Analysis of the design and technological process of grain cleaning machines operating on pneumatic fractional technology (review)

Fractionation of grain heap at the pre-cleaning stage reduces the total energy consumption for grain processing and its injury by reducing the number of cleaning operations required to obtain high-quality seed material. The purpose of the review is to analyze the design and technological process of grain cleaning machines operating on the pneumatic fractional technology in order to identify promising areas of research in this field. It was found that grain pneumatic separators have a simple design and high productivity, which does not depend on the contamination and humidity of the source material. However, their use in the preliminary cleaning mode is limited due to the low effect of cleaning grain from coarse and fine impurities due to the lack of appropriate sieve working bodies. Universal air-sieve grain cleaning machines are used to separate grain into fractions by air flow. These are high-performance double-aspiration machines, the first aspiration of which separates light impurities from the processed material, and the second removes the forage fraction, which includes puny, crushed and biologically defective grain. The use of these machines in the pre-cleaning mode will reduce grain injury, since after separation of the forage fraction, a cleaner material is obtained at the outlet, requiring fewer operations for further cleaning. When developing new air systems for grain pre-cleaning machines operating on the pneumatic fractional technology, it is necessary to take into account the use in their design of: cross flow fans, since they are well combined with other elements and create a uniform air flow across the entire width, which has a positive effect on the efficiency of material separation; aspiration channels with a developed lower part and optimal parameters corresponding to their specific load, contribute to achieving maximum efficiency in separating light impurities and forage grain. The separation of the forage fraction from grain before cleaning on sieves reduces the load on the sifting and grading sieves and improves the quality of the cleaned material at the outlet.

1. Варавин В.И., Коток К.А. Повышение эффективности технологи-ческих процессов фракционной очистки зерна и семян. Молодёжь и наука: шаг к успеху: 4-я Всерос. научн. конф. Курск: Юго-Западный государственный университет; 2020. С. 224-226. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=42627470 EDN: TNRMNN

2. Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Гиевский А.М., Мерчалова М.Э., Чернышов А.В., Чернышов С.В., Миронов А.С., Сорокин Н.Н., Горбачёв И.В., Шрейдер Ю.М. Совершенствование механизации производства семян зерновых культур: рекомендации. М.: ФГБНУ Росинформагротех; 2014. 60 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=22588485 EDN: TAHXEV

3. Овчинников Д.Н., Овчинникова Ю.И. Повышение эффективности зерноочистительных систем. Вестник Курганской ГСХА. 2018;(4(28)):68-71. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=37351765 EDN: ATEXPE

4. Пахомов В.И., Бойко А.А., Подлесный Д.С., Бабенко О.С., Коря-кин М.В. Анализ травмирования семенного материала при очистке на зерноочистительном агрегате типа ЗАВ. Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса: XII Междунар. научн.-практ. конф. Ростов-на-Дону: Общество с ограниченной ответственностью «ДГТУ-ПРИНТ»; 2019. С. 435-438. DOI: 10.23947/interagro.2019.6.435-438 EDN: FPNJHF

5. Пахомов В.И., Бойко А.А., Подлесный Д.С., Саркисян Д.С. Пути снижения травмирования зернового материала ковшовыми элеваторами в зерноочистительных агрегатах типа ЗАВ. Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса: XIII Междунар. научн.-практ. конф. Ростов-на-Дону: Общество с ограниченной ответственностью «ДГТУ-ПРИНТ»; 2020. С. 554-558. DOI: 10.23947/interagro.2020.2.554-558 EDN: KJMDTP

6. Тишанинов К.Н. Проблемы современной послеуборочной очистки зерна. Наука в центральной России. 2020;(1(43)):27-35. DOI: 10.35887/2305-2538-2020-1-27-35 EDN: OYFTSJ

7. Оробинский В.И., Ворохобин А.В., Корнев А.С., Головин А.Д., Бачурин И.Г., Пожидаев И.А. Влияние фракционного состава зернового вороха на уровень травмирования и посевные качества семян. Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2021;14(3(70)):12-17. DOI: 10.53914/issn2071-2243_2021_3_12 EDN: YCNSXI

8. Фейденгольд В.Б., Белецкий С.Л. Причины травмирования зерна и меры по их устранению. Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. 2016;(6(6)):204-217. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29901384 EDN: ZEIQEH

9. Саитов В.Е., Суворов А.Н. Оценка соответствия модели процесса выделения зерновых примесей из фракции лёгких отходов в осадочной камере результатам эксперимента. Тракторы и сельхозмашины. 2016;(8):26-29. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=26499260 EDN: WHWYXB

10. Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Гиевский А.М., Баскаков И.В., Чернышов А.В., Харитонов М.К. Снижение травмирования зерна при послеуборочной обработке. Вестник аграрной науки Дона. 2019;(1(45)):63-68. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?edn=vdyier EDN: VDYIER

11. Мерчалова М.Э., Тарасенко А.П., Мяснянкин К.В. Семяочисти-тельный агрегат нового поколения. Современные тенденции развития технологий и технических средств в сельском хозяйстве: Междунар. научн.-практ. конф. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I; 2017. С. 164-171. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=28909864 EDN: YIQMSL

12. Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. Разработка зерноочистительных машин, функционирующих по фракционной технологии. Пермский аграрный вестник. 2018;(3(23)):12-19. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=36415056 EDN: SKDEOL

