CC BY
13
increases. Revealed by approximation of the regression equations reflecting this growth. Recommendations are given for the rational linear speed of the conveyor sieve at high feeds into the thresher, and hence for cleaning a heap of rye, barley, oats.
Key words: harvester, cleaning, heap, separation, conveyor, layer, thickness, impurities, separation, optimum, variator.
-♦-
УДК 631.331.53
Аэродинамические свойства формирователя потока семян
Н.П. Крючин, д-р техн. наук, профессор; А.П. Горбачев, аспирант ФГБОУ ВО Самарский ГАУ
Пневматические сеялки, нашедшие широкое распространение в последнее время, при всех своих достоинствах имеют недостаток, связанный с выдуванием и перераспределением семян воздушным потоком в борозде. В статье представлены существующие устройства для устранения данного недостатка, выделены их сильные и слабые стороны, которые не решают проблему перераспределения семян в семяпроводе, а только гасят воздушный поток. В Самарском ГАУ разработан формирователь потока семян, который позволяет повысить качество распределения семян в борозде пневматической сеялкой. Новизна конструкции формирователя потока семян подтверждена патентом РФ на полезную модель. В работе представлены общий вид, схема и описание конструкции формирователя потока семян. Проведены исследования, направленные на определение аэродинамических характеристик формирователя потока семян. Для оценки влияния расстановки стержней на коэффициент местного сопротивления рассеиватели были выполнены в виде участка семяпровода диаметром 40 мм, в котором установлены 7 стержней диаметром 5 мм, с расстояниями от 5 до 40 мм. В результате были получены данные, на основании которых построена графическая зависимость расчётного коэффициента местного сопротивления от расстояния между стержнями. Таким образом, установлен диапазон расстановки стержней, обеспечивающий выполнение технологического процесса отвода воздуха и перемещения семян внутри рассеивателя без забивания, что позволяет повысить качество распределения. Формирователь потока семян предлагаемой конструкции использовался на семяпроводе пневматической сеялки Amazone DMC Primera при посеве подсолнечника.
Ключевые слова: формирователь потока семян, гаситель воздушного потока, коэффициент местного сопротивления, статическое давление, динамическое давление, рассеиватель.
Равномерность распределения семян по площади поля является одним из важных показателей, определяющим качество проведения посева сельскохозяйственных культур. Этот показатель в значительной степени зависит от совершенства конструкции применяемых устройств, используемых на посевной машине [1].
Пневматические сеялки, нашедшие широкое распространение в последнее время, при всех своих достоинствах имеют недостаток, связанный с выдуванием и перераспределением семян воздушным потоком в борозде. Для решения этой проблемы применяют различные устройства (рис. 1) [2 - 5].
Существует конструкция семяпровода (рис. 1 а) [2], в которой сошник имеет полоз-наральник, выбросное устройство, выполненное в виде изогнутой по спирали трубки (один виток), щиток для отвода воздуха, проходящего через отверстия, и направляющую воздушную трубку. Недостатком указанного устройства является возможное забивание семяпровода. В петлевой части происходит снижение скорости воздуха, а для преодоления семенами петли семяпровода необходима скорость воздушного потока больше
скорости витания семян. Также известен гаситель воздушного потока (рис. 1 б) [3], выполненный в виде сквозных прорезей, изготовленных во внешних стенках криволинейных участков. Данная конструкция имеет недостаток, связанный с необходимостью выполнения семяпроводов сеялки заданной криволинейной формы для всех сошников, что не достижимо в широкозахватных посевных машинах.
Рассмотренные конструкции семяпроводов не могут обеспечить равномерной подачи семян к сошнику за счёт перераспределения семян при свободном движении по каналу семяпровода. Поэтому авторами из Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии был предложен пневмомеханический семяпровод сеялки (рис. 1 в) [4], включающий трубопровод, по образующей которого параллельно его оси выполнена сквозная щель, шириной меньше толщины высеваемых семян. Внутри трубопровода помещён пружинный шнек. Недостатком данной конструкции являются дополнительные элементы, введение которых в конструкцию пневмосемяпроводов снижает надёжность работы.
