CC BY
1
УДК 631.348.4
DOI 10.36461/N P.2022.62.2.012
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ДВУХДИСКОВЫХ РАСПРЕДЕЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ МАШИН ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН
О.Ю. Мачнева1, аспирант; К.З. Кухмазов1, доктор техн. наук, профессор; А.В. Мачнев2, доктор техн. наук, доцент; В.А. Мачнев1, доктор техн. наук, профессор; И.А. Успенский3, доктор техн. наук, профессор; Б.Н. Федоренко2, доктор техн. наук, профессор;
А.В. Яшин1, кандидат техн. наук, доцент
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия,
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет пищевых производств», г. Москва, Россия,
3Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», г. Рязань, Россия, т. (937) 43-43-711, e-maiL: mav700@maiL.ru
Одним из путей сохранения семенного материала с момента уборки до появления всходов является подготовка семян к посеву, называемая протравливанием, при этом наибольшее распространение получили однодисковые камерные протравливатели семян зерновых культур, у которых при максимальных подачах существенно снижается качество протравливания. Поэтому целью исследования явилась разработка распределяющего устройства камеры протравливания для повышения качества протравливания семян зерновых культур. Для ее решения необходимо было разработать двухдисковое распределяющее устройство, способное повысить качество протравливания, провести теоретическое обоснование его применения, а также дать предварительную оценку применения устройства в лабораторных условиях. Поэтому разработано двухдисковое распределяющее устройство, способное перераспределять потоки семян между нижним сплошным и верхним кольцевым дисками при изменении подачи. Теоретические исследования базировались на законах классической механики и математики. В результате установлены силы, действующие на семя, дифференциальные уравнения движения несвободной материальной точки и движения семени по вращающимся дискам в аналитической форме двухдискового распределяющего устройства, состоящего из верхнего кольцевого и нижнего сплошного дисков с полимерными распределителями, а также критическая скорость приводного вала 13,5 с-1, которая определяет момент начала скольжения семени по дискам. Найдена действительная угловая скорость (56,5 с-1) превышающая критическую 13,5 с-1 в 4,2 раза, что достаточно для формирования равномерного потока семян дисками, направляемыми на отражатели. Оценку применения разработанного устройства в лабораторных условиях обеспечивает максимальная подача семян, которая составила 5,84 кг/с, неравномерность подачи - 3,1 %, а дробление протравливателем 0,04 %, что благополучно скажется на повышении качества протравливания.
Ключевые слова: протравливание, машина для подготовки семян, семя, двухдисковое распределяющее устройство, дифференциальные уравнения, верхний кольцевой диск, угловая скорость, нижний сплошной диск
Для цитирования: Мачнева О.Ю., Кухмазов К.З., Мачнев А.В., Мачнев В.А., Успенский И.А., Федоренко Б.Н., Яшин А.В. Теория и практика при разработке двухдисковых распределяющих устройств машин для подготовки семян. Нива Поволжья, 2022, 2 (62), с. 3003. DOI 10.36461/NP.2022.62.2.012
Введение
Основным вопросом, стоящим перед зерно-сеющими хозяйствами, по-прежнему остается сохранение семенного материала от момента уборки и послеуборочной доработки до появления всходов, что можно достичь путем подготовки семян к посеву [1-10]. На сегодняшний день применяют пять основных способов подго-
товки семян сельскохозяйственных культур - калибрование, дражирование, протравливание (с инкрустацией и без нее), обеззараживание (термическое и электрофизическое) и шлифование [11-17]. При производстве зерновых культур предпочтение отдается протравливанию как наиболее эффективному способу уничтожения возбудителей грибных, бактериальных и вирус-
ных заболеваний семян и растений [2, 3, 18-23]. Протравливание выполняется машинами для подготовки семян (протравливателями) [23-30]. Протравливатели бывают периодического и непрерывного действия, а по конструкции камерные и бескамерные [1-5, 21-30].
