CC BY
5
движения сушильного агента рекомендуется увеличивать до 2,5 м/с. Выбранный нами вентилятор также позволяет поддерживать данный режим.
Таким образом, предлагаемая нами методика позволяет произвести подбор оборудования для систем активного вентилирования и электроподогрева и оптимизировать режимы их работы.
Литература
1. Мелякова О.А. Энергоэффективные режимы сушки овощей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 4 (84). С. 169 - 172.
2. Математическая модель процесса сушки семян амаранта в инфракрасной сушильной установке / А.А. Давыдова, И.Х. Масалимов, Х.Т. Каримов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 4 (84). С. 177 - 181.
3. Панова Т.В., Панов М.В. Определение конструктивно-режимных параметров пневмотранспортёра для зерносушилки // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 2 (88). С. 106 - 109.
4. Иванов А.С., Устинов Н.Н. Оценка эффективности применения отходов переработки зерновых культур в качестве биотоплива для сушки зерна // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 6 (80). С. 162 - 165.
5. Разработка барабанной гелиосушилки зерна и обоснование её конструктивно-технологических параметров / Е.М. Байдаков, А.И. Купреенко, Ченин А.Н. [и др.] // Технология колёсных и гусеничных машин. 2014. № 6. С. 10 - 16.
6. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Байдаков Е.М. К определению продолжительности процесса сушки зерна в гелиосушилке // Конструирование, использование и надёжность машин сельскохозяйственного назначения: сб. науч. работ. Брянск: Изд. Брянская ГСХА, 2012. С. 59 - 63.
7. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Байдаков Е.М. К обоснованию площади коллекторов гелиосушилки // Конструирование, использование и надёжность машин сельскохозяйственного назначения: сб. науч. работ. Брянск: Изд. Брянская ГСХА, 2012. С. 63 - 68.
8. Купреенко А.И., Чащинов В.И., Байдаков Е.М. Возобновляемые источники энергии как основа энергосберегающих технологий // Инновационные технологии и технические средства для АПК: матер. межрегион. науч.-практич. конф. молодых учёных. Воронеж, 2009. Ч. II. С. 181 - 186.
9. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Байдаков Е.М. Экономическая эффективность барабанной гелиосушилки зерна // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 5. С. 41 - 44.
10. Пат. на полезную модель 159524 РФ, МКИ3 F26B 9/06, F26B 3/28. Гелиосушилка / В.И. Чащинов,
A.И. Купреенко, Х.М. Исаев, Е.М. Байдаков, А.Н. Ченин; № 2015132774/06; заявл. 05.08.15; опубл. 10.02.16. Бюл. № 4.
11. Уравнение теплового баланса воздушного гелио-коллектора с аккумулятором теплоты / А.И. Купреенко,
B.Ф. Комогорцев, Х.М. Исаев [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 4. С. 33 - 36.
12. Ченин А.Н. Обоснование подбора оборудования системы активной вентиляции барабанной гелиосушил-ки // Инновационная техника и технология. 2021. Т. 8. № 1. С. 42 -48.
Алексей Николаевич Ченин, кандидат технических наук. ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет». Россия, 243365, Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а, aleksej.chenin@mail.ru
Alexey N. Chenin, Candidate of Technical Sciences. Bryansk State Agrarian University. 2a, Soviet St., Kokino,
Vygonichsky district, Bryansk region, 243365, Russia, aleksej.chenin@mail.ru
-♦-
Научная статья УДК 631.33.024.4
Влияние расстановки стержней в рассеивателе на скорость семян подсолнечника
Николай Павлович Крючин1, Александр Николаевич Андреев1,
Александр Петрович Горбачев1, Михаил Иванович Филатов2
1 Самарский государственный аграрный университет
2 Оренбургский государственный аграрный университет
Аннотация. Цель исследования - повышение равномерности распределения семян вдоль дна борозды за счёт снижения последействия воздушного потока, уменьшения отскока и снижения скорости семян на выходе из формирователя потока семян. Обоснована необходимость исследования влияния рассеивателя на скорость семян, а также влияния расстановки его стержней на величину скорости зёрен на выходе из формирователя потока семян. Представлены общая схема формирователя потока семян, его описание и SD-модель. Описана методика измерения скорости посевного материала. В результате исследования показана зависимость скорости семян подсолнечника от расстояния расстановки стержней, а также скорость зёрен без формирователя потока. Установлено, что по мере увеличения расстояния между осями стержней от 5 до 35 мм скорость семян на выходе из рассеивателя увеличивается, находясь в пределах 2,5 - 3,5 м/с, но при этом значительно меньше скорости семян, чем у семяпровода без формирователя потока семян. Приведены результаты использования формирователя потока семян предлагаемой конструкции на семяпроводе пневматической сеялки Amazone DMC Primera при посеве подсолнечника. В результате
оценки равномерности, распределения растений в рядках по всходам сделан вывод о повышении качества высева; коэффициент вариации интервалов между растениями с применением формирователя и без него соответственно составил 61,2 и 78,4 %.
