Введение. В сельскохозяйственном производстве активно применяются различные устройства для предпосевной обработки зерна. Существующие протравливатели семян имеют недостатки: травмирование семян и снижение эффективности препаратов из-за неполноты протравливания и неравномерного покрытия семян. Для оптимизации работы протравливателей и повышения эффективности процессов протравливания используются математические модели зерна. Целью данного исследования является разработка математической модели зерновки пшеницы, которая будет описывать её форму и позволит рассчитать геометрические характеристики.
Материалы и методы. В статье описывается метод создания математической модели зерновки пшеницы в виде системы сферических частиц. Для этого была выполнена проекция фотографии зерновок на плоскость, после чего создана система сфер, соответствующая форме и размерам зерновки. Для определения соотношения радиусов сфер, образующих зерновку, используются коэффициенты подобия и геометрические соотношения. Рассчитываются координаты сфер и уравнения сфер. Выводятся формулы для расчёта объёма и площади поверхности зерновки, представленной в виде системы из пяти, семи и девяти сферических частиц. Для выбора оптимального количества сфер, используемых для описания модели, проводится расчёт сложности модели, за показатель сложности модели принят коэффициент кривизны функции.
Результаты. Представлены результаты анализа пшеницы сорта Валента, полученные с помощью программы КОМПАС-3D. Построены модели зерновок, состоящие из пяти, семи и девяти сферических частиц. По результатам моделирования определены массо-центровочные характеристики моделей. Сделан вывод о том, что выбор модели с определённым количеством сферических частиц зависит от требуемой точности и сложности расчётов. Для моделирования процесса протравливания зерна принято решение использовать модель с семью сферическими частицами, что определяется балансом между сложностью модели и необходимым уровнем точности определения геометрических характеристик зерновки.
Обсуждение. Разработанная математическая модель зерновки пшеницы в виде системы сферических частиц позволяет более точно рассчитывать её геометрические характеристики, что имеет важное значение для оптимизации процессов протравливания семян. Модель с семью сферическими частицами обеспечивает необходимый уровень точности при приемлемой сложности вычислений, что делает её перспективной для практического применения в сельскохозяйственном производстве. Результаты исследования могут способствовать созданию более эффективных протравливателей, которые будут минимизировать повреждение семян и повышать равномерность покрытия их защитно-стимулирующими препаратами. Дальнейшее изучение динамики движения зерновок и процесса покрытия семян рабочей жидкостью откроет возможности для совершенствования технологий предпосевной обработки зерна.
Заключение. В ходе исследования была разработана математическая модель зерновки пшеницы, которая представляет собой систему из семи сферических частиц. Установлено, что погрешность определения объёма и площади зерновок для модели не превышает 2,1 и 3,3 % соответственно. Коэффициент сложности функции определения объёма увеличивается с ростом количества сферических сегментов: от 7,9107для модели из пяти сегментов до 9,7404 для модели из девяти сегментов, коэффициент сложности функции площади возрастает от 407,78 для модели из пяти сегментов до 1403,6 для модели из девяти сегментов. Выбор модели зерновки пшеницы, состоящей из семи сферических частиц, основывается на балансе между требуемой точностью и сложностью вычислений. Теоретический анализ процесса покрытия семян рабочей жидкостью в камере протравливания поможет определить оптимальные конструктивно-технологические параметры устройства. Это, в свою очередь, будет способствовать разработке более эффективных и точных протравливателей, что имеет большое значение для сельского хозяйства и повышения урожайности.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Машиностроение
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