Наибольшее распространение получили камерные протравливатели семян зерновых культур [6-9, 12-14, 25]. Так камерные протравливатели хорошо зарекомендовали себя при минимальных подачах семян. Это связано с использованием в их конструкциях однодисковых распределяющих устройств [3-15]. При максимальных подачах семян - качество протравливания значительно снижается [16-23]. Поэтому целью исследования явилось повышение качества протравливания семян зерновых культур разработкой распределяющего устройства камеры протравливания [24-30]. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: разработать двухдисковое распределяющее устройство, способное повысить качество протравливания; провести теоретическое обоснование его применения, рассмотрев движение семян без скольжения и со скольжением по дисками, а
1
За основу теоретических исследований разработанного двухдискового распределяющего устройства взяты общепринятые законы классической механики и математики [5, 9, 11, 15, 18-20]. Сами исследования проводились в соответствии со СТО АИСТ 10.4-2004 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для подготовки семян. Методы оценки функциональных показателей», а анализ и обработка результатов исследований осуществлялись с использованием программ Microsoft Office, KOMnAC-3D [21, 22, 24-30].
Теоретические исследования движения семян по вращающемуся распределяющему устройству камеры протравливания начинали с
также дать предварительную оценку применения устройства в лабораторных условиях.
Методы и материалы
Одним из путей повышения качества протравливания семян является применение двухдисковых распределяющих устройств на машинах для подготовки семян [1-5]. Для этого нами разработано двухдисковое распределяющее устройство, общий вид которого приведен на рисунке 1.
Двухдисковое распределяющее устройство включает в себя два плоских диска (верхний 2 кольцевой и нижний 1 сплошной) с установленными на них распределителем (3) верхнего кольцевого диска и распределителем (5) нижнего сплошного диска. Для регулировки зазора между дисками (1) и (3) предусмотрен винт (4) регулировки [18, 25, 26, 28, 29].
Работа данного устройства происходит следующим образом. При малых подачах семян из бункера они проходят через кольцевой диск (2) и всем потоком направляются на полимерный распределитель (5) нижнего сплошного диска, а при больших подачах, то есть максимальных, дополнительно включается распределитель (3).
выделения из зернового потока семени [18-30]. Семя массой т принимали за материальную точку, направление вращения распределяющего устройства - против часовой стрелки, при этом приводной вал совершает равномерное вращательное движение (ю = const).
Результаты и их результаты
Выходя из дозатора 8 (рис. 2), семя направляется на верхний (5) кольцевой или нижний (1) сплошной распределяющие диски. Так при открытии заслонки дозатора (8) в диапазоне 30-100 мм семя будет направляться только на нижний сплошной распределяющих диск, а при работе на средних и максимальных подачах, соответ-
Рис. 1. Общий вид двухдискового распределяющего устройства: - диск нижний сплошной; 2 - диск верхний кольцевой; 3 - распределитель верхнего кольцевого диска; 4 - винт регулировки зазора между дисками; 5 - распределитель нижнего сплошного диска
ствующих открытию дозатора в диапазоне 100150 мм, вступает в работу верхний (5) кольцевой распределяющий диск [24-30].
За счет вращения дисков от электродвигателя посредством цепной передачи и приводного
вала (7) семя получает движение вдоль их рабочих поверхностей. То есть движение семени проходит по двум видам, первое - движение семени без скольжения на дисках, а второе - со скольжением [11, 24-26, 29, 29, 30].
А
Рис. 2. Схема двухдискового распределяющего устройства: 1 - диск нижний сплошной; 2 - отражатель нижнего сплошного диска; 3 - распределитель нижнего сплошного диска; 4 - отражатель верхнего кольцевого диска; 5 - диск верхний кольцевой; 6 - распределитель верхнего кольцевого диска; 7 - вал; 8 - дозатор; Б - диаметр дозатора; йПВ - диаметр приводного вала; Н - высота между дисками; со - скорость угловая; - высота установки дозатора относительно верхнего кольцевого диска; кКР - высота распределителя верхнего кольцевого диска; кНР - высота распределителя нижнего сплошного диска; 0± - диаметр отражателя верхнего кольцевого диска; - диаметр верхнего кольцевого диска; й1В - диаметр распределителя верхнего кольцевого диска на входе; - диаметр распределителя верхнего кольцевого диска в нижней части;; Б2 - диаметр отражателя нижнего сплошного диска; й2 - диаметр нижнего сплошного диска; й2В - диаметр распределителя нижнего сплошного диска на входе; й2Н - диаметр распределителя нижнего сплошного диска в нижней части
Движение семени массой т по вращающимся дискам происходит под действием веса б семени, силы /ТР трения и центробежной силы /ц (рис. 2). Оно достаточно точно описывается дифференциальным уравнением движения несвободной материальной точки в векторной форме [4, 9, 11, 13]:
та = / + N , (1)
где т - масса семени, кг; а - абсолютное ускорение семени по диску, м/с2; / - активные силы, действующие на семя, Н; N - нормальная реакция, Н.
