Инфракрасная сушка семян в псевдоожиженном слое

Infrared drying (IR) has found wide application mainly in the food industry. Seeds of cereal crops are dried mainly by a convection method using shaft, column and bunker dryers. Such drying methods are ineffective, they are characterized by low productivity and high specific heat costs. The author has studied some methods of drying ensuring high intensity of the process with the maximum preservation of the quality of seeds. One of them is combined infrared drying. Combined modes of IR drying have a number of advantages over convection drying - quick heating of the particles ensures shortened process time, and the combination of diffusion and thermal diffusion processes facilitates the transfer of moisture from the grain mass center to the periphery, which reduces the specific heat consumption of a drying process. The author has considered a combined method with the use of a fluidized bed with a low intensity of the IR flow, with an additional supply of heat by the heated external air. (Research purpose) To develop a mathematical model of convective radiation IR drying of seeds, to calculate the surface temperature, the power of an IR-emitter, and the parameters of air heating. (Materials and methods) The parameters of combined IR drying have been determined using the regularities characteristic for convective drying, but with an equivalent heat transfer coefficient. The temperature and power of the IR energy source have been determined on the basis of permissible heat supply. The author has experimentally evaluated the efficiency of IR drying with blowing by external and heated air with convection drying. (Results and discussion) The surface temperature and the power of an IR emitter depend on the thickness of the layer, physical- and mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. It has been established that the exposure of combined drying is 12 percent lower than that of convective drying due to the process intensification with full preservation of the quality parameters of seeds. (Conclusions) The surface temperature and power of an IR emitter have been calculated as a function of the layer height, physical-and-mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. The degree of air heating with combined IR drying is proportional to the power deficit of an IR emitter and is inversely proportional to the equivalent heat transfer coefficient.Инфракрасная сушка нашла широкое применение преимущественно в пищевой промышленности. Семена зерновых культур сушат в основном конвективным методом в шахтных, колонковых и бункерных сушилках. Подобные методы сушки малоэффективны, их отличает низкая производительность и высокие удельные затраты тепла. Исследовали методы сушки, обеспечивающие высокую интенсивность процесса при максимальном сохранении качества семян. Один из них – комбинированная инфракрасная сушка. Сушка имеет ряд преимуществ перед конвективной сушкой – быстрый прогрев частиц обеспечивает сокращение длительности процесса, а суммирование процессов диффузии и термодиффузии способствует перемещению влаги из центра зерновки к периферии, что снижает удельные затраты тепла на сушку. Рассмотрели комбинированный метод с использованием псевдоожиженного слоя при малой интенсивности инфракрасного потока, с дополнительным подводом тепла подогретым наружным воздухом. (Цель исследования) Разработать математическую модель конвективно-радиационной инфракрасной сушки семян, рассчитать температуру поверхности, мощность инфракрасного излучателя, параметры подогрева воздуха. (Материалы и методы) Обосновали параметры комбинированной инфракрасной сушки используя закономерности, характерные для конвективной сушки, но с эквивалентным коэффициентом теплоотдачи. Определили температуру и мощность источника инфракрасной энергии на основе допустимого теплоснабжения. Экспериментально оценили эффективность инфракрасной сушки при продувке наружным и подогретым воздухом с конвективной сушкой. (Результаты и обсуждение) Температура поверхности и мощности инфракрасного излучателя зависят от толщины слоя, физико-механических и радиологических свойств семян, допустимого теплосодержания и теплоты, затраченной на испарение влаги. Установили, что экспозиция комбинированной сушки на 12 процентов ниже конвективной за счет интенсификации процесса при полном сохранении качественных показателей семян. (Выводы) Рассчитали температуру поверхности и мощность инфракрасного излучателя в зависимости от высоты слоя, физико-механичных и радиологических свойств семян, допустимого теплосодержания и теплоты, затраченной на испарение влаги. Величина степени нагрева воздуха при комбинированной инфракрасной сушке пропорциональна дефициту мощности инфракрасного излучателя и обратно пропорциональна эквивалентному коэффициенту теплоотдачи

МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ДИСКА

A choice of the sizes and form of a disk is made for the set operation conditions on the basis of geometrical ratios between parameters of a disk and their admissible values developed by practice. Except the crumbling and turning ability of a disk the add factors influencing on its geometrical and power parameters are non-crumple condition of a vertical wall of a furrow and steady raising of layer on a curvilinear surface of operation sector. Basic data for construction horizontal, cross-vertical, longitudinal-vertical projections is diameter of a disk, an angle of attack, running depth. Depth of the course images a chord of disk dip on cross-vertical and longitudinal-vertical projections of a disk. The disk sphere which excludes crumple of a vertical wall of a furrow at its movement is designated on the horizontal projection. Criterion of disk efficiency a is possible soil sliding along a curve of longitudinal-vertical projection within limits of the lowermost point and a point excluding crumple of the furrow vertical wall and located on a chord of deep. The parameter of a curve of possible sliding can be defined taking into account that the sum of multiplications of tangent efforts to a projection of a trajectory of the movement of an elementary platform less than zero. Taking into account the received value we can construction the sliding curve on the longitudinal-vertical projection in a zone of operating surface. Points of intersection of the sliding curve with the generating lines of longitudinal-vertical projection are moved by horizontal transfer on a piece of an interval of the horizontal projection. On three points we create a profile of a disk on height of a placement of the generating lines. The disk profile with the spherical or flat bottom should be create at the level of generating lines of cross-vertical projection taking into account the intervals placed on a perpendicular to the center of diameter of a disk of a horizontal projection.Размеры и форму диска для заданных условий работы при обработке почвы выбирают на основании геометрических соотношений между параметрами диска и допустимыми значениями, выработанными практикой. Установили, что кроме крошащей и оборачивающей способности диска, к факторам, влияющим на его геометрические и энергетические параметры, нужно отнести условие несмятия вертикальной стенки борозды и устойчивый подъем пласта по криволинейной поверхности рабочего сектора. Определили, что исходными данными для построения горизонтальной, поперечно-вертикальной, продольно-вертикальной проекций являются диаметр диска, угол атаки, глубина хода. Глубина хода отображает хорду погружения диска на поперечно-вертикальной и продольно-вертикальной проекциях диска. На горизонтальной проекции обозначается сфера диска, которая исключает смятие вертикальной стенки борозды при его движении. Отметили, что критерием работоспособности диска служит возможное скольжение почвы вдоль кривой продольно-вертикальной проекции в пределах самой нижней точки и точки, исключающей смятие вертикальной стенки борозды и расположенной на хорде погружения. Параметр кривой возможного скольжения определен с учетом того, что сумма произведений касательных усилий на проекцию траектории движения элементарной площадки меньше нуля. С учетом полученного значения на продольно-вертикальной проекции в зоне рабочей поверхности построена кривая скольжения. Точки пересечения кривой скольжения с образующими продольно-вертикальной проекции перемещаются горизонтальным переносом на отрезок горизонтальной проекции. По трем точкам осуществляется построение дуг профиля диска по высоте расположения образующих. Профиль диска со сферическим или плоским днищем строится на уровне образующих поперечно-вертикальной проекции с учетом отрезков, расположенных на перпендикуляре к центру диаметра диска горизонтальной проекции. Методика по построению профиля поперечного сечения диска разработана с учетом двух условий: несмятия почвы в зоне хорды погружения и возможности обеспечения ее скольжения. Данная методика позволяет проектировать диск с плоским и сферическим диско

