Повышение эффективности работы пневмосепаратора зернового вороха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Волхонов Роман Михайлович

• Волхонов Роман Михайлович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Волхонов Роман Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ способов определения порозности сыпучего слоя

1.2. Анализ систем управления подачей материала и воздуха, используемых в пневмосепарирующих каналах,

1.3. Анализ существующих способов контроля и обеспечения заданной порозности слоя сыпучего материала

1.4. Анализ возможности использования ультразвуковых волн для контроля и управления технологическими процессами в сельском хозяйстве

1.5. Выводы по разделу

1.6. Цель и задачи научного исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО УСТРОЙСТВА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ В ЗАДАННОМ СОСТОЯНИИ ДВИЖУЩЕГОСЯ СЛОЯ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА

2.1. Теоретическое обоснование параметров ультразвуковых дальномеров и их размещения в пневмосепарирующем канале

2.2. Обоснование принципа работы устройства оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха в процессе его очистки

2.3. Разработка алгоритма работы устройства оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха

2.4. Теоретические предпосылки обеспечения качественной оценки состояния слоя зернового вороха с помощью разработанного устройства

2.5. Выводы по разделу

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Программа научного исследования

3.2. Измерительные приборы

3.3. Описание конструкции и принципа работы блока управления устройством оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии

3.4. Методика сбора данных для статистического анализа числовых рядов, полученных от ультразвуковых дальномеров при оценке состояния слоя зернового вороха в процессе его сепарации в лабораторных условиях

3.5. Методика определения корреляционной функции и спектральной плотности случайного процесса изменения порозности зернового вороха при его обработке в пневмосепарирующем канале

3.6. Методика определения влияния подачи воздуха и сои на длину пути ультразвуковой волны, пронизывающей поперек движущийся слой зернового вороха в начале, середине и конце пневмосепарирующего канала102

3.7. Методика определения зависимости частоты вращения рабочего колеса вентилятора, питающего валика и средней скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале от частоты питающего электродвигатели пневмосепаратора зернового вороха напряжения

3.8. Методика определения минимального количества значений длин путей ультразвуковых волн для расчета среднего арифметического значения и их обработки в программе устройства

3.9. Методика определения изменения длины пути ультразвуковой волны в зависимости от порозности слоя зернового вороха, потребляемой мощности пневмосепаратором

3.10. Методика определения влияния периодичности опроса ультразвуковых дальномеров на качество оценки порозности слоя зернового вороха

3.11. Методика проведения лабораторных и производственных испытаний пневмосепаратора зернового вороха, оснащенного устройством оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха

4.1. Результаты статистического анализа числовых рядов, полученных от ультразвуковых дальномеров при оценке состояния слоя зернового вороха

движущегося слоя зернового вороха

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ.

116

в процессе сепарации в лабораторных условиях

116

4.2. Результаты корреляционно - спектрального анализа случайного процесса изменения порозности зернового вороха при его обработке в пневмосепарирующем канале

4.3. Результаты определения зависимости частоты вращения рабочего колеса вентилятора, питающего валика и средней скорости воздушного потока в пневмосепарирующем канале от частоты питающего электродвигатели пневмосепаратора зернового вороха напряжения

4.4. Результаты определения минимального количества значений длин путей ультразвуковых волн для расчета среднего арифметического значения и их обработки в программе устройства

4.5. Результаты лабораторных исследований определения изменения длины пути ультразвуковой волны в зависимости от порозности слоя зернового вороха, потребляемой мощности пневмосепаратором

4.6. Результаты лабораторного исследования по выявлению влияния периодичности опроса ультразвуковых дальномеров на качество оценки порозности слоя зернового вороха

4.7. Результаты лабораторных и производственных испытаний пневмосепаратора зернового вороха, оснащенного устройством оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося зернового слоя

4.8. Выводы по разделу

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

5.1. Исходные данные для анализа эффективности применения нового способа контроля и обеспечения заданной порозности слоя зернового вороха в пневмосепарирующем канале

5.2. Стоимость изготовления устройства

5.3. Эксплуатационные ижер.ж.к.и

5.4. Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

173

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы пневмосепаратора зернового вороха»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из главных задач для сельского хозяйства является увеличение производства продовольственного и фуражного зерна, чтобы иметь необходимые объемы и ресурсы для экспорта. Для этого необходимо валовой сбор зерна довести до 1 тонны на жителя [1].

Производство зерна составляет основу агропромышленного комплекса Российской Федерации и является наиболее крупной подотраслью сельского хозяйства, от развития которой в значительной степени зависит продовольственная безопасность страны, обеспеченность населения продуктами питания и его уровень жизни, финансовое состояние сельскохозяйственных товаропроизводителей [2]. В соответствии с положениями Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации пороговое значение удельного веса зерна отечественного производства в общем объеме ресурсов зерна внутреннего рынка должно составлять не менее 95 процентов. В последние годы этот показатель не опускался ниже указанного уровня [3, 4].

Российская Федерация обладает 9 процентами посевных площадей в мире и 40 процентами площадей черноземных почв. В то же время валовой сбор зерновых и зернобобовых культур составляет 5 процентов их мирового производства. По итогам 2018 года в Российской Федерации валовой сбор зерновых и зернобобовых культур составляет 113,3 млн. тонн, в том числе пшеницы - 72,1 млн. Посевные площади зерновых и зернобобовых культур -46,3 млн. гектаров [2].

Важным элементом возделывания и производства зерна является его послеуборочная обработка, которая составляет до 40 % в структуре себестоимости. Своевременная и качественная послеуборочная обработка - важный резерв увеличения сборов зерна [5].

При послеуборочной обработке зерна применяют машины для предварительной, первичной, вторичной очистки и сортирования,

большинство которых снабжены пневмосепарирующими системами или выполнены в виде самостоятельных машин.

Зерновой ворох, поступающий на послеуборочную обработку, представляет собой смесь полноценного, щуплого и поврежденного зерна (семян) основной культуры, семян различных культурных и сорных растений. Также зерновой ворох содержит примеси органического - частицы растений, соломы, колосьев, полова, и минерального - песок, комочки земли и др., происхождения.

В процессе обработки зерновой и семенной материал доводят до требуемых норм, которые отражены в специальных нормативно-технических государственных стандартах.

При разделении зернового вороха на фракции наибольшее распространение получил способ сепарирования зерновых смесей в вертикальном воздушном потоке - пневмосепарирующем канале (ПСК) по причине конструкционной простоты и компактности устройства.

Как правило, ПСК работают в составе поточных линий. Материал, поступающий на обработку от комбайнов, имеет неоднородную структуру, его характеристики изменяются стохастически. В течение суток влажность вороха может колебаться от 14 до 35 %, а содержание примесей - от 5 до 30 % [7]. Изменение свойств обрабатываемого материала по времени работы неизбежно вызывает изменение всех переменных состояния процесса. Изменение свойств обрабатываемого материала при подаче в ПСК вызывает изменение аэродинамического сопротивления системы и скорости воздуха внутри слоя обрабатываемого материала. Значительное превышение скорости воздуха от оптимальной приводит к выносу частиц основной культуры в отходы, а уменьшение этой скорости к снижению качества очистки. При работе поточной линии также возможны колебания в подаче очищаемого материала в ПСК, при увеличении количества материала, поступающего в ПСК, увеличивается толщина продуваемого слоя, что ведет к снижению качества очистки. Малая подача приводит к снижению производительности.

При работе пневмосепаратора зернового вороха основной задачей является поддержание оптимальной подачи воздуха и материала в зону сепарации.

При работе большинства зерноочистительных машин подача воздуха и материала в ПСК осуществляется оператором вручную [7]. Однако при стохастическом изменении свойств потока материала оператор не в состоянии оперативно реагировать за пульсацией воздуха и изменениями свойств материала во время работы поточной линии.

Для снижения трудозатрат на управление в настоящее время производители начинают применять различные системы поддержания скорости воздуха в ПСК. Главным их недостатком является отсутствие возможности корректировки подачи воздуха в слой при изменении структуры слоя обрабатываемого материала, которая существенным образом влияет на качество разделения многокомпонентной смеси.

Отсутствие способа оперативного контроля за состоянием сепарируемого слоя в ПСК и поддержания его состояния неизбежно приводит к снижению производительности очистителя и эффективности очистки зерновых смесей.

