CC BY
26
Троценко В.В., Забудский А.И., Комендантов В.В. Повреждение зерна ячменя машинами при механизированной обработке // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№1 (8) январь - март. - URL http://e-journal.omgau.rU/index.php/2017/1/35-statya-2017-1/783-00310. - ISSN 2413-4066
УДК 633.1:631.554
Троценко Виктор Васильевич
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск. eltctric@yandex.ru
Забудский Андрей Иванович
Ассистент
ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск. zabuda88@list.ru
Комендантов Вадим Вячеславович
Магистрант
ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск. vv.komendantov1531@omgau.org
Повреждение зерна ячменя машинами при механизированной обработке
Аннотация. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований предлагается метод оценки повреждающей способности машин технологической линии с учетом состояния зернового материала ячменя и его физико-механических свойств. Ключевые слова: зерно, ячмень, повреждающая способность машин, технологическая линия, повреждения.
ВВЕДЕНИЕ
Резервом увеличения производства зерна является снижение его механических повреждений. Уменьшить количество поврежденных зерен в партии обрабатываемого материала часто затруднительно, по причине сложности в определении наиболее напряженного участка технологической линии. Сложность заключается в том, что материал, переходя от одной машине к другой, меняет свои физико-механические свойства и состояние [1]. Под физико-механическими свойствами подразумеваются влажность зерна, содержание примесей, температура, под состоянием материала понимается уже имеющееся количество механических повреждений в партии, зависящее числа его пропусков через машину. По этой причине необходим специальный метод, позволяющий определить «повреждающую способность» машин или их узлов, вне зависимости от других факторов.
Попытки оценки машин были ранее предложены авторами в работах [2,3]. Однако, эти методики не исключали влияние исходного повреждения зернового материала и его физико-механических свойств на показатель механических повреждений. В работах [4,5], влияние предшествующего состояния материала было учтено, но не учтены физико-механические свойства. В методиках [6,7] исключено влияние вышеуказанных факторов, но рассмотрены только такие культуры, как пшеница и гречиха.
Задача наших исследований - расширить возможности такой методики и применить ее к такой важной сельскохозяйственной культуре как ячмень[8,9].
По аналогии с методикой [7] для определения «повреждающей способности» машин были проведены исследования на образцах зерна ячменя ручного обмолота различной влажности при пропуске их через специальную эталонную машину - ударную машину.
При определении степени травмированности зерна определялся суммарный показатель механических повреждений дп, равный сумме 8i видов травм. Для ячменя были выделены следующие виды травм:
дробленые зерна (макротравмы);
зерна с повреждённой плодовой оболочкой и небольшими сколами поверхности, в том числе с выбитым или поврежденным зародышем (микротравмы).
Определим значение суммарного показателя в зависимости от числа пропусков зерна через машину. Для чего проведем следующую цепочку рассуждений.
Пусть Р = f (Ж,р) - вероятность повреждения зерна за один пропуск, тогда вероятность не повреждения зерна за один пропуск будет равна
Q=1-P (1)
В то же время в силу независимости наступления событий т.е. появление механических повреждений при каждом пропуске вероятность того, что зерно не будет повреждено при V -м числе пропусков равна произведению вероятностей
б, = • • 03 •... • Qv = 0/ = (1 - f (Ж, Р)У. (2)
Вероятность же того, что зерно будет повреждено при ,-м числе пропусков при влажности зерна Ж и «повреждающей способности машины» Р
5П(у,Ж,Р)= 1 -60 = 1 -(1 -f(W,Р)) . (3)
Функция f (Ж, р) может быть найдена, если экспериментальное значения суммарного показателя механических повреждений д п от влажности Ж при одном каком-то значении
V числа пропусков зерна через ударную машину (Р =1) подставить в уравнение (3). Результаты серии опытов представлены на рис.1
Выразим из этого уравнения (3) f (Ж, р), получим
f (Ж) = 1 - V1 - дп (V, Ж)
Аппроксимируя с помощью метода наименьших квадратов полученный при ,=5 ряд данных параболической зависимостью, имеем
f (Ж) = 0,0022Ж2 - 0,1065Ж + 1,3499 (4)
1,200 1,000 0,800
ч 0,600
0,400 0,200
й 0,000
ч л . ^ \ Л ✓ *
X 4 о \ \ ч\\ Т У7) / / / /о /
\ N4 ч- ч ч х ■ _с // /3 / у / /
/ ,7 1 _
10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00
Влажность 1ерна ГГ, %
Рис.1 - Показатель механического повреждения зерна в замисимости от его влажности и колличества пропусков через машину
В итоге с учетом (4) уравнение (3) примет вид
8П(у,W,/) = 1 -(1,3499 + 0,1045 W- 0,0022 W2) у (5)
Так при десятикратной обработке (у = 10) вероятность повреждения зерна равна
8П(у,Ж,/) = 1 -(1,3499 + 0,1045 W- 0,0022 W2
Анализ соответствующих экспериментальных данных показывает, что полученная формула удовлетворительно описывает эти данные при у =5, 10, 15, 20 и 25 пропусках зерна через машину в диапазоне изменения влажности W от 10 до 35%, коэффициент достоверности аппроксимации при этом составляет^2 =0,78.
