 10.18782/2320-7051.2497 // International Journal of Pure & Applied Bioscience. – 2017. – Vol. 5, issue 2. – Pp. 604–611. URL: http://www.ijpab.com/vol5-iss2a77.php (дата обращения: 14.02.2020).

34. Dhananchezhiyan, P. Development and Comparative Study of Cast Iron Rasp Bar and Nylon Rasp Bar Threshing Cylinders for Paddy Threshing / P. Dhananchezhiyan, S. Parveen, N. K. S. Pandian [et al.] // Agricultural Engineering. – 2013. – № 4. – Pp. 45–54. URL: http://jageng.agrif.bg.ac.rs/files/casopis/PT_04-2013.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

35. Puzauskas, E. Substantiation of Concave Crossbar Shape for Corn Ear Threshing / E. Puzauskas, D. Steponavicius, E. Jotautiene [et al.]. – DOI 10.5755/j01.mech.22.6.16370 // Mechanics. – 2016. – Vol. 22, issue 6. – Pp. 553–561. URL: http://mechanika.ktu.lt/index.php/Mech/article/view/16370 (дата обращения: 14.02.2020).

36. Zhao, Z. Grain Separation Loss Monitoring System in Combine Harvester / Z. Zhao, Y. Li, J. Chen [et al.]. – DOI 10.1016/j.compag.2011.01.016 // Computers and Electronics in Agriculture. – 2011. – Vol. 76, issue 2. – Pp. 183–188. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169911000354?via%3Dihub#! (дата обращения: 14.02.2020).

37. Патент № 195355 Российская Федерация, МПК A01F 7/00(2006.01). Молотильное устройство для селекционных работ : № 2019125549 : заявл. 12.08.2019 : опубл. 23.01.2020 / Лачуга Ю. Ф., Алабушев А. В., Пахомов В. И. [и др.] ; заявитель ФГБНУ «АНЦ «Донской». – 9 с. : ил. . URL: https://patents.s3.yandex.net/RU195355U1_20200123.pdf (дата обращения: 14.02.2020).

38. Патент на селекционное достижение № 9602 Российская Федерация. Пшеница мягкая озимая Лучезар : № 66568 : заявл. 24.12.2014 ; опубл. 08.07.2018 / Скрипка О. В., Гричаникова Т. А., Самофалова Н. Е. [и др.] ; заявитель ФГБНУ «АНЦ «Донской».

39. Ионова, Е. В. Технологическая оценка зерна сортов и линий озимой мягкой пшеницы селекции ФГБНУ «АНЦ «Донской» / Е. В. Ионова, Н. С. Кравченко, Н. Г. Игнатьева [и др.] // Зерновое хозяйство России. – 2017. – № 6. – С. 16–21. URL: https://www.zhros.ru/jour/article/view/111 (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

40. Пехальский, И. А. Методика определения комплексного травмирования зерна и семян машинами / И. А. Пехальский, А. А. Артюшин, В. П. Елизаров [и др.] // Научный журнал КубГАУ. – 2016. – № 120. – С. 399–411. URL: http://www.ej.kubagro.ru/2016/06/pdf/26.pdf (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

41. Пехальский, И. А. Универсальная классификация травматических повреждений внутренних структур семян сельскохозяйственных культур / И. А. Пехальский // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2015. – № 6. – С. 9–13. URL: https://www.vimsmit.com/jour/article/download/102/58 (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

42. Пехальский, И. А. О количественной и качественной оценке травмирования семян машинами / И. А. Пехальский, В. М. Кряжков, А. А. Артюшин [и др.] // Научный журнал КубГАУ. – 2016. – № 119. – С. 503–512. URL: http://ej.kubagro.ru/2016/05/pdf/36.pdf (дата обращения: 14.02.2020). – Рез. англ.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.