Целью исследования является снижение приведенных затрат и обеспечение качественного разделения зернового вороха с изменяющимися характеристиками в пневмосепараторе с вертикальным пневмосепарирующим каналом со сменной опорной сеткой.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать способ управления состоянием слоя зернового вороха и подачами воздуха и зернового вороха в пневмосепарирующий канал;

- разработать алгоритм работы и конструкцию устройства оперативного контроля и поддержания заданной порозности движущегося слоя зернового вороха на основе нового способа;

- провести экспериментальные исследования и обосновать параметры функционирования разработанного ультразвукового устройства оперативного

контроля и поддержания заданной порозности движущегося слоя зернового вороха;

- оценить технико-экономическую эффективность работы пневмосепаратора зернового вороха, оснащенного разработанным устройством.

Объект исследования - технологический процесс работы ПСК, оснащенного устройством оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха с помощью ультразвука.

Предмет исследования - параметры устройства оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха с помощью ультразвука.

Гипотеза исследования - если использовать в пневмосепараторе зернового вороха устройство оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха с помощью ультразвука, то это позволит качественно разделять обрабатываемый материал на протяжении всего периода работы ПСК в условиях постоянно меняющейся структуры слоя зернового вороха и сократить эксплуатационные издержки за счет снижения удельной потребляемой мощности пневмосепаратором и уменьшения затрат на оплату труда оператора.

Методы исследования - в исследовании использованы методы математической статистики и теории эксперимента. Использование данных методов основывалось на применении современных технических средств и измерительных приборов. Обработка опытных данных велась на ЭВМ в приложениях MS Office Word, Excel, КОМПАСА, Paint.NET, STATGRAPHICS Plus для MS Windows.

Исследование проведено на основе системного подхода к комплексу теоретических и экспериментальных результатов, полученных при помощи классических математических, физических, статистических методов, а также экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях.

Нормативной базой исследования явились: нормативно -законодательные документы, данные, опубликованные в научных работах ученых, занимавшихся исследованием процесса сепарации, аналитические материалы научно-исследовательских организаций России и стран мира.

Научная новизна заключается в:

- разработанном способе управления состоянием слоя зернового вороха и подачами воздуха и зернового вороха в вертикальный пневмосепарирующий канал с опорной сеткой (патенты РФ №2654641, №2558737);

- разработанном алгоритме работы и устройстве оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха с помощью ультразвука;

- обосновании параметров ультразвукового устройства оперативного контроля и обеспечения заданной порозности движущегося слоя зернового вороха;

- проведенной оценке экономической эффективности применения устройства оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося слоя зернового вороха с помощью ультразвука в ПСК.

Достоверность основных выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований, выполненных с использованием современных методик, положительными результатами производственных испытаний устройства.

Практическая ценность и реализация результатов исследования.

Благодаря гранту, полученному от Фонда Содействия Развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «УМНИК», разработано устройство оперативного контроля и поддержания в заданном состоянии движущегося зернового слоя с помощью ультразвука. Разработаное устройство позволяет качественно очищать зерновой ворох на протяжении всего периода работы ПСК в условиях постоянно меняющейся структуры слоя зернового вороха и снизить эксплуатационные

издержки за счет снижения удельной потребляемой мощности пневмосепаратором и уменьшения затрат на оплату труда оператора.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных и научно-практических конференциях: в 2015 году «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» в г. Ярославль, где работа была отмечена дипломом победителя, в 2016-2017 годах «Международная научно-практическая конференция молодых учёных ФГБОУ ВО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия», в 2017 году на региональной выставке-конкурсе научно-технических работ, изобретений, современных разработок и рационализаторских проектов «Инновационный потенциал молодежи Костромской области» в г. Кострома; в 2018 году на XXI Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед» г. Москва - работа отмечена серебрянной медалью; на слете студенческих трудовых отрядов «Трудовые традиции: молодежный аспект», в 2019 и 2020 году на 70-ой и 71-ой Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе в ФГБОУ ВО Костромской ГСХА, в 2019 году на 2-й международной научно-практической конференции «Научно-образовательные и прикладные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Чувашской ГСХА, на XI Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум 2019», в г. Москва.

На защиту выносятся:

- способ управления состоянием слоя зернового вороха и подачами воздуха и зернового вороха в пневмосепарирующий канал;

- алгоритм работы и конструкция устройства оперативного контроля и поддержания заданной порозности движущегося слоя зернового вороха на основе нового способа;

- результаты экспериментальных исследований функционирования разработанного ультразвукового устройства оперативного контроля и обеспечения заданной порозности движущегося слоя зернового вороха;

- технико-экономические показатели работы пневмосепаратора зернового вороха, оснащенного разработанным устройством.

Публикации. Основные положения работы отражены в 12 публикациях, в том числе 1 - публикация, индексируемая в Скопус (Scopus), 3 - публикации в научном журнале, входящем в текущий Перечень ВАК России, 2 - патента РФ на изобретение № 2558737, №2654641.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы, приложений. При объёме 210 страниц, содержит 173 страниц основного текста, 83 рисунка, 23 таблицы, 11 приложений. В приложениях приведены: результаты исследований; документы, подтверждающие апробацию работы, отражающие практическое использование результатов исследования и другие вспомогательные материалы. Список использованных источников включает 121 наименование.

Диссертационная работа оформлена в соответствии с ГОСТ Р 7.0.11-2011 [6].

Автор пользуется возможностью выразить глубокую признательность научному руководителю - кандидату технических наук, Ивану Вальевичу Бушуеву; сотрудникам и аспирантам кафедры технических систем в АПК ФГБОУ ВО Костромской ГСХА за оказанную помощь и содействие при выполнении данной работы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Плохое качество семян - одна из причин низкой урожайности зерновых культур в России. При повышении качества семян можно снизить нормы высева, сократить семеноводческие посевы и получить дополнительно 1,7...1,9 млн. т. зерна [7, 8]. При очистке семян на зерноочистительных агрегатах, для получения качественной очистки материала, необходимо несколько раз пропустить его через технологическую линию. Каждый пропуск - это дополнительные травмы семян и, следовательно, снижение их всхожести. Зерно травмируется решетными станами, обечайками триеров и, особенно сильно, нориями, шнеками, скребковыми транспортерами. Зачастую получается так, что семена, доведенные в результате нескольких пропусков через линию до чистоты 98...99%, не могут быть отнесены к 1...2 классам, так как в результате травмирования имеют всхожесть менее 90%. Особенно сильно травмирование сказывается на полевой всхожести, которая на 15.20% ниже лабораторной [9].

Разделение зерновых смесей по аэродинамическим свойствам имеет преимущества перед другими способами сепарации по причине простоты конструкции, большей пропускной способности воздушных сепараторов и меньшей повреждаемости семян при обработке [10]. Практически все зерноочистительные машины имеют пневмосепарирующие каналы, регулировка подачи материала и воздушного потока в них, как правило, осуществляется вручную, а оптимальность выполненной регулировки контролирует оператор [7]. Машины для послеуборочной обработки зерна функционируют в составе поточной линии, характер изменения влажности, засоренности, плотности и других параметров материала, поступающего на обработку, носит вероятностный характер, что влечет за собой вероятностное изменение всех технологических параметров и значительно сказывается на производительности, качестве и надежности работы всех машин. Контроль за режимами можно осуществить только при помощи

динамических моделей, в основе которых переменное состояние слоя материала на рабочих органах [7]. Чтобы обеспечить управление состоянием слоя материала на рабочих органах машин необходимо поддерживать удельные подачи материала и воздуха в допустимых пределах [7, 11].

1.1. Анализ способов определения порозности сыпучего слоя

Определение состояния слоя материала играет важную роль при моделировании и изучении процессов разделения на компоненты сыпучих материалов. Порозность оказывет влияние на текучесть сыпучей массы, протекание процесса вентилирования слоя, сепарации, разделения по слоям. Математически определение порозности можно представить следующим образом:

п = (1.1)

где Уп - объем пор в материале;

¥о - объем материала в естественном состоянии [12].