Спроецировав его на оси координат, с учетом проекций ускорений ах = х, ау = у установили дифференциальными уравнениями движе-
ния несвободной материальной точки в аналитической форме [17, 26]:
(тх = /х + Nx,
[ту = / + , (2)
где х и у - вторые производные координат семени на ось Ох и Оу соответственно, м/с2.
Ускорение в точке при ее сложном движении определяется по теореме Кориолиса [29, 30]
а = ае + а# + а$, (3)
где ае - ускорение семени при переносном движении, м/с2; а# - ускорение семени при относительном движении, м/с2; а$ - кориолисово ускорение семени, м/с2.
В последнем выражении а$ = 2-сое-игзта. Здесь ае - угловая скорость переносного движения семени, с-1; иг - относительная скорость семени, м/с; а - угол между скоростями семени ае и иг.
Подставляя в уравнение (1) формулу (3) и выразив та# будем иметь:
та# _ F + N
тае — та$ .
(4)
Однако, в вышеприведенной формуле тае есть переносная сила инерции File семени, а mä$ - сила инерции Кориолиса FK = 2т-со e-ursina, которая направлена навстречу ускорению семени при переносном движении. Подставив значения этих сил в формулу (4), получили дифференциальное уравнение относительного движения семени по вращающимся дискам в векторной форме [23-28]:
mär = F + N + FHe + FK . (5)
Спроецировав выражение (5) на оси координат, с учетом проекций ускорений ах = х, ау _ У установили дифференциальные уравнения движения семени по вращающимся дискам в аналитической форме:
[тх = Fx + Nx + Fh"x + Fkx, [ту _ Fy + Ny + FHey + FKy,
(6)
В качестве активных сил, действующих на семя, выступают вес б семени и сила /ТР трения [27, 29, 30].
Вначале рассматривали движение семени (точки) без скольжения на верхнем 5 кольцевом и нижнем 1 сплошном дисках (рис. 2). В этом случае при выходе семени из дозатора 8 на него действуют сила /ТР трения и центробежная сила /Ц, которые определяются по выражениям [5, 9, 11, 21]:
Ftp = +т, ; Fц = тю2г ,
(7)
(8)
где + - коэффициент трения семени о рабочую поверхность дисков; , - ускорение свободного падения, м/с2; - - радиус подачи семени на диски, м.
Следует отметить, что при вращении дисков без скольжения семени по ним сила /ТР трения может иметь любое направление и числовые значения от /тРтт = 0 до /тРтах = /т,. В этом случае семя на вращающихся дисках будет гарантированно находиться в состоянии покоя лишь при условии:
ftp >
+т, > тюБс-
(9) (10)
где аБС - угловая скорость приводного вала без скольжения семени, с-1.
Сократив левую и правую части на т и выразив аБС, получили условие для определения угловой скорости приводного вала без скольжения семени
С БС < .
(11)
Следует отметить, что при работе протравливателей без скольжения семени по рабочим поверхностям верхнего (5) кольцевого и нижнего (1) сплошного дисков наблюдается сгруживание массы семян на дисках. Поэтому, для повышения качества распределения дисками протравливателя, то есть обеспечения скольжения семени по ним необходимо чтобы угловая скорость была больше ее критического значения:
(12)
где соКР - критическая угловая скорость приводного вала, с-1; + - коэффициент трения семени о рабочую поверхность дисков, для полимеров + = 0,28, для стали + = 0,33 .
