Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
OKSO 35.06.04 Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве
At present, in many regions of the Russian Federation, post-harvest processing of grain is carried out directly on the farms themselves. Produced grain is mainly used for fodder and seed purposes. This is predetermined by difficult weather conditions, and freshly harvested grain is fed to the post-harvest treatment unevenly, it has high humidity and debris, a significant heterogeneity of seeds by ripeness. Machines and equipment of grain cleaning and drying stations and complexes do not fully comply with the properties of the grain pile, which leads to a decrease in their throughput, disruption of processing, the accumulation of large masses of raw grain heap, lengthening the time of harvest, increased losses and reduced quality seeds. Reception and temporary storage of a pile of grain in aerated receiving bunkers with forced ventilation of the pile causes an improvement in the technological properties of the seeds, a decrease in humidity and grain contamination. The use of aerated bunkers for receiving and temporary storage of a grain heap, increase the energy consumption for grain cleaning and heating of the heap. The reduction of specific energy consumption for the operation “Reception of a grain heap” is possible by optimizing both the design parameters and the operating modes of aerated bunkers. The research of the authors showed that the preliminary drying of the grain heap can improve the productivity of the heap cleaner, improve the flowability of the grain pile, the working conditions of the gravity flow devices and the quality of the preliminary cleaning of the grain. The inclusion of the heat generator in the technology of post-harvest processing of grain and the use of heated air in the operations of receiving and pre-cleaning the grain leads to a decrease in the moisture content and grain contamination, an increase in the supply of heap of grain, as well as to the intensification of subsequent technological operations. The paper presents a model of the functioning of the technological process of post-harvest grain processing in the receiving and pre-cleaning unit of the grain pile.
grain, grain heap, heap cleaning, functioning model, technology.
Зерно является одним из основных сельскохозяйственных продуктов, и увеличение его производства было и остается ключевой проблемой развития всего сельского хозяйства [1, 2].
Определяющая роль на заключительной стадии производства зерна принадлежит своевременной и качественной послеуборочной обработке [13] его в сельскохозяйственных предприятиях, основные задачи которой обеспечить высокие темпы уборочных работ, исключить потери, сохранить продовольственные, кормовые и семенные качества зерна [3, 14].
В агроклиматических условиях зон рискового земледелия России, так и, в частности, в Вологодской области, Чувашской Республике уборка урожая зерновых культур проходит зачастую в сложных погодных условиях, в результате чего свежеубранное зерно поступает на послеуборочную обработку неравномерно, имеет высокую влажность и засоренность, значительную неоднородность семян по спелости. Машины и оборудование зерноочистительно-сушильных пунктов (ЗОСП) и комплексов в агроклиматических условиях уборочных периодов Вологодской области и практически на всей территории Нечерноземья не в полной мере соответствуют свойствам зернового вороха как объекта послеуборочной обработки. Это приводит к снижению пропускной способности пунктов и комплексов, нарушению поточности обработки, накоплению больших масс необработанного зернового вороха, удлинению сроков уборки, а в конечном итоге – к увеличению потерь и снижению качества семян [4].
При приеме и временном хранении зернового вороха в обычных приемных бункерах и на разгрузочных площадках происходит рост выходных параметров: влажности W1 и температуры Ɵ1 зерна. При этом выходные параметры: подача зернового вороха G1 и засоренность зерна β1 – остаются неизменными и равными соответственно Gнзв и βнзв .
В то же время прием и временное хранение зернового вороха в аэрируемых приемных бункерах с принудительным вентилированием вороха вызывает улучшение технологических свойств семян [15]. Влажность и засоренность зерна (W1 и β1) снижаются. За счет удаления пыли и легковесных примесей несколько уменьшается количество зерна, подаваемого на последующую обработку G1, а температура его поддерживается на уровне температуры окружающего воздуха. Наибольший положительный эффект от приема и временного хранения зернового вороха в аэрируемых бункерах может быть достигнут при продувании вороха подогретым воздухом [8, 9].
Материалы и методы исследований. Известно, что подогрев воздуха на 1°С снижает его относительную влажность на 5%. Даже в дождливую погоду при относительной влажности воздуха близкой к 100% подогрев на 7°С позволяет снизить его относительную влажность до 65% [5].
Относительной влажности воздуха 65% соответствует равновесная влажность зерна 14%, т.е. в процессе вентилирования зернового вороха подогретым воздухом происходит медленная сушка или подсушка зерна и составляющих вороха в мягком режиме.
