CC BY
14
_05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА _
05.20.01 УДК 62-503.55
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОЙ ПОРОЗНОСТИ ЗЕРНОВОГО СЛОЯ ПРИ ЕГО ОЧИСТКЕ
© 2020
Михаил Станиславович Волхонов, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технические системы в агропромышленном комплексе» Иван Валерьевич Бушуев, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжения и эксплуатации электрооборудования» Роман Михайлович Волхонов, аспирант кафедры «Электроснабжение и эксплуатации электрооборудования»
Илья Юрьевич Сорока, аспирант кафедры «Технические системы в агропромышленном комплексе» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Костромская государственная сельскохозяйственная академия» ФГБОУ ВО Костромская ГСХА, г. Кострома (Россия) Игорь Борисович Зимин, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Автомобили, тракторы и сельскохозяйственные машины» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия» ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА,
г. Великие Луки (Россия)
Аннотация
Введение: для разделения зерновых смесей при послеуборочной обработке широко применяют пневмосепа-рирующие каналы (ПСК). Зерновой ворох поступающий на обработку от комбайнов имеет неоднородную структуру, его свойства изменяются стохастически, что вызывает изменение аэродинамического сопротивления системы и скорости воздуха внутри слоя обрабатываемого материала. При работе ПСК основной задачей является поддержание оптимальной порозности зернового слоя путем регулирования подачи воздуха и материала в зону сепарации. На сегодняшний день не разработаны способы и устройства оперативного контроля состояния движущегося зернового слоя при его очистке.
Материалы и методы: в работе приводится описание нового способа, позволяющего определять и управлять состоянием движущегося зернового слоя при его очистке в ПСК на основе закономерностей прохождения ультразвука через зерновой слой. В исследовании использовались методы математической статистики и теории эксперимента.
Результаты: периодичность излучения, позволяющая исключить «ложную» оценку длины пути УЗ-волны через зерновой слой составляет 150 мс. Для получения достоверных данных программой разработанного устройства расчет среднего арифметического длин путей УЗ-волн необходимо проводить не менее чем по 50 значениям. Определен интервал варьирования разностей средних арифметических значений длин путей УЗ-волн - от 0,95 до 1,05, при котором система обеспечивает рациональную работу ПСК.
Обсуждение: Применение разработанного способа контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя в ПСК позволяет производить качественную очистку зернового вороха с изменяющимися физико-механическими свойствами.
Заключение: разработан способ применения устройства на основе ультразвука для оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося зернового слоя. Определены параметры работы разработанного устройства контроля и обеспечения заданной порозности зернорвого слоя при которых производительность и качество работы пневмосепарационного канала соответствуют требованиям, предъявляемым к машинам для вторичной очистки зернового вороха.
Ключевые слова: зерновой слой, очистка, пневмосепарационный канал, порозность, ультразвук.
Для цитирования: Волхонов М. С., Бушуев И. В., Волхонов Р. М. Обоснование параметров работы ультразвукового устройства контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя при его очистке // Вестник НГИЭИ. 2020. № 6 (109). С. 5-23.
SUBSTANTIATION OF OPERATION PARAMETERS OF THE ULTRASONIC DEVICE FOR MONITORING AND PROVIDING THE PRESENT PORPOSITY OF THE GRAIN LAYER AT ITS CLEANING
© 2020
Mikhail Stanislavovich Volkhonov, Dr. Sci. (Engineering), professor, professor of the chair «Technical systems in the agro-industrial complex» Ivan Valerievich Bushuev, Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the chair «Supply and Operation of Electrical Equipment» Roman Mikhailovich Volkhonov, post-graduate student of the chair «Supply and Operation of Electrical Equipment» Ilya Yurievich Soroka, post-graduate student of the chair «Technical systems in the agro-industrial complex» Federal State Budget Educational Institution of Higher Education
«Kostroma State Agricultural Academy», Kostroma (Russia) Igor Borisovich Zimin, Ph. D. (Engineering), Associate Professor,
head of the chair «Cars, tractors and agricultural machines» Federal state budgetary educational institution of higher education «Velikolukskaya State Agricultural Academy», Velikiye Luki (Russia)
Abstract
Introduction: for separation of grain mixtures during post-harvest processing, pneumatic separation channels (PSC) are widely used. The grain heap received for processing from combines has a heterogeneous structure, its properties change stochastically, which causes a change in the aerodynamic resistance of the system and the air velocity inside the layer of the processed material. During the operation of the PS C, the main task is to maintain the optimal porosity of the grain layer by regulating the supply of air and material to the separation zone. To date, methods and devices for the operational monitoring of the state of a moving grain layer during its cleaning have not been developed. Materials and methods: the paper describes a new method for determining and controlling the state of a moving grain layer during its cleaning in the PSC based on the laws of ultrasound passage through the grain layer. The study used the methods of mathematical statistics and the theory of the experiment.
Results: the frequency of radiation, which allows to exclude a «false» estimate of the path length of the ultrasonic wave through the grain layer is 150 ms. To obtain reliable data by the program of the developed device, the calculation of the arithmetic mean path lengths of ultrasonic waves must be carried out not less than 50 values. The range of variation of the differences of the arithmetic mean values of the path lengths of the ultrasonic waves is determined - from 0.95 to 1.05, at which the system ensures the rational operation of the PSC.
Discussion: the application of the developed method for monitoring and ensuring the specified porosity of the grain layer in the PSC allows for high-quality cleaning of the grain heap with changing physical and mechanical properties. Conclusion: a method for using an ultrasound-based device for operational control and maintenance of a moving grain layer in a given state has been developed. The parameters of the developed device for monitoring and ensuring the specified porosity of the grain layer in which the performance and quality of the pneumatic separation channel meet the requirements for machines for secondary cleaning of grain heaps are determined Key words: grain layer, cleaning, air separation channel, porosity, ultrasound.
For citation: Volkhonov M. S. Bushuev I. V., Volkhonov R. M., Zimin I. B., Soroka I. Y. Substantiation of operation parameters of the ultrasonic device for monitor-ing and providing the present porposity of the grain layer at its cleaning // Bulletin NGIEI. 2020. № 6 (109). P. 5-23.
Введение
Производство зерна составляет основу агропромышленного комплекса Российской Федерации и является наиболее крупной подотраслью сельского хозяйства, от развития которой в значительной степени зависит продовольственная безопасность страны, обеспеченность населения продуктами питания и его уровень жизни, финансовое состояние сельскохозяйственных товаропроизводителей [1]. В
соответствии с положениями Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации пороговое значение удельного веса зерна отечественного производства в общем объеме ресурсов зерна внутреннего рынка должно составлять не менее 95 процентов. В последние годы этот показатель не опускался ниже указанного уровня [2; 3].
Российская Федерация обладает 9 процентами посевных площадей в мире и 40 процентами пло-
щадей черноземных почв. В то же время валовой сбор зерновых и зернобобовых культур составляет 5 процентов их мирового производства. По итогам 2018 года в Российской Федерации валовой сбор зерновых и зернобобовых культур составляет 113,3 млн тонн в том числе пшеницы - 72,1 млн Посевные площади зерновых и зернобобовых культур -46,3 млн гектаров [1].
Важным элементом возделывания и производства зерна является его послеуборочная обработка, которая составляет до 40 % в структуре себестоимости. Своевременная и качественная послеуборочная обработка - важный резерв увеличения сборов зерна.
