АНАЛІЗ ТА РОЗВИТОК МОДЕЛЕЙ ВІБРАЦІЙНОГО ПЕРЕМІЩЕННЯ  ЗЕРНІВКИ В ПРОЦЕСАХ СЕПАРУВАННЯ ЗЕРНОВИХ МАТЕРІАЛІВ

С. П. Степаненко; В. Г. Мироненко; С. П. Погорілий; А. Я. Кузьмич; В. О. Швидя; І. С. Попадюк

doi:10.32782/2220-8674-2025-25-1-16

С. П. Степаненко Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0002-8331-4632
В. Г. Мироненко Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0002-1227-2471
С. П. Погорілий Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0002-9701-2678
А. Я. Кузьмич Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0003-3102-0840
В. О. Швидя Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0002-8113-2173
І. С. Попадюк Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України https://orcid.org/0000-0001-5138-9499

DOI: https://doi.org/10.32782/2220-8674-2025-25-1-16

Ключові слова: рівняння рівноваги, сили тертя, зерновий матеріал, математична модель, переміщення, швидкість

Анотація

Удосконалення технологічного процесу підготовки зернового матеріалу та технічних пристроїв на базі узагальнення наявних математичних моделей процесів вібраційного розділення є актуальною задачею. Метою досліджень є побудова математичної моделі для часткового випадку вібраційного переміщення зернівки в процесах сепарування з урахуванням повздовжнього переміщення зернового матеріалу. Дослідження проведено з використанням методів математичного моделювання, в основі яких формалізований опис у вигляді диференціальних рівнянь, нестаціонарного процесу сепарування зернових матеріалів на вібраційній поверхні сепаратора з урахуванням повздовжнього переміщення. У результаті проведених досліджень сформовано математичний опис процесу вібраційного переміщення зернівки в процесах сепарування зернових матеріалів на коливній поверхні сепаратора з урахуванням повздовжнього переміщення зернівки у вигляді математичної моделі для визначення розподілу траєкторій руху матеріалу за довжиною опорної поверхні. Отримані результати досліджень указують на складність математичного моделювання процесів сепарування зернових матеріалів і відсутність загального підходу до вирішення проблем взаємодії твердих тіл обмежених розмірів із шорсткою поверхнею та між собою. Незважаючи на це, деякі роботи присвячено аналізу різних режимів руху часток, як-от ковзання без перекочування, перекочування без ковзання та їх поєднання. Для подальшого розвитку досліджень необхідно вдосконалити математичні моделі та розширити аналіз режимів руху часток для врахування більш широкого спектру сценаріїв. Перспективним є вивчення взаємодії твердих тіл обмежених розмірів із шорсткою поверхнею з урахуванням різних форм тіл і різних типів коливань поверхні, які дозволять краще узгоджувати теоретичні результати з експериментальними даними.

