CC BY
38
3. Kurbanov R.F. Vybor telinologii predvaritel'noj ochistki s uchetom svojstv voroha zemovyh kul'tur (Choice of technology of preliminary cleaning taking into account the properties of grain crops heap), Sb. nauch. tr. (Sel'skohozjajstvennaja nauka Severo-Vostoka Evropejskoj chasti Rossii), Kirov, 1995, T. 4, pp. 99-105.
4. Tehnologija posleuborochnoj obrabotki semennogo zema s vydeleniem furazhnoj frakcii do susliki (Teclinology of post-harvest processing of seed grain with separation of feed fraction before drying), F.N. Jerk [i dr.], Selekcija i semenovod-stvo, 1985, No. 3, pp. 60-61.
5. Tarasenko A.P., Sheredekin V.V., Tarasenko R.A. Sovershenstvovanie predva-ritel'noj obrabotki semennogo zema (Improvement of seed grain pretreatment), Materialy 2-j Mezhdunarodnoj nauclino-prakt. konf. (Zemledel'cheskaja mehanika v rastenievodstve, 17-18 dek. 2003 g.), M., VIM, 2003, T.148, pp.148-154.
6. Sychugov N.P., Sychugov Ju.V., Isupov V.I. Mashiny, agregaty i kompleksy posleuboroclinoj obrabotki zema i semjan trav (Machines, units and complexes of post-harvest processing of grain and grass seeds), Pod red. N.P. Sychugova, Kirov, izd-vo OOO "VESI", 2015, 404 p., il.
7. Galkin V.D. Resurso-jenergosberegajusliliaja telinologija i usovershenstvovannye potoclinye linii dlja vydelenija iz vlazlinogo i vysushennogo kombajnovogo voroha vy-sokokachestvennyh semjan zemovyh kul'tur (Resource-energy-saving teclinology and advanced production lines for the extraction of high-quality seeds of grain crops from the wet and dried hea), Jubilejnyj sb. st. inzhenemogo fakul'teta (Inzhenemaja nauka sel'skohozjajstvennomu proizvodstvu), Kirov, Vjatskaja gosu-darstvennaja sel'skohozjajstvennaja akademija, 2002, pp. 237-240.
8. Ermol'ev .Tu.I., Shelkov M.V., Butovchenko A.V. Sovremennye telinologii i telinicheskie sredstva dlja ochistki semennogo zema (Modem technologies and technical means for seed grain cleaning), Sel'skohozjajstvemiye mashiny i telinologii, 2012, No3, pp. 29-32.
9. Frakcionirovanie zemovogo voroha na reshjotali (Grain heap fractionation on sieves), A.P. Tarasenko [i dr.], Serskohozjajstvennye mashiny i telinologii, 2012, No5, pp. 26-29.
10. Telinologicheskie osnovy primenenija pnevmaticheskih sortiroval'iiyh stolov v sel'skom hozjajstve (Teclinological bases of application of pneumatic sorting tables in agriculture), V.M. Drincha [i dr.], M., Rossel'liozakademija, 2003, 98 p.
11. Imiovacii v posle-uborochnoj obrabotke zema i semjan (Innovations in post-harvest processing of grain and seeds), Ju.V. Erov [i dr.], Kazan', "Slovo", 2009, 104 p.
12. Westrap A/S [Electronic resource], Denmark, Slagelse, 2013, Access mode: http://www.westrup.com/Products/, (date of circulation 15/05/2018).
13. Buliler Sclimidt-Seeger, GmbH [Electronic resource], Schweiz, Uzwil, 2014, Access mode: http://www.bulilergroup.com/europe/ru/, (date of circulation 15/05/2018).
14. PETKUS Wutlia Teclinologie, GmbH [Electronic resource], Germany, Wutlia Famroda, 2013, Access mode: http://mssian.petkus.de/produkte/-/info/sortieren/reiniger, (date of circulation 15/05/2018).
15. Burkov A.I. Razrabotka i sovershenstvovanie pnevmosistem zenioochistitel'iiyh mashin (Development and improvement of pneumatic systems of grain cleaning machines), Kirov, FGBNU "NIISH Severo-Vostoka", 2016, 380 p.
