Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
ОКСО 35.06.04 Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве
В настоящее время во многих субъектах Российской Федерации послеуборочная обработка зерна производится непосредственно в самих хозяйствах. Производимое зерно используется, главным образом, на фуражные и семенные цели. Это предопределено сложными погодными условиями, и свежеубранное зерно поступает на послеуборочную обработку неравномерно, имеет высокую влажность и засоренность, значительную неоднородность семян по спелости. Машины и оборудование зерноочистительно-сушильных пунктов и комплексов при этом не в полной мере обеспечивают соответствие свойств зернового вороха, что приводит к снижению их пропускной способности, нарушению поточности обработки, накоплению больших масс необработанного зернового вороха, удлинению сроков уборки, к увеличению потерь и снижению качества семян. Прием и временное хранение зернового вороха в аэрируемых приемных бункерах с принудительным вентилированием вороха вызывает улучшение технологических свойств семян, снижение влажности и засоренность зерна. Применение аэрируемых бункеров для приема и временного хранения зернового вороха, повышают энергозатраты на зерноочистку и подогрев вороха. Снижение удельных энергозатрат на операцию «Прием зернового вороха» возможно оптимизацией как конструктивных параметров, так и режимов работы аэрируемых бункеров. Исследования авторов показали, что предварительная подсушка зернового вороха позволяет повысить производительность ворохоочистителей, улучшить сыпучесть зернового вороха, условия работы самотечных устройств и качество предварительной очистки зерна. Включение в технологию послеуборочной обработки зерна теплогенератора и использование подогретого воздуха в операциях приема и предварительной очистки зерна ведет к уменьшению влажности и засоренности зерна, увеличению подачи зернового вороха, а также к интенсификации выполнения последующих технологических операций. В работе представлена модель функционирования технологического процесса послеуборочной обработки зерна в отделении приема и предварительной очистки зернового вороха.
зерно, зерновой ворох, очистка вороха, модель функционирования, технология.
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. Ложкин А.Г. Яровая твердая пшеница в условиях лесостепной зоны Чувашской Республики/ А.Г. Ложкин, П.Н. Мальчиков, М.Г. Мясникова// Зерновое хозяйство России. - 2018.- № 4 (58). - С. 59-62.
2. Ложкин А.Г. Яровая твердая пшеница в Чувашской Республике / А.Г. Ложкин, В.Л. Димитриев, И.П. Елисеев // Вестник Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. - Чебоксары, 2017. - № 3 (3). - С. 22-26.
3. Федоренко В.Ф., Ревякин Е.Л. Зерноочистка - состояние и перспективы / В.Ф. Федоренко, Е.Л. Ревякин. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. - 204 с.
4. Перекопский А.Н. Параметры процесса сушки высоковлажного зерна на карусельной сушилке /А.Н. Перекопский // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: сборник трудов Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию со дня образования РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». - Минск, 2017. - С. 148-152.
5. Грушин Ю.Н. Механизация послеуборочной обработки зерна и семян / Ю.Н. Грушин, Н.К. Васильев, А.В. Смирнов, К.М. Советов - Вологда, 1995. - 103 с.
6. Грушин Ю.Н. Совершенствование технологии и технических средств послеуборочной обработки зерна и семян в условиях Севера Нечерноземной зоны Российской Федерации / Ю.Н. Грушин, А.В. Смирной, Н.К. Васильев, В.А. Бовыкин, Г.А. Углицкий, В.П. Попова // Отчет о научно-исследовательской работе: - Вологда - Молочное, 1995.- 60 с.
7. Грушин Ю.Н. Технология механизированной послеуборочной обработки семенного зерна высокой влажности с предварительной подсушкой вороха / Ю.Н. Грушин // Дисс. … канд. техн. наук.- Вологда - Молочное, 1982.- 225 с.
8. Попов В.Д. Основы управления технологиями низкотемпературной сушки растительной стебельчатой массы: монография / В.Д. Попов, М.Ш. Ахмедов, А.И.Сухопаров, Н.Н. Кузнецов, А.В. Зыков. - Санкт-Петербург: ИАЭП, 2017. - 142 с.
9. Кузнецов Н.Н. Математическое моделирование полевого провяливания травы / Н.Н. Кузнецов // Наука и инновационные процессы в АПК: сборник трудов ВГМХА по результатам работы научно-практической конференции, посвященной 100-летию академии. - Вологда - Молочное: ВГМХА, 2011. - С. 132-135.
10. Кузнецов Н.Н. Информационная модель организации заготовки рулонного сена / Н.Н. Кузнецов, А.В. Терентьев // Научное обеспечение - сельскохозяйственному производству: сборник трудов ВГМХА по результатам работы международной научно-практической конференции, посвященной 99-летию академии. - Вологда - Молочное: ВГМХА, 2010. - С. 99-103.
11. Шушков Р.А. Имитационное моделирование досушивания рулонов льнотресты / Р.А. Шушков, Н.Н. Кузнецов, В.Н. Вершинин // Техника в сельском хозяйстве. - 2014. - № 4. - С. 29-30.
12. Вершинин В.Н. Математическое моделирование в расчетах на ЭВМ: учебно-методическое пособие / В.Н. Вершинин - Вологда; Молочное: Вологодская ГМХА, 2016. - 142 с.
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.