Ресурсосберегающие машинные технологии и режимы работы кукурузоуборочных машин

Russian agrarian can increase corn production and not depend on import if they get more yield and reduce losses at all stages of a harvest cycle. A unified complex of modern highly effective, resource-saving technologies and technical means of harvesting and postharvest processing of corn is for this purpose necessary. The authors offered a concept of multilevel system approach to interconnected functioning of all subsystems of corn production (from harvesting to crop processing and storage) by criterion of resource-saving. Resource-saving technologies of harvesting of ear corn with thresh in a field and with getting of corn and corn cob mix. The minimum of cumulative expenses of energy when harvesting ear corn (1005.3 megajoule per tonne) is provided by technology with use of a self-propelled picker-husker. For harvesting with ear corn thresh in the field the rational technology (724.4 megajoule per tonne) includes harvesting by the combine with an axial and rotor threshing mechanism on the basis of new constructive and technological decisions. The most effective technology is corn harvesting with use on a forage corn and corn cob mix (638.5 megajoule per tonne). The authors developed a block scheme and mathematical model of optimization of parameters and operating modes of technical means. As a result of optimization modernization of the corn harvester provided decrease in energy consumption from 260.4 to 228.2 megajoule per tonne, or by 12.4 percent; increase of combine capacity from 3.4 to 4.6 ha/h, or by 1,4 times, improvement of grain output акщь 12.3 to 14.7 kg/s, or by 1.2 times. Optimum parameters of the unit: width of capture of a harvester made 8.4 m, the working speed of the movement - 6,6 km/h, the mass of the combine - 18180 kg, engine capacity - 224.8 kW, optimum terms of harvesting of grain corn - 8 days.Увеличить производство кукурузы можно, если повысить ее урожайность и снизить потери на всех этапах уборочного цикла. Для этого необходимы современные высокоэффективные ресурсосберегающие технологии и технические средства уборки и послеуборочной обработки кукурузы в едином комплексе. Предложили концепцию многоуровневого системного подхода к взаимоувязанному функционированию всех подсистем производственных процессов заготовки кукурузы (от уборки до переработки и хранения урожая) по критерию ресурсосбережения. Обосновали необходимость применения ресурсосберегающих технологий уборки кукурузы в початках с их обмолотом в поле и с получением зерностержневой смеси. Выявили, что минимум совокупных затрат энергии при уборке кукурузы в початках (1005,3 МДж/т) обеспечивает технология с использованием самоходного пиккер-хескера. Показали, что для уборки кукурузы с обмолотом початков в поле (724,4 МДж/т) рациональная технология включает уборку комбайном с аксиально-роторным молотильно-сепарирующим устройством на базе новых конструктивно-технологических решений. Выявили наиболее эффективную технологию при уборке кукурузы - с использованием на корм зерностержневой смеси (638,5 МДж/т). Разработали структурную схему и математическую модель оптимизации параметров и режимов работы технических средств. Установили, что в результате оптимизации модернизация кукурузоуборочного агрегата обеспечила снижение энергозатрат с 260,4 до 228,2 МДж/т, или на 12,4 процента; повышение производительности комбайна - с 3,4 до 4,6 га/ч, или в 1,4 раза, пропускной способности - с 12,3 до 14,7 кг/с, или в 1,2 раза. Определили оптимальные параметры агрегата: ширина захвата жатки составила 8,4 м, рабочая скорость движения - 6,6 км/ч, масса комбайна - 18180 кг, мощность двигателя - 224,8 кВт, оптимальные сроки уборки кукурузы на зерно - 8 дней

Современное состояние технологического обеспечения производства овощных культур в Российской Федерации