При послеуборочной обработке зерна применяют машины для предварительной, первичной, вторичной очистки и сортирования, большинство которых снабжены пневмосепарирующими системами или выполнены в виде самостоятельных машин. Разделение зерновых смесей по аэродинамическим свойствам имеет преимущества перед другими способами сепарации по причине простоты конструкции, большей пропускной способности воздушных сепараторов и меньшей повреждаемости семян при обработке [4].
При разделении зернового вороха на фракции наибольшее распространение получил способ сепарирования зерновых смесей в вертикальном воздушном потоке - пневмосепарационном канале (ПСК) по причине конструкционной простоты и компактности устройства. Как правило, ПСК работают в составе поточных линий. Материал, поступающий на обработку от комбайнов, имеет неоднородную структуру, его свойства изменяются стохастически. В течение суток влажность вороха может колебаться от 14 до 35 %, а содержание примесей -от 5 до 30 %. Изменение свойств обрабатываемого материала во время работы неизбежно вызывает изменение всех переменных состояния процесса. Изменение свойств обрабатываемого материала при подаче в ПСК вызывает изменение аэродинамического сопротивления системы и скорости воздуха внутри слоя обрабатываемого материала. Значительное превышение скорости воздуха от оптимальной приводит к выносу частиц основной культуры в отходы, а уменьшение этой скорости - к снижению качества очистки. При работе поточной линии также возможны колебания в подаче очищаемого материала в ПСК, при увеличении количества материала, поступающего в ПСК, увеличивается толщина продуваемого слоя, что ведет к снижению качества очистки. Малая подача приводит к снижению производительности. При работе ПСК основ-
ной задачей является обеспечение оптимальной подачи воздуха и материала в зону сепарации в допустимых пределах, для поддержания заданного состояния зернового слоя. Определение состояния слоя материала также играет важную роль при моделировании и изучении процессов разделения на компоненты сыпучих материалов.
Состояние зернового слоя принято оценивать его порозностью - отношением объема пор в материале к объему материала в естественном состоянии
[5].
Существует большое количество методов определения доли объёма пустот в общем объёме слоя материала. Выбор метода определения состояния слоя зависит от вида исследуемого материала, допустимой погрешности определения порозности слоя и области применения исследуемого показателя. На сегодняшний день не разработаны способы и устройства оперативного контроля за состоянием движущегося зернового слоя при его очистке. По нашему мнению, для этого предпочтительнее использовать устройства, основанные на использовании физических свойств ультразвуковой волны, так как они выдают информацию о продукте в режиме реального времени и точность определения в меньшей степени зависит от многих неблагоприятных факторов - наличия пыли, влаги и др. Такие устройства активно применяются в сельском хозяйстве для решения сложных технологических задач. Так В. А. Демченко, Ю. Р. Казаков [6] предлагают использовать ультразвуковой излучатель в качестве дозатора для сыпучих пищевых материалов. В работах [7; 8] предлагается использовать разрушительные свойства ультразвуковых волн высокой мощности для интенсификации процесса прорастания зерна. Авторами Г. И. Цугленок, Р. А. Зубовой и др. [9; 10; 11] предлагается использование энергии ультразвуковых волн для скарификации семян, имеющих твердую оболочку. Учеными Университета ИТМО разработана установка, оснащенная ультразвуковым излучателем для повышения качества сепарирования круп [12]. Перечисленные устройства не предназначены для применения в системах со стохастическим изменением плотности зернового вороха в процессе его обработки, т. к. не учитывают размерные характеристики элементов слоя и его изменяющуюся порозность.
Цель исследования - разработка ультразвукового устройства оперативного контроля и поддержания заданной порозности движущегося слоя зернового вороха в пневмосепараторе семян с вертикальным пневмосепарирующим каналом со сменной опорной сеткой.
Рис. 1. Фотографии дифракции ультразвуковых волн на цилиндре и на чередующихся проволочках, помещенных в воду, полученные стробоскопической съемкой С. Н. Ржевкиным и С. И. Кречмером [13] Fig. 1. Photographs of diffraction of ultrasonic waves on a cylinder and on alternating wires placed in water, obtained by stroboscopic shooting S. N. Rzhevkin and S. I. Kretschmer [13]
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- разработать способ управления состоянием слоя зерна и подачами воздуха и зернового вороха в пневмосепарирующий канал;
- обосновать параметры и провести экспериментальные исследования функционирования разработанного ультразвукового устройства оперативного контроля и обеспечения заданной порозности движущегося зернового слоя.
Материалы и методы
Авторами С. Н. Ржевкиным и С. И. Кречме-ром проведены исследования дифракции ультразвуковых волн на цилиндре и при прохождении их через ряд проволочек, помещенных в воду [13] (рисунок 1).
Дифракция имеет место тогда, когда длина ультразвуковой волны сравнима, или больше размера находящегося на пути препятствия [14]. Если препятствие по сравнению с длиной акустической волны велико, то явления дифракции нет. В динамической модели взаимодействия ультразвука с зерновым слоем также возможны такие явления, как рассеяние, отражение от границы раздела сред и поглощение УЗ-волны. Первое явление связано с резким изменением свойств среды на границе неод-нородностей: ее плотность и модуль упругости хаотически изменяют свои значения в пространстве, при этом размеры препятствий, встречаемых на пути УЗ-волны, сравнимы с длиной волны. Отражение УЗ-волны от границы слоя зернового материала может происходить при высокой насыпной плотности, когда зерновой слой воспринимается устройством как целостный, непроницаемый для УЗ-волн объект оценки. Если среда обладает вязкостью и
теплопроводностью, то при распространении УЗ-волны происходит ее поглощение, то есть по мере удаления от источника её энергия уменьшается. Данное явление не свойственно для кипящего зернового слоя, т. к. его вязкости резко уменьшается при увеличении скорости газового потока [15], а теплопроводность соизмерима с теплопроводностью теплоизоляционных материалов [16]. Очевидно, что имеется возможность использования физических свойств УЗ-волны для определения порозно-сти псевдоожиженного слоя сыпучих материалов.
Основываясь на теоретических предпосылках, разработан способ управления подачей материала и воздуха в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины, включающий оценку длинны пути ультразвуковой волны. Согласно разработанному способу подача материала устанавливается по разности усредненных значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных с ультразвуковых дальномеров, на входе и на выходе из пневмосепарационного канала, а подача воздуха устанавливается по разности усредненных значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных с ультразвуковых дальномеров, в средней части и на выходе из пневмосепарационного канала зерноочистительной машины.
Разработанный способ реализован в вертикальном ПСК 3 (рисунок 2) с опорной сеткой 2, оснащенной тремя УЗ-дальномерами 1 , расположенными вдоль опорной сетки в начале, середине и конце ПСК для контроля порозности слоя обрабатываемого материала. Принцип действия дальномеров основан на измерении времени прохождения звуковой волны от излучателя до приемника.
Рис. 2. Технологическая схема пневмосепарационного канала, оснащенного ультразвуковыми дальномерами ni - частота вращения питающего валика; П2 - частота вращения вентилятора; А, В, С - УЗ-излучатели; А1, B1, С1— УЗ-приемники; 1 - УЗ-дальномеры; 2 - опорная сетка; 3 - пневмосепарационный канал; 4 - бункер питатель; 5 - питающий валик; 6 - вентилятор Fig. 2. Technological scheme of a pneumatic separation channel equipped with ultrasonic range finders ni - feed roller speed; П2 - fan speed; А, В, С - ultrasound emitters; А1, B1, С1- ultrasound receivers; 1 - ultrasound rangefinders; 2 - support grid; 3 - pneumatic separation channel; 4 - hopper feeder;
5 - feed roller; 6 - fan
В процессе очистки семяни зерен сельскохозяйственных культур необходимо, чтобы длина ультразвуковой (УЗ) волны Д , мм была больше эквивалентного диаметра обрабатываемого материала ёэ, мм и выполнялось следующее условие
аэ <л (1)
Длину УЗ-волны можно определить, как
^ _ ^волн ы
v
(2)
где V - частота волны, Гц.
