CC BY
8
Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2022. - N 3. -С. 29-38. - ISSN 2308-8583.
Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2022;(3):29-38. ISSN 2308-8583.
Научная статья УДК 631.3
DOI 10.56323/23088583_2022_03_29
Инновационная технология приема и временного хранения высоковлажного и засоренного зернового вороха на базе установок активного вентилирования
1 2 Михаил Станиславович Волхонов , Игорь Борисович Зимин ,
Илларион Геннадьевич Седов3, Даниил Алексеевич Смирнов4
1 Костромская государственная сельскохозяйственная академия, Костромская область, Кострома, Караваево, Россия
2 3 4
'' Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, Псковская область, Великие Луки, Россия 1 vms72@mail.ru
л
igzimin@yandex.ru
"5
sedv.illarin@gmail. com 4 denya.smirnow@yandex.ru
Аннотация. На современном этапе при достаточных для обеспечения продовольственной безопасности объемах зерновых в Российской Федерации важнейшей составляющей успешной реализации этого важного стратегического ресурса является решение проблемы повышения качества зерна. Особого внимания в этом отношении заслуживает послеуборочная доработка зерна.
В увлажненной зоне зерновой ворох, убранный с поля, нуждается в незамедлительной послеуборочной доработке ввиду его повышенной влажности и засоренности.
Для приема и временного хранения зернового вороха целесообразно применять приемные отделения на базе аэродинамических транспортеров (аэрожелобов), так как данный вид технических устройств для активного вентилирования и транспортирования зернового вороха хорошо адаптирован к природно-климатическим условиям нашей зоны.
Авторами продумана схема приемного отделения линии по послеуборочной доработке зерна на базе аэродинамических транспортёров (аэрожелобов), что позволяет: иметь в составе линии оперативную емкость достаточной вместимости для приема и временного хранения зернового вороха; сократить количество оперативных емкостей временного хранения зерна; обеспечить послеуборочное дозревание зерна; свести к минимуму травмирование полноценных зерновок; обеспечить активное вентилирование и подсушку зерновой массы перед основной операцией сушки зерна; повысить сыпучесть зернового вороха для эффективной работы зерноочистительных машин; исключить возможность снижения качества зерна; обеспечить размещение отдельных партий зерна по различным показателям перед его послеуборочной доработкой.
© Волхонов М. С., Зимин И. Б., Седов И. Г., Смирнов Д. А., 2022
29
Дополнительно предлагаемая схема приемного отделения линии на базе аэродинамических транспортёров позволит предприятию полностью ликвидировать вынужденные простои зерноуборочных комбайнов, исключить промежуточные накопительные площадки, обрабатывать зерновой ворох любой начальной влажности и засоренности, подготавливая его при этом к предварительной очистке и сушке зерновой массы.
Ключевые слова: зерно, послеуборочная доработка, приемное отделение, зерновой ворох, активное вентилирование, аэродинамический транспортер
Для цитирования: Волхонов М. С., Зимин И. Б., Седов И. Г., Смирнов Д. А. Инновационная технология приема и временного хранения высоковлажного и засоренного зернового вороха на базе установок активного вентилирования // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2022. - N 3. - С. 29-38 -DOI 10.56323/23088583_2022_03_29.
Original article
Innovative Technology Based on Active Ventilation Units to In-take and Temporarily Store High-Moistured and Clogged
Grain Heaps
Mikhail S. Volkhonov1, Igor B. Zimin2, Illarion G. Sedov3, Daniil A. Smirnov4
1 Kostroma State Agricultural Academy, Kostroma Region, Kostroma, Karavaevo, Russia
9 Л Д
,, State Agricultural Academy of Velikie Luki, Pskov region, Velikie Luki, Russia 1 vms72@mail.ru
л
igzimin@yandex.ru
"5
sedv.illarin@gmail. com 4 denya.smirnow@yandex.ru
Abstract. Currently, when grain volume harvested are sufficient to ensure food security in the Russian Federation, the most important component of the successful implementation of this important strategic resource is to solve the problem of improving grain quality. The post-harvest refinement of grain deserves special attention in this regard.
In the humid zone, the grain heap removed from the field needs immediate post-harvest refinement due to its high humidity and clogging.
For the in-take and temporary storage of grain heaps, it is advisable to use in-take compartments based on aerodynamic conveyors (air chutes) since such type of technical devices for active ventilation and transportation of grain heaps is well adapted to the natural and climatic conditions of this zone.