УДК 631.362
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА И СЕМЯН И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПОДГОТОВКИ
В. Д. Галкин, д-р техн. наук, профессор;
A. Д. Галкин, д-р техн. наук;
B. А. Хандриков, канд. техн. наук;
C. Е. Басалгин, канд. техн. наук, ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ,
Героев ХасанаД 13, Пермь, Россия,614025, E-mail: engineer@pgsha.ru
Аннотация. Информационная модель процессов послеуборочной обработки зерна, доставляемого от комбайнов, представлена в виде двух групп операций. Первая из них включает операции, направленные на предварительную нормализацию зерна по засоренности и влажности, а во вторую группу входят процессы по разделению семенной фракции. В качестве оценок совокупности операций с номинальными расходными характеристиками являются: числовые характеристики расходов получаемых семян, их выход или потери в отходы, засоренность примеся-
ми, вероятности сохранения полей допусков на засоренность поштучно-учитываемыми примесями, затраты энергии на подготовку семян. Для процессов первого блока получены выражения, позволяющие рассчитать влажность зерновой смеси после ее предварительной очистки, засоренность и расходную характеристику высушенного зерна, энергетические затраты на проведение первой группы операций. Предложены усовершенствованные процессы предварительной очистки, сушки и очистки высушенных семян. Технологические схемы положены в основу разработки машин и оборудования: сепаратор предварительной очистки с цилиндрическим решетом, колонковые зерносушилки сотового типа, емкости для приема влажного зерна и хранения зерна и семян, которое в настоящее время выпускается ООО «Техноград» Пермского края. Производственные исследования машины предварительной очистки на зерновом ворохе ячменя показали, что при производительности, превышающей 14 т/ч, степень отделения мелких примесей составляет 60% при потерях семян основной культуры до 0,05%. Семяочистительные линии производительностью 10 и 2,5 т/ч прошли производственную проверку в учхозе вуза и показали, при выходе семян категории ЭС более 70%, снижение затрат электроэнергии и сокращение потерь семян в отходы не менее чем на 30%.
Ключевые слова: моделирование, технология, технологическая операция, машины, оборудование.
Введение. Значительный вклад в разработку технологий послеуборочной обработки зерна и семян, теорию рабочих процессов машин и оборудования внесли В.П. Горячкин, М.Н. Летошнев, Г.Д. Терсков, С.А. Васильев, В.В. Гортинский, Н.Г. Гладков, П.М. Заика, И.Е. Кожуховский, С.Д. Птицын, Г.Т. Павловский, Г.Е. Листопад, В.М. Цециновский, С.М. Григорьев и другие.
В настоящее время над созданием усовершенствованных технологий и машин для послеуборочной обработки зерна и семян на сельскохозяйственных предприятиях работают как отечественные научные школы [1-7] В.И. Анискина, д-ра техн.наук, профессора, академика РАСХН, А.Н. Зюлина, д-ра техн.наук, профессора (ВИМ); A.B. Авдеева, д-ра техн.наук, профессора (ВИСХОМ); Ю.И. Ермольева, д-ра техн.наук, профессора (ДГТУ); Н.П. Сычугова, д-ра техн.наук, профессора д.т.н., (Вятская ГСХА); А.И. Буркова, д-ра техн.наук, профессора (НИИСХ Северо-Востока, г. Киров); В.Е. Саитова, д-ра техн.наук, профессора (НИИСХ Северо-Востока, г. Киров), Е.М. Зимина, д-ра техн.наук, профессора (Костромская ГСХА); НИ. Косилова, д-ра техн.наук, профессора (Челябинский ГАУ); А.П. Тарасенко, д-ра техн.наук, профессора и В.В. Кузнецова, д-ра техн.наук, профессора (Воронежский ГАУ) и другие, так и зарубежные [13-15]. Научная продукция этих коллективов реализована в агрегатах, выпускаемых ГСКБ ОАО «Зерноочистка» и отдельных машинах и оборудова-
нии, поставленных на производство ОАО «Воронежсельмаш», «Брянсксельмаш» и предприятиях регионального сельхозмашиностроения в Пермском крае, Вологодской, Кировской, Костромской, Новосибирской, Челябинской и других областях. Результаты исследований отечественных ученых положены в основу технических заданий на проектирование агрегатов и комплексов послеуборочной обработки зерна и семян.
Дальнейшие исследования в области механизации послеуборочной обработки зерна и семян должны быть направлены на повышение эффективности работы агрегатов и комплексов в конкретных зональных условиях, например, в зонах с повышенной влажностью зернового вороха при уборке. В этих условиях зерновой ворох имеет влажность 22% и более, в исходном материале содержатся примеси, отделение которых представляет весьма трудную задачу. Это ведет к повышению затрат на подготовку семян и увеличению потерь семян высших категорий в отходы.