Сегодня для измерения расстояния широко используются дальномеры HC-SR04, их популярность обусловлена низкой стоимостью и простотой установки. Частота излучения УЗ-волны дальномера в соответствии с паспортными данными составляет 40 кГц [17], в этом случае длина волны при скорости звука в воздухе 340 м/с составляет 8,5 мм. Согласно источнику [18], эквивалентный диаметр
зерен сельскохозяйственных культур может достигать для пшеницы - 5,1 мм, для ржи - 5,01 мм, для ячменя - 6,9 мм, для сои - 8,4 мм. Поэтому дальномеры HC-SR04 могут быть использованы и в системах контроля и управления состоянием зернового слоя в ПСК зерноочистительных машин.
При одновременном распространении в среде нескольких ультразвуковых волн в каждой определённой точке среды может наблюдаться суперпозиция волн - наложение этих волн, которое будет искажать картину сигналов даже в отсутствии зернового слоя. Расчет количества УЗ-дальномеров Ыд, шт, необходимых для оценки состояния зернового слоя в пневмосепарационном канале в зависимости от расстояния между излучателем и приемником Ьъ, мм, и длины Ьд, мм на которой необходимо осуществить оценку состояния слоя (рисунок 3) с учетом исключения явления наложения УЗ-волн, можно выполнить по зависимостям (3 и 4).
Рис. 3. Расположение УЗ-дальномеров в пневмосепарационном канале: а - эффективный угол наблюдения; в - рабочий угол наблюдения; Ln - расстояние между УЗ-излучателями; Ld - длина опорной сетки, вдоль которой движется материал в ПСК; Lb - ширина ПСК. Fig. 3. The location of the ultrasound rangefinders in the pneumatic separation channel: а - effective viewing angle; в - working viewing angle; Ln - distance between ultrasonic emitters; Ld - length of the support grid along which the material moves in the PSC; Lb- PSC width.
Расчет количества необходимых УЗ-дальномеров производится следующим образом:
(3)
^а = Lr.
Расстояние между УЗ-излучателями определяется как
Ьп = 2 • tg(P) • Ьь. (4)
Согласно характеристикам, используемых УЗдальномеров [17], рабочий угол наблюдения дальномеров составляет 30°.
Для своевременной оценки стохастической структуры очищаемого слоя зернового вороха и
оперативного воздействия на исполнительные органы ПСК с целью обеспечения качественной очистки зернового вороха возникает необходимость в определении минимальной периодичности «просвечивания» слоя зернового материала. В соответствии с характеристиками используемых дальномеров [17] модуль УЗ-дальномера генерирует пучок из восьми сигналов частотой 40 кГц (рисунок 4).
Тогда, в соответствии с формулой (5), время излучения УЗ-волны составит 0,0002 с.
8
(5)
t =
имп
V
Рис. 4. Схема генерирования пучка импульсов из восьми сигналов дальномера HC-SR04 Fig. 4. The scheme of generating a pulse beam from eight signals of the range finder HC-SR04
Нами разработано устройство, состоящее из микроконтроллерного блока управления с клавиатурой управления, разъемов подключения блока питания, USB интерфейса, разъема подключения частотных преобразователей, графического LCD
дисплея, УЗ-дальномеров и частотных преобразователей. Структурная схема системы получения данных о текущих параметрах технологического процесса представлена на рисунке 5.
УЗ дальномеры НС - SR04 / Ultrasound rangefinders НС - SR04
Рис. 5. Структурная схема системы получения данных о текущих параметрах технологического процесса Fig. 5. The structural diagram of a system for obtaining data on the current process parameters
Значения длин путей ультразвуковых волн, полученных с УЗ-дальномеров, расположенных в начале, середине и конце ПСК, направляются на обработку в микроконтроллерный блок управления, где вычисляются их средние арифметические значения соответственно - Ь^р, Ь2ср и Ьзср.
Процесс обработки зерна происходит следующим образом: зерновой ворох от комбайна подается в питающий бункер 4 (рисунок 2), из бункера при помощи питающего валика 5 направляется в ПСК 3 на опорную сетку 2 и попадает под действие воздушного потока, создаваемого вентилятором 6. При движении зернового вороха вдоль опорной сетки происходит его псевдоожижение и очистка от легких примесей, внутренняя структура продуваемого слоя меняется. Состояние псевдоожиженного слоя оперативно фиксируется ультразвуковыми дальномерами 1. УЗ-волны частотой 40 кГц излучаются с периодичностью 150.. .1 500 мс излучателями А, В, С и проходят со скоростью около 340 м/с через движущийся слой очищаемого материала поперек его движения к приемникам А1, В1, С1. Для управления электродвигателями вентилятора и питающего валика используются частотные преобразователи и микроконтроллерный блок управления системой.
Разработанный ПСК, оснащенный системой контроля и обеспечения, заданной порозности зернового слоя, был установлен в поточную технологическую линию ООО «Лесстой» в Костромском районе между приемным отделением для сушки и вентилирования зернового вороха и бункером-накопителем. Вывод на рабочий режим
ПСК осуществлялся вручную. Запуск системы контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя осуществлял оператор нажатием на кнопку панели блока управления. При этом системой определялись разности средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, полученных от УЗ-дальномеров, расположенных в начале и конце ПСК Ь1ср-Ьзср, середине и конце ПСК Ь2ср-Ьзср за определенный промежуток времени. Данные значения фиксировались программой как рабочие (заданные) АЬи и АЬв соответственно. Системой производился
постоянный расчет Ь^р-Ьзср и Ь2ср-Ьзср. Т. к. в зерновом ворохе, поступающем на очистку, содержатся примеси органического и неорганического происхождения различной влажности и плотности, формы и размеров, слой имеет неоднородную структуру. В связи с этим, Ь1ср—Ьзср и Ь2ср-Ьзср находятся в больших пределах и отклоняются от заданных значений. При выявлении отклонений Ь1ср-Ьзср и Ь2ср-Ьзср от заданных АЬп и АЬв, системой производилась регулировка подачи материала и/или воздуха в ПСК до того момента, пока Ь1ср—Ьзср и Ь2ср—Ьзср не будутвходить в заданные диапазоны (6), (7).
Для управления частотой вращения питающего валика:
АЬп-Х1<Ь1ср-Ьзср<АЬп-Х2, (6)
где Х\, Х2 - величины, определяющие соответственно нижние и верхние границы интервала варьирования для Ь1ср-Ьзср и Ь2ср-Ьзср, находясь в котором воздействие на рабочие органы ПСК не производилось.
Для управления частотой вращения рабочего колеса вентилятора
Л£вХ1<12ср-£зср<Л£вХ2. (7)
При соблюдении условий (6) и (7) режим работы ПСК рабочий.
