CC BY
0
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
Научная статья УДК 631.362
doi: 10.47737/2307-2873_2023_44_4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТДЕЛЕНИЯ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ ОТ ПРИМЕСЕЙ ЭГИЛОПСА С ВЫДЕЛЕНИЕМ ФРАКЦИИ С ПОВЫШЕННОЙ НАТУРОЙ ПРИ
ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКЕ В ВИБРОПНЕМООЖИЖЕННОМ СЛОЕ
©2023. Василий Дмитриевич Галкин1, Александр Дмитриевич Галкин2, Виктор Анатольевич Хандриков3, Андрей Сергеевич Кустов4
13'4 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н.Прянишникова», Пермь, Россия
2Общество с ограниченной ответственностью «Техноград», Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Центральная, 120а [email protected] 2manager@agrometaП .ш
Аннотация. Исследования проведены в ООО «Техноград» Пермского края на пневмосортировальном столе оригинальной конструкции на семенах пшеницы урожая 2023 года, выращенной в Ставропольском крае и прошедшей очистку на воздушно-решетной зерноочистительной машине. Средние значения свойств семян пшеницы составляли: влажность - 13,9%, натура - 736 г/дм3, содержание трудноотделимой примеси семян эгилопса - 136 шт./кг с натурой 430 г/дм3. Целью исследований является определение режимов очистки пшеницы от семян эгилопса с одновременным выделением фракции пшеницы с повышенной натурой в вибропневмоожиженном слое. Среднее значение удельной нагрузки на деку составляло 6,36 т/(чм2). В процессе опытов изменяли частоту колебаний деки и угол продольного её наклона при поперечном угле деки равном 00. Даны рекомендации по настройке машины, обеспечивающие выделение не менее 90% семян эгилопса из основной фракции, составляющей до 35%, со средним значением натуры до 760 г/дм3 при допустимых потерях семян в отходы. Промежуточную фракцию, с засоренностью ниже исходного материала и натурой ниже основной фракции, целесообразно обработать отдельно или в потоке с её рециркуляцией на двухдековом пневмосортировальном столе.
Ключевые слова: семена пшеницы, эгилопс, вибропневмоожиженный слой, режимы, очистка, сортирование, натура, оценки
Введение. В последние годы возникла проблема отделения семян эгилопса цилиндрического из озимой пшеницы, выращиваемой в южных регионах страны. Наряду с использованием мероприятий по защите растений, семена этого сорняка приходится отделять при послеуборочной обработке урожая. В связи с тем, что по толщине и ширине кривые плотности вероятности семян эгилопса и пшеницы практически совпадают, а по длине - частично перекрываются, то доведение семян до
требуемой чистоты осуществляют при окончательной очистке на фотосепараторах и пневмосортировальных столах. Однако используемые машины, в частности, пневмосортировальные столы, имеют высокую удельную энергоемкость и стоимость, а фотосепараторы, отделяющие примеси по цвету, не способны проводить сортирование по удельной массе семян или их натуре. В этой связи, их применение, в частности, для получения репродукционного посевного материала категорий РС и РСт,
является не эффективным по причине высоких затрат на приобретение машин или использование услуг предприятий, имеющих эти технические средства (табл. 1). Поэтому разработка и использование технических средств, снижающих затраты на получение
семенного материала требуемого качества по засоренности, и способных выделять фракцию семян с повышенной натурой, высев которой приводит к увеличению урожайности, является важной и актуальной задачей [1-15].
