Математическое описание процесса очистки зерна на экспериментальной установке

Для очистки зерна от легких примесей и пыли используют машины с пневматическими системами. Современные зерноочистительные машины для предварительной очистки от легких примесей и пыли с пневматической системой по своим эксплуатационным качествам не в полной мере отвечают возрастающим требованиям современного сельскохозяйственного производства. В статье представлены принцип работы и математическое описание, которые позволяют определить основные параметры установки. В данной работе был использован аналитический метод исследования на основе анализа дифференциальных уравнений, описывающих процессы очистки зерна от легких примесей и пыли. Для разработки математической модели применен метод построения математических моделей Лагранжа. На основе этой модели была построен ряд уравнений, которые характеризуют: переход потенциальной энергии массы зерна в кинетическую энергию зернового потока; динамическое уравнение равновесного падения зернового потока; объемный расход потока воздуха в межзерновом пространстве, а также уравнение, позволяющее определить потери давления в воздушном потоке, проходящем через жалюзи и среднюю скорость падения зерен. Учитывая выше-названные уравнения, построена математическая модель в виде системы уравнении. Данная матема-тическая модель позволяет определить основные конструктивные параметры новой установки: геометрические размеры рабочей зоны, а также энергетические затраты на процесс очистки зерна. Внедрение разработанной установки в приемных пунктах элеваторов позволяет повысить эффективность очистки зерна от легких примесей и пыли при небольших удельных затратах.

1. Saitov, V.E., Kurbanov, R.F., Suvorov, A.N. (2016). Assessing the Adequacy of Mathematical Models of Light Impurity Fractionation in Sedimentary Chambers of Grain Cleaning Machines.ProcediaEngineering, vol. 150, PP.107-110.

2. Savinyh, P., Sychugov, Y., Kazakov, V., Ivanovs, S. (2018). Development and Theoretical Studies of Grain Cleaning Machine for Fractional Technology of Flattening Forage Grain. Engineering for Rural Development, PP.124-130.

3. Xu, L., Wei, C., Liang, Z., Chai, X., Li, Y., & Liu, Q. (2019). Development of rapeseed cleaning loss monitoring system and experiments in a combine harvester.Biosystemsengineering, vol. 178, PP.118-130.

4. Giyevskiy, A. M., Orobinsky, V. I., Tarasenko, A. P., Chernyshov, A. V., Kurilov, D. O. (2018). Substantiation of basic scheme of grain cleaning machine for preparation of agricultural crops seeds. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, vol. 327, DOI: 10.1088/1757-899X/327/4/042035.

5. Saitov, V. E., Farafonov, V. G., Gataullin, R. G., Saitov, A.V. (2018). Research of a diametrical fan with suction channel. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, vol. 457, DOI:10.1088/1757-899X/457/1/012009.

6. Dal-Pastro, E., Facco, P., Bezzo, E., Zamprogna, E., Barolo, M. (2016). Data-driven modelling of milling and sieving operations in wheat milling process. Food and Bioproducts Processing, vol. 99, PP.99-108.

7. Mudarisov, S., Khasanov, E., Rakhimov, Z., Gabitov, I., Badretdinov, I., Farchutdinov, I., Gallyamov, F., Davletshin, M., Aipov, R., Jarullin, R. (2017). Specifying Two-Phase Flow in Modeling Pneumatic Systems Performance of Farm Machines. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, vol. 40, no. 4, PP.706-715, 2017.

8. Kharchenko, S.; Borshch, Y.; Kovalyshyn, S.; Piven, M.; Abduev, M.; Miernik, A.; Popardowski, E.; Kiełbasa, P. Modeling of Aerodynamic Separation of Preliminarily Stratified Grain Mixture in Vertical Pneumatic Separation Duct. Appl. Sci. 2021, 11, 4383. https://doi.org/10.3390/app11104383

9. Aliev, E.; Gavrilchenko, A.; Tesliuk, H.; Tolstenko, A.; Koshulko, V. Improvement of the sunflower seed separation process efficiency on the vibrating surface. Acta Period. Technol. 2019, 50, PP.12–22. [CrossRef]

10. Badretdinov, I.; Mudarisov, S.; Lukmanov, R.; Permyakov, V.; Ibragimov, R.; Nasyrov, R. Mathematical modeling and research of the work of the grain combine harvester cleaning system. Comput. Electr. Agric. 2019, 165, 104966. [CrossRef]

11. Cie´sla, A.; Skowron, M. Analysis process of the extraction of the particles in the High Gradient Magnetic Separator. Przeglad Elektrotechniczny 2020, 96, PP.98–101. (In Polish)

12. Патент на полезную модель №6021. Республика Казахстан. Устройство для очистки зерна от пыли/Аскаров А.Д.; Заявитель Аскаров Ардак Дахарбекович. – заявка 2020/0671.2, дата подачи заявки 21.07.2020; дата публикации 30.04.2021.