При моделировании процесса обработки зернового вороха в разработанном ПСК (рисунок 6) в качестве основных варьируемых факторов были приняты следующие показатели:
- разность средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, полученных с дальномеров, расположенных в начале и конце ПСК - ¿1ср-£зср, мм;
- разность средних арифметическихзначений длин путей УЗ-волн, полученных с дальномеров, расположенных в середине и конце ПСК - ¿2ср-£зср, мм;
Выходными величинами (откликами) являлись:
- подача материала в ПСК, ^м, кг/ч;
- расход воздуха в ПСК, Qв, м3/с;
- производительность пневмосепаратора, О,
кг/ч;
- количество примесей в материале на выходе из ПСК, Е, %;
- полнота выделения примесей, Еп, %;
- количество основного материала в осадочной камере, Ей, %.
Контролируемые факторы: начальная засоренность обрабатываемого материала, ЕНач; атмосферное давление воздуха, Р™; температура наружного воздуха, ^; начальная влажность обрабатываемого материала, ^нач.
Рис. 6. Моделирование процесса обработки материала в ПСК Fig. 6. Modeling the process of processing the material in UCS
Диапазоны для L^-Eo^: L2ср—Lзср, при которых воздействие на рабочие органы ПСК не производится, рассчитывались по зависимостям (6), (7) в соответствии со следующей схемой опыта и заносились в программу блока управления (рисунок 5):
Опыт № 1: Xi=0,97; X2=1,03;
Опыт № 2: X:=0,95; X2=1,05;
Опыт № 3: X:=0,93; X2=1,07;
Опыт № 4: X:=0,90; X2=1,10.
Кодирование блока управления
производилось при помощи персонального компьютера, на котором установлена программа Embedded Workbench 6.0 (IAR Systems, Швеция) и программатора, подключенного к блоку управления.
В целях определения минимального количества значений длин путей УЗ-волн для расчета среднего арифметического значения и их обработки в программе устройства производился анализ данных, полученных от УЗ-дальномеров в ходе
работы ПСК. Средние арифметические значения длин путей УЗ-волн, полученных с дальномеров, расположенных в начале, середине и конце ПСК, рассчитывались для всей выборки - для 204 значений. Данные наносились на график (рисунок 7) в виде пунктирных линий. По этим линиям определяли минимальное число значений для расчета среднего арифметического. Далее производились расчеты среднего арифметического значения длин путей УЗ-волн по первым пяти полученным значениям. Затем количество значений увеличивали до 10, 15, 20 и т. д. и находили для них средние арифметические значения. По данным, полученным в результате расчетов, строился график зависимости изменения величины среднего арифметического значения длин путей УЗ-волн, полученных от УЗ-дальномеров, от количества, значений по которым производился расчет.
Для выявления влияния периодичности опроса дальномеров на качество оценки порозности слоя зернового вороха использовалась
выборка з50...600 значений с каждого УЗ-дальномера для расчета среднего арифметического значения длин путей УЗ-волн вначале для всего ряда, затем для рядов по выборкам, сделанным через 1, з, 5, 7, 8 и 10 значений от начала ряда, полученного с каждого УЗ-дальномера. Далее проводился
корреляционный анализ влияния подачи материала на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой Ь^р-Ьзср (по модулю), и влияния расхода воздуха на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой Ь2ср-Ьзср (по модулю), при периодичности опроса УЗ-дальномеров, То -150, 450, 750, 1050, 1020, 1500 мс.
Стандартную ошибку коэффициента корреляции определяли по формуле:
£ =
1 — г2 п — 2
(8)
где г - коэффициент корреляции; п - численность выборки, т. е. число пар значений, по которым вычислен выборочный коэффициент корреляции.
Критерий существенности коэффициента корреляции определяли, как
г
к - Т
(9)
Если Ъфакт > (теор, то корреляционная связь существенна. 1теор находили по таблице Стьюдента, принимая 5 % уровень значимости [19].
Результаты Для определения минимальной периодичности излучения устройством УЗ-волны необходимо учитывать явление отражения УЗ-волны от соприкасающихся крупных частиц зернового вороха. При наличии подобных отраженных волн может происходить «ложная» оценка длины пути УЗ-волны, проходящей через зерновой материал, так как излученная УЗ-волна отражается от частиц зернового слоя и фиксируется УЗ-приемником как результат генерации последующей. Опытным путем определена периодичность излучения, позволяющая исключить «ложную» оценку пути УЗ-волны, она составляет для рассматриваемого ПСК, оснащенного разработанным устройством, 150 мс.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что частота вращения питающего валика, П1, регулирующего подачу материала в ПСК с целью полной его загрузки и обеспечения максимальной производительности, имеет сильную обратную корреляционную связь (-0,96) с разностью
усредненных значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных с ультразвуковых дальномеров в начале и конце ПСК. Частота вращения ротора вентилятора, П2, регулирующего подачу воздуха в ПСК, имеет также сильную обратную корреляционную связь (-0,98) с разностью усредненных значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных с ультразвуковых дальномеров в середине и конце ПСК.
Таким образом, по Ь1ср-Ьзср возможно регулировать подачу материала - частотой вращения двигателя питающего валика, а по Ь2ср-Ьзср регулировать подачу воздуха - частотой вращения двигателя вентилятора при помощи частотных преобразователей.
При определении минимального количества значений длин путей УЗ-волн для расчета среднего арифметического значения и их обработки в программе устройства были получены следующие результаты (рисунок 7).
Характер расположения линий на рисунке 7 говорит о том, что в начале ПСК порозность зернового слоя наименьшая, среднее арифметическое длины волны по выборке около 770 мм. Порозность зернового слоя значительно возрастает в середине канала, где среднее арифметическое длины волны по выборке около 450 мм. В конце очистки среднее значение пути УЗ-волны составляет около 400 мм.
Проведенный дисперсионный анализ величин средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, полученных от дальномеров, расположенных в начале, середине и конце ПСК, показал, что дисперсия по выборке средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, полученных от УЗ-дальномера, расположенного в начале ПСК (Ь^: 37453,7 мм2; середине ПСК (Ь2ср): 6663,4 мм2; конце ПСК (Ьзср): 2203,2 мм2.
Анализируя полученные кривые, можно сделать вывод, о том, что для получения достоверных данных программой разработанного устройства расчет среднего арифметического необходимо проводить не менее чем по 50 значениям.
В ходе экспериментального исследования по выявлению влияния периодичности опроса дальномеров на качество оценки порозности слоя зернового вороха был проведен корреляционный анализ влияния подачи материала на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой Ь1ср—Ьзср (по модулю), и
влияние расхода воздуха на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек
движущийся зерновой слой L2ср-Lзср (по модулю), при разной периодичности опроса УЗ-дальномеров (таблица 1).
