DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2022.52.55-65

Теоретичне дослідження поділу насіннєвого матеріалу за густиною зернівок конічною вібропневмоцентрифугою

Б.І. Котов, С.П. Степаненко, Р.А. Калініченко

Об авторах

Б.І. Котов, професор, доктор технічних наук, Заклад вищої освіти «Подільський державний університет», м. Кам’янець-Подільський, Україна, ORCID ID: 0000-0001-6369-3025

С.П. Степаненко, старший науковий співробітник, доктор технічних наук, Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва, смт Глеваха, Україна, e-mail: stepanenko_s@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8331-4632

Р.А. Калініченко, доцент, кандидат технічних наук, ВП НУБіП України «Ніжинський агротехнічний інститут», м.Ніжин, Україна, e-mail: rkalinichenko@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-9325-1551

Анотація

В статті розглядаються дослідження поділу насіннєвого матеріалу за густиною зернівок конічною вібропневмоцентрифугою з врахуванням розподілу швидкості повітря в поперечному перетині аспіраційного каналу, для визначення раціональної форми та параметрів робочих органів конічної вібропневмоцентрифуги, а також технологічних показників роботи машини: подачі, витрат, ефективності поділу насіннєвого матеріалу на фракції. Науковими дослідженнями сформульовано вдосконалені математичні моделі переміщення зернівки у вібропневмозрідженоому шарі конічної вібровідцентрової центрифуги, які враховують зміну дії відцентрової сили в залежності від координати зернівки за висотою конуса, що дозволяють з різним ступенем точності визначити параметри руху. Обгрунтовано, що при використанні конічної опорної поверхні вібровідцентрової центрифуги товщина перемішуючого шару зерна збільшується в напрямку руху і можна теоретичними розрахунками визначити раціональні геометричні та кінематичні параметри ротора, які забезпечують якісний поділ насіннєвого матеріалу за густиною. Отримані системи нелінійних диференційних рівнянь із початковими умовами розв’язано в програмному середовищі MathCad у вигляді траєкторій руху зернівки в повітряному потоці, що дозволяє розраховувати та встановити тенденції їх траєкторій руху, які різняться коефіцієнтами парусності та визначити раціональні значення параметрів конічної вібропневмоцентрифуги.

Ключові слова

насіннєвий матеріал, густина, зернівка, конічна вібропневмоцентрифуга, потік повітря, процес поділу

Повний текст:

PDF

References

1. Тishchenko, L.N. (2004). Intensification of grain separation [Intensifikacija separirovanija zerna]. Kharkiv: Оsnova, 2004 [in Russian].

2. Drincha, V.M. (2006). Issledovanie separacii semjan i razrabotka mashinnyh tehnologij ih podgotovki [Research of seed separation and development of machine technologies for their preparation]. Voronezh : Izdatel'stvo NPO «MODJeK» [in Russian].

3. Goncharov, E.S. (1962). O racional'noj forme poverhnosti vibrocentrobezhnyh reshet . [On the rational shape of the surface of vibrocentrifugal sieves]. Mehanizacija i jelektrifikacija s-h – Mechanization and electrification of agriculture, 5, 53-55 [in Russian].

4. Bredihin, V.V. (2003). Obosnovanie parametrov processa vibropnevmaticheskogo razdelenija semennyh smesej po plotnosti semjan [Substantiation of the parameters of the process of vibropneumatic separation of seed mixtures by seed density]. Doctor's thesis. Kharkiv [in Russian].

5. Maljuta, S.I. (1989). Obosnovanie tehnologicheskogo processa i parametrov semenoochistitel'noj pnevmocentrifugi [Substantiation of the technological process and parameters of the seed-cleaning pneumocentrifuge]. Extended abstract of candidate's thesis. Glevaha [in Russian].

6. Goncharov, E.S. (1984). Stupenchastoe resheto dlja vibrocentrobezhnyh separatorov [Stepped sieve for vibrocentrifugal separators]. Mehanizacija i jelektrifikacija s-h – Mechanization and electrification of agriculture, Issue 59, 33-36 [in Russian].

