Karavaevo, Kostroma, Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The article substantiates the practical application of ultrasonic range finders for studying and controlling the operation of the pneumatic separation channel of a grain cleaning machine. A new technological scheme of the installation is described, as well as the results of experimental studies aimed at finding parameters that have the greatest correlation with the supply of material and air flow to the pneumatic separation channel of the grain cleaning machine. It has been experimentally determined that the speed of the feeding roller regulating the supply of material to the pneumatic separation channel in order to fully load it and provide maximum output has a strong inverse correlation (-0.89) with the difference in the averaged values of the lengths of the paths of ultrasonic waves piercing across the moving grain layer , obtained from ultrasonic range finders at the beginning and end of the pneumatic separation channel. The rotor speed of the fan regulating the air supply to the pneumatic separation channel also has a strong inverse correlation (-0.82) with the difference in the averaged values of the path lengths of ultrasonic waves piercing across the moving grain layer obtained from ultrasonic range finders in the middle and end of the air separation channel. It is proved that at a frequency of polling the sensors 1200 ms, the quality of the evaluation of the state of the stochastic layer is the best. The developed method for controlling the supply of material and air to the air separation channel of the grain cleaning machine can be used as the basis for the automation of the grain cleaning process, it will allow to react in a timely manner to the stochastic change in the variable state of the process of cleaning the grain heaps, and as a consequence, to improve its quality and to reduce specific energy costs.
pneumatic separation channel, grain, ultrasound, microcontroller, automatic control.
Пневмосепарационные каналы (ПСК) широко используются для разделения зерновой смеси на фракции в силу простоты конструкции, высокой эффективности работы и удельной производительности, малой повреждаемости семян и себестоимости обработки [1,2,3,4,5].
Машины для послеуборочной обработки зерна функционируют, как правило, в составе поточной линии, поэтому характер изменения параметров материала, поступающего на обработку (его влажность, засоренность, плотность и др.), стохастический, что неизбежно вызывает стохастическое изменение всех переменных состояния процесса [6, 7]. При работе важно поддерживать постоянную подачу воздуха и оптимальную подачу материала в ПСК. Неравномерность подачи материала в ПСК приводит к изменению аэродинамического сопротивления системы, что неизбежно ведет к изменению скорости фильтрации воздуха через слой материала, приводящей при малой скорости к недостаточному выносу примесей из продуваемого слоя вороха, а при повышенной – к потерям частиц основной культуры с примесями. Малая подача материала в ПСК приводит к снижению производительности очистителя, высокая – к увеличению толщины, плотности продуваемого слоя, снижению качества очистки.
Практически во всех существующих зерноочистительных машинах управление подачей воздуха и материала в ПСК осуществляется вручную [1, 8, 9, 10, 11], а оптимальность выполненных регулировок контролируется оператором, который не в состоянии обеспечить постоянный контроль за пульсациями воздушного потока и материала, изменениями его физико-механических свойств, оперативное управление. Отсутствие способа, лежащего в основе автоматического контроля и управления подачей материала и воздуха в ПСК, приводит к снижению эффективности, качества очистки материала от засорителей и технологической надежности процесса.
Известен способ управления подачей материала и воздуха в ПСК зерноочистительной машины, включающий оценку длины пути ультразвуковой (УЗ) волны, при котором осуществляется сравнение фактической длины пути ультразвуковой волны с заданным значением, выбираемым с учетом характеристик материала, по полученной разности значений определяются оптимальные параметры подачи воздуха в обрабатываемый материал [6]. Недостатком данного способа является то, что оптимальные параметры подачи воздуха в обрабатываемый материал устанавливаются на основании сравнения фактической длины пути ультразвуковой волны, пронизывающей движущийся зерновой слой по направлению его движения, с заданным значением, выбираемым с учетом характеристик материала, что не позволяет оперативно учитывать изменения состава зернового вороха при его обработке в ПСК, т.к. зерновой ворох, поступающий от комбайнов на очистку в течение суток, как правило, имеет очень неоднородную внутреннюю структуру – до 30 % засорителей и большой разброс по влажности – от 14 до 35%, что оказывает значительное влияние на скорость распространения ультразвуковой волны [12, 13], и как следствие вызывает необходимость проведения постоянной корректировки заданных значений длины пути УЗ волны, выбираемых с учетом характеристик материала, а также авторами не раскрывается механизм управления подачей материала и одновременно воздуха в канал зерноочистительной машины.
