Influence of the operating parameters of air-sieve cleaning of a combine harvester

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: An increase in the quantity and quality of soybean crop seed can be achieved by using a combine harvester with two-phase threshing, since during conventional post-harvest processing, the yield of seed material is reduced due to the traumatic effects of the working organs of cleaning machines. One of the most important processes for obtaining soybean seed fraction is the purification process. In this regard, the improvement of air-sieve cleaning systems of combine harvesters is the most important task of combine engineering.

OBJECTIVE: Identification of the patterns of changes in the airflow rate depending on the operating parameters of the air-sieve cleaning system of a combine harvester.

MATERIALS AND METHODS: To study the parameters of the airflow, the experimental part of the research was carried out using a laboratory bench simulating the operation of a combine harvester cleaning system. A total of 43 experiments were conducted in three repetitions according to the matrix of the multifactorial experiment and 4 regression equations were obtained.

RESULTS: Empirical dependences that describe the change in the airflow rate behind the sieve depending on various parameters of the grain cleaning system are presented. The influence of the operating parameters of the air-sieve cleaning system of a combine harvester on the nature of the airflow distribution is studied. The change in the airflow rate at the outlet of the fan diffuser and the flow rate distribution over the entire surface of the upper sieve are considered.

CONCLUSIONS: The obtained patterns will be helpful to optimize the airflow distribution along the entire length of the sieve of the air-sieve cleaning system and to create prerequisites for automating the harvesting process. The decoded regression equations will be the basis for the development of an algorithm for automatic control of the parameters of the air-sieve cleaning of the combine harvester.

About the authors

Alexey A. Kuvshinov

All-Russian Scientific Research Institute of Soybean

Author for correspondence.
Email: kyaa@vniisoi.ru
ORCID iD: 0000-0002-6332-5406
SPIN-code: 5643-1885

Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher at the Laboratory of Mechanization and Automation of Crop Production

Russian Federation, Blagoveshchensk

Vyacheslav S. Usanov

All-Russian Scientific Research Institute of Soybean

Email: uvs@vniisoi.ru
ORCID iD: 0000-0002-4288-9835
SPIN-code: 8078-1707

Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher at the Laboratory of Mechanization and Automation of Crop Production

Russian Federation, Blagoveshchensk

Vladimir A. Sakharov

All-Russian Scientific Research Institute of Soybean

Email: sva@vniisoi.ru
ORCID iD: 0000-0003-3471-301X
SPIN-code: 8193-7685

Senior Researcher at the Laboratory of Mechanization and Automation of Crop Production

Russian Federation, Blagoveshchensk

Alexander V. Lipkan

All-Russian Scientific Research Institute of Soybean

Email: lav-blg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2769-6672
SPIN-code: 5598-3932
ResearcherId: X-4666-2019

Senior Researcher at the Laboratory of Mechanization and Automation of Crop Production