Таблица 1
Характеристики машин окончательной очистки в вибропневмоожиженном слое
Машины окончательной очистки
Показатели ПСС-1 KD-120 KA-1500 DGS13
(Россия) (Германия) (Дания) (Швеция)
1 Производительность, т/ч 1 3 2,1 2
2 Установленная мощность, кВт 3,75 12,55 8,25 6,0
3 Масса, кг 700 1300 1000 1000
4 Площадь деки, м2 0,46 2,76 0,80 1,3
5 Удельная энергоемкость, кВт*ч/т 3,75 4,18 3,92 3.0
6 Удельная производительность, кг/с*м2 0,60 0,30 0,73 0,43
7 Удельная металлоемкость, кг*ч/т 700 433 476 500
Целью исследований является Методика. Опыты проведены в ООО
определение режимов очистки пшеницы от «Техноград» Пермского края на опытном
семян эгилопса с одновременным выделением образце машины [1] (рис.1), а их условия
фракции пшеницы с повышенной натурой в представлены в таблице 2. вибропневмоожиженном слое.
Рис.1. Схема пневмосортировального стола (а), опытный образец машины-(б) 1 - дека машины с приёмниками семян 16; 2 - рама; 3 - воздушный канал; 4 - воздухозаборник вентилятора 5; 6 - эксцентриковый вал со шкивом 7, приводимый во вращение ремнем 8; шкив 10 с двигателем 11; шатун 9, приводящий в колебательное движение рамку 13, установленную на стойках 12; 15 - устройство регулирования наклона деки с воздуховыравнивающей
поверхностью
Fig. 1. Diagram of a pneumatic sorting table (a), prototype of the machine (b) 1 - machine deck with seed receivers 16; 2 - frame; 3 - air channel; 4 -fan intake 5; 6 - eccentric shaft with pulley 7, driven by belt 8; 10 - pulley with motor 11; 9 - connecting rod setting into swinging motion frame 13 mounted on racks 12; 15 - device for adjusting the inclination of the deck
with an air-leveling surface
Таблица 2
Условия проведения опытов, параметры, режимы и оценки
Условия проведения опытов Параметры и режимы Оценки работы машины
Среднее значение натуры семян эгилопса 430 г/дм3 и пшеницы урожая 2023 года, убранной в Сравропольском крае и прошедшей очистку на воздушно-решетной машине -736,0 г/дм3; среднее значение влажности семян пшеницы -13,9%. Среднее значение расходной характеристики семян пшеницы, поступающей на деку - 1717 кг/ч; Углы продольного наклона деки 30, 50, 70, поперечного 00; диапазон скорости воздуха над движущимися семенами по деке в зоне её расслоения 1,0-1,2 м/с; частоты колебаний деки 0,27 м2 -435, 455, 475 мин-1; мощности двигателей, 3,75 кВт. Средние значения степени отделения семян эгилопса из основной и промежуточной фракций пшеницы, %; средние значения выхода основной фракции семян пшеницы, %; среднее значение потерь семян в отходы,%о; Средние значения натуры основной и промежуточной фракции семян, г/дм3;
При проведении опытов использовали: весы МК-6.2-А20, влагомер зерна «Фауна М», литровую пурку ПХ-I, термоанемометр Testo 417.
В процессе исследований реализован 2-х факторный эксперимент, включающий 9 опытов, проведенных с трехкратной повторностью каждый, при удельной
Факторы и их численные значения
производительности машины 6,36 т/(ч-м2). В опытах изменяли угол продольного наклона деки и частоту ее колебаний. Факторы и их численные значения на нижнем, среднем и верхнем уровнях приняты по результатам ранее проведенных экспериментов представлены в таблице 3.
Таблица 3
Наименование факторов и единицы измерения Обозначение факторов Нижний уровень Средний уровень Верхний уровень
Угол продольного наклона деки, град. Xi 3 5 7
Частота колебаний деки, мин-1 Х2 435 455 475
В качестве оценок работы машины служили: У1 - степень отделения семян эгилопса из основной фракции, У2 - расходная характеристика основной фракции, в %, Уз -расходная характеристика промежуточной фракции, в %, У4 - потери семян основной культуры в отходы, У5 и Уб - натура основной и промежуточной фракций семян пшеницы.