Существует большое количество методов определения доли объёма пустот в общем объёме слоя материала. Выбор метода определения состояния слоя зависит от вида исследуемого материала, допустимой погрешности определения порозности слоя и области применения исследуемого показателя. Наиболее простым и самым распространённым способом экспериментального определения объёма пустот в зернистом слое является заполнение их жидкостью. Объем пористых элементов слоя можно определить погружением зерен в жидкость в том случае, если последняя не входит в поры зерен. Для этого необходимо выполнение одного из следующих условий: поры предварительно должны быть залиты жидкостью; поверхность элементов должна иметь резко гидрофобные свойства, препятствующие проникновению жидкости в поры зерен; поверхностное натяжение жидкости должно быть

достаточно большим, чтобы она не проникала в поры [13]. Высокое поверхностное натяжение имеет ртуть [13, 14, 15]. Определение порозности слоя с помощью ртути нежелательно по причине токсичности последней. В случае, если поверхность исследуемых элементов имеет гидрофобные свойства, можно применять метод определения порозности объектов водой, строго учитывая её количество [16, 17].

Определение порозности слоя с использованием метода взвешивания позволяет обеспечить высокую точность - 99...99,5%. Высушенный образец взвешивают, вакуумируют и насыщают жидкостью, смачивающей образец, но не взаимодействующей с ним. Затем испытуемый образец взвешивают в насыщающей жидкости и на воздухе. На основании проведенных взвешиваний и значения истинной плотности материала, определенной по ГОСТ 2211, вычисляют порозность [18, 19]. Представленные методы не нашли широкого применения в промышленности, так как во многих отраслях воздействие влаги на исследуемый материал может привести к изменению его физико-механических свойств и повлиять на его сохранность. Наличие пузырьков воздуха в воде снижает объем жидкости и, как следствие, увеличивает погрешность в измерении. Также к недостаткам обозначенных методов можно отнести то, что на условия псевдоожижения влажность оказывает существенное влияние. В случае гигроскопических частиц излишнее увлажнение приводит к их слипанию и агрегированию [20, 21]. При этом ухудшается сыпучесть материала и, как следствие, снижается его порозность. С технологической точки зрения использование данного метода при обработке зерна не представляется возможным.

Схожим с жидкостным способом является метод определения порозности при помощи речного песка. Метод применяется для определения порозности элементов слоя размером в 5 мм и выше [21]. Недостатком данного метода является то, что влажный песок может увлажнить зерно, что повлияет на его сохранность. Данный способ невозможно применить

при определении порозности слоя в потоке, так как при обработке слоя воздушным потоком произойдет разделение песка от зерновой массы.

Радиоизотопный метод определения порозности [23, 24] основан на ослаблении у-излучения при прохождении через зернистый слой. Локальную порозность определяют по ослаблению интенсивности пучка у-излучения, направляемого горизонтально по параллельным хордам, касательным к вертикальным коаксиальным цилиндрам [25]. Недостатком данного метода является радиоактивное воздействие на обслуживаемый персонал и исследуемый материал.

В работах [26, 27, 28, 29] представлен способ определения порозности сыпучего материала по аэродинамическому сопротивлению слоя. Отмечается, при фантанировании слоя исследуемого материала его сопротивление при увеличении скорости воздушного потока меняется незначительно. Основным недостатком представленного способа определения порозности является то, что аэродинамическое сопротивление зернового слоя зависит от состава, вида и влажности вороха, которые меняются стахостически. Взвешенные в потоке частицы вороха кипящего слоя непрерывно перемешиваются друг с другом. При этом постоянно изменяются и промежутки между соседними частицами, их локальное сопротивление потоку, поле скоростей которого также становится нестационарным.

Тарасовым В.П., Ойедиран О.О. и др. предлагается метод определения порозности зернистого материала при вакуумировании слоя [30, 31]. Порозность зернистого материала измеряется следующим образом: гранулы сыпучего материала помещаются в сосуд, который устанавливается в вакуумкамере. После герметичного закрытия камеры воздух из нее удаляется с помощью механического насоса. Для увеличения точности метода, после достижения заданного вакуума, камеру вновь заполняют воздухом и сравнивают количество удаленного и заполненного воздуха. Объем камеры с зернистым материалом сравнивается с её объемом без материала, определяемым аналогично. По разнице между этими значениями определяется объем частиц и при известном объеме всего слоя - порозность. Сложность

метода заключается в том, что для его реализации необходима вакуум-камера, насосы высокой мощности для удаления воздуха из камеры. Данный метод не позволяет оперативно измерять состояние слоя в движущемся потоке материала и его невозможно прменить в машинах послеуборочной обработки зерна с технологической точки зрения.

Авторами Зиминым Е.М., Волхоновым М.С. и др. изучался вопрос об определении состояния и порозности слоя сыпучих материалов с помощью установки для определения высоты и степени псевдоожижения зернового слоя (рисунок 1.1) [32, 33, 34].

1 - фотоприемник; 2 - прозрачные лопатки аэрожелоба; 3 - воздухораспределительный канал аэрожелоба; 4 - линейка; 5 - зерновой слой; 6 - видеокамеры; 7 - источник света; 8 - лабораторный автотрансформатор; 9 - люксометр Рисунок 1.1 - Установка для исследования аэродинамического сопротивления сыпучих и плохосыпучих сельскохозяйственных материалов

Для оценки состояния и структуры псевдоожиженного зернового слоя предлагается экспресс-метод, в основе которого заложено фиксирование изменяющейся структуры слоя фотоприемником путем измерения

интенсивности волнового потока, пронизывающего зерновой слой от источника света [32, 33]. Недостатком указанной установки является то, что используется видимый спектр волн, поэтому данную систему сложно применить в пневмосепарирующем канале зерноочистителя из-за высокого содержания пыли внутри установки во время обработки материала.

Лазерный спектрометр (рисунок 1.2) используется для экспрессного спектрального анализа токонепроводящих образцов, анализа элементного состава твердых монолитов, таких как стекло, керамика, пластмассы, граниты и т.п.; различных порошков, включая почвы, породы, геологические образцы и т.п. Спектрометр может быть применен для микроанализа неоднородных образцов, как по поверхности, так и по глубине, а также для анализа микрообразцов, образцов сложной формы [35, 36]. Анализируемый спектр получается путем регистрации флуоресценции после воздействия на исследуемое вещество лазерным излучением. Основной недостаток этого метода заключается в том, что необходимо разбавлять пульпу водой до 1% содержания твердого вещества, чтобы лучи проникали через весь поток, иначе результаты будут неправдоподобны.

Рисунок 1.2 - Схема лазерного спектрометра

Для вычисления распределения частиц по размерам используется электроакустический спектрометр (рисунок 1.3) [35, 37]. Принцип действия ультразвукового прибора заключается в том, что при прохождении через

суспензию частично поглощаются звуковые волны, обуславливая необратимые потери энергии вследствие трения, теплопроводности и излучения. В отличие от оптических методов, таких как динамическое светорассеяние, лазерная дифракция, применение ультразвука позволяет избежать ряда мешающих факторов при исследовании концентрированных суспензий и эмульсий: высокое поглощение излучения в непрозрачных образцах, возникновение мешающего явления многократного рассеяния света, искажающее влияние взаимодействий частиц между собой.

Прибор Dispersion DT-1202 [35] совмещает в себе возможности всего спектра акустических методов исследования дисперсных систем. Прибор использует метод измерения спектра акустического затухания и скорости звука в среде путем зондирования образца высокочастотными ультразвуковыми импульсами очень малой интенсивности.

Пульпа

з

1/

1 - источник ультразвука; 2 - пульпопровод; 3 - приемник ультразвуковых колебаний; Рисунок 1.3 - Акустический спектрометр

Полную картину распределения частиц по крупности прибору позволяет сделать такое явление как дифракция звуковых волн.

Пример, который показывает, как работает прибор, используемый дифракцию звуковых волн на крупных и мелких частицах, представлен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Дифракция звуковых волн на крупных и мелких частицах

Звуковые волны проходят через образец с материалом, в верхней части рисунка представлен образец с частицами менее 1 мм, а в нижней более 1 мм, в результате дифракции происходит огибание волнами препятствий, искаженные волны регистрируются и обрабатываются ЭВМ. В результате чего получают гранулометрическую характеристику. Основной недостаток данного прибора - это сложность конструкции и его высокая стоимость.

Анализируя представленные методы, можно сделать вывод, что определение порозности исследуемого слоя актуально во многих отраслях промышленности. Выбор метода зависит от условий, которые необходимо соблюсти, чтобы при определении состояния слоя не оказать влияние на физико-механические свойства исследуемого материала, сохранив при этом высокую точность. При определении порозности зернового слоя в пневмосепарирующем канале наиболее рационально применение ультразвукового способа. Остается нерешенной задача поддержания заданных параметров состояния зернового слоя.