The main limiting factor in the development of the vegetable growing industry is the low technical level of vegetable cultivation. It should be noted that many works in domestic breeding, as well as in seed production of vegetable crops, are carried out manually. The decrease in the share of Russian varieties in the market of seed material of vegetable crops is largely due to the fact that the technological level and technical equipment of most originating institutions of Russian varieties are simply not comparable with the level of modern Western European breeding and seed production centers and companies that seek to increase the supply of seed material to the Russian market. One of the significant factors in increasing the efficiency of vegetable production is the use of highly efficient agricultural machinery and equipment. At the moment, there are no machines for performing the main operations of cultivating vegetable products in Russia, and the available agricultural machines for vegetable producers are on the verge of physical wear and tear and have long ago exhausted their depreciation resource. The existing foreign analogues presented on the Russian market do not fully meet the agrotechnical requirements imposed by Russian farmers on foreign-made machines. Based on the analysis of the technical support of the vegetable growing industry in the Russian Federation, the need for commodity producers in modern hightech complexes of machines for the production of vegetable crops is economically determined based on the total sown area of vegetable crops. The results of the statistical studies carried out made it possible to assess the current state of agricultural engineering for the production of the required number of machines for vegetable growing. The increase in sown (planting) areas and the expected increase in the production of the main types of crop products against the background of a decrease in the availability of agricultural machinery contributes to an increase in the load per unit of equipment and creates risks of a decrease in the level of agricultural mechanization. Currently, low volumes of domestic seed production are associated, among other things, with the low level of technical equipment of breeding and seed-growing organizations with specialized machines and equipment.Основным сдерживающим фактором развития отрасли овощеводства является низкий технический уровень агротехники возделывания овощей. Необходимо отметить, что многие работы в отечественной селекции, а также в семеноводстве овощных культур выполняются вручную. Снижение доли российских сортов на рынке семенного материала овощных культур во многом обусловлено тем, что технологический уровень и техническая оснащенность большинства учреждений-оригинаторов российских сортов просто не сопоставимы с уровнем современных западно-европейских селекционно-семеноводческих центров и компаний, которые стремятся наращивать объемы поставок семенного материала на российский рынок. Одним из существенных факторов роста эффективности производства овощных культур является применение высокоэффективной сельскохозяйственной техники и оборудования. В настоящий момент машин для выполнения основных операций возделывания овощной продукции в России не производится, а имеющиеся сельскохозяйственные машины у производителей овощной продукции находятся на грани физического износа и уже давно выработали свой ресурс амортизации. Представленные на российском рынке существующие зарубежные аналоги не в полной мере отвечают агротехническим требованиям, предъявляемые российскими аграриями к машинам иностранного производства. На основании анализа технического обеспечения отрасли овощеводства в Российской Федерации экономически определена потребность товаропроизводителей в современных высокотехнологичных комплексах машин для производства овощных культур исходя из суммарной посевной площади овощных культур. Результаты проведенных статистических исследований позволили оценить современное состояние сельскохозяйственного машиностроения по производству необходимого количества машин для овощеводства. Увеличение посевных (посадочных) площадей и ожидаемое наращивание производства основных видов растениеводческой продукции на фоне снижения показателей обеспеченности сельхозтехникой способствует возрастанию нагрузки на единицу техники и создает риски снижения уровня механизации сельского хозяйства. В настоящее время низкие объемы производства отечественных семян связаны в том числе с низким уровнем технической оснащенности селекционно-семеноводческих организаций специализированными машинами и оборудованием

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЧВОРЕЖУЩИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

