Дослідження фізико-механічних властивостей насіннєвої маси під силовою дією електричного поля коронного розряду

Abstract

Berlinets Yu.M.

Researcher

State Enterprise "Central Laboratory of Water and Soil Quality" IVPiMNAAS of Ukraine

RESEARCH PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF THE SEED MASS UNDER THE POWERACTION OF THE ELECTRIC FIELD OF THE CORONA DISCHARGE

A method for investigating the angle of natural inclination of seed masses in the corona discharge field is developed, taking into account the parameters of the electrode system in the working zone and the thickness of the seed layer.

It has been established that in the corona discharge field of an needle electrode system with a power supply of 25 kV when changing the height of the needle position from 0.065 m to 0.085 m and the thickness of the seed layer from 0.01 m to 0.03 m, the angle of slope of the seed of wheat is within 60... 80 degrees, and the angle of slope of soybean seeds within 40. 59 degrees.

Keywords: flowability, angle of natural slope, electric field, corona discharge, transporting of seed of agricultural cultures.

Анотація

Розроблений метод для дослідження кута природного укосу насіннєвих мас в полі коронного розряду з урахуванням параметрів електродної системи в робочій зоні і товщини шару насіння.

Встановлено, що в полі коронного розряду вістрьової електродної системи з джерелом живлення 25 кВ при зміні висоти розташування вістря від 0,065 м до 0,085 м, а товщини шару насіння від 0,01 м до 0,03 м, кут укосу насіння пшениці знаходиться в межах 60...80 градусів, а кут укосу насіння сої в межах 40...59 градусів.

Ключові слова: сипкість, кут природного укосу, електричне поле, коронний розряд, транспортування насіння сільськогосподарських культур.

Постановка проблеми. Одним із ключових завдань передпосівної підготовки насіння сільськогосподарських культур є підготовка якісного насіннєвого матеріалу. Важливим фактором, який суттєво впливає на показники якості насіннєвого матеріалу є рівень його травмування. Відомо, що при висіванні насіння, в якому механічно пошкоджено 10% маси, врожайність знижується більш як на 1 ц/га [1].

В системі післязбиральної та передпосівної підготовки важливе місце займають транспортуючі засоби. Разом з тим, на їх долю припадає до 80 % всього травмованого зерна в процесі підготовки [2]. Основною причиною травмування зерна під час переміщення є механічна взаємодія окремих зернівок з кромками робочих органів транспортуючих засобів.

Встановлена можливість використання сил електричної природи, які діють на зернівки в полі коронного розряду, для. транспортування насіння сільськогосподарських культур стрічковим конвеєром [3]. При цьому робочим органом виступає електричне поле, завдяки чому відсутня силова взаємодія зернівок з кромками робочих органів машин, які спричиняють їх травмування. Проте, для створення та ефективного використання транспортуючого засобу з використанням сил електричного поля коронного розряду необхідно дослідити вплив дії сил електричного поля коронного розряду на фізико механічні - властивості насіннєвого матеріалу.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Велике значення для вибору технологічного процесу та конструкції машин мають фізико - механічні властивості зерна. В більшості випадків на якість післязбиральної та передпосівної обробки вони відіграють велике значення [4]. Важливою фізико - механічною властивістю насіннєвої маси, яка безпосередньо впливає на рівень її механічного пошкодження є сипкість. Сипкість характеризують кутом природного укосу, який залежить від розмірів та форми зернівок, стану їх поверхні, характеру домішок та вологості зерна [5].

Зернова і насіннєва маса, як сипучі середовища, відноситься до зв'язних, тобто погано сипких. Кут внутрішнього тертя на поверхні сипкого середовища - це кут природного укосу. Для зв'язних сипких матеріалів кут природного укосу більший від кута внутрішнього тертя і для його визначення відомі ряд способів [5, 6, 7, 8].

Як показали проведені дослідження [9], при утриманні насіння на стрічці конвеєра електричним полем коронного розряду, відбуваються зміни фізико - механічних властивостей насіннєвої маси, яка знаходиться в електричному полі. Причиною цих змін є поляризація окремих зернівок насіннєвої маси і поява електричних сил взаємодії між ними. При цьому змінюються і показники сипкості насіннєвої маси, в тому числі і кут природного укосу. Наявність взаємозв'язку цих показників насіння різних сільськогосподарських культур з параметрами і режимами роботи електродної системи необхідне при обґрунтуванні конструктивного виконання крутосхилих стрічкових конвеєрів з утриманням насіння на стрічці силовою дією поля коронного розряду. Тому, виникає необхідність розроблення методу для визначення кута природного укосу насіннєвих мас в полі коронного розряду.

Мета досліджень - встановлення впливу силової дії електричного поля коронного розряду на кути укосу насіннєвих мас пшениці та сої.

Матеріали і методи дослідження. При розробленні методу визначення кута природного укосу враховувались як положення методики їх отримання і розрахунку без силової дії електричного поля [5, 7], так і величина напруги джерела живлення електродної системи та товщина шару насіння, яке піддавалось силовій дії електричного поля. З урахування геометричних розмірів зернівок насіння різних культур вибиралась така товщина шару насіння або кілька його значень, які очікуються в робочій зоні крутосхилого стрічкового конвеєра з утриманням насіння на стрічці силовою дією поля коронного розряду.

Метод визначення кута укосу насіннєвої маси в електричному полі базується на використанні похилої площини. На рис. 1 показана схема розробленої установки на базі похилої площини, яка реалізує метод визначення кута укосу зернових і насіннєвих мас, як сипких середовищ, в полі коронного розряду.

Згідно розробленого методу, визначення кутів укосу насіннєвих мас сільськогосподарських культур в полі коронного розряду (рис. 1), проводиться в такій послідовності. Похила площина встановлюється в горизонтальне положення. В рамку 5 засипається насіння до рівня висоти рамки і подається напруга від джерела живлення на електродну систему. Після цього, збільшуючи кут похилої площини до горизонтальної поверхні, шляхом візуального спостереження, фіксується кут похилої площини, коли починається рух зернівок насіння в рамці. Цей кут є кутом укосу насіннєвої маси в полі коронного розряду.