Каждый опыт проводили в следующей последовательности. Включали двигатели привода деки и вентилятора и открывали подачу семян. Настраивали заслонкой входного окна вентилятора скорость воздушного потока, которую контролировали анемометром в пределах 1,0...1,2 м/с. На установившемся режиме работы в течение 10 секунд отбирали одновременно семена основной фракции, промежуточной и отходов. После взвешивания определяли расходные характеристики каждой фракции в процентах от подачи, засоренность в шт./кг, степень отделения семян эгилопса и натуру.
Результаты. На рисунках 2-7 помещены уравнения, полученные при обработке
результатов экспериментов с использованием программы Statgraphics Plus 3.0, описывающие закономерности изменения оценок работы машины, в зависимости от её режимов и их графическая интерпретация.
Анализируя полученные результаты (рис.2-7) опытов, при допустимых потерях семян в отходы (рис.5), из 6 критериев оценки работы машины основными следует считать: степень отделения семян эгилопса из основной фракции, выход и натура этой фракции. В соответствии с этими критериями рациональными параметрами очистки семян от эгилопса и выделения фракции с повышенной натурой для условий проведенного эксперимента являются: угол продольного наклона деки 50 при поперечном её угле, равным 00, а частота её колебаний 455 мин-1. Эти режимы работы машины обеспечивают степень отделения семян эгилопса 90-92%, увеличение натуры семян до 760-761 г/дм3 выделенной основной фракции 33-35 %.
Рис. 2. Уравнение регрессии -а и графическая интерпретация -б изменения степени отделения
семян эгилопса из основной фракции пшеницы Fig. 2. Regression equation - a and graphical interpretation - b of changes in the degree of separation
of goat grass seeds from the main wheat fraction
Рис. 3. Уравнение регрессии -а и графическая интерпретация -б изменения выхода в % семян
пшеницы основной фракции Fig. 3.Regression equation - a and graphical interpretation - b of changes in yield of wheat seeds of
the main fraction (%)
Рис. 4. Уравнение регрессии -а и графическая интерпретация -б изменения выхода в % семян
пшеницы промежуточной фракции Fig. 4. Regression equation - a and graphical interpretation - b of the yield change of wheat seeds of
the intermediate fraction (%)
Рис. 5. Уравнение регрессии -а и графическая интерпретация -б изменения потерь в % семян
пшеницы в отходы
Fig. 5. Regression equation - a and graphical interpretation - b of changes in losses of wheat seeds to
waste (%)
Рис. 6. Уравнение регрессии -а и графическая интерпретация -б изменения натуры в г/дм3
основной фракции семян пшеницы Fig. 6. Regression equation - a and graphical interpretation - b of changes in bushel weight of the main
fraction of wheat seeds (g/dm3)
Рис. 7. Уравнение регрессии -а и графическая интерпретация -б изменения натуры в г/дм3
промежуточной фракции семян пшеницы Fig. 7. Regression equation - a and graphical interpretation - b of changes in bushel weight of the
intermediate fraction of wheat seeds (g/dm3)
Вывод. Окончательная очистка семян пшеницы от семян эгилопса после обработки комбайнового вороха на воздушно-решетных машинах и триерах на модернизированном пневмосортировальном столе при удельной нагрузке семян на деку - 6,36 т/(ч м2), со средними значениями натуры 736 г/дм3 , при содержании трудноотделимой примеси семян эгилопса 136 шт./кг с натурой 430 г/дм3 обеспечивает степень отделения семян эгилопса 90-92%, увеличение натуры семян до 760-761 г/дм3 выделенной основной фракции 33-35 % при угле продольного наклона деки -
50 при поперечном, равным 00, частоте её колебаний 455 мин"1 и скорости наклонного воздушного потока 1,0-1,2 м/с над слоем семян в зоне расслоения деки. При этом удельная энергоемкость (без второго вентилятора) модернизированного пневмосортировального стола составила 2,32 кВт*ч/т, а металлоемкость не превысила 200 кг*ч/т. Промежуточную фракцию, с засоренностью ниже исходного материала и натурой ниже основной фракции, целесообразно обработать отдельно или в потоке с её рециркуляцией на двухдековом пневмосортировальном столе.
