Кількісна оцінка пошкоджень пшениці при вільному падінні в транспортно-технологічних лініях

Автор(и)

  • Руслан Васильович Мірських Одеський національний технологічний університет, Україна https://orcid.org/0009-0001-9012-5581

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.357903

Ключові слова:

механічне травмування зерна, вплив вільного падіння, швидкість витання пшениці, дослід, кут удару

Анотація

Об’єктом дослідження є процес гравітаційного падіння зерна при його переміщенні типовою транспортно-технологічною лінією на підприємстві. Вирішувалася проблема відсутності комплексного аналізу експлуатаційних недоліків транспортного обладнання, що призводить до механічного пошкодження зерна. Представлено результати комплексного дослідження впливу вільного падіння зерна з різної висоти на поверхні з різними фізико-механічними властивостями. Актуальність роботи зумовлена необхідністю мінімізації післязбиральних втрат зерна, які через недосконалість обладнання можуть сягати 55–65% від загального об’єму.

Експериментально встановлено нелінійний характер зміни швидкості падіння зерна у самопливі: на відрізку до 10 м швидкість зростає до 12,4 м/с, після чого стабілізується в межах 13,3 м/с під впливом опору повітря. Доведено, що тип матеріалу поверхні контакту із зерном є визначальним фактором інтенсивності пошкоджень. Найвищі показники травмування (до 0,6%) зафіксовано при контакті зі сталлю Hardox 450, тоді як використання поліуретанового футерування знижує рівень пошкоджень на 12%. Найбільш травмоощадним визнано метод «зерно об зерно», що забезпечує зменшення травмування на 54–57%. Встановлено пряму кореляцію між кутом нахилу поверхні та ступенем деструкції зернівки: критичним є прямий удар (90°), що збільшує рівень макротравм у 2–2,4 рази. За допомогою методу забарвлення аніліновими барвниками ідентифіковано ієрархію вразливості структури зерна, де мікротравми ендосперму виникають при будь-яких режимах падіння. Таку різницю в травмуванні можна пояснити здатністю матеріалів поглинати кінетичну енергію удару. Поява мікротравм ендосперму за будь-яких режимів свідчить про крихку природу крохмальної структури зернівки.

Надано науково обґрунтовані рекомендації щодо обмеження висоти вільного падіння до 4 метрів та впровадження зернових гравітаційно-гальмових пристроїв для збереження якості зерна.