В этой связи, создание эффективных технологий и поточных линий, способных в увлажненных зонах России, при требуемой производительности сократить потери семян категорий ОС и ЭС и снизить затраты на их обработку, является важной проблемой, решение которой внесет существенный вклад в увеличение зерна в регионах страны.
Цель исследований - моделирование процессов послеуборочной обработки зерна и семян и разработка технологии их подготовки.
Методика исследований. При разработке технологии использованы теоретические и экспериментальные методы исследований.
Результаты исследований. Информационная модель процессов послеуборочной обработки зерна, доставляемого от комбайнов, представлена в виде двух групп операций. Первая из них включает операции, направленные на предварительную нормализацию зерна по засоренности и влажности, а во вторую группу входят процессы по разделению компонентов семенной фракции.
Условия работы первой группы процессов определяются расходной характеристикой Qi(t) зернового потока, направляемого на предварительную очистку, влажностью W,(t) компонентов зерновой смеси и ее засоренностью 3i,(t). Управление процессом осуществляется за счет технологий предварительной очистки, сушки, рациональных параметров рабочих органов машин.
К условиям функционирования второй группы операций относятся: числовые характеристики подачи Qn(t) зернового потока, поступающего в машину первичной очистки, относительное содержание компонентов Зш(1:), не выделенных на предварительной очистке.
Управление процессом основной очистки и сортирования проводится за счет выбора технологии, включающего операции по выделению биологически ценных семян по комплексу признаков (аэродинамические свойства, толщина, ширина, длина и плотность семян и др.), а также параметров и режимов работы сепарирующих машин.
Оценками эффективности технологии являются числовые характеристики расходов подготовленных семян qk(t), их засоренности 3h(t), показатели технологической надежности РД1, затраты Эь Эп, Эс на подготовку семян и их потери в отходы. Наиболее эффективной будет такая технология производства семян, которая обеспечит при заданной производительности и качестве исходного материала наименьшие потери семян в отходы, меньшие энергозатраты при вероятности сохранения поля допуска на засоренность получаемых семян трудновыделимыми примесями не менее 0,8. Структурная модель положена в основу решения задачи анализа рассматриваемых
процессов и разработки технологии подготовки семян. Если зерновая смесь, состоящая из Зп дозревших семян влажностью и примеси влажностью \¥п с относительным содержанием Зп, поступает на сепарирующий рабочий орган, то при вероятности выделения примесей в и потерях зерна П0 на основе уравнения материального баланса влажность зерновой смеси на выходе из сепарирующего рабочего органа определится по формуле:
Щ = [1 - (Зп + ПС)]Ж3 + + Зп£^3 + ЖП3П(1 - £). (1)
Так как потери зерна в неиспользуемые отходы составляют 0,05% от массы поступающего зерна, то принимая Пе—>0, получим:
Ш2 = (1-ЗпЖ + Зп£Ж3 + ЖпЗп(1-£). (2)
После преобразований, будем иметь: УУ2 = Ш3 + Зп(1-£)(Ц(3)
Так как величины Зп, \¥п, \\\ являются случайными, то полученное выражение примет вид:
Wno =
m:mmwn +
ЛГ-
т + \ :ma\vn)
-jnwn
m3nmW3
■
+ \
(l-en) + mw ,(4)
где т ;п. с,„ - числовые характеристики засоренности зерновой смеси высоковлажными примесями, дол. ед.;
т„п, с„п - числовые характеристики влажности примесей, %;
- числовые характеристики влажности зрелого зерна основной культуры, % ;
Гзпта - коэффициент корреляции между влажностью примесей и их относительным содержанием, и между влажностью зерна
основной культуры и засоренностью его высоковлажными примесями;
вп - степень выделения высоковлажных примесей, дол. ед.
Полученное выражение позволяет рассчитать влажность зерновой смеси после очистки от компонентов, влажность которых выше влажности зрелого зерна.
