Дослідження процесу сепарації зерна на конічній перфорованій поверхні
DOI:
https://doi.org/10.32515/2664-262X.2026.13(44).261-272Ключові слова:
насіннєвий матеріал, гранична швидкість, конічне решето, вібровідцентровий сепаратор, сепарація зернових сумішей, розділення, траєкторія руху частинки, повітряний потік, оптимізація параметрів, вібраціяАнотація
У статті представлено теоретичне дослідження процесу сепарації зернового матеріалу на конічній перфорованій поверхні вібровідцентрового сепаратора. Проаналізовано сучасні підходи до пневмовідцентрової та вібровідцентрової сепарації, виділено основні фактори, що впливають на ефективність поділу зернових сумішей. Розроблено математичну модель руху частинки по обертовій конічній поверхні, враховано дії відцентрових, гравітаційних та сил тертя і отримано відповідні диференціальні рівняння руху. На основі цих рівнянь визначено граничну швидкість проходження частинок через отвори та залежність довжини робочої поверхні конуса від геометричних і кінематичних параметрів. Результати досліджень можуть бути використані для проектування високопродуктивних сепараторів з оптимізованими робочими органами.
Посилання
Список літератури
1. Сало В. М., інші. Розробка нової конструкції пневморешітної зерноочисної машини. Том 1. Обґрунтування параметрів транспортера-сепаратора. Кіровоград : Лисенко В.Ф., 2014. 108 с.
2. Котов Б. І., інші. Моделювання технологічних процесів в типових об'єктах післязбиральної обробки і зберігання зерна (очищення, сепарація, сушіння, активне вентилювання, охолодження). Ніжин : Вид-во Лисенко М. М., 2017. 552 с.
3. Котов Б., Степаненко С. Основи теорії та технології повітряної сепарації зернових матеріалів. Київ : ЦП Компринт, 2023. 427 с.
4. Харченко С. О. Концепція інтенсифікації процесів віброрешітного просіювання зернових сумішей : автореферат дис. 2018. 40 с.
5. Li X., Zhang Y., Chen D. Dynamic analysis of particle motion on rotating conical separators. Powder Technology. 2020. Vol. 376. P. 112–121.
6. Котов Б. І. Ідентифікація параметрів сипкого середовища у віброзрідженому стані за експериментальними даними. Збірник наукових праць Національного аграрного університету. 2003. С. 161–163.
7. Бредихін В. В. Наукові основи процесів вібропневматичного розділення насіннєвих матеріалів за густиною насіння : автореф. дис. Кропивницький, 2023. 50 с.
8. Мельник В., інші. Дослідження розвитку технологій та технічних засобів для пневмовідцентрового розділення зернових матеріалів. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету: наукове фахове видання. 2024. Т. 24, № 1. С. 75–88. URL: https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-1-5.
9. Тищенко Л. Н., Ольшанский В. П., Ольшанский В. П. Гидродинамика сепарирования зерна. Харьков, 2010. 174 с.
10. Степаненко С. П., інші. Моделювання процесу переміщення зернового матеріалу в робочій зоні сепаратора. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету: електронне наукове фахове видання. 2024. Т. 14, № 1. С. 1–15. URL: https://doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-1-3.
11. Лузан П., інші. Теоретичні аспекти розділення зерна на решеті інерційно-гравітаційного сепаратора. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. 2021. Т. 51. С. 95–103. URL: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.95-103.
12. Fan J., Wang L., Huang H. CFD analysis of particle trajectories in centrifugal classifiers. Advanced Powder Technology. 2021. Vol. 32, no. 9. P. 3084–3095.
13. Yin Z., Zhang H. Modeling and experimental study of grain separation efficiency in conical separators. Biosystems Engineering. 2022. Vol. 218. P. 45–57.
14. Василенко П. М. Механіка сипких тіл. Київ : Урожай, 1973. 327 с.
15. Raju M. S., Kumar P. Simulation of granular flow on rotating conical surfaces. Particuology. 2019. Vol. 43. P. 85–94.
