Научная статья на тему 'Математическое моделирование процесса виброориентирования рыбы'

Математическое моделирование процесса виброориентирования рыбы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
97
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Известия КГТУ
ВАК
AGRIS
Ключевые слова
виброплоскость / рыба / математическое моделирование / численный ме-тод / коэффициент трения / vibration plane / fish / mathematical modeling / numerical method / coefficient of friction

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Фатыхов Юрий Адгамович, Наумов Владимир Аркадьевич, Агеев Олег Вячеславович, Эрлихман Владимир Наумович, Шашков Владимир Сергеевич

Повышение производительности ряда рыбообрабатывающих машин воз-можно только за счет механизации процесса ориентированной загрузки рыбы. Из всех известных способов наибольшее распространение получил способ ориенти-рования рыбы на горизонтальной виброплоскости. Способ основан на физическом различии вследствие особенностей кожного и чешуйчатого покрова рыбы коэф-фициентов трения скольжения. При ориентировании рыбы головой вперед коэф-фициенты трения меньше их значений при движении хвостом вперед, что позво-ляет добиться устойчивого поступательного движения рыбы головой вперед. Це-лью исследования является установление методами математического моделиро-вания динамики относительного движения рыбы на горизонтальной виброплоско-сти в зависимости от кинематических параметров вибрации и нелинейности ко-эффициентов трения скольжения рыбы при их различной ориентации. Объекты исследования – скумбрия атлантическая и ставрида. Решение дифференциального уравнения относительного движения по виброплоскости осуществлялось числен-ным методом. Опорные точки, задающие функцию зависимости коэффициентов трения от скорости при различной ориентации рыбы, задавались по эксперимен-тальным данным. Установлено, что при круговой скорости виброплоскости ω=25,0 с-1 скорость относительного перемещения рыбы составляет Wср=0,07 м/с, что соответствует требуемой производительности загрузочного устройства. При этом рыба совершает полный цикл с этапами движения головой и хвостом вперед с двумя кратковременными остановками. Амплитуда колебаний виброплоскости существенно влияет на интенсификацию процесса, но для рассматриваемых видов рыб ее рациональное значение составляет А=10 мм. Определяющим фактором процесса является разница между коэффициентами трения при их ориентации го-ловой и хвостом вперед, при этом скорости скольжения рыбы не должны превы-шать критического значения, равного Wкр=0,5 м/с. Для других видов рыб рацио-нальные значения параметров виброориентирования устанавливаются исходя из данных экспериментального массива фрикционных характеристик.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Фатыхов Юрий Адгамович, Наумов Владимир Аркадьевич, Агеев Олег Вячеславович, Эрлихман Владимир Наумович, Шашков Владимир Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MATHEMATICAL SIMULATION OF FISH VIBROORIENTATION PROCESS

Increasing the productivity of a number of fish processing machines is possible only by mechanizing the process of oriented fish loading. Of all known methods, the most widely used is the method of fish orientation in the horizontal vibration plane. The method is based on the physical difference due to the characteristics of the skin and scaly cover of fish sliding friction coefficients. When orienting fish head-first, the fric-tion coefficients are less than their values when moving the tail forward, which allows for a steady forward movement of the fish head-first. The aim of the study is to establish by mathematical modeling methods the dynamics of the relative movement of fish on a horizontal vibration plane depending on the kinematic parameters of vibration and the nonlinearity of the friction coefficients of the fish movement in their different orienta-tions. The objects of the research are Atlantic mackerel and horse-mackerel. The solu-tion of the differential equation of the relative motion on vibration plane has been done by the numerical method. Reference points that set the function of the dependence of the friction coefficients on the speed at different orientations of the fish have been set using experimental data. It has been found that at circular speed of vibration plane ω=25,0 s-1, speed of the relative moving of fish makes Wср=0,07 m/s, that corresponds to the capacity requirement of a loading device. Thus fish accomplishes a complete cy-cle with the stages of motion a head and tail forward with two brief stops. Amplitude of vibrations of the vibration plane substantially influences intensification of the process, but for the examined types of fish its rational value makes A=10 mm. The determinative of the process is a difference between the coefficients of friction during their orientation by a head and tail forward, but speeds of fish sliding must not exceed a critical value equal Wкр=0,5 m/s. For other types of fish the rational values of parameters of vi-broorientation are set coming from the data of experimental array of friction descrip-tions.