Список источников
1. Галкин В.Д. Технологии, машины и агрегаты послеуборочной обработки зерна и подготовки семян: монография / В.Д. Галкин, А.Д. Галкин; Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». Пермь: ИПЦ «Прокростъ», 2021. 234 с.
2. Майсурян Н.А. Биологические основы сортирования семян по удельному весу // Тр. ТСХА. Вып.3. М.: Изд.ТСХА, 1947. С. 12-20 с.
3. Гладков Н.Г. Зерноочистительные машины. Конструкция, расчет, проектирование и эксплуатация. Изд. 2-е перер. и доп. М.: Изд. Машгиз, 1961. 246 с.
4. Дринча В.М., Борисенко И.Б. Применение и функциональные возможности пневмосортировальных столов // Научно-практический журнал НВ НИИСХ, №2 (83), 2008. С. 33-35.
5. Дринча В.М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. Воронеж. Изд-во НПО «МОДЭК», 2006. 384 с.
6. Поздняков В.М., Зеленко С.А. Экспериментальные исследования влияния скорости воздушного потока на эффективность сортирования зернового материала в установках вибропневматического принципа действия // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: материалы Международной научно-практической конференции. Минск, 23-24 октября 2014 г. В 2 ч. Ч. 1 / редкол.: И. Н. Шило [и др.]. Минск : Изд-во БГАТУ, 2014. C. 208-210.
7. Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Мироненко Д.Н. Качество очистки семян на пневмосортировальных столах // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. №3. С. 10-11.
8. Бортников А.И., Шафоростов В.Д. Определение формы деки пневмосортировального стола // Бюллетень научно-технической информации по масличным культурам ВНИИМК Вып. №30. Краснодар: Изд-во ВНИИМК, 1980. С. 36-43.
9. Корн А.М. ВИМ: от ручной веялки до зернообрабатывающего завода—развитие и реализация технической мысли по зерноочистке. М.: Изд-во ВИМ. 2006. .
10. Космовский Ю.А. Сепарация зернового материала на пневматических сортировальных столах // Труды ВИМ. Т.74. Изд-во М.: Изд-во ВИМ,1977. С.122-129.
11. Vladimir Pozdnyakov, Sergei Zelenko (2013),The mathematical description of grain weight with gravity separator s constructive elements, Ukrainian Food Journal, 2(2), pp. 221-229.
12. Marian Panasiewicz, Pawel Sobczak, Jacek Mazur,Kazimitr Zawislak, DariuszAndrejko (2012), The technique and analy of the process of separation and cleaning grain materials, Journal of Food Engineering, 109 (3), pp. 603-608.
13.Orobinsky V.I., Baskakov I.V., Chernyshov A.V., Gulevsky V.A., Gievsky A.M. Two-aspiration air-sieve grain cleaning machines of new generation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Volume 954, 012056. D0I:10.1088/1755-1315/954/1/012056.
14. Cimbria Manufacturing A/S [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.cimbria.com/ru/products/processing/screen-cleaner.html (дата обращения: 17.02.2023).
15. PETKUS Technologie GmbH [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://russian.petkus.de/produkte/-/info/sortieren/reiniger (дата обращения: 17.02.2023).
