Исследование параметров движения зерна в жидкости устройства для удаления спорыньи

Василий Алексеевич Сысуев; Виктор Ефимович Саитов; Вячеслав Георгиевич Фарафонов; Алексей Викторович Саитов

Василий Алексеевич Сысуев ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» https://orcid.org/0000-0002-1172-005X
Виктор Ефимович Саитов ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» https://orcid.org/0000-0002-5548-8483
Вячеслав Георгиевич Фарафонов ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» https://orcid.org/0000-0001-5020-3648
Алексей Викторович Саитов ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» https://orcid.org/0000-0003-0266-4727

Ключевые слова: очистка зерна, мокрый способ очистки зерна, эллипсоидальная зерновка, водный раствор соли, скорость погружения зерновки в жидкость

Аннотация

Введение. Для механизации выделения склероциев спорыньи из семян ржи мокрым способом актуальным вопросом является разработка устройства очистки зернового материала.
Материалы и методы. Исследуется погружение отдельно взятых зерен ржи в воду (плотность ρ_zh = 1,0 ∙ 10³ кг/м³) и водные растворы хлористого натрия (NaCl) плотностью 1,09 ∙ 10³ кг/м³ и 1,15 ∙ 103 кг/м³. За геометрическую модель зерновки принимается эллипсоид. Теоретические исследования проведены на основе методов математического моделирования с использованием законов гидродинамики при плотности зерна ρ_z от 1,2 ∙ 10³ кг/м³ до 1,5 ∙ 10³ кг/м³, длине l_z от 5,0 ∙ 10^–3 м до 10,0 ∙ 10^–3 м, ширине b от 1,4 ∙ 10^–3 м до 3,6 ∙ 10^–3 м и толщине δ от 1,2 ∙ 10^–3 м до 3,5 ∙ 10^–3 м.
Результаты исследования. В качестве формы, наиболее близкой к форме зерновки, предлагается эллипсоид с малой 2c_z = δ, средней 2b_z = b и большой 2a_z = l_z осями. Из основного закона динамики движения зерновки в жидкостях различной плотности (ρ_zh) получена формула для определения скорости, расчетные значения которой согласуются с полученными экспериментальными данными.
Обсуждение и заключение. Установлено, что расчетные значения скоростей погружения зерна в жидкости различной плотности имеют один порядок с экспериментальными значениями: они отличаются не более чем на 10 %.

Биографии авторов

Василий Алексеевич Сысуев, ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого»

научный руководитель, ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Россия, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), академик РАН, доктор технических наук, профессор, ResearcherID: B-8519-2019

Виктор Ефимович Саитов, ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого»

старший научный сотрудник, лаборатория механизации полеводства, ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого» (610007, Россия, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), доктор технических наук, профессор, ResearcherID: B-6098-2019

Вячеслав Георгиевич Фарафонов, ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

заведующий, кафедра математики и физики, ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), кандидат физико-математических наук, доцент, ResearcherID: B-7341-2019

Алексей Викторович Саитов, ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

магистрант, направление подготовки «Агроинженерия», ФГБОУ ВО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия» (610017, Россия, г. Киров, Октябрьский пр-т, д. 133), ResearcherID: B-7315-2019

Литература

1. Саитов В. Е. Инновации в послеуборочной обработке зернового материала : монография. Saarbrucken : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. 152 с.

2. Щеклеина Л. М., Шешегова Т. К. Проблема спорыньи злаков (Claviceps purpurea (Fr.)Tul.): история и современность (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2013. № 1. С. 5–12.

3. Шешегова Т. К., Щеклеина Л. М. Некоторые приемы и средства защиты озимой ржи от спорыньи // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 3. С. 47–50.

4. Шешегова Т. К., Щеклеина Л. М. Зависимость вредоносности спорыньи от биометрических показателей склероциев // Защита и карантин растений. 2017. № 11. С. 9–12.

5. Хазиев А. З., Пономарева М. Л. Ущерб от спорыньи на озимой ржи и меры его предупреждения // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2007. Т. 2, № 2 (6). С. 80–82.

6. Increasing spread of Claviceps purpurea (Fr). Tul. and it’s effect on the quantity and quality of winter rye / M. L. Ponomareva [et al.] // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016. Vol. 7, issue 3. P. 1865–1871.

7. Astanakulov K. D., Karimov Y. Z., Fozilov G. Design of a grain cleaning machine for small farms // AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2011. Vol. 42, no. 4. P. 37–40.

8. Development and theoretical studies of grain cleaning machine for fractional technology of flattening forage grain / P. Savinyh // Proceedings of 17th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. 2018. P. 124–130.

9. Saitov V. E., Kurbanov R. F., Suvorov A. N. Assessing the adequacy of mathematical models of light impurity fractionation in sedimentary chambers of grain cleaning machines // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 107–110.

10. Substantiation of basic scheme of grain cleaning machine for preparation of agricultural crops seeds / A. M. Gievsky [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. P. 042035.

11. Дринча В. М., Борисенко И. Б. Применение и функциональные возможности пневмосортировальных столов // Научно-агрономический журнал. 2008. № 2 (83). С. 33–36.

12. Шафоростов В. Д., Припоров И. Е. Качественные показатели работы фотосепаратора по фракционной технологии при разделении семян подсолнечника // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 1 (32), ч. 3. С. 23–25.

13. Саитов А. В. Особенности функционирования фотосепараторов для очистки зерна и семян от примесей // Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве : монография / Под общ. ред. В. А. Сысуева, Г. А. Баталовой, Е. М. Лисицына. Киров : НИИСХ Северо-Востока, 2016. С. 352–355.

14. Статистическая оценка интервала значений удельной массы зерна озимой ржи Фаленская 4 и склероций спорыньи / В. А. Сысуев [и др.] // Успехи современного естествознания. 2017. № 10. С. 48–53.

15. Theoretical background of calculation of the parameters of the device for grain cleaning from ergot sclerotia / V. A. Sysuev [et al.] // Russian Agricultural Sciences. 2017. Vol. 43, issue 3. P. 273–276.

16. Машина для отделения спорыньи от семян ржи : пат. 2616037 Рос. Федерация : МПК В 03 В 5/48, В 02 В 1/04 / Сысуев В. А. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого». № 2015148311 ; заявл. 10.11.2015 ; опубл. 12.04.2017, Бюл. № 11.

17. Машина для отделения спорыньи от семян ржи : пат. 2667066 Рос. Федерация, МПК В 03 В 5/48, В 02 В 1/04 / Сысуев В. А. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого». № 2017115170/03 ; заявл. 27.04.2017 ; опубл. 18.09.2018, Бюл. № 26.