1.2. Анализ систем управления подачей материала и воздуха, используемых в пневмосепарирующих каналах

Несмотря на появление в последние годы сепараторов, работающих на новых принципах, пневмосепараторы остаются широко востребованными. Сотрудниками Мешхедского университета имени Фирдоуси приведены результаты исследований влияния изменения стадии зрелости семян на критическую скорость, коэффициент сопротивления и число Рейнольдса при сепарации семян граната. В результате исследований определено: теоретически возможно аэродинамическое разделение семян граната от гранатовой кожуры с местными перегородками, если значение скорости воздуха регулируется в соответствии с предельной скоростью гранатовой кожуры [38]. В работе [39] приведены результаты исследований сепарации муки в пневматическом винтовом сепараторе (рисунок 1.5).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Волхонов Роман Михайлович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Безопасность России. Правовые, социально-экономи-ческие и научно-технические аспекты. Продовольственная безопасность. Раздел 1. - М.: МГФ "Знание", 2000. 544 с.

2. Долгосрочная стратегия развития зернового комплекса Российской Федерации до 2035 года. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 10 августа 2019 г. № 1796-р.

3. Novainfo. Экономические науки. Продовольственная безопасность России [Электронный ресурс] - URL: https://novainfo.ru/article/4805.

4. Савостьянова, Я.В. Обеспечение продовольственной безопасности России в условиях продления санкций / Я.В. Савостьянова, А.А. Селезнева // Молодой ученый. - 2016. - №1. - С. 471-474.

5. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин: монография / А. И. Бурков. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2016. - 378 с.

6. ГОСТ Р 7.0.11-2011. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления. - Введ. 01.09.2012. - М.: Стандартинформ, 2012.

7. Волхонов, Р. М. Обоснование схемы устройства автоматического поддержания подачи зернового вороха и воздушного потока в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины / М.С. Волхонов, С.Л. Габалов, Р.М. Волхонов // Актуальные вопросы АПК : сборник статей заочной между- народной научно-практической конференции молодых учёных. — Караваево : Костромская ГСХА, 2016. — 142 с. С. 36-40 ISBN 978-5-93222-294-2.

8. Учебное пособие для студентов сельскохозяйственных вузов. Механизация послеуброчной обработки зерна и семян / Е.И. Трубилин,

Н.Ф. Федоренко, А.И. Тлишев [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/4071709.

9. Мякин, В. Н. Опыт совершенствования технологии очистки и сортирования семян / С. Г. Урюпин, А. В. Кривошеев // Известия ОГАУ. 2004. №2-1. С 58 - 60

10. Бурков, А.И. Повышение эффективности функционирования пневмосистем зерно - и семяочистительных машин совершенствованием их технологического процесса и основных рабочих органов: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Бурков Александр Иванович Киров - 1993 г. 500 с.

11. Патент 2558737 РФ, МПК F 26 В 17/16. Способ управления состоянием слоя в эродинамических системах машин для послеуборочной обработки мате- риала и устройство для его осуществления // М.С. Волхонов, И.А. Смирнов, С.А. Полозов, С.Л. Габалов, Р.М. Волхонов.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА, опубликовано: 10.08.2015, бюл. № 22.

12. Белов, В.В. Лабораторные определения свойств строительных материалов и композиций для их изготовления / В.В Белов, В.Б. Петропавловская, Ю.А. Шлапаков // Издательство Ассоциации строительных вузов.: Москва 2003.

13. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистыи слоем: Гидравлические и тепорвые основы работы / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский - Л.: Химия, 1979-176 с., с - 48

14. Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел. Труды совещания 1951 г. Под ред. М.М. Дубичина..: М. Изд. АН СССР 1953.

15. Методы исследования структуры высокодисперсных и пористых тел. Труды совещания 1956 г. Под ред. М.М. Дубичина. М.: Изд. АН СССР 1958

17. Куприн, А.И. Исследование порозности сыпучих материалов при разных соотношениях диаметра, сосуда и крупности частиц / А.И. Куприн, Г.И. Федоренко, Ю.Е. Баранов // Известия вузов. Чёрная металлургия. - 1982. -№ 10. - С. 22 - 30

18. ГОСТ 2409-95 (ИСО 5017-88) Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения

19. Бондарев, А.К., О.М. Тодес - ИЖФ, 960, т. 3, с. 105

20. Кириевский, Б.Н., Изв. Вузов, / Б.Н. Кириевский // Пищ. Технол., 6, 109 (1962)

21. И.Ф. Пикус Исследование процесса сушки овощей в псевдоожиженном слое при осциллирующем режиме: Автореферат дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пикус, Илья Файбович. АН БССР. Отд-ние техн. наук. - Минск : [б. и.], 1965. - 21 с.Jones W.M. - Brit. J. Appl. Phys., 1956, c. 7, p. 36

22. Jones W.M. - Brit. J. Appl. Phys., 1956, c. 7, p. 36

23. Гордон, Я.М. Определение порозности шихтовых материалов в шахтных печах / Я.М. Гордон, А. К. Хистматулин, Ю.С. Машков и др. // Известия вузов Чёрная металлургия. - 1988> № 6.- С. 14-18.

24. Берт, А.Л., Влияние гранулометрического состава агломерата на его массовые и газодинамические характеристики / А.Л. Берт, А.Н. Воловик, Е.Л. Потапенко // Сталь. - 1979.- .№11.- C.821 - 824,

25. Патент SU 1 546 499 A1 СССР, МПК C21B 5/00 (2006.01). Способ ведения теплового процесса в шахтной печи / Гордон Яков Маркович; Хисматулин Асфан Канифуллович; Машков Юрий Сергеевич; Боковиков Борис Александрович; Бланк Михаил Эммануилович; Швыдкий Владимир Серафимович; Ярошенко Юрий Гаврилович;. № 4321819; заявл. 1987.09.03; опубл. 1990.02.28, 5 с

26. Зиганшин, М. Г. Режимные параметры аппаратов с фонтанирующим слоем полидисперсного материала. Часть 2. Определение параметров фонтанирования полидисперсного материала / М. Г. Зиганшин, A. М. Зиганшин, А.В. Дмитриев // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета - 2009 - 185 c

27. Шевцов, А. А., Гидродинамика псевдоожиженного слоя зерен кофе при обжарке перегретым паром / А. А. Шевцов, А. Н. Остриков, А.Н. Зотов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология - 2004г. 87с

28. Надеев, А.А. Экспериментальные исследования аэродинамики установки для сушки сыпучих материалов в центробежном псевдоожиженном слое / А.А. Надеев, Ю.Н. Агапов, В.Г. Стогней // Вестник Воронежского государственного технического университета / том 5, №5 2009 г. - 76 с.

29. Перевезенцев, Г.А. Определение зависимости аэродинамического сопротивления насыпной садки от величины порозности и скорости фильтрации / Г.А. Перевезенцев, В.А. Горбунов, О.Б. Колибаба // «Вестник ИГЭУ» - Вып. 2 2019 г. - 17 c

30. Тарасов, В.П. Определение порозности зернистого материала при вакуумировании слоя / В.П. Тарасов, О.О. Ойедиран, АЛ. Томаш, Ю.П. Пустовалов // II Известия вузов. Чёрная металлургия. - 1993.-С. 15-17

31. Тарасов, В.П. Современные методы исследований и математическое описание строения зернистого слоя / В.П. Тарасов А.А. Томаш, С.В. Кривенко // Вестник Приазовского Державного технического университета, Технические науки, Металургия, - 2000 г. - 14 с.