Скольжение семени по дискам обеспечивает создание семенной завесы дисками. Подставляя числовые значения в выражение (12), получим выражения и числовые значения критической угловой скорости приводного вала для верхнего (5) кольцевого
JKPBK>
\
2 0,28-9,81
0,1
= 7,4 с"1 , = 4,3 с"1
- /278 12 0,28-9,81 . СКРВК <>|f =
и нижнего (1) сплошного дисков
СКРНС>
jkphc>
\
2-0,28-9,81
0,03
= 13,5 с"
[2/8 _ 12-0,28-9,81 I d2 _ 6 0,17
_ 5,7 с"
(13)
(14)
, (15) , (16)
где й1В - диаметр распределителя верхнего кольцевого диска на входе, м; ^ - диаметр верхнего кольцевого диска, м; й2В - диаметр распределителя нижнего сплошного диска на входе, м; - диаметр нижнего сплошного диска, м. Анализ полученных значений показал, что для наихудших условий (нижний сплошной диск) угловая скорость а приводного вала должна быть более критической аКР = 13,5 с"1. Действительная угловая скорость а определялась по выражению:
_ пп с _ 30 ,
(17)
где ( - частота вращения приводного вала, мин-1, ( = 540 мин"1.
Подставляя в него числовые значения получили:
с _ ■
3,14-540 30
_ 56,5 с
-1
(18)
Таким образом, угловая скорость превышает критическую в 4,2 раза, что достаточно для
формирования равномерного потока семян дисками, направляемых на отражатели.
Часто при оценке качества работы центробежных рабочих органов протравливателей является показатель кинематического режима 0, который рассчитывается по формуле:
0 _ Рц _ тт2Д _ (19)
С тд д , ( )
где б - вес семени, Н; Я - радиус вращающегося диска, м, то есть точка схода семени с дисков.
Подставим в формулу (19) соответствующие значения для верхнего кольцевого диска:
, (20)
ВК 2д 2-9,81 4 '
нижнего сплошного диска:
. (21)
2-д 2-9,81 4 '
Зная величину показателя кинематического режима и вес семени (семян) легко определить значения центробежной силы /ц = 0-6.
Для предварительной оценки применения двухдискового распределяющего устройства в лабораторных условиях определена фактическая критическая угловая скорость приводного вала 13,5 с"1. Для этого подключали к электродвигателю преобразователь частоты ProfiMaster PM150A-2S-2.2B, способного изменять частоту вращения (угловую скорость) приводного вала двухдискового распределяющего устройства. То есть, если угловая скорость приводного вала ниже этого значения, то происходит движение семени без скольжения по дискам, если несколько больше, то начинается перемещение семян вдоль рабочих поверхностей дисков, что подтверждает правильность выбранной методики теоретических исследований. Фактическая угловая скорость 56,4 с"1, что обеспечивает гарантированное смещение всего потока семян. В
ходе экспериментальных исследований установлена максимальная подача семян. Она составила 5,84 кг/с, неравномерность подачи - 3,1 %, а дробление протравливателем 0,04 %.
Заключение
Результаты теоретических и экспериментальных исследований двухдискового распределяющего устройства, состоящего из верхнего кольцевого и нижнего сплошного дисков с полимерными распределителями, позволили установить дифференциальные уравнения движения несвободной материальной точки (2) и движения семени (6) по вращающимся дискам в аналитической форме, силы, действующие на семена условия для определения угловой скорости приводного вала без скольжения семени по дискам (11) и со скольжением по ним (12) и критической угловой скорости (12), выражения на нахождения действительной угловой скорости (17), показатель кинематического режима работы двухдискового распределяющего устройства (19). Расчетами установлено, что действительная угловая скорость (56,5 с"1) превышает критическую (13,5 с"1) в 4,2 раза, что достаточно для формирования равномерного потока семян дисками, направляемых на отражатели, показатель кинематического режима нижнего сплошного диска 27,7, а верхнего - 48,8.
Оценка применения двухдискового распределяющего устройства в лабораторных условиях показала, что фактическая угловая скорость приводного вала 56,4 с"1 обеспечивает гарантированное смещение всего потока семян, при этом максимальная подача семян составила 5,84 кг/с, неравномерность подачи - 3,1 %, а дробление протравливателем 0,04 %. Все это приведет к улучшению подачи семян дисками, их распределения по дискам, формирования потока семян на отражатели в камере протравливания и повышению качества протравливания, всхожести семян и снижению себестоимости продукции.
Литература
1. Мачнев А.В., Полывяный Ю.В., Яшин А.В., Хорев П.Н. Результаты экспериментальных исследований маслоизготовителя. Health Food Biotechnology, 2020, № 1 (3), с. 21.