Studying  the wear of soil-cutting working tools in the field conditions has certain difficulties associated with the impermanence of soil properties. The paper presents the results of a laboratory study of the power characteristics in the process of wearing of a soil-cutting wedge in an artificial abrasive soil medium. (Research purpose) To determine the nature of changes in cutting forces in vertical and horizontal planes depending on the conditions and a degree of wear of a soil-cutting wedge. (Materials and methods) For the experiment, use was made of quartz as an abrasive material, paraffin with additives of ceresin and petrolatum as binding components; cement was additionally introduced to change the granulometric composition of a soil model, and a cross-planer was used as a drive mechanism. (Results and discussion) It has been shown that the horizontal component, or traction resistance, increases linearly with increasing the depth of cutting. An increase in the soil-cutting velocity also leads to an increase in the traction resistance of the wedge, and its magnitude increases in a power-law dependence on the velocity. It has been established that the cutting angle affects not only the variation of the wedge traction resistance, but also the shearing pattern, which changes as it increases and changes from shear shavings into shift shavings, which contributes to the traction force growth. It has been found that an increase in traction resistance is affected by an increase in the hardness of abrasive material and a decrease in the distribution density of solid particles in its volume. As the width of the back chamfer and the angle of its inclination to the furrow bottom increased, the traction characteristics both in the vertical and horizontal planes increased as well, the back chamfer width having the greatest influence on the vertical component. As the blade worn out depending on the friction path, the vertical component of frictional forces increased sharply, while the horizontal component increased insignificantly. (Conclusions) The results of the conducted studies have shown that the wedge depth mainly depends on the back chamfer width. The traction resistance of the wedge is greatly influenced by physical and mechanical properties of an abrasive medium, cutting conditions and a degree of the blade blunting.Исследования изнашивания  почворежущих рабочих органов в полевых условиях имеют определенные сложности в связи с непостоянством свойств почвы. Представлены результаты лабораторного исследования силовых характеристик при изнашивании почворежущего клина в искусственной абразивной почвенной среде. (Цель исследования) Определить характер изменения сил резания в вертикальной и горизонтальной плоскостях в зависимости от условий и степени изнашивания почворежущего клина. (Материалы и методы) В качестве абразива использован кварц, как связующий компонент – парафин с добавками церезина и вазелина; для изменения гранулометрического состава модели почвы дополнительно вводили цемент, в качестве приводного механизма использовали поперечно-строгальный станок. (Результаты и обсуждение) Показано,  что горизонтальная составляющая, или тяговое сопротивление, линейно усиливается с увеличением глубины резания. Наращивание скорости резания также приводит к росту тягового сопротивления клина, причем его величина возрастает в степенной зависимости от скорости. Установлено, что угол резания влияет не только на изменение тягового сопротивления клина, но и на характер образования стружки, которая изменяется при его увеличении и переходит от стружки отрыва к стружке сдвига, что способствует росту силы тяги. Выявили, что на усиление тягового сопротивления оказывает влияние повышение твердости абразивного материала и снижение плотности распределения твердых частиц в его объеме. С увеличением ширины затылочной фаски и ростом угла ее наклона к дну борозды повышались тяговые характеристики как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, причем наибольшее влияние на вертикальную составляющую оказывала ширина затылочной фаски. По мере изнашивания лезвия в зависимости от пути трения резко увеличивалась вертикальная составляющая сил трения, горизонтальная повышалась незначительно. (Выводы) Результаты проведенных исследований показали,  что заглубляющая способность почворежущего клина в основном зависит от ширины затылочной фаски. На тяговое сопротивление клина большое влияние оказывают физико-механические свойства абразивной среды, условия резания и степень затупления лезвия

Оптмизация управления технологическими процессами в растениеводстве

At the current development stage of agricultural production, agricultural enterprises are faced with precedent pressure from the market. (Research of purpose) Optimize the control parameters of agricultural production by introducing the latest technologies, reducing costs and ensuring more efficient production management. (Materials and methods) The elaboration of a centralized unified automated information management system for mobile units and stationary processes incorporates the following components: Automation of the technological process with the possibility of locating every mobile machine, tractor, combiner harvester, any other vehicle, or fixed object in the field; Transferring integrated process parameters to the dispatch center server, transforming these parameters into a convenient form for technologists, agronomists, and managerial staff; Transferring control commands to adjust the process by its performers (operators). (Results and discussion) The authors have developed agricultural production systems of a new generation to ensure the productivity level of agrocenoses with high efficiency of invested funds and the use of landscape capacity. The basic prerequisite here is that the productivity of plants depends, first of all, on the soil content of mineral nutrients with their optimum ratio in each elementary field section, as well as a set of crop protection measures. (Conclusions) Increased production and cost reduction cannot be achieved without the introduction of the latest information­based automated control systems for production processes based on network technologies for gathering, collecting, analyzing relevant data and developing optimal management decisions. Especially important in agricultural production is the intensity rate of machinery utilization, as well as the line balance and consistency of manufacturing processes.На современном этапе развития производства сельскохозяйственные предприятия сталкиваются с постоянным давлением со стороны рынка. (Цель исследований) Оптимизация управления сельскохозяйственным производством путем внедрения новейших технологий, снижения расходов и более эффективного управления. (Материалы и методы) Создание централизованной унифицированной автоматизированной информационной системы управления мобильными агрегатами и стационарными процессами сводится к следующим аспектам: автоматизация технологического процесса с увязкой определения местоположения любого мобильного агрегата на поле (машинно­-тракторного агрегата, комбайна, транспортного средства или стационарного объекта) передача интегрированных технологических параметров на сервер диспетчерского центра, преобразование этих параметров в форму удобную для предоставления технологу, агроному, руководящему звену предприятия; передача управляющих команд по корректировке технологического процесса исполнителям. (Результаты и обсуждение) Разрабатываемые системы земледелия нового поколения направлены на обеспечение уровня продуктивности агроценозов с высоким коэффициентом полезного действия вложенных средств и использования ландшафтного потенциала. Продуктивность растений зависит прежде всего от обеспеченности почв элементами минерального питания с оптимальным их соотношением на каждом элементарном участке обрабатываемого поля, а также от мероприятий по защите растений. (Выводы) Повышение производства и снижение себестоимости сельхозпродукции не могут быть осуществлены без внедрения новейших информационных автоматизированных систем управления производственными процессами на базе сетевых технологий сбора, накопления, анализа и выработки оптимальных управленческих решений. Большое значение в сельскохозяйственном производстве придается степени машиноиспользования, а также ритмичности и согласованности производственных процессов

