02. Теоретическое обоснование высоты расположения выхода загрузочного бункера в машине выделения вредных примесей мокрым способом / В. Е. Саитов, В. Г. Фарафонов, А. В. Саитов

Печать

УДК 631.362.3

DOI: 10.15507/2658-4123.030.202003.355-376

Теоретическое обоснование высоты расположения выхода загрузочного бункера в машине выделения вредных примесей мокрым способом

Саитов Виктор Ефимович
старший научный сотрудник лаборатории механизации полеводства ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Россия, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), профессор кафедры эксплуатации и ремонта машинно-тракторного парка ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), доктор технических наук, 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.

Фарафонов Вячеслав Георгиевич
заведующий кафедрой математики и физики ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), кандидат физико-математических наук, доцент, Researcher ID: 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
аспирант инженерного факультета ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, 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.

Введение. Комбайновый зерновой материал содержит кроме полновесного зерна сорные примеси, в том числе вредные, к которым относятся ядовитые склероции спорыньи. Существующие зерноочистительные машины не обеспечивают в ходе одного технологического процесса полное выделение ядовитых склероций спорыньи из-за схожести физических свойств. Полное выделение спорыньи из зерна за один технологический процесс возможно по плотности применением водных растворов неорганических солей. Поэтому актуальным вопросом является разработка машины выделения вредных примесей мокрым способом.
Материалы и методы. Рассматривается падение отдельных зерен ржи, пшеницы, ячменя и овса, имеющих форму, близкую к эллипсоиду, из выходного отверстия загрузочного бункера в жидкость плотностью 1,0; 1,05; 1,10 и 1,15 ∙ 10³ кг/м³. Теоретические исследования выполнены при плотности зерен (1,2…1,5) ∙ 10³ кг/м³, длине (5,0…10,0) ∙ 10^–3 м, ширине (1,4…3,6) ∙ 10^–3 м и толщине (1,2…3,5) ∙ 10^–3 м методами математического моделирования с применением законов механики и гидродинамики.
Результаты исследования. Для разработки машины выделения вредных примесей мокрым способом проведена оценка высоты расположения выходного отверстия загрузочного бункера относительно поверхности водного раствора соли. Получены формулы для определения минимальной высоты, необходимой для преодоления эллипсоидальной зерновкой силы Архимеда, сил поверхностного натяжения и гидродинамического сопротивления жидкости с учетом закона сохранения энергии.
Обсуждение и заключение. Установлено, что минимальная высота расположения выходного отверстия загрузочного бункера относительно поверхности жидкости зависит от ориентации зерновок в момент вхождения в нее, их линейных размеров и плотности, а также плотности водного раствора соли. Высота расположения выходного отверстия загрузочного бункера, необходимая для гарантированного преодоления поверхностного натяжения жидкости всеми зерновками, составляет 57,1 ∙ 10^–3 м.

Ключевые слова: зерновой материал, спорынья, зерноочистительная машина, сила гидродинамического сопротивления, сила Архимеда, поверхностное натяжение, эллипсоидальная зерновка

Для цитирования: 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.

Заявленный вклад соавторов: В. Е. Саитов – формулирование основной концепции исследования, подготовка первоначального варианта текста и формирование выводов; В. Г. Фарафонов – проведение теоретических исследований погружения зерна в жидкость и доработка текста; А. В. Саитов – обзор и анализ научных источников, оформление графического материала и списка использованной литературы.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 02.02.2020; принята к публикации 16.04.2020;
опубликована онлайн 30.09.2020

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Aldoshin, N. Harvesting Lupinus Albus Axial Rotary Combine Harvesters / N. Aldoshin, O. Didmanidze. – DOI 10.17221/107/2017-RAE // Research in Agricultural Engineering. – 2018. – Vol. 64, no. 4. – Pp. 209–214. – URL: https://www.agriculturejournals.cz/web/rae.htm?type=article&id=107_2017-RAE (дата обращения: 27.07.2020).

2. Aldoshin, N. Work Improvement of Air-And-Screen Cleaner of Combine Harvester / N. Aldoshin, O. Didmanidze, N. Lylin [et al.]. – DOI 10.22616/ERDev2019.18.N110 // Engineering for Rural Development: Proceedings of 18^th International Scientific Conference. – 2019. – Vol. 18. – Pp. 100–104. – URL: http://www.tf.llu.lv/conference/proceedings2019/Papers/N110.pdf (дата обращения: 27.07.2020).

3. Ponomareva, M. L. Increasing Spread of Claviceps Purpurea (Fr). Tul. and It’s Effect on the Quantity and Quality of Winter Rye / M. L. Ponomareva, S. N. Ponomarev, G. S. Mannapova [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2016. – Vol. 7, Issue 3. – Pp. 1865–1871. – URL: https://www.rjpbcs.com/pdf/2016_7(3)/[227].pdf (дата обращения: 27.07.2020).