1. Burkov A.I. Development and improvement of pneumatic systems of grain cleaning machines. Kirov: FGBNU «NIISH Severo - Vostoka», 2016. 380 s., il.
2. Monograph / V.E.Saitov, V.G. Farafonov, A.N. Suvorov, D.V. Grigor'ev. — Kirov: Vjatskaja GSHA, 2012. — 209 s.
3. Blenk H., Trines H. Weitere Untersuchugen zur Saatgutsichtung in horizontalen und vertikalen // Grundlagen der Landtechnik – 1951. H.2. – S. 17-25.
4. Wessel I. Verglevhende Untersuchungen Schwerkraftsichten // Grundlagen der Landtechnik. – 1963. – H.18. – S. 27-34.
5. Wessel I. Verfahren des Siebens und des Windsichtens // Grundlagen der Landtechnik. -1968. – Bd. 18. – H.4. – S. 151-157
6. Pat. 2558737 Rossiiskaja Federacija, MPK F 26 B 21/12. A method for controlling the state of a layer in the aerodynamic systems of machines for post-harvest material processing and an apparatus for implementing it / Volhonov M.S., Smirnov I.A., Polozov S.A., Gabalov S.L., Volhonov R.M.; zajavitel' i patentoobladatel' FGBOU VPO Kostromskaja GSHA, opubl. 10.08.2015, byul. №22. – 9 s.; il.
7. Investigation of seed separation and development of machine technologies for their preparation / V.M. Drincha. Voronezh: Izdatel'stvo NPO «MODYEK», 2006- 384 s.
8. Machines and equipment for post-harvest grain processing / Katalog.-M.: FGNU «Rosinfiormagroteh», 2003. - 204 s.
9. Machines and equipment for post-harvest grain processing / Katalog.-M.: FGNU «Rosinfiormagroteh», 2010. - 92 s.
10. Tarasenko A.P. Modern machines for post-harvest processing of grain and seeds.. – M.: Kolos, 2008. 232 s.
11. Sychugov N.P., Sychugov YU.V., Isupov I.V. Mechanization of post-harvest processing of grain and grass seeds. Kirov: FGUPP \"Vjatka\", 2003. 368 s.
12. Ultrasound. Small Encyclopedia. Glav. Red. I.P. Goljamina. – M.: «Sovetskaja yenciklopedija», 1979 – 400 s., ill.
13. Grushin, YU.N. Energy saving technologies for post-harvest processing of high-moisture seed grain: monografija / YU.N. Grushin, D.A. Pustynnyi – Vologda-Molochnoe: IC VGMHA, 2013. – 160 s.
14. Aktual'nye problemy nauki v agropromyshlennom komplekse: sbornik statei 68-i mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferencii v 3t. – Karavaevo : Kostromskaja GSHA/ 2t. «Methodology for obtaining data on current parameters of post-harvest grain processing processes », M.S. Volhonov, S.L. Gabalov, A.A. Kirilin, R.M. Volhonov.
15. Polozhitel'noe reshenie formal'noi yekspertizy zajavki na izobretenie №2017104806/03(008673) – «A method for controlling the supply of material and air to the pneumatic separating channel of a grain cleaning machine» / Volhonov M.S.; Gabalov S.L.; Bushuev I.V.; Volhonov R.M.; Zimin I.B.; zajavitel' i patentoobladatel' FGBOU VPO Kostromskaja GSHA,– 9s.; il.
16. Wessel I. Verfahren des Siebens und des Windsichtens // Grundlagen der Landtechnik. -1968. – Bd. 18. – H.4. – S. 151-157