7. Goncharov, E.S. & Maljuta, S.I. (1986). Mehaniko-matematicheskaja model' dvizhenija chastic semennoj smesi po poverhnosti rotora pnevmovibracionnogo separatora . [Mechanical and mathematical model of the movement of particles of the seed mixture on the surface of the rotor of a pneumovibrational separator] . Mehanizacija i jelektrifikacija s.-h – Mekhanizatsiya i electrifikatsiya s.-kh, Issue. 64, 24-29 [in Russian].

8. Adamchuk, V.V. & Prylutskyj, A.N. (2017). Teoretychni doslidzhennia bezreshitnoi pnevmovibrovidtsentobizhnoi separatsii nasinnievykh sumishej [Theoretical studies of sieveless pneumovibrocentrifugal separation of seed mixtures]. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia s-h. – Mechanization and electrification of rural areas. Issue 5(104), 17-27 [in Ukrainian].

9. Zaїka, P.M. (1998). Vibracionnoe peremeshhenie tverdyh i sypuchih tel v sel'skohozjajstvennyh mashinah [Vibratory movement of solid and loose bodies in agricultural machines]. Kiev. USHA [in Russian].

10. Kotov, B.I., Stepanenko, S.P. & Pastushenko, M.G. (2004). Doslidzhennia shliakhiv pidvyschennia efektyvnosti vibroreshitnykh separatoriv zerna i nasinnia [Research on ways to improve the efficiency of vibrating sieve separators for grain and seeds] . Vinnyts'kyj derzhavnyj ahrarnyj universytet, zb. nauk. prats'. «Vybratsyy v tekhnyke y tekhnolohyiakh» – Coll. of science works "Choices in engineering and technology". Issue 3(35), 61-63 [in Ukrainian].

11. Kotov, B.I., Shvydya, V.O., Stepanenko, S.P. & Pastushenko, M.G. (2013). Modeliuvannia vibratsijnoi dynamiky peremischennia dyspersijnoho materialu na konichnij poverkhni resheta zernoseparatora [Modeling of the vibrational dynamics of the movement of dispersion material on the conical surface of the sieve of the grain separator]. Konstrujuvannja, vyrobnyctvo ta ekspluatacija silʹsʹkohospodarsʹkyx mashyn – Design, manufacture and operation of agricultural machinery, Issue 43. part I, 77-83 [in Ukrainian].

12. Kotov, B.I., Dereven'ko, I.A., Stepanenko, S.P., Popadyuk, I.S. (2016). Teoretychni aspekty separatsii zernovykh materialiv na stupinchasto-konichnomu resheti vibrovidtsentrovykh mashyn [Theoretical aspects of the separation of grain materials on the step-conical sieve of vibro-centrifugal machines]. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh: zb. nauk. prats'. – Vinnytsia National Agrarian University. Coll. of science works "Vibrations in engineering and technology". Vol. 3(83), 175-180 [in Ukrainian].

13. Kotov, B.I. (2002). Identyfikatsiia parametriv sypkoho seredovyscha u vibrozridzhenomu shari za eksperymental'nymy danymy [Identification of the parameters of the fluid medium in the vibro-liquefied layer based on experimental data]. Zbirnyk naukovykh prats' Natsional'noho ahrarnoho universytetu – Collection of scientific papers of the National Agrarian University, Vol. XV, 161-163 [in Ukrainian].

14. Bohatyr'ov, D.V. (2005). Obgruntuvannia parametriv pnevmoimpul'snoi mashyny dlia separatsii nasinnia za hustynoiu [Justification of the parameters of the pneumatic pulse machine for separating seeds by density]. Candidate's thesis. Kirovohrad [in Ukrainian].

15. Stepanenko, S.; Kotov, B.; Kuzmych, A.; Shvydia, V.; Kalinichenko, R.; Kharchenko, S.; Shchur, T.; Kocira, S.; Kwa´sniewski, D.; Dziki, D. (2022). To the Theory of Grain Motion in an Uneven Air Flow in a Vertical Pneumatic Separation Channel with an Annular Cross Section. Processes 2022, 10, 1929. https://doi.org/10.3390/pr10101929 [in English].

16. Stepanenko, S.P., Kotov, B. І., Spirin, A.V. & Kucheruk, V.Yu. (2022). Scientific foundations of the movement of components of grain material with an artificially formed distribution of air velocity. Vestnik Karagandinskogo universiteta. –Serija «Fizika» Bulletin of Karaganda University. Series "Physics", 1(105)/2022, p. 43-57. DOI 10.31489/2022PH1/43-57 [in English].