Ключевые слова: рассеиватель, формирователь потока семян, воздушный поток, скорость семян, движение зёрен в воздушном потоке.
Для цитирования: Влияние расстановки стержней в рассеивателе на скорость семян подсолнечника / Н.П. Крючин, А.Н. Андреев, А.П. Горбачев [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 6 (92). С. 158 - 162.
Original article
Influence of the arrangement of rods in the diffuser on the speed of sunflower seeds
Nikolay P. Kryuchin1, Alexander N. Andreev1, Alexander P. Gorbachev1, Mikhail I. Filatov2
1 Samara State Agrarian University
2 Orenburg State Agrarian University
Abstract. The aim of the study is to increase the uniformity of seed distribution along the bottom of the furrow by reducing the aftereffect of the air flow, reducing the rebound and reducing the speed of the seeds at the exit from the seed flow former. The need to study the effect of the scatterer on the seed speed, as well as the influence of the arrangement of its rods on the value of the speed of the grains at the exit from the seed flow former, has been substantiated. The general scheme of the seed flow generator, its description and 3D model are presented. The technique of measuring the speed of the seed is described. As a result of the study, the dependence of the speed of sunflower seeds on the distance of the placement of the rods was shown, as well as the speed of the seeds without a flow former. It has been established that as the distance between the axes of the rods increases from 5 to 35 mm, the speed of the seeds at the outlet from the scatterer increases, being in the range of 2.5 - 3.5 m/s, but at the same time, the speed of the seeds is much lower than that of the seed tube without a former. flow of seeds. The results of using the seed flow former of the proposed design on the seed pipe of the Amazone DMC Primera pneumatic seeder when sowing sunflower are presented. As a result of evaluating the uniformity, distribution of plants in rows by seedlings, it was concluded that the quality of seeding was improved; the coefficient of variation of the spacing between plants with and without a former was 61.2 and 78.4 %, respectively.
Keywords: diffuser, seed flow shaper; airflow; seed speed; grain movement in the airflow.
For citation: Influence of the arrangement of rods in the diffuser on the speed of sunflower seeds / N.P. Kryuchin, A.N. Andreev, A.P. Gorbachev et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 92(6): 158 - 162. (In Russ.).
Посев зерновых, крупяных, зернобобовых и пропашных культур происходит в основном рядовым способом. В последние годы в России и за рубежом для посева пропашных культур, таких как кукуруза и подсолнечник, всё большее распространение получают пневматические зерновые сеялки, работа которых основана на принципе централизованного дозирования семян с пневматическим транспортированием их в сошники [1 - 3].
В пневматических сеялках высеваемый материал должен получить ускорение для достижения скорости транспортирования, при которой семена не будут осаждаться в криволинейных участках семяпровода, для чего скорость воздушного потока в пневмосистемах сеялок, как правило, поддерживают в 1,5 - 2,2 раза выше скорости витания семян [4 - 6]. При скорости воздушного потока 20 - 25 м/с происходит устойчивый процесс транспортирования семян практически всех сельскохозяйственных растений.
При посеве пропашных культур пневматическими зерновыми сеялками сохраняются параметры пневматического транспортирования, но при этом концентрация семян в воздушном потоке резко снижается, что приводит к высокой
неравномерности потока посевного материала. Также пневматическое транспортирование с высокой скоростью семявоздушной смеси вызывает отскок зёрен от почвы и выдувание их из борозды. Всё это негативно сказывается на продольном распределении семян пропашных культур.