2. Kukharev O.N., Schatova A.V. GruBwort der Agrara-kademie Pensa. Festschrift zum 25 jahrigen Bestehen Hochschule Neu-brandenburg: STEFFEN MEDIA, Friedland, 2016, p. 32.
3. Daniels Melinda D. Grain-size sorting in meander bends containing large woody debris. Physical Geography (2006), 10.2747/0272-3646.27.4.348.
4. Криушин, Н.В., Плужникова И.И., Бакулова И.В. Оценка эффективности использования протравителя и минерального удобрения на конопле посевной. Сурский вестник, 2020, № 2 (10), с. 16-21.
5. Мачнев А.В. Силы, действующие на лаповый сошник с параллелограммным механизмом подвески. Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова, 2010, № 10, с. 60-61.
6. Hunziker Roni P., Jaeggi Martin N. R. Grain Sorting Processes. Journal of Hydraulic Engineering, 2002, 128 (12), 10.1061/(asce)0733-9429(2002)128:12(1060).
7. Каширин Д. Е., Успенский И. А., Юхин И. А., Мачнев А. В., Бочков П. Э. Исследование мощ-ностных характеристик элемента пельтье. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2021, № 1 (49), с. 129-136.
8. Kukharev O., Fudina E. Formation and implementation of the agriculture sustainable development strategy under economy digitalization conditions. Scientific papers-series e-land reclamation earth observation & surveying environmental engineering, 2021, v. 10, p. 89-93.
9. Мачнев А. В. Влияние поперечных смещений комбинированного сошника на качество посева. Нива Поволжья, 2010, № 4 (17), с. 41-44.
10. Bredykhin Vadym, Gurskyi Petro, Alfyorov Oleksiy, Bredykhina Khrystyna. Improving the Mechani-calmathematical Model of Grain Mass Separation in A Fluidized Bed. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021, 3 (1 (111)), p. 79-86, 10.15587/1729-4061.2021.232017.
11. Machnev A. V., Fedorenko, B. N., Kukharev O. N., Machnev V. A., Latyshev M. A., Machneva, O. Y. Use of a Two-Disc Distributing and Two-Level Reflecting Devices of a Chamber Protector to Increase the Quality of Treatment of Seeds of Grain Crops. Health, Food & Biotechnology, 2019, № 1(3), p. 57-68, https://doi.org/10.36107/hfb.2019.i3.s265
12. Xiao Yi, Wang Hong, Shao Xuejun. 2D numerical modeling of grain-sorting processes and grain size distributions. Journal of Hydro-Environment Research, 2013, 8 (4), p. 00210.1016/j.jher.2013.08.002.
13. Успенский И. А., Юхин И. А., Мачнев А. В., Голиков А. А. Формирование комплекса картофелеуборочных и транспортных машин. Техника и оборудование для села, 2021, № 2 (284), с. 27-31.
14. Зимняков, В. М., Еремина В. Д., Семенова Е. Б. Производство мясных полуфабрикатов в СПК «Белые росы». Сурский вестник, 2020, № 2 (10), с. 44-49.
15. Nosov A., Tagirova O., Fedotova M., Novichkova O. Forecasting as a way to reduce the risks of a cash flow deficit in agricultural organizations. Scientific Papers. Series: Management, Economic Engineering and Rural Development, 2021, v. 21, № 2, p. 417-424.
16. Столярова, О. А., Решеткина Ю. В. Основы формирования финансовых результатов деятельности организации. Сурский вестник, 2022, № 1 (17), с. 75-78. DOI: 10.36461/2619-1202_2022_01_015.
17. Yashin A., Polyvyanii Y., Shukov A., Horev P. Results of studies on justification of a device for production of ecologically pure cream. Scientific papers-series d-animal science, 2021, v. 64, № 1, p. 496-500.
18. Мачнев А. В., Мачнев В. А., Кухмазов К. З., Успенский И. А., Хорев П. Н., Мерзляков В. А. Обоснование применения ротационного питателя в пневматических машинах и агрегатах. Нива Поволжья, 2022, № 1(61), с. 03001. DOI 10.36461/NP.2022.61.1.002.