н
С
г*
й7! - Ж7 - операторы моделей: подготовки комбайнового вороха к сушке (Ж,): сушки семенной фракции (Ж2); доведения до состояния, приспособленного к хранению фуражного зерна (И7,): первичной очистки (И/4): разделения по длине (И/-л): вторичной очистки (IV,,): окончательной очистки (Ж7)
Рис. 1. Структурная модель технологии подготовки семян зерновых культур
Расходная характеристика С^О) зерново- где - среднее значение подачи семян
го вороха после машины предварительной основной культуры, поступающих на предва-
очистки и сушки согласно уравнения матери- рительную очистку;
ального баланса примет вид: тгЯ| - среднее значение подачи зерновых
(2к - (п + + ) - примесей, подаваемых в машину и используе-
Щии^ол + £т?н + и/ + п!) . (5) мы* на фуражные цели;
-
mQH - среднее значение подачи неиспользуемых примесей;
- степень отделения используемых примесей;
вНп - степень отделения неиспользуемых примесей;
W - количество удаляемой влаги из семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки;
Пок - масса семян основной культуры, теряемых в единицу времени с неиспользуемыми отходами.
После раскрытия скобок, выражение (1) примет вид:
Ск! = mQoKeOK + mQu(l - eu) + тСн(1 - гн) - W . (6)
где вок - степень отделения высококачественных семян из зернового вороха, дол. ед.
Количество удаляемой влаги из i-ro компонента зернового потока определяют по формуле [9]:
WiH-Wk
Щ = Qi
-mÇii(l - ен)
WHH-Wk
100-wk
(8)
100-wk
После преобразований выражение (8) примет вид:
п -тт, - (л jfeacA
100-wk
Приводя (9) к общему знаменателю, получим:
Qki
mQoKeOK(l00-WOKil) + -£U)(100-WUH) + +тдн(1-£н)(100-УУцн) 100-Wk
(10)
Представим расходные характеристики компонентов зерновых потоков в следующем виде [8]:
mQ0 -mQ1mr1 + rQlrl^г,-mQu - mQim3ii + '"<?,>..<*<?, mQ„ = mQ,m3 h + rQlMoQxaTm
(11)
(7)
100-wk
где Q, - расходная характеристика i-го компонента, поступающего на сушку;
Win - начальная влажность i-ro компонента;
Wk - влажность материала после сушки. Подставив выражение (7) в (6) получим:
Qki =
mQoK£0K + mQM - d) - -mQoK£OK^^ r 1 _ ,WUH-Wk
где: mQ1, mQu mQH, mrl, m3H, m3H- средние значения подачи зернового потока поступающего в машину предварительной очистки, используемых, неиспользуемых примесей и относительного содержания высококачественных семян основной культуры во влажном зерновом ворохе, используемых и неиспользуемых примесей в дол. ед.;
fQiri, rQi:iu. rQ13H - коэффициенты корреляции между подачей комбайнового вороха и относительным содержанием в нем высококачественных семян; между относительным содержанием используемых и неиспользуемых примесей в исходном материале и расходной характеристикой зернового потока, поступающего на предварительную очистку;
cQi, сгь ct,li. ст;|| - средние квадратические отклонения подачи зерновой смеси в машину предварительной очистки и относительного содержания в ней высококачественных семян, используемых и неиспользуемых примесей.
Подставив выражения (11) в (10), будем иметь:
<2*1-
(:mQtm
(l-nc)(100-WOKJ +
+(mQ1m3H + t'q13I1o'q1o'3I1')
(l-e„)(100-W„„) +
+(m()lm3ll + Tq13H&Q1&Q3h)
/(100 -ИУ, (12)
(1-£н)(100-Жнн)
где Пс - потери семян в неиспользуемые отходы, вдол. ед.
При наличии в ворохе компонентов с различными свойствами выражение (12) примет вид:
(9)
Qki
+ ути ¿-'1=1
mQimn+r QlrlaQl(jrl
(i-nc)(ioo-wOKH)
(mQlm3i+rQl3i(TQl(T3i)
(l-£i)(100-WiH) (mQlm3j+rQl3jaQla3j)
(l-Ei)(l00-WjH)
(13)
(Ю0-№к)
Тогда, относительное содержание ¿-го или _]-го компонентов в зерновом материале, по-
ступающем на основную очистку, можно определить:
п _ (тщТЛзц+Гдиц^-ец^ОО-УУц)
■Щ п - п
Выражения (13) и (14) позволяют прогнозировать количественную и качественную характеристики зерна, поступающего в машины основной очистки.
В основу разработки энергетической модели нормализации влажного зерна, путем предварительной очистки и удаления влаги, положено выражение:
= Эпо + Эок + Е?=1 (15)
где Эпо - энергия, расходуемая на разделение влажного вороха при предварительной очистке;
Эок ~ энергия, затрачиваемая на сушку семянной фракции;
Э; - энергия, затрачиваемая на сушку семян ¿-го вида используемой примеси;
Подводимая энергия расходуется на нагрев высушиваемого материала, испарение из него влаги, потери.