Для решения этой проблемы применяют различные устройства, такие, как семянаправители и гасители воздушного потока [7, 8]. Но они полностью не решают проблему снижения высокой скорости семян и обеспечения необходимой равномерности распределения.
В связи с этим для повышения продольной равномерности распределения посевного материала в Самарском ГАУ разработан формирователь потока семян (рис. 1) [9].
Он включает в себя два элемента: гаситель воздушного потока и рассеиватель семян. Гаситель выполнен в виде цилиндрического сетчатого патрубка. Рассеиватель представляет собой цилиндрический патрубок, в котором в разных поперечных сечениях установлены круглые стержни. Для обеспечения перемещения семян в рассеивателе стержни расставлены с определённым расстоянием. Точки пересечения
А
Б
Рис. 1 - Общий вид (А) и 3D-модель (Б) формирователя потока семян
круглых стержней со стенками формирователя образуют винтовую линию, поэтому все стержни в рассеивателе располагаются под одинаковым углом один относительно другого.
Формирователь потока семян работает следующим образом. При движении воздуха в формирователе в местных сопротивлениях от стержней рассеивателя поток претерпевает деформацию, что приводит к изменению его скорости, а это в свою очередь влечёт за собой увеличение статического давления перед рассеивателем в месте установки сетчатого гасителя. Благодаря этому через сетку гасителя значительная часть воздушного потока выходит в атмосферу, а посевной материал продолжает движение в рассеивателе (рис. 2).
Семена, встречаясь со стержнями, замедляются и перераспределяются в продольном и поперечном направлениях [10]. Этот процесс происходит в патрубке рассеивателя многократно на всём пути движения семян. Поскольку расстояние между проекциями стержней на поперечное сечение рассеивателя меньше диаметра стержня, вероятность пролёта семян мимо стержней без отражения исключается.
Скорость посевного материала зависит от расстояния между стержнями по высоте, поэтому необходимо провести исследования, направленные на определение влияния расстановки стержней на величину скорости семян после формирователя.
Цель исследования - повышение равномерности распределения семян вдоль дна борозды за счёт снижения последействия воздушного потока и снижения скорости семян на выходе из формирователя потока семян.
Задача исследования - определение влияния расстояния расстановки стержней по высоте на скорость семян после рассеивателя.
Материал и методы. При оценке влияния расстановки стержней в рассеивателе на скорость семян гаситель воздушного потока был выполнен из сетки с живым сечением 64 %, длиной 100 мм. Рассеиватели были изготовлены в виде участка семяпровода диаметром 40 мм, в которых установлены 7 стержней диаметром 5 мм. В ходе эксперимента расстояние между осями соседних стержней по высоте увеличивалось от 5 до 35 мм с шагом 5 мм.
Исследование влияния расстановки стержней на величину скорости зёрен на выходе из рас-сеивателя проводили на лабораторной установке [11]. Установка включает: вентилятор, эжектор, участок семяпровода, стабилизирующий воздушный поток, формирователь потока семян, две соединительные муфты, в которых установлены трубка Пито - Прандтля и трубки для замера статического давления. Также установка содержит два микроманометра для измерения параметров воздушного потока.
Определение скорости семян на выходе из формирователя осуществлялось при помощи измерительного блока, состоящего из фотоэлектрических датчиков, расположенных на расстоянии друг от друга по ходу движения семени, микроконтроллера и средства вывода информации [11, 12]. Каждый из двух датчиков состоит из размещённых друг напротив друга инфракрасного излучателя и фотоприёмника.
Процесс измерения скорости фотоэлектрическими датчиками заключается в следующем. Во время пролёта зерна через первый датчик поток инфракрасного излучения кратковременно прерывается. После этого сопротивление фотоприёмника резко увеличивается, и в микроконтроллер поступает сигнал, запускающий счётчик системного таймера. При пролёте зерна через второй датчик на его выходе также формируется
Рис. 2 - Схема технологического процесса работы формирователя потока семян
1 - гаситель воздушного потока; 2 -цилиндрический сетчатый патрубок; 3 -рассеиватель семян; 4 - полый цилиндр; 5 -круглые стержни
сигнал, останавливающий счётчик системного таймера. Расчёт скорости семян на выходе из рассеивателя осуществляется по алгоритму микроконтроллера на основе данных системного таймера. Результаты выводятся на цифровое табло измерительного блока.