19. ZhangRuiqin Hu Lijian. Development and Application of an Automation System for Spacecraft Fastener Assembly. Lecture Notes in Electrical Engineering (2020), 10.1007/978-981-15-4163-6_70.
20. Kukhmazov K., Machnev A., Gubsky S. Substantiation of the parameters of the combine header feeder chamber conveyor Scientific Papers. Series A. Agronomy, 2021, No. 2, v. LXIV, p. 52-56.
21. Мачнев А. В. Движение семени по семяпроводу зерновой сеялки. Вестник Саратовского госаг-роуниверситета им. Н.И. Вавилова, 2010, № 9, с. 11-12.
22. Орлов А.Н., Ткачук О.А., Павликова Е.В. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от элементов технологии возделывания. Достижения науки и техники АПК, 2009, № 7, с. 28-30.
23. Мачнев А. В., Успенский И. А., Костенко М. Ю., Рембалович Г. К., Соловьева С. П. Исследование сохранности сельскохозяйственной техники под тепловым экраном с адсорбционным осушителем. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2018, № 1 (37), с. 80-83.
24. Мачнев А. В., Мачнев В. А., Мачнева О. Ю., Быков А. В., Шилина В. Д., Черняев Д. О. Теоретическое обоснование трехлопастного ротационного питателя. Нива Поволжья, 2022, 2 (62). DOI 10.36461/NP.2022.62.2.005.
25. Мачнева, О. Ю., Каблуков В. С., Кухарев О. Н., Мачнев А. В., Мачнев В. А. Исследование взаимодействия семян с распределяющим и отражающим устройствами. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2018, № 4 (40), с. 73-78.
26. Machnev А. V., Grishin G. E., Machnev V. А., toblukov V. S. Reasoning for using the two-disk distributing device at grain treatment of seeds in laboratory conditions, Niva Povolzhya, 2017, № 2(43), p. 77-84.
27. Ларин М. А., Мачнев А. В., Шуков А. В., Мачнева В. В. Экспериментальные исследования сошника с направителем-распределителем семян пневматической сеялки. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, 2012, № 3 (19), с. 118-122.
28. Machnev А. V., toblukov V. S, Machneva О. Y. Researches of interaction of the seed with guider of the two-disk distributing device seed protectant. Science in the central Russia, 2016, № 4 (22), p. 40-51.
29. Мачнев А. В., Кухарев О. Н., Мачнева О. Ю., Мачнев В. А., Хорев П. Н., Яшин А. В. Исследования протравливателя mobitox super, оснащенного двухдисковым распределяющим устройством и двухуровневым отражающим устройством. Нива Поволжья, 2019, № 4 (53), с. 129-133.
30. Мачнев А. В. Обеспечение наименьшей деформации семени при ударе о распределитель. Нива Поволжья, 2010, № 2 (15), с. 63-65.
UDC 631.348.4
DOI 10.36461/N P.2022.62.2.012
THEORY AND PRACTICE IN THE DEVELOPMENT OF TWO-DISC DISTRIBUTING
DEVICES FOR SEED PREPARATION
O.Yu. Machneva1, postgraduate; K.Z. Kukhmazov1, Doctor of Engineering Sciences, Professor; A.V. Machnev2, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor; V.A. Machnev1, Doctor of Engineering Sciences, Professor; I.A. Uspensky3, Doctor of Engineering Sciences, Professor; B.N. Fedorenko2, Doctor of Engineering Sciences, Professor; A.V. Yashin1, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor
1FederaL State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Penza, Russia,
2 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow State University of Food Production", Moscow, Russia,
3 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Ryazan State AgrotechnoLogicaL University Named after P.A. Kostychev", Ryazan, Russia, tel. (937) 43-43-711, e-mail: mav700@mail.ru
One way of preserving grain from harvest to emergence is to prepare the seed for sowing. It is known as seed dressing. Single-disc chamber seed dressers are the most widely used, but at maximum flow rates the quality of the treatment is significantly reduced. Therefore, the purpose of the study was to develop a treatment chamber distributor to improve the quality of seed dressing in cereal crops. To solve this problem, it was necessary to develop a double-disc distributing device which is capable to improve the quality of treatment, to carry out a theoretical justification of its application, as well as to give a preliminary evaluation of the device use under laboratory conditions. For this reason, a double-disc distributing device has been developed. It is capable of redistributing the seed flow between the lower solid disc and the upper annular disc when changing the flow rate. Classical mechanics and mathematics were the basis of theoretical research. As a result, we have determined the forces exerting on the seed, the differential equations of motion of a constrained material particle and the motion of the seed on rotating discs in analytical form of a two-disc distributing device consisting of upper annular and lower solid discs with polymer spreaders, and the critical speed of the drive shaft 13,5 s-1, which determines the moment of the seed sliding on discs. The actual angular velocity (56.5 s-1) was found to be 4.2 times greater than the critical velocity of 13.5 s-1, which is sufficient to produce a uniform flow of seeds with discs directed towards the deflectors. The evaluation of the application of the developed device under laboratory conditions provides a maximum seed supply of 5.84 kg/s, a non-uniformity of 3.1 %, and a seed crushing of 0.04% by the dresser. This has a positive effect on the seed dressing quality.
