DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110
Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
About the Authors
Olexiy Vasylkovskyi, Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: olexa74@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-9590-742X
Serhii Leshchenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: serafsgm@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-9339-4691
Оlexandr Nesterenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: nov_78@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-6297-8555
Dmytro Petrenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-4565-9653
Serhii Iakymenko, Associate Professor, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-3290-6088
Abstract
The aim of the article is to improve the design of the original centrifugal grain separator. The separator is designed to separate the components of grain materials by size and aerodynamic properties. The basic design satisfactorily performs the technological process, but has large dimensions vertically. Reducing the size will simplify the design and reduce the cost of the machine.
The article proposes to replace the double pneumatic cleaning of grain material with a single one. At the same time the car gets rid of the closed aspiration system. The closed aspiration system has operational advantages, however difficult adjustment reduces indicators of technological efficiency of pneumatic cleaning of grain. The original pneumatic cleaning system allows you to remove light impurities without creating significant air resistance, due to the lack of countercurrent movements. In addition, the use of an inclined pneumatic channel does not require the creation of high-speed airflow. As a result of the proposed improvement simplifies the structure and regulation of the separator, as well as reduces its size and weight. In addition to the modernization of the design of the pneumatic-sieve separator, the article presents the method of design engineering calculation of its basic geometric parameters. Depending on the specific capacity of the upper (ear) sieve and the characteristics of the grain mixture is determined by its length and angle. The remaining geometric parameters are derived from the above.
Based on preliminary calculations, the following conclusions can be drawn. The use of the proposed scheme will reduce the height and weight of the centrifugal pneumatic sieve grain separator. Replacing the double air cleaning with a single one will simplify the adjustment of the machine. Experimental establishment of indicators of technological efficiency of the proposed separator will theoretically determine the dimensions and automate the design process of grain cleaning machines created by a similar scheme.
Keywords
separator, grain, substantiation, design, calculation, parameters, aspiration
Full Text:
PDF
References
1. Mali fermery ta domohospodarstva v silskomu hospodarstvi ta silskii ekonomitsi: otsinka yikh roli ta zakhody z pidtrymky yikh staloho rozvytku [Small farmers and households in agriculture and rural economy: assessment of their role and measures to support their sustainable development]. veb-sait. Retrieved from https://kse.ua/wp-content/uploads/2021/07/Smallholders-KSE.pdf [in Ukrainian].
2. Kotov, B. I., Stepanenko, S. P. & Pastushenko, M. H. (2003). Tendentsii rozvytku konstruktsii mashyn ta obladnannia dlia ochyshchennia i sortuvannia zerno materialiv [Trends in the design of machinery and equipment for cleaning and sorting grain materials]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia s-h mashyn. Kirovohrad, Vol. 33, 53-59 [in Ukrainian].
3. Vasylkovskyi, O. M. & Petrenko, D. I. (2005). Pidvyshchennia efektyvnosti povitrianoho ochyshchennia zerna. [Improving the efficiency of air cleaning of grain]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn. Kirovohrad, Vоl. 35, 286–288 [in Ukrainian].
4. Didur, V. A. & Chebanov, A. B. (2011). Obgruntuvannia tekhnolohichnykh rezhymiv pnevmoseparatoriv z pyloosadzhuvalnoiu kameroiu pry separatsii rushanky nasinnia rytsyny. [Substantiation of technological modes of pneumoseparators with dust-depositing chamber during separation of castor bean seedlings]. Mekhanizatsiia silskohospodarskoho vyrobnytstva. Kharkiv, Vol 107, t.1, 319-325 [in Ukrainian].
5. AEROMEH – Vyrobnyk zernoochysnoho obladnannia: veb-sait [AEROMEH - Manufacturer of grain cleaning equipment]. aeromeh.com.ua. URL: https://aeromeh.com.ua/catalog/separatory-sad/ [in Ukrainian].
6. Mashyna predvarytelnoi ochystky MPO-50M. (2017). [Machine pre-cleaning MPO-50M]. Rukovodstvo po ekspluatatsyi MPO-50. Voronezh: OOO «Voronezhselmash». [in Russian].
