Agricultural engineering (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute for Land Utilisation, Technology and Regional Development (University of Debrecen)
Participants
Nagyné dr. Polyák, Ilona
Starting date
2007-07-01
Closing date
2011-07-31
Funding (in million HUF)
6.180
FTE (full time equivalent)
1.83
state
closed project
Summary in Hungarian
A szemcsés anyagok aerodinamikai jellemzőinek (lebegtetési sebesség, légellenállási tényező) ismerete elengedhetetlen azon gépek tervezése és üzemeltetése szempontjából, amelyek az anyagokat légárammal kezelik, és minden olyan esetben, amikor az anyag levegőben végez mozgást. A szabályos alakú testek aerodinamikai jellemzőinek elmélete jól kidolgozott, a mezőgazdaságban alkalmazott szemcsés anyagok (vetőmagvak, műtrágyák stb.) azonban szabálytalan alakúak. Ezért korábbi kutatási témáinkban szabálytalan alakú szemcsék fizikai jellemzőinek meghatározásával kezdtünk foglalkozni. Az aerodinamikai jellemzők meghatározásához a BMGE közreműködésével függőleges légcsatornát fejlesztettünk, amelyet vetőmagvak és műtrágya szemcsék aerodinamikai jellemzőinek meghatározásához alkalmaztunk. Ezeknél a szabálytalan alakú testeknél a lebegtetési sebesség meglehetősen széles tartományban mozog egyetlen szemcse esetében is. A vizsgálatok során a szubjektív alapokra is épülő adatgyűjtés nem tette lehetővé a mért adatok szélesebb körű elemzését, ezért a mérési módszer továbbfejlesztése vált szükségessé. Ehhez a korábban alkalmazott műszer továbbfejlesztését tervezzük úgy, hogy a szemcsék mozgását a mérés során digitális eszközökkel rögzítve és képfeldolgozással egyetlen szemcse lebegtetési sebességének eloszlásáról adatokat nyerve, elemezhessük azok aerodinamikai jellemzőit. Vizsgáljuk továbbá a meghatározott jellemzők vetési pontosságra gyakorolt hatását.
Summary
The knowledge of the aerodynamic characteristics of grains (floating velocity, aerodynamic resistance coefficient) is significant for the construction and operation of machines, which treat substances with air flow and in all cases when substances are moved in the air. The theory of the aerodynamic characteristics of regularly shaped bodies is well elaborated; however, grains (seed grains, fertilizer grains) applied in agricultural practice are irregularly shaped. Therefore, in our earlier research we started to study the physical characteristics of irregularly shaped grains. In order to determine their aerodynamic characteristics, we cooperated with the BMGE (Budapest University of Technical and Economic Sciences) for the development of a perpendicular air-tube, which we used for the determination of the aerodynamic properties of seed grains and fertilizers. With these irregularly shaped bodies, floating velocity varies in a rather wide spectrum, even in the case of a single grain. A wide-ranging analysis of the measured data was not available through data collection of partly subjective basis, so it was significant to improve our measuring methods. To achieve this objective, we planned to further develop our earlier used equipment in a way that it should allow the analysis of the aerodynamic properties of grains from data gained by digital measurements on the movements of grains and by image processing on the distribution of the floating velocity of a single grain. We planned to examine the effect of the aerodynamic properties of seeds determined by a new method to the sowing accuracy.
Final report
Results in Hungarian
A vetőmagvak aerodinamikai jellemzőinek meghatározásához egy új függőleges légcsatornát fejlesztettünk. A mag mozgását digitális kamerával rögzítettük és képfeldolgozással elemeztük. A képelemzéshez az NI LabView szoftvert alkalmaztuk. A felvételek képkockáin meghatároztuk a mozgó mag koordinátáit. A mérőszakasz közepén mért légsebesség, valamint a kutatás során meghatározott függvény felhasználásával, a mag koordinátáinak ismeretében meghatároztuk a mag lebegtetési sebességét az adott pillanatban. Ezeknek a sebesség értékeknek az átlagértéke adta az aktuális végsebességet, felhasználva a kutatás során meghatározott, ide vonatkozó függvényt. Megállapítható, hogy az általunk kidolgozott digitális módszerrel a szabálytalan alakú szemcsék végsebessége pontosabban meghatározható.