Воздух
Воздух
б
Рис. 1 - Гасители воздушного потока:
а - гаситель в виде спиральной трубки с отверстиями; б - гаситель со сквозными прорезями в криволинейных участках; в - гаситель с пружинным шнеком
Все вышепредставленные пневматические-семяпроводы не решают проблему перераспределения семян в семяпроводе, а только гасят воздушный поток.
В Самарском ГАУ разработан формирователь потока семян (рис. 2) [5], позволяющий повысить качество распределения семян в борозде пневматической сеялкой.Это достигается путём устранения воздействия воздушной струи на семена в зоне высева и перераспределения их при движении в семяпроводе.
Формирователь потока семян устанавливается на входе в сошник пневматической сеялки, который включает гаситель воздушного потока, выполненный в виде цилиндрического сетчатого патрубка, и рассеиватель семян, представляющий собой участок семяпровода с диаметрально
Рис. 2 - Формирователь потока семян:
1 - гаситель воздушного потока; 2 - сетчатый патрубок; 3 - рассеиватель семян; 4 - полый цилиндр; 5 - стержни
установленными в его поперечных плоскостях и равномерно распределённых по высоте стержней.
От правильного подбора конструктивных параметров формирователя потока семян зависит равномерность распределения посевного материала вдоль борозды, поэтому необходимо провести исследования, направленные на определение аэродинамических характеристик формирователя потока семян.
Снижение воздействия воздушного потока на семена при их выходе из семяпровода возможно при максимальном его отводе через сетку гасителя. В предлагаемом формирователе это достигается путём введения в участок семяпровода группы стержней, расставленных по винтовой линии, формирующих сопротивление свободному проходу воздушного потока. Для обеспечения пролёта семян в участке семяпровода стержни установлены в разных плоскостях. Проекции сечений стержней на плоскость поперечного сечения семяпровода формируют круговую поверхность местного сопротивления рассеивателя «на просвет».
Материал и методы исследования. В связи с тем, что конструкция рассеивателя предполагает обеспечение пролёта семян и создание местного сопротивления воздушному потоку, были изготовлены рассеиватели, имеющие разное расстояние между осями соседних стержней по высоте.
Для оценки влияния расстановки стержней на коэффициент местного сопротивления рассеива-тели были выполнены в виде участка семяпровода диаметром 40 мм, в котором установлены 7 стержней диаметром 5 мм, с расстояниями от 5 до 40 мм.
Исследования производились на лабораторной установке [6] следующим образом: к вентилятору подключался рассеиватель, до и после которого на расстоянии 10 см производились измерения статического давления. На выходе из семяпровода замерялось динамическое давление при помощи трубки Пито - Прандтля с соответствующим микроманометром [7].
а
в
Результаты исследования. На основании полученных данных построена графическая зависимость расчётного коэффициента местного сопротивления от расстояния между стержнями (рис. 3).
0,16
ь
:01
5 0,04
га
0,02
0 10 20 30 40 50
Расстояние между стержнями, мм
Рис. 3 - Зависимость коэффициента местного сопротивления рассеивателя
По результатам исследования видно, что максимальное значение коэффициента местного сопротивления 0,15 было получено при расстоянии между осями стержней 5 мм, по мере увеличения расстояния коэффициент местного сопротивления уменьшается. Установка стержней с расстоянием свыше 20 мм практически не приводит к снижению коэффициента местного сопротивления.
Выводы. На основании проведённых исследований формирователя потока семян с гасителем и рассеивателем диаметром 40 мм, в котором установлены 7 пятимиллиметровых стержней, было установлено, что расстановка стержней с межосевым расстоянием 20 - 40 мм обеспечивает
выполнение технологического процесса отвода воздуха и перемещения семян внутри рассеивателя без забивания, тем самым позволяя повысить качество распределения.