Затраты энергии на нагрев при сушке материала, подаваемого в единицу времени, определяется [9]:
Эшагр = ^(02 - 01 )С,„ , (16)
где ^ - расходная характеристика потока материала ¿-го компонента;
02 - допускаемая температура нагрева компонента;
в1 - начальная температура компонента;
Ст - теплоемкость компонента, Кдж/(кг*К).
С учетом (16) энергия, расходуемая на нагрев, определится по выражению:
ЭНаг = (^ок^ток + И'[(=1 — 0))- (17)
где вок, вшп - расходные характеристики семян и ¿-го вида примеси;
Сток, Ст - теплоемкости семян и ¿-го вида не выделенной при очистке примеси.
Теплоемкость компонента материала определяется по зависимости [9]:
100-1У,
Ссух - теплоемкость сухого вещества компонента (Ссух=0,96... 1,55 кДж/кг.к);
Св - теплоемкость воды
(Св=4,19кдж/кг* К).
Пусть зерновой ворох поступает на очистку с расходной характеристикой семян 0ок в, а примесей - С||ф в. Тогда расходные характеристики семян и примесей, после предварительной очистки, примет вид:
(19)
Сок пр.в( 1 -Пок) ■
бщр - 01пр.в(1-еО,
где Пок - потери семян в отходы; В; - вероятность отделения ¿-го вида примеси.
С учетом (19) выражение (17) запишется в виде:
ч =
[ШГ
(02-00. (20)
Расходная характеристика семян, поступающих на очистку определится:
Сок в= СЬО-З:), (21)
а примесей:
Ошр = (22)
где 01 - расходная характеристика зернового потока, поступающего на очистку; З1 -общая засоренность вороха; 3, - засоренность вороха ¿-тым компонентом.
С учетом (21) и (22) выражение (20) примет вид:
Энаг-0! ^П^ (02-00.(23)
Подставляя выражение для Сток и Ст1, (23) примет вид:
(1-30(1-И,«)
•^наг — Ql
' 100 - ' 1ТО в)
сух +—О +
■чсух 100 в.
100-И'11(
100
+ Д=д3(с(1-£;с)
и
— "су* + 100
—с,Л
10 "/
(е2-0!) (24)
(18)
Расход энергии, необходимой на испарение влаги, определяется по выражению [9]:
100 СУ* 100 в"
где - влажность компонента, направляемого в сушилку;
<т
•^исп гп м
(25)
где гп - скрытая теплота парообразования (гп=2500 кДж/кг);
<Ш
- - количество влаги, испаряемое в единицу времени, кг/ч.
Количество испаряемой влаги зависит от эффективности работы сепараторов влажного
— =<?1
аг 4:1
зерна, производительности зерносушилки, количества удаляемой влаги и определяется по формуле:
а-з^а-п™)
УУок-УУк
юо-и^
+
¿-,1-1 ш\ ш; 100_^ ¿-4-1 1С\ \100-Wk/
(26)
Подставив (26) в (25), получим:
I _ т
^исп 'п
(тд тГ1 + г^а^Х! - +
ЮО-Н'к )
(27)
Энергия, теряемая на нагрев конструк- где и - доля энергии, теряемая сушилкой,
тивных элементов зерносушилки, определит- в долях единицы (по данным [9]
ся: и=0,02...0,03).
~ С учетом выражения (28) будем иметь:
-^пот ~~ и^исп - (^8)
тГ1 + Гд1Г 0(}хоГх)(1 - Пок) (
100 - \А/ок И^к \
Ссух + 10()СВ) +
В!
т<?,т3,к + Г<?131кО(?1Оз,к)(1 - Е1к) (■
= 1
к
100 /100 -и^
100
Щк
Г -I____ г
-■сух
100
+
100 - \л/!г
С™ + —-с
1=1
+УП,
100
'сух
100
(02 - 0Х) +
(т<?1 тг, + г0, Г1 аГ1) (1 - Пок) ^^ + И^К^з^ + ^<213[С(Т(21(Т3,С)(1 -
+ Эвв
(29)
юо-и^/
Выражение позволяет рассчитать потребность в энергии на сушку в зависимости от характеристик подачи, влажности компонентов материала, относительного содержания компонентов в зерновой смеси, степени отделения примесей и режимов сушки.
В основу модели второго блока операций, направленных на очистку высушенных семян, для расчета относительного содержания любого компонента в конечном продукте и его
выхода, положена методика, предложенная профессором А.Ф. Кошурниковым [9].