32. Патент №65629 Российская Федерация, МПК F 26 B 9/06. Установка для исследования аэродинамического сопротивления сыпучих и плохосыпучих сельскохозяйственных материалов / заяв. и патентообл. ФГОУ ВПО КГСХА. - №2007104569/22 заявл. 06.02.2007; опубл. 10.08.2007, бюл. №22. - 4с.; ил., Е.М. Зимин, М.С. Волхонов, И.Б. Зимин, Н.А. Королев

33. Волхонов, М.С. Экспресс - метод определения степени ожижения зернового слоя / М.С. Волхонов // Вестник Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина, 2007 г. - №.2, с.53-55

34. Смирнов, И.А. Совершенствование технологического процесса работы аэрожелобной сушилки : дис. кандидата технических наук 05.20.01 / Смирнов Иван Альбертович - Караваево - 2016, c-31

35. СибАК. Научно-практические конференции ученых и студентов с дистанционным участием. Коллективные монографии. Контроль гранулометрического состава продукта: [Электронный ресурс]: - URL: http://sibac.info/15111%200%20СибАК

36. ГК «ИСКРОЛАЙН» ЛИЭС - настольный лазерно-искровой эмиссионный спектрометр для спектрального анализа металлов, сплавов, проволоки, горых пород, почв, керамики, стекла и др.: : [Электронный ресурс]: -URL: http://www.iskroline.ru/ spectrometers/lies/?yclid=5932306192586300413

37. Московский авиационный институт Совмещенный акустический и электроакустический спектрометр DT-1201.: [Электронный ресурс]: -URL:

http: //www.mai .ru/science/equipment/index.php?SECTION ID=1291 &ELEM ENT ID=30753

38. Khodabakhshian, R Aerodynamic separation and cleaning of pomegranate arils from rind and white segments (locular septa). / R. Khodabakhshian, B. Emadi, M. Khojastehpour, M. Golzarian // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. doi: 10.1016/j.jssas.2016.01.003

39. Phenow, E. A, Experimental Study of Parameters of Grain Milling Product Separation in Pneumatic Screw Classifier. / E. A. Phenow, А.А Mezenov, Y.Y. Gigoolo // Biosci Biotech Res Asia 2016;13(2). doi: 10.13005/bbra/2083.

40. А.О. Рензяев, О.П. Рензяев, А.Ф. Сорокопуд / Пневмосепаратор для разделения зерновых материалов / ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2013. № 1 / с. 1 - 5

41. Мякин, В.Н. Опыт совершенствования технологии очистки и сортирования семян / В.Н. Мякин , С.Г. Урюпин, А.В. Кривошеев // Известия ОГАУ. 2004. №2-1. С 58 - 60

42. Бурков, А.И. Подготовка высококачественных семян с использованием пневмосепараторов / А.И. Бурков, Г.А. Баталова, А.Л. Глушков, В.А. Лазыкин // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. №2 (57).

43. Бурков, А.И. Результаты приемочных испытаний сепаратора пневматического фракционного СП-2Ф / А.И. Бурков, В.А. Лазыкин // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 5 (54), 2016 г - с. 73

44. Бурков, А.И. Обоснование основных конструктивных параметров пылеуловителя универсального пневмосепаратора / А.И. Бурков, А.Л. Глушков, В.А.Лазыкин // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2012. №6. С. 63-67

45. Жолобов, Н. В Устройство контроля и управления технологическим процессом пневмосепаратора зерна/ Н. В. Жолобов и К. В. Маишев // Пермский аграрный вестник №3 (19) 2017 / с32-39

46. Патент №134458 Российская Федерация, МПК В 07 В 7/08. Пневмосепаратор для очистки зернового материала / Н. В. Жолобов, К. В. Маишев, Б. Ю. Блинов, А. Н. Жолобов.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Вятская государственной сельскохозяйственная академия. № 2013112704/03; заявл. 21.03.2013; опубл. 20.11.2013, Бюл. №32. 5 с.

47. Pre-cleaners.: [Электронный ресурс]: - URL: https://www.westrup.com/pre-cleaners

48. Филиппов, М.В. сб. «Прикладная магнитогидродинамика», / М.В. Филиппов // Рига, 1960 г. стр. 215

49. Аэров, М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес -Ленинград: Химия, 1968.- 512 с

50. Капранова, А.Б., / Описание движения и уплотнения порошков в ротационном устройстве с гибкими лопастями / А.Б. Капранова, А.И. Зайцев, А.М. Васильев // Вестник СГТУ. 2011. № 4 (62). Выпуск 4 / - 117 c

51. Герсеванов, Н. М. Теоретические основы механики грунтов и их практического применения / Н. М. Герсеванов, Д. Е. Польшин. - М.: Стройиздат, 1948.

52. Петровец, А.В. К вопросу создания высокоточного дозатора к машинам для внесения минеральных удобрений / А. В. Петровец, Н. И. Дудко // УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Могилевская область, Беларусь, 213407 - 141 с.

53. Свердлик, Г.И. Особенности соскальзывания сыпучего материала с наклонной вибрирующей полки / Г.И. Свердлик, А.А. Рево, Е.С. Каменецкий // ISSN 0321-2653 известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2008. № 4 - 151 с

54. Свердлик, Г.И. Структура виброожиженного слоя сыпучего материала / Г.И. Свердлик, А.А. Рево, Е.С. Каменецкий // ISSN 0321-2653 Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2010. № 3 - 105 с

55. Патент на корисну модель 4830 Украша, МПК 7 G05G15/00, B03B7/00, B03B4/00 - «Спошб регулювання разпушенност постелi вщсаджувально!' машини» / Лехщер Олег Леошдович; заявник i власник патенту Схщноукрашський нащональний ушверситет iменi Володимира Даля. -№ 20040403152; заява. 27.04.2004; опубл. 15.02.2005; бюл. №2, 2005 р.

56. Ульянов, В.Г. Разработка системы автоматического управления режимами процесса гравитационного разделения в пневматических отсадочных машинах. / В.Г. Ульянов, Н.Е. Пахомов // Горный

информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2014, №10, с. 117-122.

57. Yehorov, V., System for analyzing the qualitative characteristics of grain mixed in real time mode. / V. Yehorov, P. Golubkov, D. Putnikov, V. Honhalo, & K. Habuiev // Food Science and Technology, 12(4).: URL: https://doi.org/10.15673/fst.v 12i4.1222

58. L. Steven Fred Hood, editors. Near infrared spectrometer used in combination with a combine for real time grain analysis. / L. Steven, C. Wright // US5751421A. US Grant

59. Vlasov, A.V. A machine learning approach for grain crop's seed classification in purifying separation / A. V. Vlasov, A. S. Fadeev // Journal of Physics: Conference Series. — 2017. — Vol. 803: Information Technologies in Business and Industry (ITBI2016) : International Conference, 21-26 September 2016, Tomsk, Russian Federation

60. Konopka, S. Optimization of the separation parameters and indicators of separation efficiency of buckwheat seeds. / S. Konopka // Sustainability 2018, 10(11), 3870; doi:10.3390/su10113870

61. СМОТРАЕВА, И.В. Применение ультразвука при переработке растительного сырья / И.В. Смотраева, П.Е. Баланов, Н.А. Третьяков // Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук» механизация и электрификация - с264.

62. Хоссейни Фахрисадат. Интенсификация способов получения чистой культуры хлебопекарных дрожжей: Дис... канд. техн. наук. - М.: МГУПП, 2005. - 163 с

63. Григоров, С.В. Разработка способа уваривания утфеля I с использованием сахара последней кристаллизации: Дис. канд. техн. наук. - М.: Технологический институт пищевой промышленности, 1984. - 245 с

64. Маркитанов, И.Б. Эффективность и качество шоколадного производства. / И.Б. Маркитанов - СПб.: РДК Принт, 2002.-176 с.

65. Хмелёв, В.Н., Попова О.В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: научная монография/ В.Н. Хмелёв, О.В. Попова // Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд. АлтГТУ, 1997. -160 с

66. Данько, С.Ф. Интенсификация процесса солодоращения ячменя звуком разной частоты: Дис... канд. техн. наук. - М.: Российская академия естественных наук НИИ Прикладной эврологии, 2001. - 92 с.