17. Adamchuk, V., Bulgakov, V., Gadzalo, I., Ivanovs, S., Stepanenko, S., Holovach, I. & Ihnatiev ,Y. (2021). Theoretical Study of Vibrocentrifugal Separation of Grain Mixtures on a Sieveless Seed-cleaning Machine Journal of latvia university of life sciences and technologies. Rural sustainability research. 46(341), p. 116-124. DOI:10.2478/plua-2021-0023 [in English].

18. Stepanenko, S.P., Kotov, B.I. & Kalinichenko, R.A. (2021). Doslidzhennia rukhu chastynok zernovoho materialu u vertykal'nomu kanali za umov dii pul'satsij povitrianoho potoku [Study of the movement of grain material particles in a vertical channel under the conditions of air flow pulsations]. Sil's'kohospodars'ki mashyny – Agricultural machinery. Issue 47, 25-37. https://doi.org/10.36910/ acm.vi47.619 [in Ukrainian].

19. Stepanenko, S.P. & Kotov, B.I. (2021). Matematychne modeliuvannia protsesu fraktsionuvannia zernovoho materialu u pnevmohravitatsijnomu separatori [Mathematical modeling of the fractionation process of grain material in a pneumogravity separator]. Visnyk L'vivs'koho natsional'noho ahrarnoho universytetu «Ahroinzhenerni doslidzhennia» – Bulletin of the Lviv National Agrarian University "Agroengineering Research", Issue 25 (2021), 12-20. https://doi.org/10.31734/ agroengineering2021.25.012 [in Ukrainian].

20. Kharchenko, S.; Borshch, Y.; Kovalyshyn, S.; Piven, M.; Abduev, M.; Miernik, A.; Popardowski, E.; Kiełbasa, P. (2021). Modeling of Aerodynamic Separation of Preliminarily Stratified Grain Mixture in Vertical Pneumatic Separation Duct. Appl. Sci. 11, 4383. https://doi.org/10.3390/app11104383 [in English].

21. Bredykhin, V., Pak, A., Gurskyi, P., Denisenko, S. & Bredykhina, K. (2021). Improving the mechanical-mathema-tical model of pneumatic vibration centrifugal fractionation of grain materials based on their density. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (112)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236938 [in English].

22. Rogogvskii, I., Titova, L. & Omelyanov, O. (2021). Experimental evaluation of energy parameters of volumetric vibroseparation of bulk feed from grain, Eng. Rural Devel. 20, 1761–1767. https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF386 [in English].