16. Stepanenko S., others. Modelling of aerodynamic separation of grain material in a combined centrifugal-pneumatic separator. ENGINEERING FOR RURAL DEVELOPMENT. Proceedings. Jelgava, Latvia, 2024. P. 1143–1149. URL: https://doi.org/10.22616/ERDev.2024.23.TF236
17. Stepanenko S., others. Study of the rotary cleaners of the holes of cylindrical sieves on a vibrocentrifugal separator. Przegląd Elektrotechniczny. 2024. Vol. 100, no. 8. P. 160–163. URL: https://doi.org/10.15199/48.2024.08.33.
18. Aneliak M., others. Study of the process of threshing leguminous grass seeds with a drum-type threshing device. INMATEH - Agricultural Engineering. 2023. Vol. 71, no. 3. P. 83–92. URL: https://doi.org/10.35633/inmateh-71-06.
19. Kaletnik H., others. The usage of the elemental base of the vibratory mill with the spatial circulation movement of material to create drying rig. Przeglad Elektrotechniczny. 2024. Vol. 100, no. 3. P. 232–237. URL: https://doi.org/10.15199/48.2024.03.41.
20. Stepanenko S., others. Mathematical modeling of grain movement dynamics in the processes of air-centrifugal separation of grain material. Journal of Central European Agriculture. 2025. Vol. 26, no. 2. P. 383–393. URL: https://doi.org/10.5513/JCEA01/26.2.4301.
21. Stepanenko S., others. Theoretical study of the movement of grain particles in a vibro-aerodynamic field. Engineering for Rural Development. Proceedings. Jelgava, Latvia, 2025. P. 1091–1096. URL: https://doi.org/10.22616/ERDev.2025.24.TF278.
22. Kotov B., others. Mathematical modeling of the grain cooling process in installations with radial air supply. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series Agroengineering Research. 2023. Vol. 27. P. 101–107. URL: https://doi.org/10.31734/agroengineering2023.27.101.
23. Котов Б. І., ін. Визначення характеристик руху зерна за наявності сил сухого тертя й опору середовища. Механізація та електрифікація сільського господарства. 2022. Т. 15, № 114. С. 81–87. URL: https://doi.org/10.37204/0131-2189-2022-15-9.
24. Котов Б., Степаненко С., Попадюк І. Дослідження процесу пневмовібраційного поділу зерна за густиною під час одномірного переміщення зернового потоку. Механізація та електрифікація сільського господарства. 2021. Т. 113, № 14. С. 77–87. URL: https://doi.org/10.37204/0131-2189-2021-14-8.
References
1. Salo, V. M., & others. (2014). Development of a new design of a pneumatic sieve grain cleaning machine. Volume 1. Justification of the parameters of the conveyor-separator. Lysenko V.F. [In Ukrainian]
2. Kotov, B. I., & others. (2017). Modeling of technological processes in typical facilities for post-harvest processing and storage of grain (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling). Lysenko M. M. Publishing House. [In Ukrainian]
3. Kotov, B., & Stepanenko, S. (2023). Fundamentals of the theory and technology of air separation of grain materials. CP Komprint. [In Ukrainian]
4. Kharchenko, S. O. (2018). Concept of intensification of processes of vibrating sieve screening of grain mixtures, dissertation abstract. Kharkiv National University of Food Technologies and Trade. [In Ukrainian]
5. Li, X., Zhang, Y., & Chen, D. (2020). Dynamic analysis of particle motion on rotating conical separators. Powder Technology, 376, 112–121. [In English]
6. Kotov, B. I. (2003). Identification of parameters of a loose medium in a vibrofluidized state based on experimental data. Collection of scientific papers of the National Agrarian University, 161–163. [In Ukrainian]
7. Bredykhin, V. V. (2023). Scientific foundations of the processes of vibropneumatic separation of seed materials by seed density. author's abstract. dissertation. TsNTU. [In Ukrainian]
8. Melnyk, V., & others. (2024). Research on the development of technologies and technical means for pneumatic centrifugal separation of grain materials. Proceedings of the Tavria State Agrotechnological University: scientific professional publication, 24(1), 75–88. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-1-5[In Ukrainian]