Infrared Drying of Seeds in a Fluidized Bed

Infrared drying (IR) has found wide application mainly in the food industry. Seeds of cereal crops are dried mainly by a convection method using shaft, column and bunker dryers. Such drying methods are ineffective, they are characterized by low productivity and high specific heat costs. The author has studied some methods of drying ensuring high intensity of the process with the maximum preservation of the quality of seeds. One of them is combined infrared drying. Combined modes of IR drying have a number of advantages over convection drying - quick heating of the particles ensures shortened process time, and the combination of diffusion and thermal diffusion processes facilitates the transfer of moisture from the grain mass center to the periphery, which reduces the specific heat consumption of a drying process. The author has considered a combined method with the use of a fluidized bed with a low intensity of the IR flow, with an additional supply of heat by the heated external air. (Research purpose) To develop a mathematical model of convective radiation IR drying of seeds, to calculate the surface temperature, the power of an IR-emitter, and the parameters of air heating. (Materials and methods) The parameters of combined IR drying have been determined using the regularities characteristic for convective drying, but with an equivalent heat transfer coefficient. The temperature and power of the IR energy source have been determined on the basis of permissible heat supply. The author has experimentally evaluated the efficiency of IR drying with blowing by external and heated air with convection drying. (Results and discussion) The surface temperature and the power of an IR emitter depend on the thickness of the layer, physical- and mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. It has been established that the exposure of combined drying is 12 percent lower than that of convective drying due to the process intensification with full preservation of the quality parameters of seeds. (Conclusions) The surface temperature and power of an IR emitter have been calculated as a function of the layer height, physical-and-mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. The degree of air heating with combined IR drying is proportional to the power deficit of an IR emitter and is inversely proportional to the equivalent heat transfer coefficient

Optimization of parameters of resource-saving machine technologies and operating modes of corn harvesters

Russian agrarian can increase corn production and not depend on import if they get more yield and reduce losses at all stages of a harvest cycle. A unified complex of modern highly effective, resource-saving technologies and technical means of harvesting and postharvest processing of corn is for this purpose necessary. The authors offered a concept of multilevel system approach to interconnected functioning of all subsystems of corn production (from harvesting to crop processing and storage) by criterion of resource-saving. Resource-saving technologies of harvesting of ear corn with thresh in a field and with getting of corn and corn cob mix. The minimum of cumulative expenses of energy when harvesting ear corn (1005.3 megajoule per tonne) is provided by technology with use of a self-propelled picker-husker. For harvesting with ear corn thresh in the field the rational technology (724.4 megajoule per tonne) includes harvesting by the combine with an axial and rotor threshing mechanism on the basis of new constructive and technological decisions. The most effective technology is corn harvesting with use on a forage corn and corn cob mix (638.5 megajoule per tonne). The authors developed a block scheme and mathematical model of optimization of parameters and operating modes of technical means. As a result of optimization modernization of the corn harvester provided decrease in energy consumption from 260.4 to 228.2 megajoule per tonne, or by 12.4 percent; increase of combine capacity from 3.4 to 4.6 ha/h, or by 1,4 times, improvement of grain output акщь 12.3 to 14.7 kg/s, or by 1.2 times. Optimum parameters of the unit: width of capture of a harvester made 8.4 m, the working speed of the movement - 6,6 km/h, the mass of the combine - 18180 kg, engine capacity - 224.8 kW, optimum terms of harvesting of grain corn - 8 days