The authors have developed the scheme of the in-take line compartment for post-harvest grain refinement based on aerodynamic conveyors (air chutes), which allows to have an operational volume of sufficient capacity for receiving and temporary storage of grain heaps in the line, to reduce the number of operational temporary grain storage tanks, to ensure post-harvest grain ripening, to minimize injury to ripened grain, to ensure active ventilation and pre-drying of the grain mass before the main drying operation, to increase the flowability of the grain heap for the efficient operation of grain winnowing machines, to exclude the possibility of reducing the quality of grain and to ensure the placement of individual batches of grain according to various indicators before its post-harvest refinement.
In addition, the proposed scheme of the line in-take compartment based on aerodynamic conveyors allows the enterprise to completely eliminate combine harvesterss downtime, exclude intermediate storage sites, process grain heaps of any moisture and contamination, preparing them for preliminary cleaning and drying of the grain.
Keywords: grain, post-harvest refinement, in-take compartment, grain heap, active ventilation, aerodynamic conveyor
For citation. Volhonov M. S., Zimin I. B., Sedov I. G., Smirnov D. A. Innovative Technology Based on Active Ventilation Units to In-take and Temporarily Store High-Moistured and Clogged Grain Heaps. Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2022;(3):29-38. (In Russ.). DOI 10.56323/23088583_2022_03_29.
Агропромышленный комплекс РФ на протяжении последних лет демонстрирует положительную динамику по производству зерна. Россия является мировым лидером по производству зерна, являющегося нашим базовым экспортным товаром, на который приходится две трети экспорта сельскохозяйственной продукции. В условиях санкционной политики и нестабильной геополитической обстановки основную ставку необходимо делать на надежные и проверенные рынки сбыта в такие страны, как Китай, Республика Корея, Египет, Азербайджан, Иран, Армения, Узбекистан, Киргизия, Нигерия и т.д. В свою очередь, важнейшей составляющей успешной реализации зерновых на внешние рынки является решение проблемы повышения качества зерна. Особого внимания в этом отношении заслуживает послеуборочная доработка зерна, которая должна быть организована с учетом грамотного воздействия на зерно, как на живой организм, способный коренным образом менять свои качественные показатели.
В увлажненной зоне зерновой ворох, убранный с поля, нуждается в незамедлительной послеуборочной доработке с целью доведения зерна до требуемых кондиций в зависимости от его назначения [1]. Отсутствие своевременной доработки зерна может привести к большим потерям [2]. Одним из важнейших показателей, способствующих снижению качества зерновой массы, является исходная влажность зерна, которая в зоне достаточного увлажнения нередко может достигать 25-30% и более [3-5]. Помимо этого, после комбайнов вместе с зерном в общей массе зернового вороха присутствуют рубленые частицы стеблей убираемой культуры и сорняков, поэтому уже через 3-4 часа свежеубранное зерно нередко увлажняется на 1 -2%. Кроме того, научно доказано, что при влажности зернового вороха 25-28% всхожесть семян через три дня снижается до 20%, потери сухого вещества при влажности зерна 37% составляют 0,7-1% за сутки [6].
Для обеспечения эффективной работы технологической линии по послеуборочной доработке зерна, а также сохранения качественных показателей семенного материала современная технология приема высоковлажного и засоренного зернового вороха должна удовлетворять следующим условиям [7-9]: - создание оперативной емкости достаточной вместимости для приема и временного хранения зернового вороха с целью организации эффективной ра-
боты уборочно-транспортного конвейера и линии по послеуборочной доработке зерна, что позволяет свести к минимуму такой негативный фактор, как неравномерность поступления зерна c поля;
- сокращение количества оперативных емкостей временного хранения зерна (например, бункеров активного вентилирования) в линии по послеуборочной доработке зерна;
- обеспечение послеуборочного дозревания зерна;
- сведение к минимуму травмирования полноценных зерновок при их транспортировании на операциях приема, временного хранения, а также подачи зерновой массы на линию по послеуборочной доработке зерна;
- обеспечение предварительного снятия влаги (подсушки) зерновой массы перед основной операцией сушки, что позволяет снизить затраты энергии на сушку зерна;
- повышение сыпучести зернового вороха, что позволяет обеспечить эффективную работу зерноочистительных машин;
- исключение возможности снижения качественных показателей зерна в ожидании его послеуборочной доработки;
- возможность размещения отдельных партий зерна (по сортности, влажности и другим показателям) перед его послеуборочной доработкой.