67. Устройство и принцип работы датчиков уровня [Электронный ресурс]: -UR: http://www.devicesearch.ru/article/datchiki urovnya

68. Радарный датчик уровня. Принцип действия. [Электронный ресурс]: -URL: http: //kipinfo .ru/info/stati/?id=9

69. Радарный уровнемер УЛМ. Конструкция и принцип действия. [Электронный ресурс]: - URL: http: //vunivere.ru/work29173

70. ООО «СиБ Контролс» Теория измерений и контроля уровня. Ультразвуковые датчики уровня. [Электронный ресурс]: - URL: http://sibcontrols.com/ru/ultrazvukovyie datchiki urovnja

71. Виды, устройство и принцип действия расходомеров. [Электронный ресурс]: - URL: http://www.devicesearch.ru/article/rashodomeri#ultrozvukovie

72. ЭлектроТехИнфо. Ультразвуковые расходомеры. Устройство, принцип действия, типы и виды ультразвуковых расходомеров. [Электронный ресурс]: - URL: http: //www.eti. su/articles/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya-tehnika_529. html

73. Дефектоскопы: ультразвуковой, вихретоковый. [Электронный ресурс]: -URL: http://www.devicesearch.ru/article/defektoskop#akusticheskie

74. Ультразвук и его применение. Ультразвуковая дефектоскопия [Электронный ресурс]: - URL: http: //www.physicedu.ru/phy- 1133.html

75. Францев, С.М., Исследование возможности контроля пассажиропотока в транспортном средстве на базе ультразвукового датчика расстояния /

С.М. Францев, Ю.В. Родионов, М.А. Сафронов // Инженерный вестник Дона, №1 (2018) / ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2018/4646 / Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007-2018

76. Ultrasonic Ranging Module HC - SR04 [Электронный ресурс]: - URL: http://www.cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf

77. Никитина, А.Н. Тарифная политика логистической системы городского пассажирского транспорта. / А.Н. Никитина, В.П. Миронюк // Инженерный вестник Дона, 2013, № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1661

78. Никитина, А.Н. Применение принципов логистического подхода в экономико-математической модели оптимального тарифа городских пассажирских перевозок. / А.Н. Никитина, Т.Н. Роговенко // Инженерный вестник Дона, 2013, № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1660

79. Flora J. Options for Bus Transport - The Overseas Experience, 1995 (Paper 8B), P. 1. Article obtained from the Worldbank. [Электронный ресурс]: -URL: worldbank.org/htm/fdp/transport.

80. Schley, F., Urban Transport Strategy Review, Experiences from Germany and Zurich. Study commissioned by the GTZ, Eschborn, 2001,

81. Демченко, В.А. Пути повышения точности работы дозаторов для сыпучих пищевых продуктов / В.А. Демченко, Ю.Р. Казаков // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 1, 2015 / с 37 - 42

82. Цугленок, Г.И. Методы предпосевной обработки семян многолетних бобовых трав / Г.И. Цугленок А.П. Холанская Р.А. Зубова // Энергетика и энергосбережение: сб. ст. - Красноярск, 2004. - Вып. 2. - С. 9-13.

83. Кайшева, Л.И. Выделение твердых семян люцерны на виброфрикционном сепараторе / Л.И. Кайшева [и др.] // Послеуборочная обработка семян на вибрационных семяочистительных машинах: сб. науч. тр. М., 1987. - С. 140-145

84. Цугленок, Г.И. Электротехнологическая установка для предпосевной обработки семян с твердой оболочкой / Г.И. Цугленок, Р.А. Зубова, И.О. Богульский // Вестник КрасГАУ. 2012. №5 - с 347-350

85. Кольцова, Л.Н. Влияние ультразвука на прорастание твердых семян люцерны / Л.Н. Кольцова М.К. Прокофьев // Селекция семеноводства. -1971. - №1. - 59 с.

86. Науменко, Н.В. К вопросу интенсификации процесса проращивания зерна / Н.В. Науменко, И.Ю. Потороко, Ю.И. Кретова, И.В. Калинина, А.В. Паймулина, А.В. Цатуров // Дальневосточный аграрный вестник. 2018. №4(48) / с 109 - 115

87. Ведмеденко, Н.С. Применение ультразвука для повышения качества сепарирования круп / Н.С. Ведмеденко, А.Н. Пальчиков и В.Т. Антуфьев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 4, 2015 с 13-19

88. Тарушкин, В.И. Основные электротехнические характеристики диэлектрических сепараторов семян / В.И. Тарушкин, // Труды IV научно-творческой конференции (Москва, 12-13 мая 2004 г), Москва. №2. С. 8788

89. Зарубин, В.П. Профилометрия твердых тел с помощью лазерной ультразвуковой томографии в реальном масштабе времени / В.П. Зарубин, А.С. Бычков, А.А. Карабутов, В.А. Симонова, И.А. Кудинов, Е.Б. Черепецкая // ВМУ. Серия 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. 2018. № 1 / с. 76 - 83

90. Endo, Т., Yasuno Y., Makita S. et al. // Opt. Express. 2005. 13], [Schmit J., Reed J., Novak E., Gimzewski J.K. // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2008. 10. 064001], [Dufour M.L., Lamouche G., Detalle V. et al. // Non-Destructive Testing and Condition Monitoring. 2005. 47, N 4. P. 216.

91. Осторожно - зерновая пыль. [Электронный ресурс]: - URL: http://www.fumigaciya.ru/sites/default/files/public/page/2013-

01/315/ostorozhnozernovayapyl.pdf

92. - Бурков, А.И. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин./ А.И. Бурков // Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо - Востока», 2016. 380 с., ил.

93. Волхонов, М.С. Определение порозности движущегося слоя зернового материала / М.С. Волхонов, И.А. Смирнов, С.Л. Габалов // Теоретический и научно-практический журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства». 2015. - №7 - 32 с. С. 4-7.

94. Волхонов, М.С. Новая система управления потоками воздуха в сушилке / М.С. Волхонов, И.А. Смирнов, С.Л. Габалов, Смирнов, И.А. // Научно-производственный журнал «Сельский механизатор». 2015. - №10 - 40 с. С. 14-15

95. Волхонов, М.С. Применение ультразвука для определения порозности слоя сыпучих сельскохозяйственных материалов / М.С. Волхонов, Смирнов, И.А. // Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов вклад молодых ученых: сборник научных трудов по материалам 17 международной научно-практической конференции: - Ярославль: изд-во ФГБОУ ВПО Ярославская ГСХА, 2014. - 214 с. С. 3-7.

96. ЖУРНАЛКО Техника - молодёжи 1950-04, [Электронный ресурс]: - URL: http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/1950-04--num9

97. Звуки это. Понятие о звуке , [Электронный ресурс]: - URL: http: //dic.academic.ru/dic. nsf/ruwiki/926716

98. Патент №2654641 Российская Федерация, МПК В07В 4/00 - «Способ управления подачей материала и воздуха в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины» [Текст] / Волхонов М.С.; Габалов С.Л.; Бушуев И.В.; Волхонов Р.М.; Зимин И.Б.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Костромская ГСХА. - №20171048906; заявл. 14.02.2017; опубл. 21.05.2018, бюл. №15. - 9 с.; ил

99. Насыпная плотность сыпучих материалов [Электронный ресурс]: - URL: https://rusautomation.ru/plotnost sypuchih materialov

100. Ультразвуковой дальномер HC-SR04: подключение, схема, характеристики [Электронный ресурс]: - URL: http://wiki.amperka.ru/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0 %BA%D 1 %82%D 1 %8B: hc-sr04-ultrasonic-sensor-distance-module

101. Линейные размеры и крупность зерна и семян [Электронный ресурс]: - URL: http://visacon.ru/zernovedenie/1782-lineynye-razmery-i-krupnost-zerna-i-semyan.html

102. Волхонов, Р.М. Ультразвуковое устройство для оценки изменения состояния слоя зернового вороха при его очистке / Волхонов М.С., Волхонов Р.М., Коваленко Р.М. // Журнал «Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета» - 2020. №2 (59).

103. Вязкость - псевдоожиженный слой [Электронный ресурс]: - URL: https: //www. ngpedia.ru/id635587p1. html

104. Теплофизические свойства зерна - [Электронный ресурс]: - URL: https: //suplicio. ru/zernosushenie/149-teplofizicheskie-properties-zerna. html

105. Волхонов, Р.М. Обоснование параметров работы ультразвукового устройства контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя при его очистке / Волхонов М.С., Бушуев И.В., Волхонов Р.М., Зимин И.Б., Сорока И.Ю. // Вестник НГИЭИ. 2020 № 6 (109) с. 5-23.