Определим влажность, при которой зерно получает наименьшее количество механических повреждений. Для этого исследуем функцию (5) при у=1 на экстремум: найдем производную и приравняем ее к нулю
д3 П (у,Ж, 3) = у ■ (1,3499 + 0,1065 Ж - 0,0022Ж2 )у-1 = 0,0044Ж - 0,1065 = 0
дЖ v ;
Откуда Ж=24,2%. Задаваясь изменением влажности ±2% от полученного минимального значения, определим диапазон изменения 8п (у,Ж) при различных у. Отклонение 8п (у,Ж) от минимального значения при различных числах пропусков у составляют порядка 10-15%, что из-за высокой вариабельности параметров зернового материала, может находиться в пределах ошибки опыта. Поэтому от 22 до 26% - вполне можно считать диапазоном влажности при котором зерно получает минимум повреждений.
Отходя от модели, т.е. ударной машины и переходя к произвольной машине технологической линии коэффициент / будет отличен от единицы и выражение (5) примет вид
8П (у, Ж, 3)= 1 -((1,3499 + 0,1045 Ж - 0,0022 Ж2)/) у (6)
Выражая из него 3, получим
р = 1 - V1 - дп (V,Ж,р) Р 1,3499 + 0,1045 Ж - 0,0022 Ж2 (7)
Полученное уравнение (7) может быть использовано для оценки, повреждающей способности машин, входящих в состав технологических линий. Чем выше значение Р, тем интенсивнее машина повреждает зерно.
Порядок определения Р следующий: вначале по исходному зерновому материалу
определяется суммарное повреждение дп (У,> Ж, Р), затем параметры исходного зернового материала подставляются в уравнение (7) и определяется значение Р1. После прохождения зернового материала через машину точно также определяется значение Р2. В итоге повреждающая способность машины
Р = Р2 - Р1 (8)
Предлагаемы метод оценки даёт возможность исключить влияние исходного повреждения зерна и его физико-механических свойств объективно оценить какая из машин в наибольшей степени травмирует зерно.
Дальнейших исследованиях для определения, количества проросших семян, будет использоваться устройство для проращивания семян [10,11], которое позволит выявить количество жизнеспособных семян после их предварительного травмирования.
Ссылки на источники
1. Троценко В.В., Забудский А.И., Комендантов В.В. Устройство для транспортировки сыпучего материала// Сб. науч. тр./ Новая наука: Стратегии и векторы развития/ Агенство международных исследований, г. Уфа, 2016.- №5-2(82). С. 265-267.
2. Громов А. Г., Глотов В. П., Новиков П. А. Влияние режимов работы ковшовых элеваторов на повреждение зерна // Тр. ин-та /ЧИМЭСХ, 1969. - Вып. 36. - С. 225 - 232
3. Пугачев А. Н. Повреждение зерна машинами. - М. : Колос, 1976. - 319 с.
4.Зюзьков Б. И., Чудин И. А. О едином показателе механических повреждений семян
// Тр. ин-та / Омский СХИ. - 1972. - С. 38 - 40.
5. Панов А. А. Технология послеуборочной обработки семян зерновых культур. - М. : 1981. - 144 с.
6. Чудин И. А. Оценка машин по степени повреждения зерна // Сибирский вестник с.-х науки. - 1984. - № 2. - С. 90 - 97.
7. Троценко В. В. Троценко И. В. Оценка машин по степени повреждения зерна гречихи.// Механизация сельскохозяйственного производства в начале XXI века: Сб. науч. тр./ Новосибирский ГАУ. Инженерный ин-т. - Новосибирск, 2001. - С.94 - 97.
8. Троценко В.В. Забудский А.И. Травмирование семян ячменя при послеуборочной обработке.// Инновационное развитие АПК Северного Зауралья: Сб. науч. тр./ Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2013. - С. 264-267.
9. Троценко В.В. Забудский А.И. Травмирование семян ячменя при послеуборочной обработке.// Перспектив технического сервиса для предприятий АПК: Сб. науч. тр./ ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, 2013.- С. 83-86.
10. Алгазин Д.Н, Воробьев Д.А., Забудский А.И., Повышение эффективности предпосевной обработки семян в условиях защищенного грунта.// Вестник Омского аграрного университета, 2015.-№1 (17). С. 65-68.
11. Алгазин Д.Н., Воробьев Д.А., Забудский А.И, Забудская Е.А. Повышение автоматизации проращивания семян.// Сборник Достижения науки- агропромышленному производству. Материалы ЦУ международной научно-технической конференции./ ФГБОУ ВО Южно-Уральский государственный аграрный университет, 2016.-С. 245-251.
Victor Trotsenko
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor FSBEI HO Omsk SA U, Omsk
Andrey Zabudsky
Assistant Professor FSBEI HO Omsk SA U, Omsk
Vadim Komendantov
Master's Degree Student FSBEI HO Omsk SA U, Omsk
The Barley Grain's Damage by Machines during the Mechanized Process
Abstract. Depending on the theoretical and experimental researches, this article proposes the method for evaluation of the damaging ability of the technological line machines, taking into the account the condition of grain's barley material and its physical and mechanical properties. Keywords: grain, barley, damaging ability, technological line machines, damage.
