MATHEMATICAL MODEL OF AIR-GRAIN MIXTURE MOVEMENT IN PNEUMO-LOADING DEVICE OF GRAIN SEED TREATER
DOI 10.31588/2073-0462-2026-21-1-79-88 УДК / UDC 621.51: 631.348 EDN: NAOKXN
Keywords:
plant protection machines, grain seed treaters, pneumatic loading deviceAbstract
Mathematical model of air-grain mixture movement in a pneumatic loading device, first proposed for use in grain seed treaters, has been developed. The modeling was performed for suspended grain seed movement. An equation for seed motion has been derived that allows for a theoretical description of the grain trajectory in a pneumatic seed tube. This equation will be used in the future to theoretically substantiate the design and technological parameters of a pneumatic seed tube, ensuring highquality seed movement with the required throughput and minimal energy consumption. New theoretical dependencies were obtained and parameters of air-grain mixture movement in the inclined pneumatic seed pipeline of the pneumatic loading device were determined. The studies were conducted for grain crop seeds with hovering speeds of 5-20 m/s at pneumatic seed tube inclination angles of 30-75° and diameters of 0.05-0.25 m. It was determined that for seeds with a low critical speed (5 m/s) at a pneumatic seed tube inclination angle of 30°, the minimum air speed should be 10.0 m/s, at 45° – 7.1 m/s, at 60°– 5.8 m/s, at 75° – 5.2 m/s, and for seeds with a maximum critical speed (20 m/s) at 30° – 40.0 m/s, at 45° – 28.3 m/s, at 60° – 23.1 m/s, at 75° – 20.8 m/s. It was found that for high-quality seed movement at a high critical speed (20 m/s), the air flow rate increases from 0.08 to 0.99 m3/s with a diameter increasing from 0.05 m to 0.25 m at a pneumatic seed tube inclination of 45°, from 0.06 to 0.86 m3/s at 60°, and from 0.05 to 0.76 m3/s at 75°. Theoretical results obtained will be used in the design of a pneumatic loading device for seed treaters.
References
1. Современное состояние зернового производства в Российской Федерации / Файзрахманов Д. И., Валиев А. Р., Зиганшин Б. Г. и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16. No 2(62). С. 138-142. doi:10.12737/2073-0462-2021-138-142.
2. Приоритетная технология создания новых высокоурожайных сортов яровой мягкой пшеницы на Среднем Урале / Н. Н. Зезин, В. А. Воробьев, А. В. Воробьев и др. // Зерновое хозяйство России. 2022. Т. 14. No 6. С. 59-63. –doi: 10.31367/2079-8725-2022-83-6-59-63.
3. Захаров В. Г., Мишенькина О. Г. Адаптивные свойства новых сортов овса в условиях Средневолжского региона // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. No 4(52). С. 100-107. doi: 10.18286/1816-4501-2020-4-100-107.
4. Зезин Н.Н., Митин А.Н. О необходимости ускорения внедрения современных технологий, влияющих на повышение эффективности сельскохозяйственного производства // Агропродовольственная политика России. 2024. No 5(112). С. 18-25. doi: 10.35524/2227-0280_2024_05_18.
5. Элементы структуры урожая и продуктивность зерна сортов ярового ячменя / Блохин В. И., Никифорова И. Ю., Ганиева И. С. и др. // Зернобобовые и крупяные культуры. 2023. No 4(48). С. 123-130. doi: 10.24412/2309-348X-2023-4-123-130.
6. Организация семеноводства сельскохозяйственных культур на орошении и техника полива / Валиев А. Р., Хисматуллин М. М., Сержанов И. М. и др. // Мелиорация и водное хозяйство. 2024. No 3. С. 7-15.
7. Физико-механические свойства зерна сортов ярового ячменя в условиях Татарстана / Блохин В. И., Никифорова И. Ю., Ганиева И. С. и др. // Зерновое хозяйство России. 2024. Т. 16. No 1. С. 19-25. doi: 10.31367/2079-8725-2024-90-1-19-25
8. Нуруллин Э. Г., Файзуллин Р.А. Экспериментальное исследование травмирования семян в сельскохозяйственных машинах // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. No 2(66). С. 99-105. doi: 10.12737/2073-0462-2022-99-105.
9. Прогнозирование влияния физических факторов на жизнеспособность микроорганизмов биопрепаратов для защиты растений / Сабиров Р. Ф., Валиев А. Р., Сафин Р. И. и др. // Техника и оборудование для села. 2020. No 4(274). С. 29-33. doi: 10.33267/2072-9642-2020-4-29-32.
10. Influence of spring wheat seed treatment with low-temperature plasma on growth processes / Khuzina R. R., Nafikov M. M., Nafikov M. M. et al. // BIO Web of Conferences: International Scientific and Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2024), Kazan, 28–29 ноября 2024 года. Kazan: EDP Sciences, 2025. P. 00060.
11. Оценка эффективности предпосевной обработки семян и посевов биологически активными веществами на яровой пшенице в условиях Предкамья Республики Татарстан / Амиров М. Ф., Сафиуллин А. Я., Гилязов М. Ю. и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18. No 2(70). С. 5-12. doi: 10.12737/2073-0462-2023-5-12.
12. Нуруллин Э. Г., Зайнутдинов И. Р., Файзуллин Р. А. Пневмозагрузочное устройство для мобильных протравливателей семян зерновых культур // Нива Поволжья. 2021. No 3(60). С. 142-151. doi: 10.36461/NP.2021.60.3.019.