Опыт эксплуатации различных технических средств для приема и временного хранения зернового вороха (асфальтированной площадки, завальной ямы, механизированных бункеров и т.д.) убедительно доказывает, что в силу несовершенства конструкции и устаревшей технологии они не способны в полной мере удовлетворять вышеуказанным условиям. В этой связи наибольшую перспективу имеют приемные отделения, оборудованные аэродинамическими транспортерами (аэрожелобами). Аэродинамический транспортер (аэрожелоб) представляет собой канал, разделенный воздухораспределительным устройством (грузонесущей перегородкой) на верхнюю транспортирующую и нижнюю воздухоподводящую части.
Принцип действия аэродинамического транспортера (аэрожелоба) заключается в следующем (рисунок 1). Сжатый воздух в воздухоподводящую часть (диффузор (5) и нагнетательный канал (4)) подается от вентилятора. Далее воздух проходит через воздухораспределительное устройство (грузонесущую перегородку) (2) и поступает в размещенный в транспортном канале зерновой слой, обеспечивая его активное вентилирование. В случае необходимости подачи зернового вороха на линию по послеуборочной доработке зерна открывается регулировочная заслонка (6) и зерновой ворох под действием силы тяжести и кинетической энергии струй воздушного потока транспортируется к выгрузному окну аэродинамического транспортера (аэрожелоба).
1 - вентилятор; 2 - воздухораспределительное устройство (грузонесущая перегородка); 3 - транспортный канал; 4 - нагнетательный канал; 5 - диффузор;
6 - регулировочная заслонка Рисунок 1 - Устройство аэродинамического транспортера (аэрожелоба)
Вариант реконструкции и размещения приемного отделения, оборудованного аэродинамическими транспортерами (аэрожелобами) рассмотрим на примере технологической линии по послеуборочной доработке зерна предприятия ООО «Веть» Себежского района Псковской области. В базовом варианте линии прием и размещение зернового вороха с поля осуществляются в специально расположенном ангаре (рисунок 2).
По мере необходимости зерновой ворох забирается с помощью фронтального погрузчика (или трактора, оборудованного передним ковшом) и транспортируется в приемный бункер технологической линии.
Анализируя принятую в хозяйстве технологию для приема, временного хранения и подачи зернового вороха на линию послеуборочной доработки зерна, можно выделить ряд недостатков:
1. Ангар для приема и временного хранения зернового вороха имеет открытую часть для приема зерна с автомобильного транспорта. Одновременно с этим при наличии неблагоприятных погодных условий (например, наличии повышенной ветровой нагрузки в дождливую погоду) возможно дополнительное увлажнение размещенного в ангаре зернового вороха, что будет способствовать снижению качества зерна. В этой связи дополнительно установлено, что при наличии постоянно меняющихся метеоусловий неоднократные процессы подсушки и увлажнения, которым подвергалось зерно при хранении в ангарах открытого исполнения и на открытых площадках, повлекли за собой увеличение внутренней и внешней трещиноватости зерновок, что привело к повреждению оболочек зародыша и эндосперма и открыло доступ микроорганизмам к внутренним тканям зерновок [10].
1 - ангар для приема и временного хранения зернового вороха; 2 - транспортное средство; 3 - завальный бункер; 4 - нория для подачи зерна в зерносушилку Рисунок 2 - Общий вид оборудования для приема, временного хранения и подачи зернового вороха на линию послеуборочной доработки зерна
2. Наличие транспортного средства для переброски зернового вороха от ангара к завальному бункеру способствует не только дополнительному увлажнению зерновой массы (при ее перемещении, например, в дождливую погоду под открытым небом), но и дополнительному травмированию зерновок колесами погрузчика (трактора), а также дополнительным оборудованием транспортного средства (ковшом), осуществляющим забор зернового вороха из места временного хранения.
3. Размещение высоковлажного и засоренного зернового вороха в завальном бункере может приводить к его зависанию и прекращению самостоятельного выпуска к нории [11]. Помимо этого, при высоком уровне стояния грунтовых вод (до 1,5 м) в нашей зоне глубокий приямок под норию, принимающую зерновой ворох с завального бункера, нередко заполняется водой, что приводит к преждевременному износу транспортирующего оборудования и к невозможности в некоторых случаях эксплуатации линии [12].
Для решения отмеченных недостатков нами предлагается реконструкция приемного отделения технологической линии, которая заключается в том, что на площадке, где расположены ангар и завальный бункер, следует смонтировать приемное отделение на базе аэродинамических транспортеров (аэрожелобов) (рисунок 3).