L, мм
Рис. 7. Изменение величины среднего арифметического значения длин путей УЗ-волн в зависимости от количества значений, по которым производился расчет: Licp, L2ср, Lзср, - средние арифметические значения длин путей УЗ-волн по результатам расчета данных, полученных от УЗ-дальномеров, расположенных в начале, середине, конце ПСК соответственно; Lвыб - средние арифметические значения длин путей УЗ-волн, рассчитанные по выборкам Fig. 7. The change in the value of the arithmetic mean of the path lengths of the ultrasonic waves depending on the number of values by which the calculation was made: Llсp,L2сp, Lзсp, - arithmetic mean values of path lengths of ultrasonic waves according to the results of calculating data obtained from ultrasonic rangefinders located at the beginning, middle, end of PSC, respectively; Lвыб-arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves calculated from the samples
Таблица 1. Зависимость изменения периодичности опроса дальномеров на качество оценки стохастической структуры очищаемого слоя зернового вороха Table 1. Dependence of the change in the frequency of the survey of range finders on the quality of the assessment of the stochastic structure of the cleaned layer of grain heap
Наименование показателя / Name of indicator
Величина коэффициента корреляции при периодичности опроса, То, мс / The value of the correlation coefficient with the frequency of the survey, То, ms
150 450 750 1050 1200 1500
Влияние подачи материала на разность средних арифметических значений длин путей ультра звуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой Llсp-Lзсp (помодулю) / The effect of the material supply on the difference in arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves penetrating across the moving grain layer L1Cp-L3Cp (modulo)
Влияние расхода воздуха на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой L2gp-L3gp (по модулю) / The effect of air flow on the difference between the arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves penetrating across the moving grain layer L2gp-L3gp (modulo)
0,88 0,84 0,83 0,83 0,88 0,93
0,82 0,83 0,81 0,79 0,79 0,95
Таблица 2. Стандартная ошибка и критерий существенности коэффициента корреляции влияния периодичности опроса дальномеров на качество оценки порозности слоя зернового вороха Table 2. Standard error and criterion for the significance of the correlation coefficient of the influence of the periodicity of the survey of range finders on the quality of assessing the porosity of the grain heap layer
Наименование показателя / Name of indicator
Величина, полученная при анализе
коэффициента корреляции при периодичности опроса, To, мс / The value obtained in the analysis of the correlation coefficient at the periodicity of the survey, To, ms
150 450 750 1 050 1 200 1 500
Стандартная ошибка коэффициента корреляции Sr приоценке влияния подачи материала на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой Llср-Lзср (по модулю) / The standard error of the correlation coefficient Sr when assessing the effect of the material supply on the difference between the arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves penetrating across the moving grain layer Llср-Lзср (modulo)
0,19 0,22 0,23 0,23 0,19 0,15
Стандартная ошибка коэффициента корреляции Sr при оценке влияния расхода воздуха на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой L2ср-Lзср (по модулю) / The standard error of the correlation coefficient Sr when assessing the effect of air flow on the difference between the arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves penetrating across the moving grain layer L2ср-Lзср (modulo)
0,23 0,23 0,24 0,25 0,25 0,13
Критерий существенности коэффициента корреляции tr при оценке влияния подачи материала на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой Llср-Lзср (по модулю) / The criterion of materiality of the correlation coefficient tr in assessing the effect of the supply of material on the difference of arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves penetrating across the moving grain layer Llср-Lзср (modulo)
4,62 3,77 3,61 3,69 4,60 6,35
Критерий существенности коэффициента корреляции tr, при оценке влияния расхода воздуха на разность средних арифметических значений длин путей ультразвуковых волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой L2ср-Lзср (по модулю) / The criterion of materiality of the correlation coefficient tr, when assessing the effect of air flow on the difference between the arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves penetrating across the moving grain layer L2ср-Lзср (modulo)
3,49 3,65 3,32 3,20 3,18 7,23
Оценка надежности коэффициентов корреляции по критерию существенности показала, что корреляционная связь во всех случаях существенна на 5 % уровне значимости, т. к. $гфакт> tтеор (таблица 2).
При периодичности опроса дальномеров, равной 1 500 мс, коэффициенты корреляции влияния подачи материала и воздуха на Еср-^зср и ¿2ср-^зср максимальные, качество оценки порозности слоя
зернового вороха высокое. Т. к. коэффициенты корреляции имеют высокие значения - более 0,79 для всех периодов опроса, для быстроты реагирования системы на изменяющуюся порозность следует принять То = 150 мс. Периодичность опроса дальномеров 150 мс обеспечивает своевременное реагирование системы контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя на изменение уровня псевдоожижения потока зернового вороха.
Анализ экспериментальных данных длин путей УЗ-волн, полученных с УЗ-дальномеров, расположенных в ПСК, зафиксированных программой в процессе проведения лабораторных и производственных испытаний пневмосепарационного канала зерноочистительной машины, оснащенного устройством оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося зернового слоя на персональный компьютер, проводился следующим образом. Разности средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, полученных с дальномеров, расположенных в начале и конце ПСК (Ь1ср-Ьзср),
L, мм
представлены графически на рисунке 8. В целях определения работоспособности устройства на рисунок были нанесены разности значений длин путей УЗ-волн, полученных с дальномеров, расположенных в начале и конце ПСК (Ь1ср-Ьзср), за каждые 50 значений. Согласно теоретическим предпосылкам, представленным в разделе 2 п. 2.3, линия 4 должна находиться в диапазоне 1 (рисунок 8). Обработав данные каждого опыта, были определены диапазоны для Ь1ср-Ьзср и Ь2ср-Ьзср, при которых воздействие на рабочие органы ПСК не производится (рисунок 8).
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
с
Рис. 8. Реализация процесса расчета программой разности средних арифметических значений длин путей УЗ-волн ¿1ср-^зср, полученных в ходе экспериментальных исследований с дальномеров при X\ = 0,95; X2 = 1,05: 1 - диапазон для ¿1ср-£зср, при которых воздействие на рабочие органы ПСК не производится; 2 - разность значений длин путей УЗ-волн, полученных от датчиков, расположенных в начале и конце ПСК (¿1ср-£зср); 3 - заданная разность средних арифметическихзначений длин путей УЗ-волн, полученных с датчиков, расположенных в начале и конце ПСК (ALn); 4 - величины средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, полученных от УЗ-дальномеров рассчитанные по 50 значениям; ¿р - период расчета разности средних арифметическихзначений длин путей УЗ-волн, полученных с датчиков, расположенных в начале и конце ПСК (¿1ср-£зср), по 50 значениям Fig. 8. Implementation of the process of calculating by the program the difference of arithmetic mean values of path lengths of ultrasonic waves £\ср-£зср, obtained during experimental studies with rangefinders at X\ = 0,95; X2 = 1,05: 1 - range for £\ср-£зср, in which the impact on the working bodies of the PSC is not made; 2 - the difference in the values of the path lengths of ultrasonic waves obtained from sensors located at the beginning and end of PSC (¿1ср-£зср); 3 - given difference of arithmetic mean values of path lengths of ultrasonic waves received from sensors located at the beginning and end of PSC (ALn); 4 - values of arithmetic mean values of path lengths of ultrasonic waves obtained from ultrasonic rangefinders calculated from 50 values; ¿р - the period of calculating the difference between the arithmetic mean values of the path lengths of ultrasonic waves obtained from sensors located at the beginning and end of PSC (Х^р-Хзср), by 50 values
Дальномеры очень чувствительны к изменению структуры слоя. При очистке в начале ПСК среднее значение по выборке пройденного пути УЗ-волны составляет около 770 мм, что объясняется высокой плотностью зернового слоя и высокой его засоренностью в начале очистки. В конце очистки среднее арифметическое значение длины пути УЗ-волны составляет около 400 мм, что
объясняется равномерностью распределения зерна по объему слоя.