Біографія автора

Руслан Васильович Мірських, Одеський національний технологічний університет

Аспірант

Кафедра процесів, обладнання та енергетичного менеджменту

Посилання

  1. Derevianko, D., Sukmaniuk, E., Chychylyuk, S., Derevianko, O., Polischuk, V. (2020). The impact of transporting technical means on grain crops damaging and quality. Scientific Horizons, 89 (4), 47–54. https://doi.org/10.33249/2663-2144-2020-89-4-47-54
  2. Looh, G. A., Xie, F., Wang, X., Looh, A. N., Hind, H. (2025). Grain kernel damage during threshing: a comprehensive review of theories and models. Journal of Agricultural Engineering, 56 (1). https://doi.org/10.4081/jae.2025.1674
  3. GuiXiang, C., YaHao, Y., ChaoSai, L., WenLei, L., JingRan, L. (2023). Factors, Harms, and Control of Corn Kernel Breakage: A Review. Annals of Food Processing and Preservation, 7 (1), 1–13. https://doi.org/10.47739/2573-1033.foodprocessing.1038
  4. Shahbazi, R., Shahbazi, F., Nadimi, M., Paliwal, J. (2023). Assessing the Effects of Free Fall Conditions on Damage to Corn Seeds: A Comprehensive Examination of Contributing Factors. AgriEngineering, 5 (2), 1104–1117. https://doi.org/10.3390/agriengineering5020070
  5. Arendarenko, V. M., Samoilenko, T. V., Antonets, A. V., Ivanov, O. M., Yaprynets, T. S., Flegantov, L. O. (2022). Substantiation of the frequency of grains collisions in a flow moving in a gravitational installation. Scientific Progress & Innovations, 1, 201–206. https://doi.org/10.31210/visnyk2022.01.26
  6. Samoilenko, T. V., Arendarenko, V. M., Antonets, A. V., Koshova, O. P. (2021). On impact interaction of falling wheat grain on rigid concrete silo base. Scientific Progress & Innovations, 2, 259–265. https://doi.org/10.31210/visnyk2021.02.34
  7. Samoylenko, T., Antonets, A., Arendarenko, V., Mel'nik, V. (2021). Modeling the impact interaction of a grain with a flat solid surface. Engineering of nature management, 1 (19), 63–68. Available at: https://repo.btu.kharkiv.ua/server/api/core/bitstreams/177573ff-c096-495b-9629-5efbdddd4492/content
  8. Antonets, А., Ivanov, О., Kucherenko, S., Yaroshenko, B. (2025). The research of controlled grain movement on three adjustable shelves of a cascade installation. Visnyk of Kherson National Technical University, 1 (2 (93)), 18–24. https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.2.1.2
  9. Arendarenko, V. M., Samoilenko, T. V., Ivanov, О. М. (2021). Investigation of grain material movement on gravitation installation trays. Scientific Progress & Innovations, 1, 302–309. https://doi.org/10.31210/visnyk2021.01.38
  10. Antonets, A., Arendarenko, V., Ivanov, O., Dudnikov, I., Liashenko, S. (2025). Development of an analytical model of the controlled movement of grain material on the bulk shelves of a loading-gravity-cascade unit. Technology Audit and Production Reserves, 3 (1 (83)), 13–19. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.330574
  11. Arendarenko, V., Samoilenko, Т., Ivanov, О., Ryzhkova, Т. (2023). Results of experimental research on the distribution of a falling grain from a toro-shaped plate on a flat surface. Scientific Progress & Innovations, 26 (1), 96–101. https://doi.org/10.31210/spi2023.26.01.15
  12. Obineche, C., Unanka, B. O., Nkechi Udochukwu, E., Akuwudike, A. E., Chinwendu Augustina, O. (2023). Design and Performance Evaluation of a Variable Speed Bucket Elevator. Turkish Journal of Agricultural Engineering Research, 4 (2), 225–238. https://doi.org/10.46592/turkager.1378650
  13. Kurhan, V., Sydorenko, I., Kurgan, V., Dudko, R., Bershak, S. (2024). Optimal Layout of the Head Drive for a Self-Supporting Bucket Elevator of High Productivity. Journal of Engineering Sciences, 11 (2), A22–A29. https://doi.org/10.21272/jes.2024.11(2).a3
  14. Tushar, S. R., Alam, F. B., Zaman, S., Garza-Reyes, J. A., Bari, A. B. M. M., Karmaker, C. L. (2023). Analysis of the factors influencing the stability of stored grains: Implications for agricultural sustainability and food security. Sustainable Operations and Computers, 4, 40–52. https://doi.org/10.1016/j.susoc.2023.04.003
  15. Kis-Korkishchenko, L. V. (2021). Obgruntuvannia konstruktyvno– kinematychnykh parametriv zavantazhennia kovshiv zernovykh nori. [PhD dissertation; Derzhavnyi biotekhnolohichnyi universytet]. Available at: https://biotechuniv.edu.ua/wp-content/uploads/2021/12/dysertatsiya-Kis-Korkishhenko-L.V..pdf Last accessed: 25.03.2026