Russian Federation, Blagoveshchensk

References

  1. Rudoy DV, Aleksakov YuF, Golev BYu, et al. Prerequisites and ways to improve the wind-sieve cleaning system of combine harvesters. Polythematic network electronic scientific Journal of the Kuban State Agrarian University. 2023;194:192–202. (In Russ.) doi: 10.21515/1990-4665-194-017
  2. Lovchikov AP, Kulagin SN. The relationship between the air flow velocity and grain losses due to wind-sieve cleaning of a combine harvester. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2023;3(101):106–109. (In Russ.) doi: 10.37670/2073-0853-2023-101-3-106-109
  3. Lovchikov AP, Kulagin SN. Methodological provisions for the development of a mathematical model of a combination of sieves in the cleaning system of a combine harvester. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2023;2(100):80–83. (In Russ.) doi: 10.37670/2073-0853-2023-100-2-80-83
  4. Vikhlyantsev AA. Determination of the main parameters of the cleaning mechanism of a combine harvester. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2020;5(85):114–116. (In Russ.)
  5. Baran IA, Trukhanovich SV, Ivanov DN. Investigation of changes in the distribution of air flows in the cleaning system of the KZS-1319 combine harvester depending on the geometric parameters of the flow areas. Bulletin of Agrarian Science of the Don. 2019;1(45):29–38. (In Russ.)
  6. Zhan Zhao, Yaoming Li, Jin Chen, et al. Grain separation loss monitoring system in combine harvester // Computers and Electronics in Agriculture. 2011. Vol. 76, No. 2. P. 183–188. doi: 10.1016/j.compag.2011.01.016
  7. Geert Craessaerts, Wouter Saeys, Bart Missotten, et al. A genetic input selection methodology for identification of the cleaning process on a combine harvester, Part II: Selection of relevant input variables for identification of material other than grain (MOG) content in the grain bin. Biosystems Engineering. 2007;98(3):297–303. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2007.07.002
  8. Zhenwei Liang, Million Eyasu Wada, Development of cleaning systems for combine harvesters: A review. Biosystems Engineering. 2023;236:79–102. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2023.10.018
  9. Zheng Ma, Min Han, Yaoming Li, et al. Motion of cereal particles on variable-amplitude sieve as determined by high-speed image analysis. Computers and Electronics in Agriculture. 2020;174. doi: 10.1016/j.compag.2020.105465
  10. Yang Li, Lizhang Xu, Ying Zhou, et al. Effects of throughput and operating parameters on cleaning performance in air-and-screen cleaning unit: A computational and experimental study. Computers and Electronics in Agriculture. 2018;152:141–148. doi: 10.1016/j.compag.2018.07.019
  11. Liang Yaquan, Tang Zhong, Zhang Hao, et al. Cross-flow fan on multi-dimensional airflow field of air screen cleaning system for rice grain. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2022;15:223–235. doi: 10.25165/j.ijabe.20221504.6949
  12. Prisyazhnaya IM, Prisyazhnaya SP, Sakharov VA, et al. Obtaining high-quality soybean seeds based on the modernization of a combine harvester with a two-phase threshing scheme. Machinery and equipment for the village. 2023;4(310):17–21. (In Russ.) doi: 10.33267/2072-9642-2023-4-17-21
  13. Prisyazhnaya IM, Prisyazhnaya SP. Improving the cleaning of the combine of two-fase reference to soya seeds. Journal of Agriculture and Environment. 2024;6(46). doi: 10.60797/JAE.2024.46.7
  14. Pustovaya OA, Pustovoy EA, Usanov VS, et al. Evaluation of the operation of the fan of the combine harvester air-and-screen cleaning system when using an asynchronous electric motor as a drive. BIO Web of Conferences. 2024;108. (In Russ.) doi: 10.1051/bioconf/202410822004
  15. Adler YuP, Markova EV, Granovsky YuV. Experiment planning in the search for optimal conditions. Moscow: Nauka; 1976. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The laboratory bench for studying the parameters of the airflow of the cleaning of a combine harvester: 1 — an electric motor with a drive pulley; 2 — a V–belt transmission; 3 — an electrical control panel; 4 — an installation frame; 5 — a fan; 6 — an airflow guide; 7 — holes for measuring the airflow rate on the upper sieve; 8 — an upper louver sieve; 9 — a tilt control of louver sieves vanes; 10 — a lower louver sieve.

Download (139KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The location of the points for measuring the airflow rates on the upper sieve and the adjustment nodes of the I and II halves of the upper sieve of the laboratory bench: 1 — the frame of the upper sieve; 2 — the petals; 3 — the adjusting bar of the I half of the sieve; 4 — the adjusting bar of the II half of the sieve; 5, 6 — the rods of the slats; 7 — adjusting nuts for the solution angle of the vanes.

Download (331KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The dependence of the change of the airflow rate in the 1st section of the upper sieve on the angle of the guide and the opening of the louver vanes of the lower sieve at an average flow rate at the outlet of the fan of 10.25 m/s and a solution of the louver vanes of the 1st half of the upper sieve of 12 mm.

Download (206KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The dependence of the change of the airflow rate in the 2nd section of the upper sieve on the angle of the guide and the opening of the louver vanes of the lower sieve at an average flow rate at the outlet of the fan of 10.25 m/ s and the solution of the louver vanes of the I half of the upper sieve of 12 mm.

Download (316KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The dependence of the change of the airflow rate in the 3rd section of the upper sieve on the solution of the louver vanes of the lower sieve and the second half of the upper sieve at an average flow rate at the outlet of the fan of 10.25 m/s, the solution between the blinds of the 1st half of the upper sieve of 12 mm and the angle of the guide of 0 degrees.

Download (165KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».