Текст научной работы на тему «Математическое моделирование процесса виброориентирования рыбы»

УДК 664.951.6.036

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВИБРООРИЕНТИРОВАНИЯ РЫБЫ

Ю. А. Фатыхов, В. А. Наумов, О. В. Агеев, В. Н. Эрлихман, В. С. Шашков

MATHEMATICAL SIMULATION OF FISH VIBROORIENTATION PROCESS

Ju. A. Fatykhov, V. A. Naumov, O. V. Ageev, V. N. Erlikhman, V. S. Shashkov

Повышение производительности ряда рыбообрабатывающих машин возможно только за счет механизации процесса ориентированной загрузки рыбы. Из всех известных способов наибольшее распространение получил способ ориентирования рыбы на горизонтальной виброплоскости. Способ основан на физическом различии вследствие особенностей кожного и чешуйчатого покрова рыбы коэффициентов трения скольжения. При ориентировании рыбы головой вперед коэффициенты трения меньше их значений при движении хвостом вперед, что позволяет добиться устойчивого поступательного движения рыбы головой вперед. Целью исследования является установление методами математического моделирования динамики относительного движения рыбы на горизонтальной виброплоскости в зависимости от кинематических параметров вибрации и нелинейности коэффициентов трения скольжения рыбы при их различной ориентации. Объекты исследования - скумбрия атлантическая и ставрида. Решение дифференциального уравнения относительного движения по виброплоскости осуществлялось численным методом. Опорные точки, задающие функцию зависимости коэффициентов трения от скорости при различной ориентации рыбы, задавались по экспериментальным данным. Установлено, что при круговой скорости виброплоскости ю=25,0 с-1 скорость относительного перемещения рыбы составляет Wcр=0,07 м/с, что соответствует требуемой производительности загрузочного устройства. При этом рыба совершает полный цикл с этапами движения головой и хвостом вперед с двумя кратковременными остановками. Амплитуда колебаний виброплоскости существенно влияет на интенсификацию процесса, но для рассматриваемых видов рыб ее рациональное значение составляет А=10 мм. Определяющим фактором процесса является разница между коэффициентами трения при их ориентации головой и хвостом вперед, при этом скорости скольжения рыбы не должны превышать критического значения, равного Wкр=0,5 м/с. Для других видов рыб рациональные значения параметров виброориентирования устанавливаются исходя из данных экспериментального массива фрикционных характеристик.

виброплоскость, рыба, математическое моделирование, численный метод, коэффициент трения

Increasing the productivity of a number of fish processing machines is possible only by mechanizing the process of oriented fish loading. Of all known methods, the most widely used is the method of fish orientation in the horizontal vibration plane. The

method is based on the physical difference due to the characteristics of the skin and scaly cover of fish sliding friction coefficients. When orienting fish head-first, the friction coefficients are less than their values when moving the tail forward, which allows for a steady forward movement of the fish head-first. The aim of the study is to establish by mathematical modeling methods the dynamics of the relative movement of fish on a horizontal vibration plane depending on the kinematic parameters of vibration and the nonlinearity of the friction coefficients of the fish movement in their different orientations. The objects of the research are Atlantic mackerel and horse-mackerel. The solution of the differential equation of the relative motion on vibration plane has been done by the numerical method. Reference points that set the function of the dependence of the friction coefficients on the speed at different orientations of the fish have been set using experimental data. It has been found that at circular speed of vibration plane ю=25,0 s-1, speed of the relative moving of fish makes Wcp=0,07 m/s, that corresponds to the capacity requirement of a loading device. Thus fish accomplishes a complete cycle with the stages of motion a head and tail forward with two brief stops. Amplitude of vibrations of the vibration plane substantially influences intensification of the process, but for the examined types of fish its rational value makes A=10 mm. The determinative of the process is a difference between the coefficients of friction during their orientation by a head and tail forward, but speeds of fish sliding must not exceed a critical value equal wkp=0,5 m/s. For other types of fish the rational values of parameters of vi-broorientation are set coming from the data of experimental array of friction descriptions.