На основе исследований разработана технология предварительной очистки с сушкой семенной фракции (рис. 2) и очистки высушенных семян (рис. 3).
Фуражная фракция может сушиться при повышенной температуре, направляться на плющение или экструдирование. Первая технология (рис. 2) реализуется агрегатом, включающим: зерноприемник -1 вороха; воздушно-
решетную машину 2 (первая ступень); модуль для проведения второй ступени очистки с разделением зернового потока машиной с цилиндрическим решетом 4 на семенную и кормо-
вую фракции, зерносушилку 5 сотового типа, бункеры 6 и 7. Сушка семян проходит по двухстадийной технологии.
71
Г
/
о
з
уел^п
1-прием зернового вороха от комбайнов; 2-предварительная очистка (1-я ступень); 3 - временное хранение зерна (семян); 4-предварительная очистка (2-я ступень); 5 сушка семенной и фуражной фракции; 6,7- отлежка, охлаждение и временное хранение семян перед очисткой.
Рис. 2 Схема технологии предварительной очистки и сушки семян
1 - первичная и вторичная очистка в воздушно-решетной машине, 2 - разделение по длине в триере, 3 - окончательная очистка на пневмосортировальном столе
Рис.3 Схема технологии фракционной очистки высушенных семян
Проведено исследование процесса предварительной очистки на линии «Агрокомплек-са «Кунгурский» Кунгурского района. В качестве исходного материала использован зерновой ворох ячменя со средними значениями влажности 22,3 %, объемной массы 0,659 кг/дм3 и засоренности 0,56 %. Опыты проведены на ворохоочистителе диаметром 1,2 м, производства ООО «Техноград», при средней производительности 14,2 т/ч при частотах вращения решета 18; 20; 22; 25 1/мин., которые изменяли двигателем, снабженным частотным регулятором. В качестве оценок эффективности очистки приняты: полнота отделения мелких примесей - Ем и потери зерна в отходы - П. При обработке результатов получены дифференциальная и интегральная функции распределения зернового вороха по толщине семян.
Степень выделения мелких примесей - Е вычисляли после обработки 9-ти навесок массой 200 г., очищенных семян на решете с продолговатыми отверстиями шириной 1,5 мм на решетном классификаторе (для каждой частоты вращения решета). Потери зерна - П с крупными примесями определяли после разборки 9-ти навесок сходовых фракций решета, взятых за 30 секунд работы машины на каждой частоте вращения цилиндра.
Определена рациональная частота вращения решета - 20 1/мин. На этом режиме работы при влажности материала свыше 22 %, степень выделения мелких примесей превышает 60 %, а потери семян сходом не превышают допустимого значения.
Колонковые зерносушилки сотового типа серии СоСС испытаны специалистами Кировской МПС и выпускаются производительностью от 2 до 16 т/ч и более наряду с машинами предварительной очистки с цилиндрическими решетами ООО «Техноград» по заявкам предприятий. Технология фракционной очистки высушенных семян [10-12] (рис. 3),
реализуемая агрегатами производительностью 10 и 2,5 т/ч на базе серийно выпускаемых, модернизированных и вновь разработанных машин, прошла производственную проверку в учхозе вуза и показала снижение затрат электроэнергии и сокращение потерь семян в отходы не менее чем на 30 %. Выход семян от подачи в первую машину линии превысил 70 %. При этом вероятность сохранения поля допуска на засоренность семян поштучно-учитываемыми примесями фракций семян составляет 0,864 - 0,926.
Выводы.
1. Получены математические модели для анализа процессов послеуборочной обработки зерна и семян и предложены технологические схемы предварительной очистки с сушкой семенной фракции и очистки семян кондиционной влажности, направленные на повышение производительности и снижение затрат на подготовку посевного материала категорий ОС и ЭС с показателями качества, регламентируемыми государственным стандартом.
2. Для реализации технологий разработаны и выпускаются ООО «Техноград»: машина предварительной очистки с цилиндрическим решетом, колонковые зерносушилки сотового типа, емкости для приема влажного зерна и хранения зерна и семян. Производственные исследования машины предварительной очистки на зерновом ворохе ячменя показали, что при производительности, превышающей 14 т/ч, степень отделения мелких примесей составляет 60% при допустимых потерях в отходы семян основной культуры. Модернизированные линии очистки высушенных семян производительностью 10 и 2,5 т/ч прошли производственную проверку в учхозе вуза и показали, при выходе посевного материала категории ЭС более 70 %, снижение затрат электроэнергии и сокращение потерь семян в отходы составляет не менее чем на 30 %.