Результаты дисперсионного анализа работы устройства контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя в ПСК при обработке яровой пшеницы и изменения порозности зернового слоя в ПСК в зависимости от параметров работы устройства приведены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3. Результаты дисперсионного анализа разностей значений длин путей УЗ-волн, полученных с дальномеров, расположенных в ПСК
Table 3. The results of the analysis of variance of the differences in the values of the path lengths of ultrasonic waves obtained from rangefinders located in the PSC
Параметры работы устройства управления процессом очистки / Parameters of operation of the cleaning process control device
Дисперсия числового
ряда L^-^, мм2/ Dispersion of a number series Llср-Lзср, mm2
Дисперсия числового
ряда L2ср-Lзср, мм2/ Dispersionof a number series L2ср-Lзср, mm2
Среднее значение дисперсии, мм2/ The average value of dispersion, mm2
Опыт № 1: X1 = 0,97; X2=1,03 / Experience No. 1: X1 = 0,97; X2 = 1,03
Опыт № 2: X1 = 0,95; X2 = 1,05 / Experience No. 2: X1 = 0,95; X2 = 1,05
Опыт № 3: Х1 = 0,93; X2 = 1,07 / Experience No. 3 Х1 = 0,93; X2 = 1,07;
Опыт № 4: X1 = 0,90; X2 = 1,10 / Experience No. 4: X1 = 0,90; X2 = 1,10
91 402 40 876 72 223 95 954
15 855 4 648 4 084 30 412
53 629 22 762 38 154 63 183
Таблица 4. Порозность зернового слоя в ПСК в зависимости от параметров работы устройства управления процессом очистки, %
Table 4. Porosity of the grain layer in the UCS depending on the operation parameters of the cleaning process control device,%
Величина / Magnitude
порозности порозности порозности среднего значения среднеквадрати-ческого отклонения порозности в ПСК / the mean value of the standard deviation of porosity in PSC
Параметры работы устройства управления процессом очистки / Parameters of the operation of the cleaning process control device зернового слоя в начале ПСК/ среднеквадрати-ческое отклонение порозности / porosity cereal layer at the beginning of PSC / зернового слоя в середине ПСК / среднеквадрати-ческое отклонение порозности / porosity grain layer in the middle of PSC / зернового слоя в конце ПСК/ среднеквадрати-ческое отклонение порозности / porosity grain layer at the end of PSC /
standard deviation standard deviation standard deviation
of porosity of porosity of porosity
1 2 3 4 5
Опыт № 1: X1 = 0,97; X2 = 1,03 /
Experience No. 1: 66/6,89 74/1,64 76/0,84 3,12
X1 = 0,97; X2 = 1,03
Опыт № 2: X1 = 0,95; X2 = 1,05 /
Experience No. 2: 56/2,83 73/1,72 74/1,33 1,96
X1 = 0,95; X2 = 1,05
Окончание таблицы 1 / End of table 1
1
4
5
Опыт № 3: Xi = 0,93; X2 = 1,07 / Experience No. 3
X1 = 0,93; X2 = 1,07;
52/2,16
67/4,52
75/1,04
2,57
2
3
Опыт № 4: X1 = 0,90; X2 = 1,10 /
Experience No. 4: 45/6,61 72/2,96 76/1,09 3,55
X1 = 0,90; X2 = 1,10
Из таблиц 4 и 5 следует, что система работает наиболее устойчиво при Х1 = 0,95; Х2 = 1,05. В этом режиме наименьшие средняя дисперсия -22 762 мм2 и среднеквадратическое отклонение порозности на всей длине опорной сетки ПСК -1,96 %, что подтверждает эффективность данного режима.
Результаты экспериментальных исследований определения параметров работы разработанного устройства с системой контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя ПСК представлены в таблице 5.
Таблица 5. Производительность и качество работы ПСК при различных параметрах работы созданного устройства контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя
Table 5. Productivity and quality of work of PSC at various parameters of the developed device for monitoring and ensuring a given porosity of the grain layer
Количество Количество
примесей в основного
материале на материала в
выходе из осадочной
ПСК, Е, % / камере, Eh , % /
The amount of The amount of
impurities in basic material in
the material at the
the outlet of sedimentation
the PSQ Е, % chamber, Eh, %
0,62 2,02
Параметры работы устройства управления процессом очистки / Parameters of operation of the cleaning process control device
Производительность пневмосепара тора, G, кг/ч / Air separator productivity, G, kg / h
Начальная засоренность обрабатываемого материала, Енач, % / Initial weediness of the processed material, E нач, %
Полнота выделения примесей, En, % / The completeness
of the allocation of impurities, En, %
Опыт № 1:
X1 = 0,97; X2 = 1,03 / Experience No. 1: X1 = 0,97; X2 = 1,03
756,00
5,97
89,6
Опыт № 2:
X1 = 0,95; X2 = 1,05 / Experience No. 2: 2002,50 3,48 0,29 0,32 91,7
X1 = 0,95; X2 = 1,05
Опыт № 3: X1 = 0,93; X2 = 1,07 /
Experience No. 3 X1 = 0,93; X2 = 1,07;
1512,00
2,05
0,49
0,14
76,1
Опыт № 4:
X1 = 0,90; X2 = 1,10 / Experience No. 4: X1 1192,50 4,59 0,45 0,54 90,2
= 0,90; X2 = 1,10
Экспериментальные исследования показали, что система контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя при установке значений Х1 = 0,95; Х2 = 1,05 обеспечивает рациональную работу ПСК. В этом режиме наблюдается высокая
производительность ПСК - 2 002,5 кг/ч, засоренность зерна на выходе из ПСК - 0,29 %, наличие основного материала в осадочной камере -0,32 %, полнота выделения сорных примесей -91,05 %.
Обсуждение
Применение разработанного способа контроля и обеспечения заданной порозности движущегося зернового слоя на основе УЗ в ПСК позволяет проводить качественную очистку зернового вороха с изменяющимися физико-механическими свойствами. Это объясняется тем, что скорость распространения УЗ-волн в зерновом слое многократно выше, чем скорость движения отдельно взятых компонентов псевдоожиженного слоя.
Система контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя при установке значений Х1 = 0,95; Х2 = 1,05 обеспечивает работу ПСК в соответствии с требованиями к качеству работы машин вторичной очистки зерна. При вторичной очистке потери полноценного зерна должны быть не более 5 %, дробление - не более 0,1 %, полнота выделения сорных примесей - не ниже 80 % [20].
Полученные аналитические выражения (6), (7) позволяют запрограммировать микроконтроллер и контролировать процесс очистки зерна, повысить эффективность процесса очистки в целом.
К недостаткам разработанного способа можно отнести то, что при его применении в зерноочистительных машинах будет использоваться сложная аппаратура, и для поддержания ее работоспособности потребуется высокая квалификация обслуживающего персонала.
Результаты данного исследования можно использовать в ПСК зерноочистительных машин, где обрабатываемый материал проходит по наклонной сетке. При этом вмешательство в уже имеющиеся системы регулирования минимальное. Система контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя в ПСК может работать как отдельное устройство, выносные дальномеры и блок управления легко монтируются в любую конструкционную и электрическую схемы зерноочистительной машины.
Приведенные результаты исследования являются продолжением авторской работы в области создания сложного технологического процесса послеуборочной обработки зерна. В дальнейшем возможно использование результатов данных исследований для автоматизации процесса сепарации в вертикальных ПСК, где движение зерновой массы внутри ПСК осуществляется за счет силы тяжести.
Заключение
1. Разработан способ контроля и обеспечения, заданного псевдоожижения зернового слоя в ПСК по характеру изменения порозности слоя зернового вороха в процессе его очистки. Исследования показали, что подачу материала возможно устанавливать и контролировать по разности среднихарифметиче-ских значений длин путей УЗ-волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных от УЗ-дальномеров, установленных в начале и конце ПСК. Подачу воздуха возможно устанавливать и контролировать по разности средних арифметических значений длин путей УЗ-волн, пронизывающих поперек движущийся зерновой слой, полученных от УЗ-дальномеров, установленных в середине и конце ПСК.