13. Specifying Two-Phase Flow in Modeling Pneumatic Systems Performance of Farm Machines / Mudarisov S., Khasanov E., Rakhimov Z. et al. //Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, 2017, vol. 40, No 4, p.706-715. doi: 10.7508/jmerd.2017.04.018.
14. Mathematical modeling of the grain material separation in the pneumatic system of the grain-cleaning machine / Badretdinov I., Mudarisov S., Tuktarov M. et al. // Journal of Applied Engineering Science, 2019, vol. 17, article 641, p. 529-534.
15. Ибятов Р.И., Зиганшин Б. Г. О моделировании случайных процессов в агропромышленном комплексе // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. No 1(65). С. 50-55. –doi: 10.12737/2073-0462-2022-50-55.
16. Ибятов Р.И., Ахмадиев Ф.Г. Математическое моделирование течения двухфазных сред в сепараторах с криволинейными вставками // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. No 4. С. 419-426. –doi: 10.31857/S0040357123040036.
17. Ибятов Р.И., Ахмадиев Ф.Г. Математическое моделирование течения неньютоновской двухфазной среды в канале сложной геометрической формы // Инженерно-физический журнал. 2024. Т.97. No5. С.1231-1239
1. Fayzrakhmanov DI, Valiev AR, Ziganshin BG. [Current state of grain production in the Russian Federation]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021; Vol.16. 2(62). 138-142 p. doi:10.12737/2073-0462-2021-138-142.
2. Zezin NN, Vorobev VA, Vorobev AV. [Priority technology for creating new high-yielding varieties of spring soft wheat in Middle Urals]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2022; Vol.14. 6. 59-63 p. –doi: 10.31367/2079-8725-2022-83-6-59-63.
3. Zakharov VG, Mishenkina OG. [Adaptive properties of new oat varieties in the conditions of Middle Volga region]. Vestnik Ulyanovskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2020; 4(52). 100-107 p. doi: 10.18286/1816-4501-2020-4-100-107.
4. Zezin NN, Mitin AN. [On the need to accelerate the implementation of modern technologies that affect the increase in the efficiency of agricultural production]. Agroprodovolstvennaya politika Rossii. 2024; 5(112). 18-25 p. doi: 10.35524/2227-0280_2024_05_18.
5. Blokhin VI, Nikiforova IYu, Ganieva IS. [Elements of crop structure and grain productivity of spring barley varieties]. Zernobobovye i krupyanye kultury. 2023; 4(48). 123-130 p. doi: 10.24412/2309-348X-2023-4-123-130.
6. Valiev AR, Khismatullin MM, Serzhanov IM. [Organization of seed production of agricultural crops on irrigation and watering technology]. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo. 2024; 3. 7-15 p.
7. Blokhin VI, Nikiforova IYu, Ganieva IS. [Physical and mechanical properties of spring barley grain varieties in the conditions of Tatarstan]. Zernovoe khozyaystvo Rossii. 2024; Vol.16. 1. 19-25 p. doi: 10.31367/2079-8725-2024-90-1-19-25
8. Nurullin EG, Fayzullin RA. [Experimental study of seed injury in agricultural machinery]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17. 2(66). 99-105 p. doi: 10.12737/2073-0462-2022-99-105.
9. Sabirov RF, Valiev AR, Safin RI. [Forecasting the influence of physical factors on the viability of microorganisms of biological products for plant protection]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2020; 4(274). 29-33 p. doi: 10.33267/2072-9642-2020-4-29-32.
10. Khuzina RR, Nafikov MM, Nafikov MM. Influence of spring wheat seed treatment with low-temperature plasma on growth processes. BIO Web of Conferences: International Scientific and Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2024), Kazan, 28-29 noyabrya 2024 goda. Kazan: EDP Sciences. 2025; 00060 p.
11. Amirov MF, Safiullin AYa, Gilyazov MYu. [Evaluation of the efficiency of pre-sowing treatment of seeds and crops with biologically active substances on spring wheat in the conditions of Kama region of the Republic of Tatarstan]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol.18. 2(70). 5-12 p. doi: 10.12737/2073-0462-2023-5-12.
12. Nurullin EG, Zaynutdinov IR, Fayzullin RA. [Pneumatic loading device for mobile seed treaters of grain crops]. Niva Povolzhya. 2021; 3(60). 142-151 p. doi: 10.36461/NP.2021.60.3.019.
13. Mudarisov S, Khasanov E, Rakhimov Z. Specifying two-phase flow in modeling pneumatic systems performance of farm machines. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. 2017; Vol.40. 4. 706-715 p. doi: 10.7508/jmerd.2017.04.018.
14. Badretdinov I, Mudarisov S, Tuktarov M. Mathematical modeling of the grain material separation in the pneumatic system of the grain-cleaning machine. Journal of Applied Engineering Science. 2019; Vol.17. article 641. 529-534 p.
15. Ibyatov RI, Ziganshin BG. [On modeling random processes in the agro-industrial complex]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17. 1(65). 50-55 p. –doi: 10.12737/2073-0462-2022-50-55.
16. Ibyatov RI, Akhmadiev FG. [Mathematical modeling of two-phase media flow in separators with curved inserts]. Teoreticheskie osnovy khimicheskoy tekhnologii. 2023; Vol.57. 4. 419-426 p. –doi: 10.31857/S0040357123040036.
17. Ibyatov RI, Akhmadiev FG. [Mathematical modeling of the flow of a non-Newtonian two-phase medium in a channel of complex geometric shape]. Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal. 2024; Vol.97. 5. 1231-1239 p
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
License
Copyright (c) 2026 Vestnik of Kazan state agrarian university
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