Литература
1. Анискин В.И, Окунь Г.С. Технологические основы оценки работы зерно сушильных установок. М.: ВИМ, 2003. 167 с.
2. Дринча В.М., Борисенко И.Б. Применение и функциональные возможности пневмосортировальных столов //Научно-практический журнал НВ НИИСХ. № 2 (83). 2008. С. 33-35.
3. Дринча В.М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. Воронеж: Изд-во НПО «МОДЭК», 2006. 384 с.
4. Сычугов Н.П., Сычугов Ю.В., Юсупов В.И. Машины, агрегаты и комплексы послеуборочной обработки зерна и семян трав. Киров: Изд-во «ВЕСИ», 2015. 404 с.
5. Бурков А.И. Разработка и совершенствование пневмоснстем зерноочистительных машин. Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2016. 380 с.
6. Ульрих H.H., Космовский Ю.А. К методике оценки разделения зернового материала при сравнительных испытаниях машин // Научно-технический бюллетень ВИМ. М., 1975. Вып. 25. С. 32-35.
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. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.
9. Кошурников А.Ф., Кошурников Д.А., Кыров A.A. Анализ технологических процессов, выполняемых сельскохозяйственными машинами, с помощью ЭВМ: учеб. пособ. Ч. II. Пермь, 1998. 381 с.
10. Способ разделения зерновых смесей: патент РФ на изобретение № 2340410. Опубл. 10.12.2008. Б.И. №34.
11. Галкин В.Д., Хандриков В.А., Хавыев A.A. Сепарация семян в вибропневмоожиженном слое: технология, техника, использование: монография/Под общ. ред. В.Д. Галкина. Пермь: ИПЦ «ПрокростЪ», 2017. 170 с.
12. Разработка мегодики настройки вибропневмосепаратора усовершенствованной конструкции при очистке пшеницы от трудноотделимых примесей / В.Д. Галкин [и др.] // Пермский аграрный вестник. 2018. № 1 (21). С. 1422.
13. Westrup A/S. Denmark: Slagelse, 2013 [Electronic resource], URL: http://www.Westrup.com/Products/, (date of the application: 15.05.2018).
14. Buhler Schmidt-Seeger, GmbH. Schweiz: Uzwil, 2014 [Electronic resource], URL: http://www.buhlergroiro.com/europe/ru/. (date ofthe application: 15.05.2018).
15. PETKUS Wutha Technologie, GmbH. Deutschland: Wutha Farnroda, 2013 [Electronic resource], URL: http://russian.petkus.de/produkte/-/info/sortieren/reiniger. (date ofthe application: 15.05.2018).
MODELING OF POST-HARVEST HANDLING OF GRAINS AND SEEDS AND THE TECHNOLOGY OF THEIR PREPARATION
V. D. Galkin, Dr. Tech. Sci., Professor; A. D. Galkin, Dr. Tech. Sci., Professor; V. A. Khandrikov, Cand. Tech. Sci.; S. E. Basalgin, Cand. Tech. Sci. Perm State Agro-Technological University 113 Geroev Khasana St., Perm 614025 Russia E-mail: engineer@pgsha.ru
ABSTRACT
The information model of post-harvest handling of grain delivered from haversters is presented in the form of two groups of operations. The first one includes operations aimed at the preliminary normalization of grain contamination and moisture, and the second group includes processes for fractioning of seed. The estimates of aggregate operations with nominal discharge characteristics are as follows: numerical characteristics of the costs of the resulting seeds, their output or loss in waste, the contamination by impurities, probability of preserving the tolerance zones for contamination by the piece-recorded impurities, the energy cost of preparing the seeds. For the processes of the first block, expressions are obtained that allow calculating the moisture content of the grain mixture after its pre-handling, contamination and consumption characteristics of the dried grain, energy costs for the first group of operations. The improved processes of pre-handling, drying and purification of dried seeds are proDosed. Technological schemes are the basis for the development of machinery and equipment, which is currently produced by LLC "Tekhnograd", Perm region. Following technologies developed and produced by LLC "Tekhnograd" are implemented: pre-cleaning separator with cylindrical sieve, core cell type capacity dryers for the reception and storage of wet grain, grain and seed. Production studies of the pre-cleaning machine on the barley grain heap showed, with a performance exceeding 14 t/h, the degree of separation of small impurities is 60% with losses of seeds of the main crop to
0.05%. Seed-cleaning lines with a capacity of 10 and 2.5 t/h passed industrial testing at the training farm of the University and showed the Elite Seed category more than 70% at the output, reducing energy costs and the loss of seeds in waste not less than 30%.