Пристатейна бібліографія

  1. Тищенко Л. Н. Интенсификация сепарирования зерна. Харьков : Основа, 2004. 224 с.
  2. Дринча В. М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. Воронеж : Издательство НПО «МОДЭК», 2006. 384 с.
  3. Гончаров Е.С. О рациональной форме поверхности виброцентробежных решет . Механизация и электрификация с-х. 1962. №5. С.53-55.
  4. Бредихин В.В. Обоснование параметров процесса вибропневматического разделения семенных смесей по плотности семян: дис. ... канд.техн.наук. Харьков, 2003. 246 с.
  5. Малюта С.И. Обоснование технологического процесса и параметров семеноочистительной пневмоцентрифуги: автореф. дис. канд. техн. наук. Глеваха, 1989. 21 с.
  6. Гончаров Е. С. Ступенчастое решето для виброцентробежных сепараторов . Механизация и электрификация с-х. 1984. Вып. 59. С.33-36.
  7. Гончаров Е.С., Малюта С.И. Механико-математическая модель движения частиц семенной смеси по поверхности ротора пневмовибрационного сепаратора . Механизация и электрификация с.-х. 1986. Вып. 64. С. 24-29.
  8. Адамчук В.В., Прилуцкий А.Н. Теоретичні дослідження безрешітної пневмовібровідцентобіжної сепарації насіннєвих сумішей . Механізація та електрифікація с-г. 2017. Вип. 5(104). С. 17-27.
  9. Заїка П.М. Вибрационное перемещение твердых и сыпучих тел в сельскохозяйственных машинах. К. : УСХА, 1998. 625 с.
  10. Котов Б.І., Степаненко С.П., Пастушенко М.Г. Дослідження шляхів підвищення ефективності віброрешітних сепараторів зерна і насіння. Вінницький державний аграрний університет, Зб. наук. праць. «Вибрации в технике и технологиях». 2004. Вип. 3(35). С.61-63
  11. Котов Б.І., Швидя В.О., Степаненко С.П., Пастушенко М.Г. Моделювання вібраційної динаміки переміщення дисперсійного матеріалу на конічній поверхні решета зерносепаратора . Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвід. наук.-техн. зб. 2013. Вип. 43, ч. І. С. 77-83.
  12. Котов Б.І., Деревенько І.А., Степаненко С.П., Попадюк І.С. Теоретичні аспекти сепарації зернових матеріалів на ступінчасто-конічному решеті вібровідцентрових машин . Вібрації в техніці та технологіях: зб. наук. праць. 2016. Вип. 3(83). С.175-180.
  13. Котов Б.І. Ідентифікація параметрів сипкого середовища у віброзрідженому шарі за експериментальними даними . Збірник наукових праць Національного аграрного університету. 2002. Т. ХV. С. 161-163.
  14. Богатирьов Д. В. Обґрунтування параметрів пневмоімпульсної машини для сепарації насіння за густиною : дис. ... канд. техн. наук : 05.05.11. Кіровоград, 2005 176 с.
  15. Stepanenko, S.; Kotov, B.; Kuzmych, A.; Shvydia, V.; Kalinichenko, R.; Kharchenko, S.; Shchur, T.; Kocira, S.; Kwa´sniewski, D.; Dziki, D. (2022). To the Theory of Grain Motion in an Uneven Air Flow in a Vertical Pneumatic Separation Channel with an Annular Cross Section. Processes 2022, 10, 1929. https://doi.org/10.3390/pr10101929
  16. Stepanenko, S.P., Kotov B. І., Spirin A.V., Kucheruk V.Yu. (2022). Scientific foundations of the movement of components of grain material with an artificially formed distribution of air velocity. Вестник Карагандинского университета. Серия «Физика». № 1(105)/2022. P. 43-57. DOI 10.31489/2022PH1/43-57
  17. Adamchuk V., Bulgakov V., Gadzalo I., Ivanovs S., Stepanenko S., Holovach I., Ihnatiev Y. (2021) . Theoretical Study of Vibrocentrifugal Separation of Grain Mixtures on a Sieveless Seed-cleaning Machine Journal of latvia university of life sciences and technologies. Rural sustainability research. 46(341), 2021. P. 116-124. DOI:10.2478/plua-2021-0023
  18. Степаненко С.П., Котов Б.І., Калініченко Р.А. (2021) Дослідження руху частинок зернового матеріалу у вертикальному каналі за умов дії пульсацій повітряного потоку . Сільськогосподарські машини. 2021. Вип. 47. С. 25-37. https://doi.org/10.36910/acm.vi47.619
  19. Степаненко С.П., Котов Б.І. (2021) Математичне моделювання процесу фракціонування зернового матеріалу у пневмогравітаційному сепараторі. Вісник Львівського національного аграрного університету «Агроінженерні дослідження». 2021. Вип. 25 (2021). С.12-20. https://doi.org/10.31734/ agroengineering2021.25.012
  20. Kharchenko, S.; Borshch, Y.; Kovalyshyn, S.; Piven, M.; Abduev, M.; Miernik, A.; Popardowski, E.; Kiełbasa, P. Modeling of Aerodynamic Separation of Preliminarily Stratified Grain Mixture in Vertical Pneumatic Separation Duct. Appl. Sci. 2021, 11, 4383. https://doi.org/10.3390/app11104383
  21. Bredykhin, V., Pak, A., Gurskyi, P., Denisenko, S., Bredykhina, K. (2021). Improving the mechanical-mathema-tical model of pneumatic vibration centrifugal fractionation of grain materials based on their density. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (112)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236938
  22. Rogogvskii, I.; Titova, L.; Omelyanov, O. (2021) Experimental evaluation of energy parameters of volumetric vibroseparation of bulk feed from grain. Eng. Rural Devel. 2021, 20, 1761–1767. https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF386
Copyright (c) 2022 Б. І. Котов, С. П. Степаненко, Р. А. Калініченко