Формирователь потока семян предлагаемой конструкции, в котором стержни установлены на расстоянии 30 мм между осями, использовался на семяпроводе пневматической сеялки Amazone DMC Primera при посеве подсолнечника. По результатам оценки равномерности распределения растений в рядках по всходам, было получено повышение качества высева, коэффициент вариации интервалов между растениями составил 61,2 и 78,4 % с применением формирователя и без него соответственно.
Литература
1. Крючин Н.П. Повышение эффективности распределительно-транспортирующих систем пневматических посевных машин: монография. Самара: РИЦ СГСХА, 2008. 176 с.
2. Пат. 600979 СССР, А01 С 7/20. Сошник пневматической сеялки / Сысолин П.В., Василенко В.В., Гребцов В.А., Курзов Ю.П., Слюсарев И.Н., Томпаков А.Е. № 2368704/30; заявл. 12.04.1976; опубл. 05.04.1978; Бюл. № 13.
3. Пат. 2485751РФ, А01С С7/20. Семяпровод пневматической сеялки / Таранов М.А., Несмиян А.Ю., Хижняк В.И., Шаповалов Д.Е. № 2011150486/13; заявл. 12.12.2011; опубл. 27.06.2013; Бюл. № 18.
4. Пат. 2357394 РФ, А01 С7/20. Семяпровод пневматической сеялки / Лобачевский П.Я., Шаповалов Д.Е., Несмиян А.Ю., Хижняк В.И. № 2007145285/12; заявл. 13.06.2007; опубл. 10.06.2009; Бюл. № 16.
5. Пат. 192678 РФ, А01 С7/04. Семяпровод пневматической сеялки / Крючин Н.П., Котов Д.Н., Крючин А.Н., Горбачев А.П., Пивнов Д.А; № 2019118511; заявл. 14.06.2019; опубл. 25.09.2019. Бюл. № 27.
6. Крючин Н.П., Горбачев А.П. Разработка лабораторной установки для исследования аэродинамического сопротивления гасителя воздушного потока // Инновационные достижения науки и техники АПК: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практич. конф. Самара, 2019. С. 400 - 402.
7. Микроманометры жидкостные многопредельные ММН-240. [Электронный ресурс]. URL: https://tankiz.com/mikromanometr-mmn-2400-9611/instruction (дата обращения 12.09.2020).
Крючин Николай Павлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Горбачев Александр Петрович, аспирант
ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет»
Россия, 446442, Самарская область, г. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Спортивная, 8а E-mail: miignik@mail.ru; saneock.gorbacheff@yandex.ru
Aerodynamic properties of the seed flow former
Kryuchin Nikolay Pavlovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department Gorbachev Alexander Petrovich, postgraduate Samara State Agrarian University
8a, Sports St., Ust-Kinelsky, Kinel, Samara region, 446442, Russia E-mail: miignik@mail.ru; saneock.gorbacheff@yandex.ru
Pneumatic seeders that have found widespread use in recent years, with all their advantages, have a disadvantage associated with blowing and redistributing seeds by air flow in the furrow. The article presents existing devices to eliminate this disadvantage, but they do not solve the problem of seed redistribution in the seed duct, but only extinguish the air flow. Samara state agrarian UNIVERSITY has developed a seed flow generator that improves the quality of seed distribution in the furrow with a pneumatic seed drill. The novelty of the design of the seed flow shaper is confirmed by a patent of the Russian Federation for a utility model. The paper presents a General view, scheme and description of the design of the seed flow shaper. In order to determine the optimal design and technological parameters, studies were conducted to determine the
aerodynamic characteristics of the seed flow shaper. To assess the effect of the placement of rods on the local resistance coefficient, the diffusers were made in the form of a 40 mm diameter section of the seed pipe, in which 7 rods with a diameter of 5 mm with distances from 5 to 40 mm were installed. As a result, data were obtained on the basis of which a graphical dependence of the calculated coefficient of local resistance on the distance between the rods was constructed. Thus, a range of rod placement is established that ensures the implementation of the technological process of air removal and seed movement inside the diffuser without clogging, thereby improving the quality of distribution. The seed flow generator of the proposed design was used on the seed line of the Amazone DMC Primera pneumatic seed drill when sowing sunflower seeds. Based on the results of evaluating the uniformity of the distribution of plants in rows by seedlings, the coefficient of variation of intervals between plants is obtained.