7. Luzan, P.G. & Vasilkovsky, O.M. (1999). Novi konstrukciyi reshitkovy`x separatoriv [Design, manufacture and operation of agricultural machinery]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn. Vol. 27, 123-127. [in Ukrainian].
8. Piven, M. V. (2015). Obosnovanye protsessa separyrovanyia zernovikh smesei ploskymy vybratsyonnimy reshetamy [Justification of the process of separation of grain mixtures with flat vibrating sieves]. Motrol. Commission of motorization and energetics in agriculture. Lublin, Vol.17 (7), 163-169 [in Russian].
9. Tishchenko, L., Kharchenko, S., Kharchenko, F., Bredykhin, V. & Tsurkan, O. (2016). Identification of a mixture of grain particle velocity through the holes of the vibrating sieves grain separators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 2, № 7 (80), 63-69. [in English].
10. Yampilov, S.S. (2003). Tekhnolohicheskoe i tekhnicheskoe obespechenie resurso-energosberegaiushchyikh protsessov ochistki i sortirovaniia zerna i semian [Technological and technical support of resource-energy-saving processes of cleaning and sorting of grain and seeds]. Ulan-Ude: VSHTU [in Russian].
11. Kozhukhovskii, Y.E. (1974). Zernoochistytelnie mashyny [Grain Cleaning Machines]. Moskow: Mashynostroenie [in Russian].
12. Sysolin, P.V., Petrenko, M.M. & Sviren, M.O. (2007). Silskohospodarski mashyny: teoretychni osnovy, konstruktsiia, proektuvannia. Mashyny ta obladnannia dlia pererobky zerna ta nasinnia [Agricultural machinery: theoretical foundations, construction, design. Machines and equipment for grain and seed processing]. (3d ed.). Kyiv: Feniks [in Ukrainian].
13. Povitriano-reshitnyi separator [Air-lattice separator]. pat. 85117 Ukraina: MPK (2006) B07B 13/08, B07B 7/00, B02B 3/00. №a200703659; zaiavl. 03.04.2007; opubl. 25.12.2008, Biul. № 24 [in Ukrainian].
14. Vasylkovskyi, O.M. (2001). Rozrobka konstruktsii ta obgruntuvannia parametriv vidtsentrovoho reshitnoho separatora zerna [Development of design and substantiation of parameters of centrifugal sieve grain separator]. Extended abstract of Doctor’s theses. Kirovohrad [in Ukrainian].
15. Vasylkovskyi O. M., Vasylkovskyi M. I. & Osypov I. M. (1999). Obgruntuvannia konstruktyvnykh parametriv inertsiinoho priamotochnoho separatora zerna [Substantiation of design parameters of inertial direct-flow grain separator]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn. Vol. 29, 234-238 [in Ukrainian].
Citations
- Малі фермери та домогосподарства в сільському господарстві та сільській економіці: оцінка їх ролі та заходи з підтримки їх сталого розвитку. веб-сайт. URL: https://kse.ua/wp-content/uploads/2021/07/Smallholders-KSE.pdf (дата звернення: 10.10.2021).
- Котов Б. І., Степаненко С. П., Пастушенко М. Г. Тенденції розвитку конструкцій машин та обладнання для очищення і сортування зерно матеріалів. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 2003. Вип. 33. С.53-59.
- Васильковський О. М., Петренко Д. І. Підвищення ефективності повітряного очищення зерна . Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 2005. Вип. 35. С. 286–288.
- Дідур В. А., Чебанов А. Б. Обґрунтування технологічних режимів пневмосепараторів з пилоосаджувальною камерою при сепарації рушанки насіння рицини. Механізація сільськогосподарського виробництва. 2011. Вип.107, т.1. С. 319 – 325.
- AEROMEH – Виробник зерноочисного обладнання: веб-сайт. URL: https://aeromeh.com.ua/catalog/separatory-sad/ (дата звернення: 10.10.2021).