INVESTIGATION OF THE SEPARATION PROCESS OF WHEAT SEEDS FROM GOAT GRASS IMPURITIES WITH THE SEPARATION OF A FRACTION WITH INCREASED BUSHEL WEIGHT DURING FINAL CLEANING IN THE VIBRO-
PNEUMO-FLUIDIZED BED
©2023.Vasily Dmitrievich Galkin1, Alexander Dmitrievich Galkin2, Viktor Anatolyevich Handrikov3, Andrey Sergeevich Kustov4
1,3,4Federal State Budgetary Educational Institution "Perm State Agro-Technological University named after Academician D.N. Pryanishnikov", Perm, Russia, 614025
2Technograd Limited Liability Company, 120a, Tsentralnaya St., Lobanovo, Perm district, Perm Krai, 614532, Russia '[email protected] 2manager@agrometall .ru
Abstract. The research was carried out in Technograd LLC of the Perm Region on a pneumatic sorting table of the original design on wheat seeds of the 2023 harvest grown in the Stavropol Kray and cleaned on an air-sieve grain cleaning machine. The average values of the properties of wheat seeds were: humidity - 13.9%, bushel weight - 736 g/dm3, content of the hard-separable goat grass impurity -136 pcs./kg with the bushel weight 430 g/dm3. The purpose of the research is to determine the modes of cleaning wheat from goat grass seeds with simultaneous separation of the wheat fraction with increased bushel weight in a vibro-pneumo-fluidized bed. The average value of the specific load on the deck was 6.36 t/(hm2). During the experiments, the frequency of vibrations of the deck and the angle of its longitudinal inclination were changed with a transverse angle of the deck equal to 00. Recommendations are given for setting up the machine, ensuring the separation of at least 90% of goat grass seeds from the main fraction, which is up to 35% with an average value of bushel weight up to 760 g/dm3 with acceptable seed losses to waste. The intermediate fraction, with the content of impurities less than in the starting material and bushel weight less than in the main fraction, should be processed separately or in a stream with its recirculation on a two-decked pneumatic sorting table.
Key words: wheat seeds, goat grass, vibro-pneumo-fluidized bed, modes, cleaning, sorting, bushel weight, evaluation.
References
1. Galkin V.D. Tehnologii, mashiny i agregaty posleuborochnoj obrabotki zerna i podgotovki semjan: monografija (Technologies, machines and aggregates of post-harvesting grain processing and seed preparation: monograph) / V.D. Galkin, A.D. Galkin; Ministry of Agriculture of the Russian Federation, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Perm State Agrarian Technological University named after Academician D.N. Pryanishnikov". Perm: CPI "Prokrost", 2021 - 234 p.
2. Mysuryan N.A. Biologicheskie osnovy sortirovanija semjan po udel'nomu vesu (Biological bases of seed sorting by the specific weight) // Tr. TSKHA, issue 3 -M.: Publishing house of TSKhA, 1947. pp.12-20s.
3. Gladkov N.G. Zernoochistitel'nye mashiny. Konstrukcija, raschet, proektirovanie i jekspluatacija (Grain cleaning machines. Construction, calculation, design and maintenance). Ed. 2nd edition.and additional M.: Mashgiz Publishing House, 1961. 246c.
4. Drincha, V.M. Primenenie i funkcional'nye vozmozhnosti pnevmosortiroval'nyh stolov (Application and functionality of pneumatic sorting tables) / V.M.Drincha, I.B. Borisenko // Scientific and Practical Journal of NV NIISH, No.2 (83), 2008. pp.33-35.
5. Drincha, V.M. Issledovanie separacii semjan i razrabotka mashinnyh tehnologij ih podgotovki (Research on seed separation and development of machine technologies for their preparation). Voronezh. Publishing house of NPO MODEK, 2006. 384c.
6. Pozdnyakov, V.M. Jeksperimental'nye issledovanija vlijanija skorosti vozdushnogo potoka na jeffektivnost' sortirovanija zernovogo materiala v ustanovkah vibropnevmaticheskogo principa dejstvija (Experimental studies of the effect of air flow velocity on the efficiency of sorting of grain material in machines with the vibropneumatic principle of action) / V.M. Pozdnyakov, S.A. Zelenko, S.A. Technical and personnel support of innovative technologies in agriculture: materials of the International Scientific and Practical Conference. Minsk, October 23-24, 2014 At 2 p.m. 1 / editorial board: I. N. Shilo [et al.]. - Minsk: Publishing House of BGATU, 2014. Pp. 208-210.