сельскохозяйственные науки
1 - пандус; 2 - вентилятор; 3 - транспортный канал; 4 - железобетонная плита; 5 - нория Рисунок 3 - Схема приемного отделения технологической линии по послеуборочной доработке зерна на базе аэродинамических транспортеров (аэрожелобов)
При работе приемного отделения автомобильный транспорт с пандуса (1) выгружает зерновой ворох в приемное отделение, оборудованное двумя емкостями, а следовательно, двумя лентами аэрожелобов общей вместимостью до 80 т зерна. Последовательность заполнения ворохом отделения - от вентилятора к выгрузному окну. Загрузка зерновым ворохом производится вдоль боковых стен, к которым примыкает пандус (1). По мере заполнения емкостей при закрытых заслонках выпускных окон каждого из аэрожелобов включаются вентиляторы (2) и зерновой ворох вентилируется воздушным потоком, поступающим через щели грузонесущей перегородки.
По окончании процесса активного вентилирования открывается регулировочная заслонка на выпускном окне аэрожелоба и зерновой ворох с двух аэрожелобов под действием воздушного потока подается на норию (5) и далее на технологическую линию по послеуборочной доработке зерна. Поскольку емкость приемного отделения освобождается на участке, примыкающем к выпускному окну, вновь поступающая масса сбрасывается на освободившееся место.
Все оборудование приемного отделения монтируется в здании легкого типа, обшитого доской. Данное здание стыкуется к зданию линии по послеуборочной доработке зерна и имеет возможность открытия с боковых сторон (со стороны пандуса) для заезда и разгрузки автотранспорта.
Внедрение приемного отделения на базе аэродинамических транспортеров (аэрожелобов), помимо полного удовлетворения вышеуказанным требованиям, позволит предприятию дополнительно полностью ликвидировать вынужденные простои зерноуборочных комбайнов, исключить промежуточные накопительные площадки, обрабатывать зерновой ворох любой начальной влажности и засоренности, подготавливая его при этом к предварительной очистке и сушке зерновой массы.
Список источников
1. Зимин Е. М. Пневмотранспортные установки для вентилирования, транспортирования и сушки зерна (конструкция, теория и расчёт). - Кострома : Изд-во КГСХА, 2000. - 215 с.
2. Волхонов М. С. Обоснование и совершенствование процессов и аэрожелобных устройств для послеуборочной обработки зерна : спец. 05.20.01 «Технологии и средства механизации сельского хозяйства» : дис. ... д-ра техн. наук. - Кострома, 2007. - 480 с.
3. Волхонов М. С., Зимин И. Б. Повышение эффективности сушки и охлаждения зерна на базе установок активного вентилирования : монография. - Караваево : Костромская ГСХА, 2014. - 164 с.
4. Волхонов М. С., Зимин И. Б., Островский Ю. Н. Анализ состояния предварительной очистки зерна в хозяйствах Северо-Западного региона Российской Федерации и перспективы совершенствования // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2020. - Т. 15, № 2(58). - С. 82-86.
5. Сычугов Н. П., Сычугов Ю. В., Исупов В. И. Машины, агрегаты и комплексы послеуборочной обработки зерна и семян трав. - Киров : ООО «ВЕСИ», 2015. - 404 с.
6. Захарченко И. В. Послеуборочная обработка семян в Нечерноземной зоне. - М. : Рос-сельхозиздат, 1983. - 263 с.
7. Сычугов Н. П. Установки пневматического транспортирования зерна. - Киров : ВГСХА, 2007. - 206 с.
8. Сычугов Н. П. Пневматические и аэродинамические транспортеры : монография. -Киров.: ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, 2012. - 394 с.
9. Зимин И. Б., Зимина Н. М. Перспективы развития и применения установок аэроже-лобного типа в системе линий по послеуборочной обработке зерна // Проблемы инновационного развития АПК : материалы междунар. науч.-практ. эколог. конф. - Великие Луки : Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, 2017. - С. 124-128.
10. Совершенствование механизации производства семян зерновых культур / А. П. Та-расенко, В. И. Оробинский, А. М. Георгиевский [и др.]. - М. : ФГБНУ «Росинформагротех», 2014. - 60 с.
11. Зимин Е. М. Рабочий процесс, параметры и режим работы аэрожелобов для вентилирования и транспортирования влажного засоренного вороха : Теория, конструкция и расчет : спец. 05.20.01 «Технологии и средства механизации сельского хозяйства» : дис. ... д-ра техн. наук. - Кострома, 1989. - 400 с.