2. Определены рациональные параметры работы разработанного устройства контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя в ПСК очистителя. Периодичность опроса УЗ-дальномеров - 150 мс; минимальная выборка для расчета разности средних арифметических значений длин путей УЗ-волн - 50 значений. Границы интервала варьирования разности средних арифметических значений длин путей УЗ-волн ±5 % от заданных значений. При этих параметрах обеспечивается качество очистки зернового вороха со стохастическим изменением физико-механических свойств, соответствующее требованиям к машинам вторичной очистки зернового вороха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Долгосрочная стратегия развития зернового комплекса Российской Федерации до 2035 года. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 10 августа 2019 г. № 1796-р.
2. Novainfo. Экономические науки. Продовольственная безопасность России [Электронный ресурс]. URL: https://novainfo.ru/article/4805.
3. Чекмарев П. А., Глинушкин А. П., Старцев В. И. Производство органической продукции - конкурентное преимущество АПК Российской Федерации // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 3. С. 5-6.
4. Присяжная И. М., Присяжная С. П., Синеговская В. Т. Математическое моделирование процесса обмолота и сепарации зерна в двухфазном молотильном устройстве комбайна // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 7. С. 76-79.
5. Белов В. В., Петропавловская В. Б., Шлапаков Ю. А. Лабораторные определения свойств строительных материалов и композиций для их изготовления // Издательство Ассоциации строительных вузов. : Москва 2003.
6. Демченко В.А., Казаков Ю. Р. Пути повышения точности работы дозаторов для сыпучих пищевых продуктов // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2015. № 1. С.37-42.
7. Цугленок Г. И., Холанская А. П., Зубова Р. А. Методы предпосевной обработки семян многолетних бобовых трав // Энергетика и энергосбережение: сб. ст. Красноярск, 2004. Вып. 2. С. 9-13.
8. Кайшева Л. И. и др. Выделение твердых семян люцерны на виброфрикционном сепараторе // Послеуборочная обработка семян на вибрационных семяочистительных машинах: сб. науч. тр. М., 1987. С. 140-145
9. Цугленок Г. И., Зубова Р. А., Богульский И. О. Электротехнологическая установка для предпосевной обработки семян с твердой оболочкой // Вестник КрасГАУ. 2012. № 5. С. 347-350.
10. Кольцова Л. Н., Прокофьев М. К. Влияние ультразвука на прорастание твердых семян люцерны // Селекция семеноводства. 1971. №1. С. 59.
11. Мачихин С. А., Рындин А. А., Васильев А. М., Стрелюхина А. Н. Движение верхнего слоя зерновой смеси на вибрирующей рифленой поверхности // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 4. С. 55-62. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-55-62
12. Ведмеденко Н. С., Пальчиков А. Н., Антуфьев В. Т. Применение ультразвука для повышения качества сепарирования круп // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2015. № 4. С. 13-19.
13. ЖУРНАЛКО Техника - молодёжи 1950-04 [Электронный ресурс]. URL: http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/ 1950-04--num9
14. Жуков В. Г., Чесноков В. М., Малеева Е. Н. Определение напряжения в малой частице, движущейся вместе с жидкостью в межтарелочном пространстве сепаратора // Достижения науки и тех -ники АПК. 2018. Т. 32. № 8. С. 78-81.
15. Вязкость - псевдоожиженный слой [Электронный ресурс]. URL: https://www.ngpedia.ru/ id635587p1.html
16. Теплофизические свойства зерна [Электронный ресурс]. URL: https://suplicio.ru/zernosushenie/149-teplofizicheskie-properties-zerna.html
17. Ультразвуковой дальномер HC-SR04: подключение, схема, характеристики [Электронный ресурс]. URL:http://wiki.amperka.ru/%D0%BF%D 1%80%D0%BE%D0%B4%D 1%83%D0%BA%D 1%82%D 1%8B:hc-sr04-ultrasonic-sensor-distance-module
18. Линейные размеры и крупность зерна и семян [Электронный ресурс]. URL: http://visacon.ru/zernovedenie/1782-lineynye-razmery-i-krupnost-zerna-i-semyan.html
19. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 4-е перераб. и доп. М. : Колос, 1979. 416 с.
20. Технологические требования к новым техническим средствам в растениеводстве. М. : ФГНУ «Ро-синформагротех», 2008. 60 с.
Дата поступления статьи в редакцию 16.03.2020, принята к публикации 17.04.2020.
Информация об авторах: Волхонов Михаил Станиславович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технические системы в агропромышленном комплексе»
Адрес: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», 156530, Россия, Костромская область, Костромской район, п. Караваево, Учебный городок д. 34 E-mail: vms72@mail.ru;, Spin-код: 1769-6386
Бушуев Иван Валерьевич, кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры «Электроснабжение и эксплуатация электрооборудования»
Адрес: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», 156530, Россия, Костромская область, Костромской район, п. Караваево, Учебный городок д. 34 E-mail: biv2005g@mail.ru Spin-код: 1084-3667
Волхонов Роман Михайлович, аспиранткафедры «Электроснабжение и эксплуатация электрооборудования» Адрес: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», 156530, Россия, Костромская область, Костромской район, п. Караваево, Учебный городок д. 34 E-mail: roman94-44@bk.ru Spin-код: 8583-6781
Зимин Игорь Борисович, кандидат технических наук, доцент,
заведующий кафедрой «Автомобили, тракторы и сельскохозяйственные машины»
Адрес: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Великолукская государственная сельскохозяйственная академия», 182112, Россия, Северо-Западный
федеральный округ, Псковская обл., г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2
E-mail: igzimin@yandex.ru
Spin-код: 2254-6890
Сорока Илья Юрьевич, аспирант кафедры «Технические системы в агропромышленном комплексе» Адрес: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», 156530, Россия, Костромская область, Костромской район, п. Караваево, Учебный городок д. 34 E-mail: ilya.soroka.93@mail.ru Spin-код: 9069-8021
Заявленный вклад авторов:
Волхонов Михаил Станиславович: общее руководство проектом, формулирование основной концепции исследования, анализ и дополнение текста статьи.
Бушуев Иван Валерьевич: совместное осуществление анализа научной литературы по проблеме исследования, решение организационных и технических вопросов по подготовке текста
Волхонов Роман Михайлович: проведение экспериментов, сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта статьи.
Зимин Игорь Борисович: сбор и обработка материалов.
Сорока Илья Юрьевич: совместное осуществление анализа научной литературы по проблеме исследования, решение организационных и технических вопросов по подготовке текста.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Dolgosrochnaya strategiya razvitiya zernovogo kompleksa Rossijskoj Federacii do 2035 goda. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossijskoj Federacii ot 10 avgusta 2019 g. № 1796-r
2. Novalnfo. Ekonomicheskie nauki. Prodovol'stvennaya bezopasnost' Rossii [Jelektronnyj resurs] Available at: https://novainfo. ru/article/4805.
3. Chekmarev P. A., Glinushkin A. P., Starcev V. I. Proizvodstvo organicheskoj produkcii - konkurent-noe preimushchestvo APK Rossijskoj Federacii [Organic production is a competitive advantage of the agro-industrial complex of the Russian Federation], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology in agriculture], 2018, Vol. 32, No. 3, pp. 5-6.