7. Tarasenko A. P. Kachestvo ochistki semjan na pnevmosortiroval'nyh stolah (The quality of seed cleaning on pneumatic sorting tables) / A.P. Tarasenko, V.I. Orobinsky, D.N. Mironenko// Mechanization and electrification of agriculture. 2009. No. 3. Pp. 10-11.
8. Bortnikov A.I. Opredelenie formy deki pnevmosortiroval'nogo stola (Determination of the shape of the deck of the pneumatic sorting table) / A.I. Bortnikov, V.D. Shaforostov // Bulletin of scientific and technical information on oilseeds of VNIIMK , issue No. 30- Krasnodar: Publishing House of VNIIMK, 1980. pp. 36-43.
9. Korn, A.M. VIM: ot ruchnoj vejalki do zernoobrabatyvajushhego zavoda — razvitie i realizacija tehnicheskoj mysli po zernoochistke (VIM: from manual corn van to grain processing plant - development and implementation of technical thought on grain cleaning). M.: Publishing house VIM. 2006. 72p .
10.Kosmovsky, Yu.A. Separation of grain material on pneumatic sorting tables. / Yu.A. Kosmovsky // Proceedings VIM. T.74. Publishing house M.: Publishing House VIM, 1977. P.122-129.
11. Vladimir Pozdnyakov, Sergei Zelenko (2013), The mathematical description of grain weight with gravity separator s constructive elements, Ukrainian Food Journal, 2(2), pp. 221-229.
12. Marian Panasiewicz, Pawel Sobczak, Jacek Mazur, Kazimitr Zawislak, Dariusz Andrejko (2012), The technique and analysis of the process of separation and cleaning grain materials, Journal of Food Engineering, 109 (3), pp. 603-608.
13.0robinsky V.I., Baskakov I.V., Chernyshov A.V., Gulevsky V.A., Gievsky A.M. Two-aspiration air-sieve grain cleaning machines of new generation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Volume954, 012056.D0I:10.1088/1755-1315/954/1/012056.
14. Cimbria Manufacturing A/S [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.cimbria.com/ru/products/processing/screen-cleaner.html (дата обращения: 17.02.2023).
15. PETKUS Technologie GmbH [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://russian.petkus.de/produkte/-/info/sortieren/reiniger (дата обращения: 17.02.2023).
Сведения об авторах
В.Д. Галкин1 - д-р техн. наук, профессор;
A.Д. Галкин2 - д-р техн. наук;
B.А. Хандриков3 - канд. техн. наук, доцент; А.С. Кустов4 - аспирант.
1,3,4Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова», Пермь, Россия, 614025
2Общество с ограниченной ответственностью «Техноград», Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул.
Центральная, 120а, 614532
Information about the author
V. D. Galkin1 - Dr. Tech. Sci., Professor; A. D. Galkin2- Dr. Tech. Sci.;
V. A. Handrikov3- Cand. Tech. Sci., Associate Professor; A. S. Kustov4- Postgraduate Student.
U,4Federal State Budgetary Educational Institution "Perm State Agro-Technological University named after Academician D.N. Pryanishnikov", Perm, Russia, 614025
2Technograd Limited Liability Company, 120a, Tsentralnaya St., Lobanovo, Perm district, Perm Krai, 614532, Russia
'shm@,pgatu.ru
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest: the authors declare that they have no conflicts of interest.
Статья поступила в редакцию 05.11.2023; одобрена после рецензирования 14.11.2023; принята к публикации 20.11.2023 The article was submitted 05.11.2023; approved after reviewing 14.11.2023; accepted for publication 20.11.2023