vibration plane, fish, mathematical modeling, numerical method, coefficient of

friction

ВВЕДЕНИЕ

Появление класса загрузочных машин и устройств связано с необходимостью механизации технологической операции ориентированной загрузки рыбного сырья в кассеты приемного конвейера разделочных, нанизочных и укладочных машин. Принцип работы рыбообрабатывающих машин и точность выполнения операций по разделке, нанизке и укладке сырья полностью определяются качественной поштучной подачей объекта обработки, ориентированного головой и спинкой в одну сторону. Известно, что при ручной загрузке рыбы в кассеты приемного конвейера рыбообрабатывающих машин тремя рабочими фактическая производительность составляет 80^120 рыб/мин. Эта операция становится лимитирующей, так как большинство современных обрабатывающих машин способны обеспечивать большую производительность.

Для механизированного ориентирования рыбы применяют следующие основные способы ориентирования рыбы [1]: на горизонтальной колеблющейся плоскости; на наклонной плоскости; на планках, движущихся в противофазе; за счет разделения потока тушек при помощи определения положения головы каждого экземпляра.

В основе способов ориентирования рыбы положены установленные ранее учеными КГТУ А. З. Уманцевым [2] и С. И. Брилем [3] физико-механические свойства рыбного сырья и закономерности их изменения. Так, морфологическими исследованиями выяснено, что все промысловые виды рыб веретенообразной

формы имеют центр тяжести, находящийся выше оси хребтовой кости и смещенный в сторону головы рыбы. Также констатировано, что максимальное сечение таких рыб имеет клинообразную форму. Эти свойства позволяют при сжатии тела рыбы двумя вертикальными стенками вследствие возникновения крутящего момента ориентировать ее спинкой вверх, а при движении рыбы в сужающемся желобе с профилем поперечного сечения, аналогичным профилю рыбы, занимать устойчивое положение при ориентации спинкой вниз. Фрикционными исследованиями установлено, что вследствие особенностей кожного и чешуйчатого покрова рыб коэффициенты трения скольжения различаются при их движении головой и хвостом вперед. При сопоставимых скоростях движения рыбы коэффициент трения скольжения рыбы головой вперед меньше его значения при ориентировании рыбы хвостом вперед, что позволяет при определении кинематических параметрах виброплоскости обеспечить устойчивое движение рыбы головой вперед. Также известно, что спинка и брюшко рыбы имеют различную окраску, что дает возможность по разности отражения светового потока ориентировать рыбу в нужном направлении с помощью электронного блока управления.

Основной тенденцией совершенствования и конструирования рыбообрабатывающего технологического оборудования является использование методов и технологических средств мехатроники [4]. Современные системы технического зрения позволяют получить с высокой разрешающей способностью и скоростью видеокомпьютерное изображение объекта обработки, содержащее информацию о его форме и геометрических размерах. Этих данных достаточно для того, чтобы с помощью быстродействующих управляющих и исполнительных органов правильно позиционировать рыбу в нужном направлении. В работе [5] предлагается методика и алгоритм для автоматического анализа морфометрических параметров форели и определения наилучших точек резания с целью обеспечения ресурсосбережения. В статье [6] также проанализированы различные морфометрические параметры сырья с целью определения точек обработки для различных морских видов рыб. В работе [7] исследованы различные способы сортировки и ориентирования сырья, учитывающие профили тушек, а также показаны достоинства и недостатки различных методов. Разработаны алгоритм и устройство для быстрой сортировки и ориентирования морских рыб с учетом особенностей строения тела и широким применением математических методов. Статья [8] описывает подход к анализу физико-механических характеристик различных частей тела рыбы, используемых в пищевых целях. В работе [9] предложены методики для определения морфометрических параметров рыб, которые могут использоваться при машинной сортировке, ориентировании и загрузке сырья.