Keywords: seed treatment, seed preparation machine, seed, two-disc distributing device, differential equations, upper annular disk, angular velocity, lower solid disc.
References
1. Machnev A.V., PoLyvyaniy Yu.V., Yashin A.V., Khorev P.N. Results of pilot studies masLoizgotoviteLya. Health Food Biotechnology, 2020, № 1 (3), c. 21.
2. Kukharev O.N., Schatova A.V. GruBwort der Agrara-kademie Pensa. Festschrift zum 25 jahrigen Bestehen Hochschule Neu-brandenburg: STEFFEN MEDIA, Friedland, 2016, p. 32.
3. Daniels Melinda D. Grain-size sorting in meander bends containing large woody debris. Physical Geography (2006), 10.2747/0272-3646.27.4.348.
4. Kriushin, N.V., Pluzhnikova I.I., Bakulova I.V. Evaluation of the effectiveness of the use of a mordant and mineral fertilizer on hemp sowing. Sursky vestnik, 2020, No. 2 (10), pp. 16-21.
5. Machnev A.V. The forces operating on ploughshare with parallelogram mechanism of the suspension bracket. Bulletin of Saratov State Vavilov Agrarian University named after N.I. Vavilov, 2010, No. 10, pp. 60-61.
6. Hunziker Roni P., Jaeggi Martin N. R. Grain Sorting Processes. Journal of Hydraulic Engineering, 2002, 128 (12), 10.1061/(asce)0733-9429(2002)128:12(1060).
7. Kashirin D. E., Uspensky I. A., Yukhin I. A., Machnev A. V., Bochkov P. E. Study of peltier element power characteristics. Herald of Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. after P.A. Kostychev, 2021, No. 1 (49), pp. 129-136.
8. Kukharev O., Fudina E. Formation and implementation of the agriculture sustainable development strategy under economy digitalization conditions. Scientific papers-series e-land reclamation earth observation & surveying environmental engineering, 2021, v. 10, p. 89-93.
9. Machnev A. V. Influence of cross-section displacement combined share on quality of crops. Volga Region Farmland, 2010, No. 4 (17), pp. 41-44.
10. Bredykhin Vadym, Gurskyi Petro, Alfyorov Oleksiy, Bredykhina Khrystyna. Improving the Mechani-calmathematical Model of Grain Mass Separation in A Fluidized Bed. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021, 3 (1 (111)), p. 79-86, 10.15587/1729-4061.2021.232017.
11. Machnev A. V., Fedorenko, B. N., Kukharev O. N., Machnev V. A., Latyshev M. A., Machneva, O. Y. Use of a Two-Disc Distributing and Two-Level Reflecting Devices of a Chamber Protector to Increase the Quality of Treatment of Seeds of Grain Crops. Health, Food & Biotechnology, 2019, № 1(3), p. 57-68, https://doi.org/10.36107/hfb.2019.i3.s265
12. Xiao Yi, Wang Hong, Shao Xuejun. 2D numerical modeling of grain-sorting processes and grain size distributions. Journal of Hydro-Environment Research, 2013, 8 (4), p. 00210.1016/j.jher.2013.08.002.
13. Uspensky I. A., Yukhin I. A., Machnev A. V., Golikov A. A. Creating an integrated system of potato harvesters and transport vehicles. Machinery and equipment for the village, 2021, No. 2 (284), pp. 27-31.