  16. Boslovyak, P. V., Shagimardanov, V. R. (2021). Calculation and comparative analysis of bucket of the belt elevator. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1129 (1), 012069. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1129/1/012069
  17. Nukulwar, M. R. (2016). Material optimization and Modal Analysis of Elevator bucket. International Journal of Current Engineering and Technology, 6, 574–580. Available at: https://www.researchgate.net/publication/343963324_Material_optimization_and_Modal_Analysis_of_Elevator_bucket
  18. Stepanenko, S. P., Aneliak, M. M., Kuzmich, A. Ya., Shvidya, V. O., Volyk, D. A., Konoval, O. O., Popadyuk, I. S. (2023). Study of the influence parameters and operating modes of equipment on the degree of grain damage in processing lines for its cleaning. Mechanics and automatics of agroindustrial production, 2 (116), 88–99. https://doi.org/10.37204/2786-7765-2023-2-10
  19. Stepanenko, S., Myronenko, V., Pogorilyy, S. (2024). Study of grain damage factors in the processes of separation. Scientific Bulletin of Tavria State Agrotechnological University, 14 (1). https://doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-1-1
  20. Nesterenko, О., Vasylkovskyi, O., Petrenko, D., Artemenko, D. (2020). Study of Performance Characteristics of the Gravitational Guide Curve of Feeder Unit. National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machines, 50, 20–27. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2020.50.20-27
  21. Vasylkovskyi, O., Leshchenko, S., Moroz, S., Nesterenko, O., Molokost, L. (2020). Before Creating the Concept of the “Ideal” Grain Separator Sieve. National Interagency Scientific and Technical Collection of Works. Design, Production and Exploitation of Agricultural Machines, 50, 52–58. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2020.50.52-58
  22. Kotov, B., Stepanenko, S. (2019). Analysis of the influence of non-uniformity of air flow velocity on the trajectory of grain particles motion in a pneumatic inertial separator. Mehanization and Electrification of Agricultural, 10 (109), 66–77. https://doi.org/10.37204/0131-2189-2019-10-6
  23. Hevko, R., Hevko, I., Liashuk, O., Diachun, A., Zalutskyi, S., Stanko, A., Dovbush, T. (2024). Hvyntovi konveiery z elastychnymy poverkhniamy. Ternopil: FOP Palianytsia V. A. Available at: https://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/lib/44487/2/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D1%80%20%D0%93%D0%9A%D0%95%202024.pdf
  24. Boumans, G. (Ed.) (1985). Grain handling and storage. Elsevier. https://doi.org/10.1016/c2009-0-01157-x
  25. Kyrpa, M. Ya., Bazilieva, Yu. S. (2014). Porivnialna kharakterystyka metodiv otsinky yakosti nasinnia kukurudzy. Biuleten Instytutu silskoho hospodarstva stepovoi zony NAAN Ukrainy, 6, 52–56. Available at: https://journal-grain-crops.com/uk/arhiv/view/594b78852439a.pdf
  26. Zhang, W., Ma, H., Li, X., Liu, X., Jiao, J., Zhang, P. et al. (2021). Imperfect Wheat Grain Recognition Combined with an Attention Mechanism and Residual Network. Applied Sciences, 11 (11), 5139. https://doi.org/10.3390/app11115139
  27. Dong, P., Xie, R., Wang, K., Ming, B., Hou, P., Hou, J. et al. (2020). Kernel crack characteristics for X-ray computed microtomography (μCT) and their relationship with the breakage rate of maize varieties. Journal of Integrative Agriculture, 19 (11), 2680–2689. https://doi.org/10.1016/s2095-3119(20)63230-0
  28. Zhang, T., Li, J., Tong, J., Song, Y., Wang, L., Wu, R. et al. (2025). End-to-end deep fusion of hyperspectral imaging and computer vision techniques for rapid detection of wheat seed quality. Artificial Intelligence in Agriculture, 15 (3), 537–549. https://doi.org/10.1016/j.aiia.2025.02.003
  29. Nurmagambetov, A., Kurmanov, A., Ryspayev, K., Bekmyrza, Z., Keklis, A. (2024). Analysis of Grain Damage by the Bucket Elevator during Loading/Unloading. Communications – Scientific Letters of the University of Zilina, 26 (1), B54–B62. https://doi.org/10.26552/com.c.2024.013
Quantitative assessment of wheat mechanical injury during free fall in transport and processing lines

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Мірських, Р. В. (2026). Кількісна оцінка пошкоджень пшениці при вільному падінні в транспортно-технологічних лініях. Technology Audit and Production Reserves, 2(1(88), 17–24. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.357903

Номер

Том 2 № 1(88) (2026): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології машинобудування

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Ruslan Mirskykh

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.