- Машина предварительной очистки МПО-50М. Руководство по эксплуатации МПО-50.00.0 МРЭ. Воронеж: ООО «Воронежсельмаш», 2017. 55 с.
- Лузан П. Г., Васильковський О. М. Нові конструкції решіткових сепараторів. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 1999. Вип. 27. С. 123-127.
- Півень М. В. Обоснование процесса сепарирования зерновых смесей плоскими вибрационными решетами. Motrol. Commission of motorization and energetics in agriculture. Lublin. 2015. Vol.17 №.7. 163–169.
- Tishchenko L., Kharchenko S., Kharchenko F., Bredykhin V., Tsurkan O. Identification of a mixture of grain particle velocity through the holes of the vibrating sieves grain separators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 2. № 7 (80). 63–69. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.65920
- Ямпилов С. С. Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энергосберегающих процессов очистки и сортирования зерна и семян . Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003. 262 с.
- Кожуховский И. Е. Зерноочистительные машины . М.: Машиностроение, 1974. 200 с.
- Сисолін П. В., Петренко М. М., Свірень М. О. Сільськогосподарські машини: теоретичні основи, конструкція, проектування. Машини та обладнання для переробки зерна та насіння: підруч. для студ. вищ. навч. закл. із спец. "Машини та обладн. с.-г. вир-ва". Кн. 3. К. : Фенікс, 2007. 432 c.
- Повітряно-решітний сепаратор: пат. 85117 Україна: МПК B07B 13/08 (2006.01), B07B 7/00, B02B 3/00. № a200703659; заявл. 03.04.2007; опубл. 25.12.2008, Бюл.№ 24, 2008 р
- Васильковский О. М. Розробка конструкції та обґрунтування параметрів відцентрового решітного сепаратора зерна: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.11. Кіровоград, 2001. 18 с.
- Васильковський О. М., Васильковський М. І., Осипов І. М. Обґрунтування конструктивних параметрів інерційного прямоточного сепаратора зерна. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 1999. Вип. 29. С. 234-238.
Copyright (c) 2021 Oleksii Vasylkovskyi, Serhii Leshchenko, Oleksandr Nesterenko, Dmytro Petrenko, Serhii Iakymenko
Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
About the Authors
Olexiy Vasylkovskyi, Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: olexa74@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-9590-742X
Serhii Leshchenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: serafsgm@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-9339-4691
Оlexandr Nesterenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: nov_78@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-6297-8555
Dmytro Petrenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-4565-9653
Serhii Iakymenko, Associate Professor, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0003-3290-6088
Abstract
The aim of the article is to improve the design of the original centrifugal grain separator. The separator is designed to separate the components of grain materials by size and aerodynamic properties. The basic design satisfactorily performs the technological process, but has large dimensions vertically. Reducing the size will simplify the design and reduce the cost of the machine. The article proposes to replace the double pneumatic cleaning of grain material with a single one. At the same time the car gets rid of the closed aspiration system. The closed aspiration system has operational advantages, however difficult adjustment reduces indicators of technological efficiency of pneumatic cleaning of grain. The original pneumatic cleaning system allows you to remove light impurities without creating significant air resistance, due to the lack of countercurrent movements. In addition, the use of an inclined pneumatic channel does not require the creation of high-speed airflow. As a result of the proposed improvement simplifies the structure and regulation of the separator, as well as reduces its size and weight. In addition to the modernization of the design of the pneumatic-sieve separator, the article presents the method of design engineering calculation of its basic geometric parameters. Depending on the specific capacity of the upper (ear) sieve and the characteristics of the grain mixture is determined by its length and angle. The remaining geometric parameters are derived from the above. Based on preliminary calculations, the following conclusions can be drawn. The use of the proposed scheme will reduce the height and weight of the centrifugal pneumatic sieve grain separator. Replacing the double air cleaning with a single one will simplify the adjustment of the machine. Experimental establishment of indicators of technological efficiency of the proposed separator will theoretically determine the dimensions and automate the design process of grain cleaning machines created by a similar scheme.Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Mali fermery ta domohospodarstva v silskomu hospodarstvi ta silskii ekonomitsi: otsinka yikh roli ta zakhody z pidtrymky yikh staloho rozvytku [Small farmers and households in agriculture and rural economy: assessment of their role and measures to support their sustainable development]. veb-sait. Retrieved from https://kse.ua/wp-content/uploads/2021/07/Smallholders-KSE.pdf [in Ukrainian].