14. Zimnyakov, V. M., Eremina V. D., Semenova E. B. Production of semi-finished meat products in the SEC "White Dew". Sursky vestnik, 2020, No. 2 (10), pp. 44-49.
15. Nosov A., Tagirova O., Fedotova M., Novichkova O. Forecasting as a way to reduce the risks of a cash flow deficit in agricultural organizations. Scientific Papers. Series: Management, Economic Engineering and Rural Development, 2021, v. 21, № 2, p. 417-424.
16. Stolyarova, O. A., Reshetkina Yu. V. Fundamentals of the formation of financial results of the organization's activities. Sursky Vestnik, 2022, No. 1 (17), pp. 75-78. DOI: 10.36461/2619-1202_2022_01_015.
17. Yashin A., Polyvyanii Y., Shukov A., Horev P. Results of studies on justification of a device for production of ecologically pure cream. Scientific papers-series d-animal science, 2021, v. 64, № 1, p. 496-500.
18. Machnev A. V., Machnev V. A., Kukhmazov K. Z., Uspensky I. A., Khorev P. N., Merzlyakov V. A. Justification of the use of a rotary feeder in pneumatic machines and equipment. Volga Region Farmland, 2022, No. 1(61), p. 03001. DOI 10.36461/NP.2022.61.1.002.
19. ZhangRuiqin Hu Lijian. Development and Application of an Automation System for Spacecraft Fastener Assembly. Lecture Notes in Electrical Engineering (2020), 10.1007/978-981-15-4163-6_70.
20. Kukhmazov K., Machnev A., Gubsky S. Substantiation of the parameters of the combine header feeder chamber conveyor Scientific Papers. Series A. Agronomy, 2021, No. 2, v. LXIV, p. 52-56.
21. Machnev A. V. Seed movement on seed guide of the grain seeder. Bulletin of Saratov State Vavilov Agrarian University named after N.I. Vavilov, 2010, No. 9, pp. 11-12.
22. Orlov A.N., Tkachuk O.A., Pavlikova E.V. Yield productivity and grain of spring wheat quality depending on technique cultivation elements. Achievements of Science and Technology of AIC, 2009, No. 7, pp. 28-30.
23. Machnev A. V., Uspensky I. A., Kostenko M. Yu., Rembalovich G. K., Solovyova S. P. Investigation of agricultural machinery safety agency under thermal screen with adsorption dryer. Herald of Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev, 2018, No. 1 (37), pp. 80-83.
24. Machnev A. V., Machnev V. A., Machneva O. Yu., Bykov A. V., Shilina V. D., Chernyaev D. O. Theoretical justification of a three-bladed rotary feeder. Volga Region Farmland, 2022, 2 (62). DOI 10.36461/NP.2022.62.2.005.
25. Machneva, O. Yu., Kablukov V. S., Kukharev O. N., Machnev A. V., Machnev V. A. Research of the interaction of seeds with distributing and reflecting devices. Herald of Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev, 2018, No. 4 (40), pp. 73-78.
26. Machnev A. V., Grishin G. E., Machnev V. A., Kablukov V. S. Reasoning for using the two-disk distributing device at grain treatment of seeds in laboratory conditions, Niva Povolzhya, 2017, № 2(43), p. 77-84.
27. Larin M. A., Machnev A. V., Shukov A. V., Machneva V. V. Experimental studies coulter with the deflector-distributor for pneumatic planter. Bulletin of Ulyanovsk State Agricultural Academy, 2012, No. 3 (19), pp. 118-122.
28. Machnev A. V., Kablukov V. S, Machneva O. Y. Researches of interaction of the seed with guider of the two-disk distributing device seed protectant. Science in the central Russia, 2016, № 4 (22), p. 40-51.
29. Machnev A. V., Kukharev O. N., Machneva O. Yu., Machnev V. A., Khorev P. N., Yashin A. V. Research of Mobitox Super seed dressing machine, fitted with a two disc distributor and a two-level reflective device. Volga Region Farmland, 2019, No. 4 (53), pp. 129-133.
30. Machnev A. V. Supply of least deformation of seeds during impact against distributor. Volga Region Farmland, 2010, No. 2 (15), pp. 63-65.