4. Шешегова, Т. К. Некоторые приемы и средства защиты озимой ржи от спорыньи / Т. К. Шешегова, Л. М. Щеклеина // Достижения науки и техники АПК. – 2014. – № 3. – С. 47–50. – URL: http://agroapk.ru/28-archive/03-2014/187-2014-03-15-ru (дата обращения: 27.07.2020).

5. Хазиев, А. З. Ущерб от спорыньи на озимой ржи и меры его предупреждения / А. З. Хазиев, М. Л. Пономарева // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2007. – Т. 2, № 2 (6). – С. 80–82. – URL: https://repository.kpfu.ru/?p_id=124462 (дата обращения: 27.07.2020). – Рез. англ.

6. Щеклеина, Л. М. Влияние погодных факторов на отдельные периоды развития гриба Сlavicep spurpurea (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. – № 20 (2). – С. 134–143. – URL: https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/315 (дата обращения: 27.07.2020). – Рез. англ.

7. Щеклеина, Л. М. Проблема спорыньи злаков (Claviceps purpurea (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. – URL: http://envjournal.ru/ari/v2013/v1/files/13101.pdf (дата обращения: 27.07.2020).

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

9. Astanakulov, K. D. Design of a Grain Cleaning Machine for Small Farms / K. D. Astanakulov, Y. Z. Karimov, G. Fozilov // AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. – 2011. – Vol. 42, no. 4. – Pp. 37–40.

10. Savinyh, P. Development and Theoretical Studies of Grain Cleaning Machine for Fractional Technology of Flattening Forage Grain / P. Savinyh, Y. Sychugov, V. Kazakov [et al.]. – DOI 10.22616/ERDev2018.17. N156 // Proceedings of 17^th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. – 2018. – Pp. 124–130. – URL: http://www.tf.llu.lv/conference/proceedings2018/Papers/N156.pdf (дата обращения: 27.07.2020).

11. 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. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705816312772?via%3Dihub (дата обращения: 27.07.2020).

12. Gievsky, A. M. Substantiation of Basic Scheme of Grain Cleaning Machine for Preparation of Agricultural Crops Seeds / A. M. Gievsky, V. I. Orobinsky, A. P. Tarasenko [et al.]. – DOI 10.1088/1757- 899X/327/4/042035 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 327. – Р. 042035. – URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/327/4/042035 (дата обращения: 27.07.2020).

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

14. Шафоростов, В. Д. Качественные показатели работы фотосепаратора по фракционной технологии при разделении семян подсолнечника / В. Д. Шафоростов, И. Е. Припоров // Международный научно-исследовательский журнал. – 2015. – № 1 (32) – С. 23–25. ‒ URL: https://research-journal.org/technical/kachestvennye-pokazateli-raboty-fotoseparatora-po-frakcionnoj-texnologii-pri-razdelenii-semyan-podsolnechnika/ (дата обращения: 27.07.2020). – Рез. англ.

15. Патент № 2667066 Российская Федерация, МПК В03В 5/48, В02В 1/04. Машина для отделения спорыньи от семян ржи : № 2017115170/03 : заявл. 27.04.2017 : опубл. 18.09.2018 / Сысуев В. А. [и др.] ; заявитель ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого». – 10 с. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2667066C1_20180918 (дата обращения: 27.07.2020). – Рез. англ.

16. 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. – URL: https://findpatent.ru/patent/268/2689470.html (дата обращения: 27.07.2020).

17. 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. – URL: http://vestnikmgsu.ru/ru/component/sjarchive/issue/article.display/2014/5/135-143 (дата обращения: 27.07.2020). – Рез англ.

18. Scolan, Y. Energy Distribution from Vertical Impact of a Three-Dimensional Solid Body Onto the Flat Free Surface of an Ideal Fluid / Y. Scolan, A. Korobkin. – DOI 10.1016/S0889-9746(02)00118-4 // Journal of Fluids and Structures. – 2003. – Vol. 17, Issue 2. – Pp. 275–286. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0889974602001184?via%3Dihub (дата обращения: 27.07.2020).

19. Scolan, Y. Mixed Boundary Value Problem in Potential Theory Application to the Hydrodynamic Impact (Wagner) Problem / Y. Scolan, A. Korobkin. – DOI 10.1016/j.crme.2012.09.006 // Comptes Rendus Mecanique. – 2012. – Vol. 340, Issue 10. – Pp. 702–705. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1631072112001556?via%3Dihub (дата обращения: 27.07.2020).

20. Sysuev, V. A. 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. – URL: https://link.springer.com/article/10.3103%2FS1068367417030156 (дата обращения: 27.07.2020).

21. Сысуев, В. А. Исследование параметров движения зерна в жидкости устройства для удаления спорыньи / В. А. Сысуев, В. Е. Саитов, В. Г. Фарафоноф [и др.]. – DOI 10.15507/2658-4123.029.201902.248-264 // Инженерные технологии и системы. – 2019. – Т. 29. № 2. – С. 248–264. – URL: http://vestnik.mrsu.ru/index.php/en/articles2-en/82-19-2/701-10-15507-0236-2910-029-201902-7 (дата обращения: 27.07.2020). – Рез. англ.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.