Однако, при использовании аэрируемых бункеров для приема и временного хранения зернового вороха, возникает необходимость приобретения вентиляторов, появляются энергозатраты на их работу и подогрев вороха. Поэтому для достижения минимальных удельных энергозатрат (Nуд1→ min) на операцию «Прием зернового вороха» необходимо оптимизировать как конструктивные параметры, так и режимы работы аэрируемых бункеров.
Многолетняя практика эксплуатации аэрируемых бункеров в сельхозпредприятиях Вологодской области, Чувашской Республики показали, что оптимальная вместимость одного приемного бункера с аэрожелобом составляет около 30 м3, или 20 т, длина – 10…12 м, ширина верхнего основания – 3 м и высота – 2 м. Стенки приемного бункера должны иметь угол наклона к аэрожелобу не менее 45º. Расстояние от выходного отверстия вентилятора до входа в аэрожелоб должно быть не менее 1…1,5 м с плавным входом в аэроканал. Высота загрузки зернового вороха до 2,5 м. При указанных выше конструктивных параметрах предпочтительно устанавливать центробежный вентилятор № 8-10 с рабочим давлением не менее 1 кПа (100 кг/м2), частотой вращения крылача 980…1500 мин–1 и мощностью электродвигателя 7,1…11 кВт [6].
Загрузку аэрируемых бункеров следует начинать со стороны вентиляторов, что позволяет включать вентиляторы сразу же после разгрузки первого автомобиля, доставившего зерновой ворох от комбайнов.
Исследования процесса вентилирования зернового вороха в приемных бункерах с аэрожелобами показали, что степень подсушки зерна влажностью 24…26% достигает 0,4% в час при относительной влажности воздуха 50…60% и подаче не менее 400 м3 на тонну вороха [3].
Известно, что увеличение влажности зерна на 1%, по сравнению с указанной в технической характеристике машины, снижает ее производительность на 3%. Увеличение засоренности на 1% снижает производительность машины, приблизительно, на 2%.
Отсюда коэффициент (Кп), учитывающий снижение производительности машины по сравнению с паспортной в зависимости от влажности W1 и засоренности β1 зерна, поступающего на предварительную очистку, может быть определен по формуле:
1. Lozhkin A.G. Spring durum wheat in the conditions of the forest-steppe zone of the Chuvash Republic. [Yarovaya tverdaya pshenitsa v usloviyakh lesostepnoy zony Chuvashskoy Respubliki]. / A.G. Lozhkin, P.N. Malchikov, M.G. Myasnikova // Zernovoe khozyaystvo Rossii. - Grain economy of Russia. - 2018.- № 4 (58). - P. 59-62.
2. Lozhkin A.G. Spring hard wheat in the Chuvash Republic. [Yarovaya tverdaya pshenitsa v Chuvashskoy Respublike]. / A.G. Lozhkin, V.L. Dimitriev, I.P. Eliseev // Vestnik Chuvashskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. - The Herald of Chuvash State Agricultural Academy. - Cheboksary, 2017. - № 3 (3). - P. 22-26.
3. Fedorenko V.F., Revyakin E.L. Zernoochistka - sostoyanie i perspektivy. [Grain cleaning - state and prospects]. / V.F. Fedorenko, E.L. Revyakin. - M.: FGNU “Rosinformagrotekh”, 2006. - P. 204.
4. Perekopskiy A.N. Parametry protsessa sushki vysokovlazhnogo zerna na karuselnoy sushilke. // Nauchno-tekhnicheskiy progress v selskokhozyaystvennom proizvodstve: sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, posvyaschennoy 70-letiyu so dnya obrazovaniya RUP “NPTS NAN Belarusi po mekhanizatsii selskogo khozyaystva”. (The parameters of the process of drying high-moisture grain on a rotary dryer. / A.N. Perekopskiy // Scientific and technical progress in agricultural production: a collection of works of the International Scientific and Technical Conference dedicated to the 70th anniversary of the founding of the Republican Unitary Enterprise “Scientific and Production Center of the National Academy of Sciences of Belarus on Agricultural Mechanization”). - Minsk, 2017. P. 148-152.