12. Щепилов Н. Я. Проектирование поточных линий и зерноочистительно-сушильных комплексов. - Великие Луки : ИЦ ВГСХА, 1999. - 180 с.
References
1. Zimin E. M. Pnevmotransportny'e ustanovki dlya ventilirovaniya, transportirovaniya i su-shki zerna (konstrukciya, teoriya i raschyot). - Kostroma : Izd-vo KGSXA, 2000. - 215 s.
2. Volxonov M. S. Obosnovanie i sovershenstvovanie processov i ae'rozhelobny'x ustrojstv dlya posleuborochnoj obrabotki zerna : specz. 05.20.01 «Texnologii i sredstva mexanizacii sel'skogo xozyajstva» : dis. ... d-ra texn. nauk. - Kostroma, 2007. - 480 s.
3. Volxonov M. S., Zimin I. B. Povy'shenie e'ffektivnosti sushki i oxlazhdeniya zerna na baze ustanovok aktivnogo ventilirovaniya : monografiya. - Karavaevo : Kostromskaya GSXA, 2014. -164 c.
4. Volxonov M. S., Zimin I. B., Ostrovskij Yu. N. Analiz sostoyaniya predvaritel'noj ochistki zerna v xozyajstvax Severo-Zapadnogo regiona Rossijskoj Federacii i perspektivy' sovershenstvo-vaniya // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2020. - T. 15, № 2(58). - S. 82-86.
5. Sy'chugov N. P., Sy'chugov Yu. V., Isupov V. I. Mashiny', agregaty' i kompleksy' posleuborochnoj obrabotki zerna i semyan trav. - Kirov : OOO «VESI», 2015. - 404 s.
6. Zaxarchenko I. V. Posleuborochnaya obrabotka semyan v Nechernozemnoj zone. - M. : Rossel'xozizdat, 1983. - 263 s.
7. Sy'chugov N. P. Ustanovki pnevmaticheskogo transportirovaniya zerna. - Kirov : VGSXA, 2007. - 206 s.
8. Sy'chugov N. P. Pnevmaticheskie i ae'rodinamicheskie transportery' : monografiya. - Kirov.: FGBOU VPO Vyatskaya GSXA, 2012. - 394 s.
9. Zimin I. B., Zimina N. M. Perspektivy' razvitiya i primeneniya ustanovok ae'rozhelobnogo tipa v sisteme linij po posleuborochnoj obrabotke zerna // Problemy' innovacionnogo razvitiya APK : materialy' mezhdunar. nauch.-prakt. e'kolog. konf. - Velikie Luki : Velikolukskaya gosu-darstvennaya sel'skoxozyajstvennaya akademiya, 2017. - S. 124-128.
10. Sovershenstvovanie mexanizacii proizvodstva semyan zernovy'x kul'tur / A. P. Ta-rasenko, V. I. Orobinskij, A. M. Georgievskij [i dr.]. - M. : FGBNU «Rosinformagrotex», 2014. -60 s.
11. Zimin E. M. Rabochij process, parametry' i rezhim raboty' ae'rozhelobov dlya ventiliro-vaniya i transportirovaniya vlazhnogo zasorennogo voroxa : Teoriya, konstrukciya i raschet : specz.
05.20.01 «Texnologii i sredstva mexanizacii seFskogo xozyajstva» : dis. ... d-ra texn. nauk. - Kostroma, 1989. - 400 s.
12. Shhepilov N. Ya. Proektirovanie potochny'x linij i zernoochistitel no-sushil'ny'x kom-pleksov. - Velikie Luki : ICz VGSXA, 1999. - 180 c.
Информация об авторах
М. С. Волхонов - доктор технических наук, профессор; И. Б. Зимин - кандидат технических наук, доцент; И. Г. Седов - магистрант; Д. А. Смирнов - инженер.
Information about the authors
M. S. Volkhonov - doctor of Technical Sciences, professor; I. B. Zimin - candidate of Technical Sciences, assistant professor; I. G. Sedov - master-course student; D. A. Smirnov - engineer.
Статья поступила в редакцию 20.09.2022; одобрена после рецензирования 21.09.2022; принята к публикации 26.09.2022.
The article was submitted 20.09.2022; approved after reviewing 21.09.2022; accepted for publication 26.09.2022.
Ректорат, редакционная коллегия журнала «Известия ВГСХА» поздравляет профессорско-преподавательский состав академии, всех авторов, читателей журнала с Днем работника сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности. Желаем здоровья, творческих успехов, новых научных достижений, карьерного роста и всего самого лучшего!