13. Кузнецов Н.Н., Шушков Р.А., Вершинин В.Н. Имитационное моделирование работы технологической линии послеуборочной обработки семенного зерна. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2019;(57):235-240. DOI: 10.24411/2078-1318-2019-14235 EDN: MPEESO

14. Патрин П.А., Устяхин Д.А., Колунин А.Д., Показанов К.А., Абакиров Д.Р. Обоснование способа фракционирования зернового вороха. Теория и практика современной аграрной науки: IV Всерос. научн. конф. Новосибирск: Издательский центр Новосибирского государственного аграрного университета «Золотой колос»; 2021. С. 539-543. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=44893486 EDN: LAEXWX

15. Савиных П.А., Сычугов Ю.В., Казаков В.А., Мошонкин А.М. Усовершенствование технологии послеуборочной переработки зерна при реконструкции зерноочистительно-сушильного комплекса. Техника и оборудование для села. 2019;(8(266)):10-14. DOI: 10.33267/2072-9642-2019-8-10-14 EDN: XDGRZD

16. Савиных П.А., Сычугов Ю.В., Казаков В.А. Фракционная технология и устройства послеуборочной обработки и переработки зерна плющением. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018;12(4):16-21. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-4-16-21 EDN: XZIZBZ

17. Сысуев В.А., Алёшкин А.В., Сычугов Ю.В., Исупов А.Ю. Ком-бинированные расчётные схемы в математических моделях процессов фракционирования зерна. Теоретическая и прикладная экология. 2018;(4):24-29. DOI: 10.25750/1995-4301-2018-4-024-030 EDN: YXSUEX

18. Саитов В.Е., Курбанов Р.Ф., Саитов А.В. Технические решения по повышению эффективности функционирования пневмосистем зерно-очистительных машин. Современные наукоемкие технологии. 2015;(6):36-40. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=24846028 EDN: UXSIUP

19. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Зюлин А.Н. Разработка и внедрение высокоэффективных, ресурсо- и энергосберегающих технологий и технических средств послеуборочной обработки зерна и подготовки семян. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2009;(1):2-9. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=11778292 EDN: JXTJCH

20. Белецкий С.Л., Прияткин Н.С., Архипов М.В., Гусакова Л.П. Современные принципы и технические средства сепарации семян. Хранение и переработка сельхозсырья. 2018;(3):89-97. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=yvsgyh EDN: YVSGYH

21. Резуев С.Б., Бакаев И.В., Резуев В.С. Сепараторы для зерна. Со-временное состояние и тенденции развития. Хранение и переработка зер-на. 2011;(9(147)):36-41. Режим доступа: http://www.graintechno.com/files/separatory.pdf

22. Олейник Н.Н., Аверин А.Г., Сабиев У.К., Головин А.Ю. Особенности переработки семян льна. Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития: IV Междунар. научн.-практ. конф. Омск: Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина; 2020. С. 166-171. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43154767 EDN: LDLVXQ

23. Чеботарёв В.П., Барановский И.В., Князев А.А., Немцев П.М. Анализ тенденций развития современных зерноочистительных и сортировальных машин. Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: Междунар. научн.-практ. конф. Минск: Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства»; 2010. С. 184-189. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32699446 EDN: YUADQZ

24. Ермаков А.И., Литвяк В.В., Росляков Ю.Ф. Исследование работы аспирационной системы универсальной зерноочистительной машины МУЗ-16. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2024;(2):252-259. DOI: 10.24412/2311-6447-2024-2-252-259 EDN: GLWEVB

25. Хандакова Г.Ж., Балданов В.Б., Цыбенов Ж.Б., Пашинова Н.В., Жигжитов А.О., Гылыкова С.Ж. Современные сепараторы для очистки зерна. Образование и наука: Нац. научн.-практ. конф. Улан-Удэ: Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления; 2023. С. 46-51. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54503925 EDN: SEUXEN

26. Vnukov S.K., Shcherbakova A.V., Chernyshov A.V. Air sieve ma-chines. Актуальные проблемы аграрной науки, производства и образова-ния: VII Междунар. научн.-практ. конф. Воронеж: Воронежский государ-ственный аграрный университет им. Императора Петра I; 2021. С. 7-11. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46319591 EDN: WMFYCQ

27. Бурков А.И. Тенденции развития воздушно-решётных зерноочистительных машин на современном этапе. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018;(2(63)):4-15. DOI: 10.30766/2072-9081.2018.63.2.04-15 EDN: XMFYGL

28. Болотова Н. Очистка зерна. Хлебопродукты. 2010;(5):32-33. Ре-жим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15117442 EDN: MSVEUT

29. Orobinsky V.I., Gievsky A.M., Baskakov I.V., Gulevsky V.A., Chernyshov A.V. Analysis and features of operation of fractional grain cleaners and secondary seed cleaning separators. IOP Conference Series: Earth and En-vironmental Science. 2021;845:012064. DOI: 10.1088/1755-1315/845/1/012064

30. Orobinsky V.I., Gievsky A.M., Gulevsky V.A. Prospects for Improving the Technology of Post-harvest Grain and Seed Processing and Technical Means to Implement it. BIO Web of Conferences. 2021;37:00140. DOI: 10.1051/bioconf/20213700140