Kutatási témáink között szerepel a vetőmagvak fizikai jellemzőinek meghatározása. Feltételeztük, hogy a vetőmagvak fizikai jellemzői befolyásolják mozgásukat a vetőgépekben és hatnak a vetési pontosságra. Ennek vizsgálatára egy berendezést fejlesztettünk, amelynél a vetési pontosságot befolyásoló főbb jellemzők változtathatók. A vetőtárcsáról a mag optikai síkon halad át, és a jeladó által szolgáltatott idő és sebességjel segítségével a vetési pontosság meghatározható. A vizsgálatokhoz használt három kukorica frakció nagy lapos, kis lapos és kis kerek alaki jellemzővel bírt. Elemeztük a vetőtárcsa fordulatszám és a vákuum érték vetési pontosságra gyakorolt hatását a három frakció esetén.
Results in English
To identify the aerodynamic characteristics of seeds, we have developed a new elutriator. The collecting of data was supported by a digital camera, and we analyzed the collected data by an image processing. We used the NI LabView software for image processing. We determined the coordinates of seeds. We calculated the terminal velocity value that we took as a basis by measuring the air velocity, and then we calculated the actual terminal velocity using the function shown in the research report. Based on this value, the average terminal velocity value was calculated for each coordinate and measurement, using the relation shown in the research report. We can concluded, that the terminal velocity of the irregular shaped particles can be determined accuracy by the used digital method.
One of the research areas of us is to define the physical properties of seeds. It may be presumed, that the physical properties of the grains influence their movements in the seeding machine and effect on the sowing accuracy. We have developed testing device. It can be adjusted the main characteristics which influence the sowing accuracy. The grains drop through an optical flat and by the help of time and speed signs it can be determined the sowing accuracy. Characteristics of the investigated maize grains: large-sized flat-type, small-sized flat-type and small-size round-type. We analyzed the effects of the seed disc rpm and the set vacuum value on the precision of seeding for the three fractions.
Csizmazia, Z., Polyák, N. I.: Vetőmagvak fizikai jellemzőinek hatása a vetési pontosságra, Mezőgazdasági Technika. LII. évf. 7. sz. 2-4 p., 2011
N. I. Polyak, Z. Csizmazia: A New Method for Measuring the Floating Velocity of Particles, Progress in Agricultural Engineering Sciences (megjelenés alatt), 2011
Polyák N. I.; Csizmazia Z.; Ancza E.: Soma physical properties of sweet cherries., International Journal of Horticultural Science. Vol. 16, Nr.1. 63-70.p., 2010
Polyák N. I.; Csizmazia Z.: Measuring the Terminal Velocity of Particles with an Elutriator, Using Image Analysis, 2nd International Workshop on Computer Image Analysis in Agriculture., 2010
Polyák N. I., Csizmazia Z., Szilágyi R.: A New Method for Measuring the Floating Velocity of Particles, XXXIII CIOSTA-CIGR V Conf. 2009, Reggio Cal. (Italy) "Technology and management to ensure sustainable agriculture, agro-systems, forestry and safety" Vol. 1. 773-777.p., 2009
Csizmazia Z; Polyák NI: A vetési pontosságot befolyásoló tényezők, Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás. Gödöllő, 2008
Csizmazia Z; Polyák NI: Physical Characteristics of Seeds and their Effects to the Sowing Accuracy, AgEng International Conference on Agricultural Engineering, Hersonissos, Crete, Grece, Abstracts Part 1. 172-173 p., 2008
Polyák N. I.: A fontosabb műtrágyák fizikai jellemzői 15-36 p., In. Tápanyag-gazdálkodás gépei (Szerkesztette: Csizmazia Zoltán) FVM MGI könyvek sorozat 5. 137. p., 2007
Events of the project
2010-03-01 13:20:46
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: MTK Agrár Műszaki Tanszék (Debreceni Egyetem), Új kutatóhely: MTK Földhasznosítási, Műszaki és Területfejlesztési Intézet (Debreceni Egyetem).