Key word: Seed flow shaper, air flow dampener, local resistance coefficient, static pressure, dynamic pressure, diffuser.
-♦-
УДК 664.78:536.24
Обоснование использования перегретого пара для гидротермической обработки зерна крупяных культур
А.А. Румянцев2, канд. техн. наук; М.М. Константинов1, д-р техн. наук, профессор;
Н.А. Борзов3, инженер; Г.П. Юхин4, д-р техн. наук, профессор
1 ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
2 ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
3 ТОО «Казагроэксперт»
4 ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ
В статье предложено для гидротермической обработки (ГТО) зерна крупяных культур (гречихи) перед его шелушением использовать в качестве тепло- и влагоносителя перегретый пар с невысокой степенью перегретости. Такая обработка представляется непрерывным процессом перехода стадии прогрева и увлажнения зерна конденсирующимся на его поверхности паром в стадию сушки с постоянной скоростью. При использовании пара небольшой перегретости АТ = 10 - 15 К и завершении ГТО с подсушиванием зерна до влажности 16 - 17 % обеспечивается возможность последующей сушки до нормированного влагосо-держания в автономной сушилке за один проход, что является оптимальным для этой операции. При перегретости пара АТ = 20 - 30 К и длительности ГТО 8,5 - 12,5 мин. процесс предварительной обработки можно считать завершённым, а зерно - подготовленным к его дальнейшему шелушению. В рассмотренных случаях переработанное зерно имело удовлетворительные технологические показатели: коэффициент шелушения - Кш = 58 - 67 %, коэффициент целости ядра - Кця = 62 -66 %, коэффициент эффективности шелушения - Кэш = 60 - 66 %.
Ключевые слова: обработка, зерно, перегретый пар, сушка, влагосодержание.
Гидротермическая обработка (ГТО) зерна крупяных культур, в том числе гречихи, включает его пропаривание насыщенным паром избыточного давления из магистрали или вырабатываемым парогенератором. При этом происходит интенсивное увлажнение и монолитизация ядра с дальнейшим его укреплением после сушки обычно горячим воздухом в автономной сушилке, что в значительной мере повышает эффективность последующего шелушения.
В условиях фермерских хозяйств для этих целей нами предложена многофункциональная установка ёмкостного типа, совмещающая функции парогенератора, пропаривателя и сушилки [1]. При этом парообразование происходит вскипанием подаваемой на рабочую поверхность разогретого до нужной температуры днища тонко распыляемой воды, а зерно, поданное на ту же поверхность, перемешивается лопастной мешал-
кой. Давление пара в рабочей камере в сочетании с температурой генерируемого пара определяет его состояние, которое может быть насыщенным или перегретым. В последнем случае температура пара должна превышать температуру насыщения при заданном давлении, поддерживаемым клапаном, сбрасывающим избытки пара в атмосферу. При этом перемешиваемый слой зерна пронизывается потоком генерируемого пара.
Перегретый пар используется, как правило, в качестве агента сушки, который может быть более эффективным чем воздух. Так, многими исследователями обосновывается применение перегретого пара атмосферного давления для сушки варёных круп, при этом перегрев пара АТ < 40 К не рассматривается, а начальный период прогрева сопровождается процессом доувлажения, обусловленным конденсацией пара на поверхности крупы [2].