Посилання

1. Моделювання процесу переміщення зернового матеріалу в робочій зоні сепаратора / С.П. Степаненко та ін. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2024. Т. 14. № 1. http:// doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-1-3
2. Jagusiak-Kocik M, Bohomolov O, Hurskyi P, Bredykhin V, Lukyanov I, Shchur T, Dzhidzhora O. Optimizing the Separation Process of Difficult-to-Separate Wheat and Barley Grain Mixtures Using Vibrofriction Technology. System Safety: Human – Technical Facility – Environment. Sciendo. 2024; Vol. 6, (1). P. 360–370. http://doi. org/10.2478/czoto-2024-0038
3. Bazaluk O., Postnikova M., Halko S., Mikhailov E., Kovalov O., Suprun O., Miroshnyk O., Nitsenko V. Improving Energy Efficiency of Grain Cleaning Technology. Applied Sciences 2022. Vol. 12, Issue. 10: 5190. http:// doi.org/10.3390/app12105190
4. Виробництво енергії з біомаси в Україні: технології, розвиток, перспективи / за ред. Г. Гелетухи. Київ : Академперіодика, 2022. 373 с. http://doi.org/10.15407/akademperiodyka.464.373
5. Обґрунтування конструктивної схеми пневморешітного сепаратора зерна О.М. Васильковський та ін. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин, 2021. Вип. 51. С. 104–110. http://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110
6. Степаненко С.П., Котов Б.І. Основні теоретичні положення сепарації зернового матеріалу в повітряних каналах з нерівномірною швидкістю повітряного потоку. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. 2020. Вип. 50. С. 122–133. http://doi.org/10.32515/2414-3820.2020.50.122-133
7. Cujbescu D, Nenciu F, Persu C, Găgeanu I, Gabriel G, Vlăduț N-V, Matache M, Voicea I, Pruteanu A, Bularda M, Paraschiv G., Boruz S. Evaluation of an Optical Sorter Effectiveness in Separating Maize Seeds Intended for Sowing. Applied Sciences. 2023. Vol. 12, Issue. 13(15) :8892. http://doi.org/10.3390/app13158892
8. Mykhailov Y., Golebiewski J., Kiurchev S., Hutsol Т., Kolodii O., Nurek T., Glowacki Sz., Zadosna N., Verkholantseva V., Palianychka N., Kucher О. Economic and technical efficiency of sunflower seed processing. Monograph. Warszawa: 2020. 158 с. http://doi.org/10.22630/SGGW.WE.9788375839340
9. 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 separatorsl. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 2, no. 7(80). P. 63. http://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.65920
10. 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. Applied Sciences, 11(10), 4383. http://doi.org/10.3390/app11104383
11. Bredykhin V., Pak A., Gurskyi P., Denisenko S., Bredykhina K. Improving the mechanical-mathema-tical model of pneumatic vibration centrifugal fractionation of grain materials based on their density. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2021. 4(1(112)), 54–60. http://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236938
12. Palamarchuk I, Rogovskii I., Titova L., Omelyanov O. Experimental evaluation of energy parameters of volumetric vibroseparation of bulk feed from grain. Eng. Rural Devel. 2021, 20, 1761–1767. http://doi.org/10.22616/ ERDev.2021.20.TF386
13. Stepanenko S., Kotov B., Kuzmych A., Kalinichenko R., Hryshchenko V. Research of the process of air separation of grain material in a vertical zigzag channel. Journal Of Central European Agriculture. 2023. Vol. 24, no. 1. P. 225–235. http://doi.org/10.5513/jcea01/24.1.3732
14. Adamchuk V., Bulgakov V., Ivanovs S., Holovach I., Ihnatiev Y. Theoretical study of pneumatic separation of grain mixtures in vortex flow. Engineering for Rural Development. No. 20. P. 657–664. http://doi.org10.22616/ ERDev.2021.20.TF139
15. Степаненко С.П., Волик Д.А. Математичне моделювання та результати експериментальних досліджень процесу вібропневмоімпульсного поділу насіння за густиною. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ, 2023. Вип. 53. С. 138–148. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2023.53.138-148
16. Study of grain flow in a cylindrical vibrating sieve / M. Slipchenko та ін. Вібрації в техніці та технологіях. 2024. № 3 (114). С. 27–33. http://doi.org/10.37128/2306-8744-2024-3
17. Adamchuk V., Bulgakov V., Gadzalo I., Ivanovs S., Stepanenko S., Holovach I., Ihnatiev Y. Theoretical Study of Vibrocentrifugal Separation of Grain Mixtures on a Sieveless Seed-cleaning Machine. Rural Sustainability Research, 2021, Vol. 46, no. 341. P. 116–124. http://doi.org/10.2478/plua-2021-0023
18. Kryszak D., Bartoszewicz A., Szufa S., Piersa P., Obraniak A., Olejnik T. Modeling of transport of loose products with the use of the non-grid method of discrete elements (DEM). Processes. 2020, 8, 1489. http://doi.org/10.3390/pr8111489