Теоретические исследования движения гранул минеральных удобрений в камере смешивания тукосмесительной установки центробежного действия

Актуальность. Использование минеральных удобрений способствует улучшению плодородия почв, стимулирует рост и развитие растений, что достигается за счет наличия необходимых питательных элементов. В свою очередь, важно соблюдать правильность внесения удобрений, что позволяет контролировать уровень питательных веществ в почве, предотвращая как их избыток, так и недостаток. В настоящее время основное внесение удобрений приходится на комплексные минеральные удобрения, при этом одним из недостатков является то, что в их составе могут содержаться элементы питания, которые будут не востребованы растением, что может привести к нарушению экологического баланса. Один из вариантов решения данной проблемы – применение тукосмесей. При использовании тукосмесей определяющим фактором является однородность смешивания, которая во многом определяется используемым оборудованием, в связи с чем актуальной задачей является разработка тукосмесительного оборудования, отвечающего необходимым показателям.

Методы. В ходе исследований были изучены процессы, происходящие в камере смешивания разработанной тукосмесительной установки с использованием методов математического анализа, графического и математического моделирования.

Результаты. В результате исследований установлено, что при работе тукосмесительной установки качество смешивания определяется частотой вращения конического ротора. При этом гранулы минеральных удобрений после схода с конического ротора, ссыпаясь в собирающую воронку, продолжают свое движение по спиральной траектории. В процессе движения гранул по поверхности вращающегося конуса, а также при движении по воронке их траектории будут пересекаться между собой, что будет приводить к их активному смешиванию.

1. Марченко Л.А., Личман Г.И., Смирнов И.Г., Мочкова Т.В., Колесникова В.А. Дифференцированное внесение удобрений и пестицидов с использованием беспилотных летательных аппаратов. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017; 3: 17–23. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2017-3-17-23

2. Панферов Н.С., Тетерин В.С., Митрофанов С.В., Благов Д.А., Пехнов С.А., Сухоруков Д.Г. Тенденции развития машин с центробежными рабочими органами для поверхностного внесения твердых минеральных удобрений. Техника и оборудование для села. 2021; 12: 18‒24. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-12-18-24

3. Дорохов А.С., Новиков Н.Н., Митрофанов С.В. Интеллектуальная технология формирования системы удобрения. Техника и оборудование для села. 2020; 7: 2–5. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2020-7-2-5

4. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Жаворонков Н.М. Системный анализ процессов химической технологии: основы стратегии. Монография. 2-е изд. М.: Юрайт. 2018; 499. ISBN 978-5-534-06991-4 https://www.elibrary.ru/zcyhsc

5. Алферьев В.П., Павлова Г.С., Федотов А.В., Жукова О.И., Жуковина С.Е. Поддержка обеспечения сельского хозяйства минеральными удобрениями. Техника и оборудование для села. 2011; 7: 10–14. https://elibrary.ru/nxsdcp

6. Личман Г.И., Белых С.А., Марченко А.Н. Способы внесения удобрений в системе точного земледелия. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018; 12(4): 4–9. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2018-12-4-4-9

7. Личман Г.И., Марченко Н.М., Елизаров В.П., Марченко А.Н. Обоснование параметров машинной технологии приготовления органо-бактериальных удобрений. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016; 1: 43–48. https://elibrary.ru/vkzgyx

8. Nogalska A., Czapla J., Skwierawska M. The effect of multi-component fertilizers on spring triticale yield, the content and uptake of macronutrients. Journal of Elementology. 2012; 17(1): 95–104.

9. Белоусов И.Е., Кремзин Н.М. Эффективность применения полиэлементных тукосмесей в рисоводстве. Достижения науки и техники АПК. 2016; 30(8): 40–41. https://www.elibrary.ru/wjztnl

10. Митрофанов С.В., Орлова Н.В., Благов Д.А., Панферов Н.С., Тетерин В.С. Анализ тенденций развития тукосмесительного оборудования. Аграрная наука. 2023; 6: 98–110. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-371-6-98-110

11. Рычков В.А., Катаев А.А., Смагин А.В. Приготовление тукосмесей в условиях хозяйств. Техника в сельском хозяйстве. 2010; 1: 37–38. https://www.elibrary.ru/nordur

12. Францкевич В.С., Высоцкая Н.А., Дворник А.П. Гранулирование сложносмешанных удобрений в барабанном грануляторе-сушилке. Механика. Исследования и инновации. 2021; 14: 226–233. https://www.elibrary.ru/mnwokm

13. Гайбарян М.А., Сидоркин В.И., Гапеева Н.Н. Оптимизация структурного построения технологического процесса тукосмешения и биомодификации твердых минеральных удобрений. Техника и оборудование для села. 2021; 10: 17–22. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-10-17-22

14. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Шогенов Ю.Х. Результаты научных исследований агроинженерных научных организаций по развитию цифровых систем в сельском хозяйстве. Техника и оборудование для села. 2022; 3: 2–9. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2022-3-2-9

15. Новиков Н.Н., Рычков В.А., Тихонова О.В., Ариткин А.Г. О приготовлении модифицированных минеральных удобрений в условиях сельскохозяйственных предприятий. Проблемы механизации агрохимического обеспечения сельского хозяйства. 2016; 10: 185–192. https://www.elibrary.ru/zfcllz

16. Тетерин В.С., Панфёров Н.С., Пехнов С.А., Пестряков Е.В., Овчинников А.Ю. Теоретическое исследование рабочего органа тукосмесительной установки центробежного типа. Аграрная наука. 2024; 2: 120–126. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-379-2-120-126

17. Воронин В.В., Адигамов К.А., Петренко С.С., Сизякин Р.А. Критерии и способы оценки качества смешивания сыпучих материалов. Инженерный вестник Дона. 2012; 4–2: 36. https://elibrary.ru/pvjcjd