Исследование проводили следующим образом.
В семяпроводе перед формирователем потока семян устанавливалась скорость воздушного потока 25 м/с. Далее через эжектор в семяпровод вводилось единичное семя подсолнечника. После прохождения его через формирователь потока скорость семени фиксировалась измерительным блоком. Для обеспечения большей достоверности повторность опытов была 10-кратная.
Результаты исследования. В результате эксперимента были получены данные, на основании которых построена графическая зависимость скорости семян подсолнечника от расстояния между стержнями (рис. 3).
и -1-1-■-1-1-1-1->
О 5 10 15 20 25 » 51 'О
расстояний менздуетервниями, мм
Рис. 3 - Зависимость скорости семян подсолнечника от расстояния расстановки стержней
По результатам исследования установлено, что скорость семян после формирователя потока с расстояниями между осями стержней 5 мм была наименьшей и составляла 2,5 - 2,8 м/с. По мере увеличения расстояния между осями стержней от 5 до 35 мм скорость семян увеличивалась до 3,2 - 3,5 м/с. Полученные значения скорости семян были значительно меньше скорости семян при транспортировании их по семяпроводу без формирователя, которая составляла 10,6 - 11,4 м/с.
Уменьшение скорости семян происходит из-за гашения воздушного потока и соударения зёрен со стержнями рассеивателя и последующего многократного изменения траектории по ходу движения в нём. Незначительное увеличение скорости зерна при увеличении расстояния между стержнями является результатом уменьшения местного сопротивления рассеивателя и повторного разгона семян после взаимодействия их со стержнями.
Формирователь потока семян предлагаемой конструкции, в котором стержни установлены на расстоянии 30 мм между осями, использовался на семяпроводе пневматической сеялки Amazone DMC Primera при посеве подсолнечника (рис. 4).
Рис. 4 - Распределение растений подсолнечника (А) с формирователем и (Б) без формирователя потока семян
В результате оценки равномерности распределения растений в рядках по всходам установлено, что коэффициент вариации интервалов между растениями с применением формирователя составил 61,2 %, без формирователя потока семян - 78,4 %.
Результаты исследования позволяют сделать вывод о том, что формирователь потока семян, установленный на семяпровод пневматической сеялки, снижает скорость семян на выходе из сошника, что положительно сказывается на качестве посева в полевых условиях. При анализе посевов подсолнечника на сравниваемых участках было установлено, что коэффициент вариации интервалов между растениями при посеве с применением формирователя составил 61,2 %, без него - 78,4 %.
Литература
1. Крючин Н.П., Горбачев А.П. Анализ пневматического транспортирования семян в сеялках централизованного высева // Эксплуатация автотракторной и сельскохозяйственной техники: опыт, проблемы, инновации, перспективы: матер. междунар. науч.-практич. конф. Пенза, 2019. С. 46 - 49.
2. Совершенствование технологии возделывания подсолнечника с повышением урожайности и качества продукции в засушливых почвенно-климатических условиях / В.А. Милюткин, В.А. Шахов, Н.Г. Длужевский [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 1 (87). С. 152 - 158.
3. Крючин Н.П., Котов Д.Н., Артамонова О.А. Теоретическое исследование процесса перемещения замоченных семян рабочими органами торсионно-штифтового высевающего аппарата // Известия Оренбургского
государственного аграрного университета. 2020. № 2 (82). С. 148 - 152.
4. Крючин Н.П., Горбачев А.П. Аэродинамические свойства формирователя потока семян // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.
2020. № 6 (86). С. 163 - 166.
5. Андреев А.Н., Вдовкин С.В. Процесс формирования потока семян и порошкообразных удобрений с применением дозатора непрерывного действия // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.
2021. № 5 (91). С. 96 - 100.