4. Prisyazhnaya I. M., Prisyazhnaya S. P., Sinegovskaya V. T. Matematicheskoe modelirovanie processa obmolota i separacii zerna v dvuhfaznom molotil'nom ustrojstve kombajna [Mathematical modeling of the process of threshing and separation of grain in a two-phase threshing device of a combine], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology in agriculture], 2018, Vol. 32, No. 7, pp. 76-79.
5. Belov V. V., Petropavlovskaya V. B., SHlapakov YU. A. Laboratornye opredeleniya svojstv stroitel'nyh materialov i kompozicij dlya ih izgotovleniya [Laboratory determination of the properties of building materials and compositions for their manufacture], Publ. Associacii stroitel'nyh vuzov. : Moskow, 2003.
6. Demchenko V. A., Kazakov YU. R. Puti povysheniya tochnosti raboty dozatorov dlya sypuchih pishchevyh produktov [Ways to improve the accuracy of dispensers for bulk food], Nauchnyj zhurnal NIUITMO Seriya «Processy i apparaty pishchevyh proizvodstv [Scientific journal NRU ITMO: Series «Processes and Food Production Equipment»], 2015. No. 1. pp. 37-42.
7. Cuglenok G. I., Holanskaya A. P., Zubova R. A. Metody predposevnoj obrabotki semyan mnogoletnih bobovyh trav [Ways to improve the accuracy of dispensers for bulk food], Energetika i energosberezhenie [Energy and energy saving], Krasnoyarsk, 2004. Vol. 2. pp. 9-13.
8. Kajsheva L. I. i dr. Vydelenie tverdyh semyan lyucerny na vibrofrikcionnom separatore [Isolation of solid alfalfa seeds on a vibratory friction separator], Posleuborochnaya obrabotka semyan na vibracionny semyaochis-
titel'nyh mashinah: sb. nauch. tr. [Post-harvest seed treatment on vibratory seed cleaning machines: Sat. scientific tr]. Moscow, 1987. pp. 140-145.
9. Cuglenok G. I., Zubova R. A., Bogul'skij I. O. Elektrotekhnologicheskaya ustanovka dlya predposevnoj obrabotki semyan s tverdoj obolochkoj [Electrotechnological installation for presowing treatment of seeds with hard shell], VestnikKrasGAU [Bulletin of KrasGAU], 2012. No. 5. p. 347-350.
10. Kol'cova L. N., Prokofev M. K. Vliyanie ul'trazvuka na prorastanie tverdyh semyan lyucerny [The influence of ultrasound on the germination of hard alfalfa seeds], Selekciya semenovodstva [Selection of seed production], 1971. No.1. pp. 59.
11. Naumenko N. V., Potoroko I. YU., Kretova YU. I., Kalinina I. V., Pajmulina A. V., Caturov A. V. K vo-prosu intensifikacii processa prorashchivaniya zerna [On the issue of intensification of the process of grain germination], Dal'nevostochnyj agrarnyj vestnik [Far Eastern Agricultural Bulletin], 2018. No. 4 (48). pp. 109-115
12. Machyhin S. A., Ryndin A. A., Vasiliev A. M., Streljuhina A. N. Dvizhenie verhnego sloya zernovoj smesi na vibriruyushchej riflenoj poverhnosti [Movement of the top layer of the grain mixture on the vi-brating grooved surface], Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2018, Vol. 80, No. 4, pp. 55-62. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-55-62
13. ZHURNALKO Tekhnika - molodyozhi 1950-04 [Jelektronnyj resurs]. Available at: http ://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/ 1950-04--num9
14. Machyhin S. A., Ryndin A. A., Vasiliev A. M., Streljuhina A. N. Dvizhenie verhnego sloya zernovoj smesi na vibriruyushchej riflenoj poverhnosti [Movement of the top layer of the grain mixture on the vi-brating grooved surface], Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2018, Vol. 80, No. 4, pp. 55-62. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-55-62
15. Vyazkost' - psevdoozhizhennyj sloj [Jelektronnyj resurs]. Available at: https://www.ngpedia.ru/ id635587p1.html
16. Teplofizicheskie svojstva zerna [Jelektronnyj resurs]. Available at: https://suplicio.ru/zernosushenie/149-teplofizicheskie-properties-zerna.html
17. Ul'trazvukovoj dal'nomer HC-SR04: podklyuchenie, skhema, harakteristiki [Jelektronnyj resurs]. Available at: http ://wiki.amperka.ru/%D0%BF%D 1 %80%D0 %BE%D0%B4%D 1 %83%D0%BA%D 1 %82%D 1%8B:hc-sr04-ultrasonic-sensor-distance-module
18. Linejnye razmery i krupnost' zerna i semyan [Jelektronnyj resurs]. Available at: http://visacon.ru/zernovedenie/1782-lineynye-razmery-i-krupnost-zerna-i-semyan.html
19. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'tatov issledovanij) [ Field experiment methodology (with the basics of statistical processing of research results) ], Moscow: Kolos, 1979. 416 p.
20. Tekhnologicheskie trebovaniya k novym tekhnicheskim sredstvam v rastenievodstve [Technological requirements for new technical means in crop production], Moscow. FGNU «Rosinformagrotekh», 2008. 60 p.
Submitted 16.03.2020; revised 17.04.2020.
About the authors: Mikhail S. Volkhonov, Dr. Sci. (Engineering), professor, professor of the chair «Technical systems in the agro-industrial complex»
Address: Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Kostroma State Agricultural Academy»,156530, Russia, Kostroma Region, Kostroma Region, Karavaevo Village, Training Town, 34 E-mail: vms72@mail.ru Spin-Kog: 1769-6386
Ivan V. Bushuev, Ph. D. (Engineering), associate Professor of the chair «Supply and Operation of Electrical Equipment»
Address: Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Kostroma State Agricultural Academy», 156530, Russia, Kostroma Region, Kostroma Region, Karavaevo Village, Training Town, 34 E-mail: : biv2005g@mail.ru Spin-Kog: 1084-3667
Roman M. Volkhonov, post-graduate student of the chair «Supply and Operation of Electrical Equipment» Address: Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Kostroma State Agricultural Academy», 156530, Russia, Kostroma Region, Kostroma Region, Karavaevo Village, Training Town, 34 E-mail: roman94-44@bk.ru Spin-Kog: 8583-6781
Igor В. Zimin, Ph. D. (Engineering), associate Professor, head of the chair «Cars, tractors and agricultural machines», Address: Federal state budgetary educational institution of higher education «Velikiye Luki State Agricultural Academy», 182112, Russia, North-Western Federal district, Pskov region, Velikiye Luki, Lenin Ave., 2 E-mail: igzimin@yandex.ru Spin code: 2254-6890
Ilya Y. Soroka, post-graduate studentof the chair «Technical systems in the agro-industrial complex»,
Address: Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Kostroma State Agricultural Academy»,
156530, Russia, Kostroma Region, Kostroma Region, Karavaevo Village, Training Town, 34
E-mail: ilya.soroka.93@mail.ru
Spin-Kog: 9069-8021
Contribution of the authors:
Mikhail S. Volkhonov: general project management, formulation of the main research concept, analysis and addition of the article text.
Ivan V. Bushuev: joint analysis of scientific literature on the research problem, solving organizational and technical issues related to the preparation of the text.
Roman M. Volkhonov: conducting experiments, collecting and processing materials, preparing the initial version of the article.
Igor B. Zimin: collection and processing of materials.
Ilya Y.Soroka: joint analysis of scientific literature on the problem of research, solving organizational and technical issues for the preparation of the text.
All authors have read and approved the final manuscript.