2. Kotov, B. I., Stepanenko, S. P. & Pastushenko, M. H. (2003). Tendentsii rozvytku konstruktsii mashyn ta obladnannia dlia ochyshchennia i sortuvannia zerno materialiv [Trends in the design of machinery and equipment for cleaning and sorting grain materials]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia s-h mashyn. Kirovohrad, Vol. 33, 53-59 [in Ukrainian].
3. Vasylkovskyi, O. M. & Petrenko, D. I. (2005). Pidvyshchennia efektyvnosti povitrianoho ochyshchennia zerna. [Improving the efficiency of air cleaning of grain]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn. Kirovohrad, Vоl. 35, 286–288 [in Ukrainian].
4. Didur, V. A. & Chebanov, A. B. (2011). Obgruntuvannia tekhnolohichnykh rezhymiv pnevmoseparatoriv z pyloosadzhuvalnoiu kameroiu pry separatsii rushanky nasinnia rytsyny. [Substantiation of technological modes of pneumoseparators with dust-depositing chamber during separation of castor bean seedlings]. Mekhanizatsiia silskohospodarskoho vyrobnytstva. Kharkiv, Vol 107, t.1, 319-325 [in Ukrainian].
5. AEROMEH – Vyrobnyk zernoochysnoho obladnannia: veb-sait [AEROMEH - Manufacturer of grain cleaning equipment]. aeromeh.com.ua. URL: https://aeromeh.com.ua/catalog/separatory-sad/ [in Ukrainian].
6. Mashyna predvarytelnoi ochystky MPO-50M. (2017). [Machine pre-cleaning MPO-50M]. Rukovodstvo po ekspluatatsyi MPO-50. Voronezh: OOO «Voronezhselmash». [in Russian].
7. Luzan, P.G. & Vasilkovsky, O.M. (1999). Novi konstrukciyi reshitkovy`x separatoriv [Design, manufacture and operation of agricultural machinery]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn. Vol. 27, 123-127. [in Ukrainian].
8. Piven, M. V. (2015). Obosnovanye protsessa separyrovanyia zernovikh smesei ploskymy vybratsyonnimy reshetamy [Justification of the process of separation of grain mixtures with flat vibrating sieves]. Motrol. Commission of motorization and energetics in agriculture. Lublin, Vol.17 (7), 163-169 [in Russian].
9. Tishchenko, L., Kharchenko, S., Kharchenko, F., Bredykhin, V. & Tsurkan, O. (2016). Identification of a mixture of grain particle velocity through the holes of the vibrating sieves grain separators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 2, № 7 (80), 63-69. [in English].
10. Yampilov, S.S. (2003). Tekhnolohicheskoe i tekhnicheskoe obespechenie resurso-energosberegaiushchyikh protsessov ochistki i sortirovaniia zerna i semian [Technological and technical support of resource-energy-saving processes of cleaning and sorting of grain and seeds]. Ulan-Ude: VSHTU [in Russian].
11. Kozhukhovskii, Y.E. (1974). Zernoochistytelnie mashyny [Grain Cleaning Machines]. Moskow: Mashynostroenie [in Russian].
12. Sysolin, P.V., Petrenko, M.M. & Sviren, M.O. (2007). Silskohospodarski mashyny: teoretychni osnovy, konstruktsiia, proektuvannia. Mashyny ta obladnannia dlia pererobky zerna ta nasinnia [Agricultural machinery: theoretical foundations, construction, design. Machines and equipment for grain and seed processing]. (3d ed.). Kyiv: Feniks [in Ukrainian].