106. Волхонов, Р.М. Разработка способа контроля и обеспечения заданной порозности зернового слоя в пневмосепарационном канале очистителя зернового вороха / М.С. Волхонов, И.В. Бушуев, Р.М. Волхонов Е.Л. Пашин // Восточно - Европейский журнал передовых технологий. 2019. № 4/1 (100). С. 46-53

107. Волхонов, Р.М. Способ управления подачей материала и воздуха в пневмосепарационный канал зерноочистительной машины / М.С. Волхонов, И.В. Бушуев, П.В. Мишин, Г.С. Юнусов, Р.М. Волхонов // научный журнал Вестник Казанского ГАУ, 2018, № 1 (48), март Учрежден Казанским государственным аграрным университетом

108. Волхонов, Р.М. Разработка алгоритма работы системы автоматического поддержания подачи материала и расхода воздуха в пневмосепарационном канале зерноочистительной машины / М.С. Волхонов Р.М. Волхонов., И.А. Джаббаров, Е.С. Сочкова // Вестник Кыргызского национального аграрного университета им. К.И. Скрябина. 2018. № 2 (47). С. 398-404

109. ГОСТ 30483-97 Зерно. Методы определения общего и фракционного содержания сорной и зерновой примесей; содержания мелких зерен и крупности; содержания зерен пшеницы, поврежденных клопом-черепашкой; содержание металломагнитной примеси. - Взамен ГОСТ 13586.2-81, ГОСТ 13586.4-83 и Введ. 01.07.1998. - Издательство стандартов, 2001

110. СТО АИСТ 10.2-2010 Испытания сельскохозяйственной техники. Зерноочистительные машины и агрегаты, зерноочистительно-сушильные комплексы. Методы оценки функциональных показателей (взамен СТО АИСТ 10.2-2004, ОСТ 10 10.2-2002)

111. ГОСТ 33735-2016 Техника сельскохозяйственная, машины зерноочистительные, Методы испытаний / Москва, Стандартинформ, 2017

112. Хайлис, Г.А. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных / Г.А. Хайлис, М.М. Ковалев - С.: Колос, 1994 - 169 с.: ил.

113. Волхонов, М.С. Основные понятия о математическом планировании многофакторных экспериментов, обработке экспериментальных данных и случайных процессах. / М.С. Волхонов, И.Б. Зимин, И.С. Зырин // Учебное пособие для студентов и аспирантов, занимающихся научно -исследовательской деятельностью по специальности 05.20.01 -

Технологии и средства механизации сельского хозяйства. - Кострома: ФГОУ ВПО Костромская ГСХА, 2011. - 79 с.: ил.

114. Лурье, А.Б. Моделирование сельскохозяйственных агрегатов и их систем управления / А.Б. Лурье. - Л.: Колос, 1979. - 312 с.

115. Лурье, А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов / А.Б. Лурье. - М.: Колос, 1981. - 382 с.

116. Методика полевого опыта: (С основами статистической обработки результатов исследований). - Изд. 4-е перераб. И доп. - М.: Колос, 1979. - 416 с., ил.- (Учебники и учеб. Пособия для высш. С.-х. учеб. Заведений).

117. Технологические требования к новым техническим средствам в растениеводстве. - М.: ФГНУ "Росинформагротех", 2008. С. 45-46.

118. Костромастат [Электронный ресурс]: - URL: https: //kostroma. gks. ru/folder/26037

119. Водянников, В.Т. Экономическая оценка проектных решений в агроинженерии / В.Т. Водянников, Н.А. Середа, О.Н. Кухарев [и др.]. : учебник - Санкт-Петербург: Лань, 2019. - 436с.

120. Экономика и организация предприятий АПК: нормативно-справочные материалы / Под ред. Т.М. Васильковой, М.М. Максимова. - Кострома: КГСХА, 2012 - 430 с

121. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений / под ред. Ю.М. Лейкина. - М.: изд. «Колос», 107807. ГСП., 1980. - С 112.

ПРИЛОЖЕНИЯ

#include "stm32f10x.h" #include "LCD.h" #include "sensor.h" #include "keypad.h" #include "frequency.h" #include "UART.h"

#define F_CPU 72000000UL #define SysTimerTick F_CPU/1000-1

enum {

MAINSTATE_SET, MAINSTATE_WORK, MAINSTATE_STOP } MAIN_STATE;

enum { SENSOR1, SENSOR2, SENSOR3, SENSOR4, SENSOR5, SENSOR6, SENSOR7, SENSOR8, SENSOR9, SENSOR10 } SENSOR_STATE;

enum { CALCULATE, REGULATE } WORK_STATE;

#define MAX_MEASURE 50

volatile uint8_t flag; #define MEASURE 0 #define SCANKEY 1

typedef struct { uint8_t active; uint16_t time; } softTimer;

softTimer timerMeasure, timerScanKey; uint16_t distance;

uint8_t i;

uint8_t key = NULL; uint8_t freq = 0;

//данные с датчиков для усреднения

uint16_t arr_sens_1[50];

uint16_t arr_sens_2[50];

uint16_t arr_sens_3[50];

uint32_t d1 = 0;

uint32_t d2 = 0;

uint32_t d3 = 0;

int32_t ref_fan = 0;

int32_t ref_load = 0;

int32_t d_fan = 0;

int32_t d_load = 0;

int32_t curr_fan = 0;

int32_t curr_load = 0;

uint8_t data_buf[64];

uint8_t freq_buf[10] = {0x30, 0x30, 0x2E, 0x30, 0x20, 0x30, 0x30, 0x2E, 0x30, 0x20};

uint8_t buf_index = 0;

uint8_t txcount = 0;

uint8_t freq_count = 0;

uint8_t data_count = 0;

uint8_t freq_fan = 0;

uint8_t freq_load = 0;

uint8_t arr_index = 0;

const uint8_t text_string_1[] = "Канал загрузки"; const uint8_t text_string_2[] = "Канал вентиляции"; const uint8_t text_string_3[] = "Рассчет"; const uint8_t text_string_4[] = "параметров";

int main()

{

RCC->APB2ENR |=

RCC_APB2ENR_AFIOEN|RCC_APB2ENR_IOPAEN|RCC_APB2ENR_IOPBEN|RCC_APB2 ENR_IOPCEN|RCC_APB2ENR_IOPDEN|RCC_APB2ENR_IOPEEN; LCD_INIT();

//отключение JTAG, т.к. пин 15 задействован под сигнализацию, отладка по SWD

AFIO->MAPR |= AFIO_MAPR_SWJ_CFG_JTAGDISABLE;

LCD_CMD_PORT->BSRR = 1 << LIGHT;

LCD_FlashString(0, 22, text_string_1);

LCD_FlashString(3, 16, text_string_2);

SENSOR_Init();

KEY_Init();

, FREQ_Init(); UART_PortInit();

SysTick->LOAD = SysTimerTick; SysTick->CTRL |=

SysTick_CTRL_CLKSOURCE_Msk|SysTick_CTRL_TICKINT_Msk|SysTick_CTRL_ENABL E_Msk;

MAIN_STATE = MAINSTATE_SET; WORK_STATE = CALCULATE; SENSOR_STATE = SENSOR1; timerMeasure.time = 150; timerScanKey.time = 10; timerScanKey.active = 1; timerMeasure.active = 1;

for(;;) {

switch(MAIN_STATE)

{

case MAINSTATE_SET:

if(flag & (1 << SCANKEY))

{

flag &=~ (1 << SCANKEY);

KEY_Scan();

key = KEY_GetKey();

if(key)

{

if(key == SET_AUTO)

{

LCD_FILL(0); timerMeasure.active = 0; flag &=~ (1 << MEASURE); EXTI->IMR = 0; EXTI->PR = 0xFF;

MAIN_STATE = MAINSTATE_WORK; WORK_STATE = CALCULATE; LCD_FlashString(3, 43, text_string_3); LCD_FlashString(4, 35, text_string_4); buf_index = 0; txcount = 0;

timerMeasure.time = 150; timerMeasure.active = 1;

}

else

FREQ_Upd(key, freq_buf); key = NULL;

}

}

if(flag & (1 << MEASURE))

{

flag &=~ (1 << MEASURE);

switch(SENSOR_STATE)

{

case SENSOR1: timerMeasure.active = 0;

SENSOR_StartMeasure(Sensor1_TRIG_PORT, Sensor1_TRIG, Sensor1_ECHO); break;

case SENSOR2:

SENSOR_StartMeasure(Sensor2_TRIG_PORT, Sensor2_TRIG, Sensor2_ECHO); break;

case SENSOR3:

SENSOR_StartMeasure(Sensor3_TRIG_PORT, Sensor3_TRIG, Sensor3_ECHO); break;

case SENSOR4:

SENSOR_StartMeasure(Sensor4_TRIG_PORT, Sensor4_TRIG, Sensor4_ECHO); break;

case SENSOR5:

SENSOR_StartMeasure(Sensor6_TRIG_PORT, Sensor6_TRIG, Sensor6_ECHO); break;

case SENSOR6:

SENSOR_StartMeasure(Sensor7_TRIG_PORT, Sensor7_TRIG, Sensor7_ECHO); break;

case SENSOR7:

SENSOR_StartMeasure(Sensor8_TRIG_PORT, Sensor8_TRIG, Sensor8_ECHO); break;

case SENSOR8:

SENSOR_StartMeasure(Sensor9_TRIG_PORT, Sensor9_TRIG, Sensor9_ECHO); break;

case SENSOR9:

SENSOR_StartMeasure(Sensor10_TRIG_PORT, Sensor10_TRIG, Sensor10_ECHO); break;

case SENSOR10:

SENSOR_StartMeasure(Sensor11_TRIG_PORT, Sensor11_TRIG, Sensor11_ECHO); break;

}

}

if(SENSOR_GetMeasure())

{

distance = (uint16_t)(SENSOR_GetMeasure()/29); SENSOR_ResetMeasure();

switch( SENSOR_S TATE)

{

case SENSOR1:

buf_index = LCD_4Bcd(1, 19, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR2; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR2:

buf_index = LCD_4Bcd(1, 53, distance, buf_index, data_buf);

SENSOR_STATE = SENSOR3; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR3:

buf_index = LCD_4Bcd(1, 85, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR4; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR4:

buf_index = LCD_4Bcd(4, 19, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR5; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR5:

buf_index = LCD_4Bcd(4, 53, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR6; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR6:

buf_index = LCD_4Bcd(4, 85, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR7; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR7:

buf_index = LCD_4Bcd(5, 19, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR8; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR8:

buf_index = LCD_4Bcd(5, 53, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR9; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR9:

buf_index = LCD_4Bcd(5, 85, distance, buf_index, data_buf); SENSOR_STATE = SENSOR10; flag |= 1 << MEASURE; break;

case SENSOR10:

txcount = LCD_4Bcd(6, 19, distance, buf_index, data_buf); data_buf[txcount] = 0x0A; txcount++; buf_index = 0;

SENSOR_STATE = SENSOR1; STARTTRANSMIT; timerMeasure.time = 150; timerMeasure.active = 1; break;

}

* Создано в SharpDevelop.

* Пользователь: Алеее

* Дата: 25.09.2015

* Время: 19:54

*

* Для изменения этого шаблона используйте меню "Инструменты | Параметры | Кодирование | Стандартные заголовки".

*/

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Drawing;

using System.Windows.Forms;

using System.IO;

using System.IO.Ports;

using System.Threading;

using Excel = Microsoft.Office.Interop.Excel;

namespace COM_terminal

{

/// <summary>

/// Description of MainForm.

/// </summary>

public partial class MainForm : Form

{

private Excel.Application excelapp; private Excel.Window excelWindow; char razd = ;

public string SLRead;

SerialPort port1 = new SerialPort();

private delegate void SetTextDeleg(string text);

private delegate string SelectRead();

public MainForm()

{

InitializeComponent();

string[] ports = SerialPort.GetPortNames(); comboBox1.Items.Clear(); // имя порта comboBox1.Items.AddRange(ports); comboBox2.SelectedIndex = 6; // скорость comboBox3.SelectedIndex = 0; // биты данных comboBox6.SelectedIndex = 1; // отбрасывать пустые comboBox4.SelectedIndex = 0; // четность comboBox5.SelectedIndex = 1; // стоп бит comboBox7.SelectedIndex = 6; // тайминги comboBox8.SelectedIndex = 0; // кодировка comboBox9.SelectedIndex = 0; // отображение символов radioButton5.Checked = true; radioButton8.Checked = true;

public string ConvertToHex ( int i) {

string cv;

int ii = Convert.ToInt32 ( Decimal.Remainder ( i , 16)); cv = Convert.ToString ( i /16 );

switch (ii) {

case 10 : cv = cv+ A ; break; case 11 : cv = cv+ B'; break; case 12 : cv = cv+ C ; break; case 13 : cv = cv+ D ; break; case 14 : cv = cv+ E"; break; case 15 : cv = cv+ F"; break; default : cv = cv+ Convert.ToString (ii); break;

}

return cv;

}

void Read () {

if (port1 .BytesToRead == 0) {

listBox1.Items.Add( "Буфер приема пуст");

}

else {

try {

if (radioButton1.Checked == true)

{

byte [] buffer = new byte[8] ; string data ;

port1.Read( buffer, 0, buffer.Length ); int i;

data = ConvertToHex (buffer[0]);

for (i = 1; i <= 7 ; ++i ) {

data = data + " : " + ConvertToHex (buffer[i]);

}

listBox1.Items.Add( "Считано < "+ data +" >");

}

if (radioButton2.Checked == true)

{

listBox1.Items.Add( "Считано < "+port1.ReadLine()+"

}

if (radioButton5.Checked == true)

{

listBox1.Items.Add( "Считано <

}

if (radioButton3.Checked == true)

{

switch (comboBox9.SelectedIndex) {

case 0: listBox1.Items.Add( "Считано < " +

+port1.ReadExisting()+" >");

Convert.ToChar (port1.ReadByte()) +" >");

break;

case 1: listBox1.Items.Add( "Считано < ' +

port1.ReadByte() +" >");

break;

case 2: listBox1.Items.Add( "Считано < ' +

ConvertToHex (port1.ReadByte()) +" >");

break;

}

}

if (radioButton4.Checked == true)

{

listBox1.Items.Add( "Считано < "+Convert.ToChar

(port1.ReadChar())+" >");

}

}

catch (TimeoutException) {

listBox1.Items.Add( "Нет входящих данных");

}

catch (AccessViolationException) {

listBox1.Items.Add( "Попытка чтения или записи в защищеную

память");

}

if (porti .BytesToRead != 0) {

port1 .DiscardInBuffer();

} }

}

void Button1Click(object sender, EventArgs e) // обновление {

string[] ports = SerialPort.GetPortNames();

comboBox1.Items.Clear();

comboBoxLItems.AddRange(ports); }

void Button2Click(object sender, EventArgs e) // открыть порт

{

if (port1.IsOpen == false) {

port1.PortName = Convert.ToStrmg(comboBoxLSelectedItem); port1.DataBits = Convert.ToInt32(comboBox3.SelectedItem); portLBaudRate = Convert.ToInt32(comboBox2.SelectedItem); port1.ReadTimeout = Convert.ToInt32(comboBox7.SelectedItem); portLWriteTimeout = Convert.ToInt32(comboBox7.SelectedItem);

switch (comboBox6.SelectedIndex) {

case 0 :port1.DiscardNull = true; break; case 1 :port1.DiscardNull = false;break;

}

switch (comboBox5.SelectedIndex) {

case 0 :port1.StopBits = StopBits.None; break; case 1 :port1.StopBits = StopBits.One; break; case 2 :port1.StopBits = StopBits.OnePointFive; break; case 3 :port1.StopBits = StopBits.Two; break;

}

switch (comboBox4.SelectedIndex)

{

case 0 :port1.Parity = Parity.None; break; case 1 :port1.Parity = Parity.Odd; break; case 2 :port1.Parity = Parity.Even; break; case 3 :port1.Parity = Parity.Mark; break; case 4 :port1.Parity = Parity.Space; break;

}

try

{

port1.Open();

listBox1.Items.Add ("Порт "+port1.PortName+" открыт" );

}

catch (ArgumentOutOfRangeException)

{

listBox1.Items.Add ("Заданны не доступные свойства" );

} }

else {

listBox1.Items.Add ("Порт уже открыт");

}

}

void Button3Click(object sender, EventArgs e) {

port1.Close();

listBox1.Items.Add ("Порт "+ port1.PortName +" закрыт");

}

void Button5Click(object sender, EventArgs e) {

if (radioButton8.Checked == true)

{

port1.Write (textBox1.Text);

}

if (radioButton7.Checked == true)

{

port1.WriteLine (textBox1.Text);

}

listBox1.Items.Add ( "Записано < "+ textBox1.Text + " >");

if (port1 .BytesToWrite != 0)

{

port1.DiscardOutBuffer();

}

}