5. Grushin Yu.N. Mekhanizatsiya posleuborochnoy obrabotki zerna i semyan. [Mechanization of post-harvest processing of grain and seeds]. / Yu.N. Grushin, N.K. Vasilev, A.V. Smirnov, K.M. Sovetov - Vologda 1995. - P. 103
6. Grushin Yu.N. Sovershenstvovanie tekhnologii i tekhnicheskikh sredstv posleuborochnoy obrabotki zerna i semyan v usloviyakh Severa Nechernozemnoy zony Rossiyskoy Federatsii. [Improvement of technology and technical means of post-harvest processing of grain and seeds in the conditions of the North of the Nonchernozem zone of the Russian Federation]. // Report on the research work. / Yu.N. Grushin, A.V. Smirnoy, N.K. Vasilev, V.A. Bovykin, G.A. Uglitskiy, V.P. Popova // - Vologda; Molochnoe, 1995. - P. 60.
7. Grushin Yu.N. Tekhnologiya mekhanizirovannoy posleuborochnoy obrabotki semennogo zerna vysokoy vlazhnosti s predvaritelnoy podsushkoy vorokha. // Diss. … kand. tekhn. nauk. (The technology of mechanized post-harvest processing of high-moisture seed grain with preliminary drying of a pile]. / Yu.N. Grushin // Dissertation for a degree of Ph.D. of Technical sciences). - Vologda - Molochnoe, 1982.- P. 225.
8. Popov V.D. Osnovy upravleniya tekhnologiyami nizkotemperaturnoy sushki rastitelnoy stebelchatoy massy: monografiya. [Fundamentals of management of low-temperature drying technology of vegetable stalked mass: monograph]. / V.D. Popov, M.Sh. Akhmedov, A.I.Sukhoparov, N.N. Kuznetsov, A.V. Zykov. - Sankt-Peterburg: IAEP, 2017. - P. 142.
9. Kuznetsov N.N. Matematicheskoe modelirovanie polevogo provyalivaniya travy. // Nauka i innovatsionnye protsessy v APK: sbornik trudov VGMKhA po rezultatam raboty nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyaschennoy 100-letiyu akademii. (Mathematical modeling of grass field wilding / N.N. Kuznetsov // Science and innovation processes in the agro-industrial sector: a collection of works of VGMKhA based on the results of the scientific and practical conference dedicated to the 100th anniversary of the Academy). - Vologda; Molochnoe: VGMKhA, 2011. P. 132-135.
10. Kuznetsov N.N. Informatsionnaya model organizatsii zagotovki rulonnogo sena. // Nauchnoe obespechenie - selskokhozyaystvennomu proizvodstvu: sbornik trudov VGMKhA po rezultatam raboty mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyaschennoy 99-letiyu akademii. (Information model of the preparation of harvesting roll hay. / N.N. Kuznetsov, A.V. Terentev // Scientific support - to agricultural production: a collection of works of VGMKhA on the results of the work of the international scientific-practical conference dedicated to the 99th anniversary of the Academy). - Vologda; Molochnoe: VGMKhA, 2010. P. 99-103.
11. Shushkov R.A. Simulation modeling of drying of flax rolls. [Imitatsionnoe modelirovanie dosushivaniya rulonov lnotresty]. / R.A. Shushkov, N.N. Kuznetsov, V.N. Vershinin // Tekhnika v selskom khozyaystve. - Technique in agriculture. - 2014. - № 4. - P. 29-30.
12. Vershinin V.N. Matematicheskoe modelirovanie v raschetakh na EVM: uchebno-metodicheskoe posobie. [Mathematical modeling in computer calculations: teaching aid]. V.N. Vershinin - Vologda; Molochnoe: Vologodskaya GMKhA, 2016. - P. 142.
13. Deepak Kumar, Prasanta Kalita. Reducing Postharvest Losses during Storage of Grain Crops to Strengthen Food Security in Developing Countries // Foods 2017, 6(1), 8; doihttps://doi.org/10.3390/foods6010008.
14. Post Harvest Losses of Agricultural Products: Management and Future Challenges in India // Recent Trends in Postharvest technology and Management, Edition: First, Chapter: Chapter 12, Publisher: Manglam Publishers, New Delhi, India., Editors: Aloka Kumari, Pranay Punj Pankaj, P. Baskaran, pp.141-153.
15. Prístavková M., Žitňák M., Lendelová J. (2016): Hazard analysis in operating of the post-harvest lines. Res. Agr. Eng., 62 (Special Issue): S53-S60.