13. Povitriano-reshitnyi separator [Air-lattice separator]. pat. 85117 Ukraina: MPK (2006) B07B 13/08, B07B 7/00, B02B 3/00. №a200703659; zaiavl. 03.04.2007; opubl. 25.12.2008, Biul. № 24 [in Ukrainian].
14. Vasylkovskyi, O.M. (2001). Rozrobka konstruktsii ta obgruntuvannia parametriv vidtsentrovoho reshitnoho separatora zerna [Development of design and substantiation of parameters of centrifugal sieve grain separator]. Extended abstract of Doctor’s theses. Kirovohrad [in Ukrainian].
15. Vasylkovskyi O. M., Vasylkovskyi M. I. & Osypov I. M. (1999). Obgruntuvannia konstruktyvnykh parametriv inertsiinoho priamotochnoho separatora zerna [Substantiation of design parameters of inertial direct-flow grain separator]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn. Vol. 29, 234-238 [in Ukrainian].
Citations
- Малі фермери та домогосподарства в сільському господарстві та сільській економіці: оцінка їх ролі та заходи з підтримки їх сталого розвитку. веб-сайт. URL: https://kse.ua/wp-content/uploads/2021/07/Smallholders-KSE.pdf (дата звернення: 10.10.2021).
- Котов Б. І., Степаненко С. П., Пастушенко М. Г. Тенденції розвитку конструкцій машин та обладнання для очищення і сортування зерно матеріалів. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 2003. Вип. 33. С.53-59.
- Васильковський О. М., Петренко Д. І. Підвищення ефективності повітряного очищення зерна . Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 2005. Вип. 35. С. 286–288.
- Дідур В. А., Чебанов А. Б. Обґрунтування технологічних режимів пневмосепараторів з пилоосаджувальною камерою при сепарації рушанки насіння рицини. Механізація сільськогосподарського виробництва. 2011. Вип.107, т.1. С. 319 – 325.
- AEROMEH – Виробник зерноочисного обладнання: веб-сайт. URL: https://aeromeh.com.ua/catalog/separatory-sad/ (дата звернення: 10.10.2021).
- Машина предварительной очистки МПО-50М. Руководство по эксплуатации МПО-50.00.0 МРЭ. Воронеж: ООО «Воронежсельмаш», 2017. 55 с.
- Лузан П. Г., Васильковський О. М. Нові конструкції решіткових сепараторів. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 1999. Вип. 27. С. 123-127.
- Півень М. В. Обоснование процесса сепарирования зерновых смесей плоскими вибрационными решетами. Motrol. Commission of motorization and energetics in agriculture. Lublin. 2015. Vol.17 №.7. 163–169.
- Tishchenko L., Kharchenko S., Kharchenko F., Bredykhin V., Tsurkan O. Identification of a mixture of grain particle velocity through the holes of the vibrating sieves grain separators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 2. № 7 (80). 63–69. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.65920
- Ямпилов С. С. Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энергосберегающих процессов очистки и сортирования зерна и семян . Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003. 262 с.
- Кожуховский И. Е. Зерноочистительные машины . М.: Машиностроение, 1974. 200 с.
- Сисолін П. В., Петренко М. М., Свірень М. О. Сільськогосподарські машини: теоретичні основи, конструкція, проектування. Машини та обладнання для переробки зерна та насіння: підруч. для студ. вищ. навч. закл. із спец. "Машини та обладн. с.-г. вир-ва". Кн. 3. К. : Фенікс, 2007. 432 c.
- Повітряно-решітний сепаратор: пат. 85117 Україна: МПК B07B 13/08 (2006.01), B07B 7/00, B02B 3/00. № a200703659; заявл. 03.04.2007; опубл. 25.12.2008, Бюл.№ 24, 2008 р
- Васильковский О. М. Розробка конструкції та обґрунтування параметрів відцентрового решітного сепаратора зерна: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.11. Кіровоград, 2001. 18 с.
- Васильковський О. М., Васильковський М. І., Осипов І. М. Обґрунтування конструктивних параметрів інерційного прямоточного сепаратора зерна. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 1999. Вип. 29. С. 234-238.