9. Tyshchenko, L. N., Olshansky, V. P., & Olshansky, V. P. (2010). Hydrodynamics of grain separation. [In Ukrainian]
10. Stepanenko, S. P., & others. (2024). Modeling the process of grain material movement in the working zone of the separator. Scientific Bulletin of the Tavria State Agrotechnological University: Electronic Scientific Professional Edition, 14(1), 1–15. https://doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-1-3 [In Ukrainian]
11. Luzan, P., & others. (2021). Theoretical aspects of grain separation on the sieve of an inertial-gravity separator. Design, production and operation of agricultural machines, 51, 95–103. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.95-103[In Ukrainian]
12. Fan, J., Wang, L., & Huang, H. (2021). CFD analysis of particle trajectories in centrifugal classifiers. Advanced Powder Technology, 32(9), 3084–3095. [In English]
13. Yin, Z., & Zhang, H. (2022). Modeling and experimental study of grain separation efficiency in conical separators. Biosystems Engineering, 218, 45–57. [In English]
14. Vasylenko, P. M. (1973). Mechanics of loose bodies. Harvest. [In Ukrainian]
15. Raju, M. S., & Kumar, P. (2019). Simulation of granular flow on rotating conical surfaces. Particuology, 43, 85–94. [In English]
16. Stepanenko, S., & others. (2024). Modelling of aerodynamic separation of grain material in a combined centrifugal-pneumatic separator. У ENGINEERING FOR RURAL DEVELOPMENT. Proceedings (с. 1143–1149). https://doi.org/10.22616/ERDev.2024.23.TF236 [In English]
17. Stepanenko, S., & others. (2024). Study of the rotary cleaners of the holes of cylindrical sieves on a vibrocentrifugal separator. Przegląd Elektrotechniczny, 100(8), 160–163. https://doi.org/10.15199/48.2024.08.33 [In English]
18. Aneliak, M., & others. (2023). Study of the process of threshing leguminous grass seeds with a drum-type threshing device. INMATEH - Agricultural Engineering, 71(3), 83–92. https://doi.org/10.35633/inmateh-71-06 [In English]
19. Kaletnik, H., & others. (2024). The usage of the elemental base of the vibratory mill with the spatial circulation movement of material to create drying rig. Przeglad Elektrotechniczny, 100(3), 232–237. https://doi.org/10.15199/48.2024.03.41 [In English]
20. Stepanenko, S., & others. (2025). Mathematical modeling of grain movement dynamics in the processes of air-centrifugal separation of grain material. Journal of Central European Agriculture, 26(2), 383–393. https://doi.org/10.5513/JCEA01/26.2.4301[In English]
21. Stepanenko, S., & others. (2025). Theoretical study of the movement of grain particles in a vibro-aerodynamic field. У Engineering for Rural Development. Proceedings (с. 1091–1096). https://doi.org/10.22616/ERDev.2025.24.TF278 [In English]
22. Kotov, B., & others. (2023). Mathematical modeling of the grain cooling process in installations with radial air supply. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series Agroengineering Research, 27, 101–107. https://doi.org/10.31734/agroengineering2023.27.101 [In Ukrainian]
23. Kotov, B. I., & others (2022). Determination of grain motion characteristics in the presence of dry friction forces and medium resistance. Mechanization and Electrification of Agriculture, 15(114), 81–87. https://doi.org/10.37204/0131-2189-2022-15-9 [In Ukrainian]
24. Kotov, B., Stepanenko, S., & Popadiuk, I. (2021). Investigation of the process of pneumovibrational separation of grain by density during one-dimensional movement of the grain flow. Mechanization and Electrification of Agriculture, 113(14), 77–87. https://doi.org/10.37204/0131-2189-2021-14-8 [In Ukrainian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 С. П. Степаненко, Б. І. Котов, А. Я. Кузьмич, В. А. Мельник, Р. Б. Кудринецький, І. С. Попадюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