6. Совершенствование распределительно-транспортирующей системы сеялки с пневматическим высевом / Крючин Н.П., Котов Д.Н., Вдовкин С.В., [и др.] // Отчёт о НИР № АААА-А18-118020690175-8
7. Пат. 2485751 РФ, А01СС7/20. Семяпровод пневматической сеялки / Таранов М.А. Несмиян А.Ю. Хижняк В.И. Шаповалов Д.Е.; № 2011150486/13; заявл. 12.12.2011; опубл. 27.06.2013. Бюл. № 18.
8. Пат. 2357394 РФ, А01 С7/20. Семяпровод пневматической сеялки / Лобачевский П.Я. Шаповалов Д.Е. Не-
смиян А.Ю. Хижняк В.И.; № 2007145285/12; заявл. 13.06.2007; опубл. 10.06.2009. Бюл. № 16.
9. Пат. 192678 РФ, А01 С7/04. Семяпровод пневматической сеялки / Крючин Н.П., Котов Д.Н., Крючин А.Н., Горбачев А.П., Пивнов Д.А; № 2019118511; заявл. 14.06.2019; опубл. 25.09.2019. Бюл. № 27.
10. Крючин Н.П., Горбачев А.П. Технологический процесс рассеивания семян в формирователе потока // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: сб. ст. 72-й междунар. науч.-практич. конф. Караваево, 2021. С. 333 - 337.
11. Крючин Н.П., Горбачев А.П. Разработка лабораторной установки для исследования аэродинамического сопротивления гасителя воздушного потока // Инновационные достижения науки и техники АПК: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практич. конф. Самара, 2019. С. 400 - 402.
12. Зубрилина Е.М., Маркво И.А., Набокина М.А. Способ измерения скорости семян в пневматических сеялках с семяпроводами // Современный научный вестник. 2016. № 2. С. 10 - 12.
Николай Павлович Крючин, доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет». Россия, 446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2, miignik@mail.ru
Александр Николаевич Андреев, кандидат технических наук, доцент. ФГБОУ ВО «Самарскийгосударственный аграрный университет». Россия, 446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2, aan300@list.ru
Александр Петрович Горбачев, аспирант. ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет». Россия, 446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2, saneock.gorbacheff@yandex.ru
Михаил Иванович Филатов, доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет». Россия, 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18, osau_teh010311@mail.ru
Nikolay P. Kryuchin, Doctor of Technical Sciences, Professor. Samara State Agrarian University. 2, Uchebnaya St., Kinel, Ust-Kinelsky twp, Samara region, 446442, Russia, miignik@mail. ru
Alexander N. Andreev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. Samara State Agrarian University. 2, Uchebnaya St., Kinel, Ust-Kinelsky twp, Samara region, 446442, Russia, aan300@list.ru
Alexander P. Gorbachev, postgraduate. Samara State Agrarian University. 2, Uchebnaya St., Kinel, Ust-Kinelsky twp, Samara region, 446442, Russia, saneock.gorbacheff@yandex.ru
Mikhail I. Filatov, Doctor of Technical Sciences, Professor. Orenburg State Agrarian University. 18, Chelyuskintsev
St., Orenburg, 460014, Russia, osau_teh010311@mail.ru
-♦-
Научная статья УДК 631.31
doi: 10.37670/2073-0853-2021-92-6-162-167
Производственные испытания рабочих органов почвообрабатывающих машин, восстановленных плазменной наплавкой
Владимир Александрович Шахов1, Павел Григорьевич Учкин1, Максим Галимжанович
Аристанов1, Виктор Александрович Смелик2, Алексей Иванович Ряднов3
1 Оренбургский государственный аграрный университет
2 Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
3 Волгоградский государственный аграрный университет
Аннотация. Использование инновационных технологий восстановления рабочих органов глубокорых-лителей даёт возможность увеличить их производственный ресурс. Одним из таких способов является плазменная наплавка. Её применение при ремонте рабочих органов почвообрабатывающих машин и, в частности, глубокорыхлителей, находит всё большее распространение, однако для получения качественных поверхностей необходимо изучить процесс формирования слоя и установить оптимальные режимы нанесений покрытий, а также наиболее рациональные материалы. Для проверки и подтверждения лабораторных испытаний по выявлению оптимальных показателей процесса наплавки были проведены производственные испытания долот глубокорыхлителей Gaspardo А1^1ю и стрельчатых лап культиватора КПЭ-3,8, восста-