Key words: modeling, technology, technological operations, machinery and equipment.
References
1. Aniskin V.I., Okun' G.S. Tekhnologicheskie osnovy otsenki raboty zemosushil'nykh ustanovok (Technological basis of evaluation of grain drying plants), M., VIM, 2003,167 p.
2. Drincha V.M., Borisenko I.B. Primenenie i funktsional'nye vozmozhnosti pnevmosortiroval'nykh stolov (The use and functionality pneumo-hydraulic tables), Nauchno-prakticheskii zhurnal NV NIISKh, No. 2 (83), 2008, pp. 33-35.
3. Drincha V.M. Issledovanie separatsii semyan i razrabotka mashinnykh teklinologii ikh podgotovki (Study of seed separation and development of machine technologies for their preparation), Voronezh, Izd-vo NPO «MODEK», 2006, 384 p.
4. Sychugov N.P., Sychugov Yu.V., Yusupov V.I. Mashiny, agregaty i kompleksy posleuborochnoi obrabotki zema i semyan trav (Machines, units and complexes of post-harvest processing of grain and grass seeds), Kirov, Izd-vo «VESI», 2015,404 p.
5. Burkov A.I. Razrabotka i sovershenstvovanie pnevmosistem zemoochistitel'nykh mashin (Development and improvement of pneumatic systems of grain cleaning machines), Kirov, FGBNU «NIISKh Severo-Vostoka», 2016, 380 p.
6. Ul'rikh N.N., Kosmovskii Yu.A. K metodike otsenki razdeleniya zemovogo materiala pri sravnitel'nykh ispytaniyakh mashin (The methodology for the evaluation of separation of the grain material in the comparative testing machines), Nauch-no-tekhnicheskii byulleten' VIM, M., 1975, Vyp. 25, pp. 32-35.
7. Tarasenko A.P., Orobinskii V.I., Mironenko D.N. Kachestvo ochistki semyan na pnevmosortiroval'nykh stolakh (Quality cleaned seeds on pneumo-hydraulic tables), Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaistva, 2009, No. 3, pp. 10-11.
8. Venttsel' E.S. Teoriya veroyatnostei (Probability theory), M., Nauka, 1969, 576 p.
9. Koshumikov A.F., Koshurnikov D.A., Kyrov A.A. Analiz tekhnologicheskikh protsessov, vypolnyaemykh sel'skokhozyaistvennymi mashinami, s pomoshch'yu EVM (Analysis of technological processes of agricultural machinery, with the help of computers), ucheb. posob., Ch. II, Penn', 1998, 381 p.
10. Sposob razdeleniya zemovykh smesei (Method of separation of grain mixtures), patent RF na izobretenie No. 2340410, Opubl. 10.12.2008, B.I. No. 34.
11. Galkin V.D., Khandrikov V.A., Khavyev A.A. Separatsiya semyan v vibropnevmoozhizhennom sloe: teklinologiya, tekhnika, ispol'zovanie (Separation of seeds in vibropneumotables layer: technology, machinery, use), monografiya, Pod obshch. red. V.D. Galkina, Penn', IPTs «Prokrost""», 2017, 170 p.
12. Razrabotka metodiki nastroiki vibropnevmoseparatora usovershenstvovannoi konstruktsii pri ochistke pshenitsy ot trudnootdelimykli primesei (Development of methods of configuring vibro-pneumotables improved design in the purification of wheat from non-separated impurities), V.D. Galkin [i dr.], Permskii agramyi vestnik, 2018, No. 1 (21),pp. 14-22.
13. Westrup A/S. Denmark, Slagelse, 2013 [Electronic resource], URL: http://www.westrup.com/Products/. (date of the application: 15.05.2018).
14. Buhler Schmidt-Seeger, GmbH. Schweiz, Uzwil, 2014 [Electronic resource], URL: http: //www, buhlergroup. com/europe/ru/. (date of the application: 15.05.2018).
15. PETKUS Wutha Technologie, GmbH. Deutschland, Wutha Farnroda, 2013 [Electronic resource], URL: http: //russian. petkus. de/produkte/-/info/sortieren/reiniger. (date of the application: 15.05.2018).