Из перечисленных выше способов ориентирования рыбы в конструкциях загрузочных устройств и машин наиболее широко применяется способ ориентирования на горизонтальной виброплоскости. Например, в конструкциях МНР -1, А8-ИРЗ-М/2, Н2-ИРМ; А8-ИСБ, МКРМ, Н2-ИГА-109 (Россия), Baader 478, 480, 482, 483, МFZ3 (Германия) и др. [4].

В них ориентируют кильку, салаку, мойву, сайку, хамсу, сельдь, скумбрию, ставриду, сардину, сардинеллу, полярную тресочку и другие виды мелких и средних рыб. Наибольшей производительностью отличается загрузочное устройство МНР-1: теоретическая производительность - 1200 рыб/мин; фактическая -500...600 рыб/мин. В загрузочных устройствах рыбы, ориентированные головой в

одну сторону и движущиеся в желобах виброплоскости в противоположных направлениях, сводятся в единой поток с совпадающим вектором скорости рыбы разворотом на 180° или в вертикальной (МНР-1), или в горизонтальной (машины фирмы Аренко) плоскости [3].

Различие между теоретической и фактической производительностью загрузочных машин объясняется неравномерным распределением рыбы по желобам виброплоскости и наличием интервала между двигающимися друг за другом экземплярами. На практике этот недостаток машины частично устраняется рабочим-оператором вручную, что, даже в этом случае, делает работу машины эффективнее по сравнению с ручной загрузкой.

Теоретический анализ движения рыбы на виброплоскости осуществлялся для обоснования параметров, обеспечивающих наиболее эффективную работу загрузочных устройств [3, 10]. Для этого необходимо найти оптимальную скорость относительного движения рыбы по виброплоскости, ориентированной головой вперед, в зависимости от кинетических параметров поверхности: частоты и амплитуды колебаний. Авторами эта задача решалась графоаналитическим путем, дающим громоздкие и приближенные результаты.

Целью настоящего исследования является установление методами математического моделирования динамики относительного движения рыбы на горизонтальной плоскости в зависимости от кинематических параметров вибрации и нелинейности коэффициентов трения скольжения рыб при их различной ориентации.

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для определения зависимости коэффициента трения рыбы f от скорости движения по технологической поверхности W принята физическая модель, изложенная в работе [3].

Она имеет вид гиперболической функции, в которой можно явно выделить две области: область, в которой зависимость коэффициента трения от скорости существенна, и область, в которой эта зависимость практически не наблюдается. Обозначим реперные (опорные) точки для примерного воспроизводства зависимости - коэффициент трения рыбы в покое; £пь^кр) - минимальное значение коэффициента трения скольжения рыбы, соответствующее критической скорости Wкр.

Обратим внимание, и это соответствует массиву экспериментальных данных, что при ориентировании рыбы хвостом вперед значения $)2 могут быть больше 5и (ориентирование рыбы головой вперед) в два и более раза. Из-за нелинейной зависимости коэффициента трения от скорости вторая задача динамики относительного движения рыбы не может быть решена аналитически.

Вторая задача динамики тела на виброплоскости многократно решалась численными методами моделирования (например, [11]), но эти решения не учитывают вышеназванные особенности коэффициента трение рыбы, связанные с ее различной ориентацией.

На виброплоскости загрузочного устройства рыба разворачивается и перемещается прямолинейно. Рассмотрим, динамику рыбы, завершившей разворот. В зависимости от привода технологической поверхности плоскость совершает горизонтальные колебания или по синусоидальному закону, или по близкому к нему.

Примем, что плоскость совершает гармонические горизонтальные колебания, определяемые выражением:

^ = A-s i п ( о t) , (1)

где A - амплитуда колебаний плоскости, ю - круговая частота колебаний. Дифференциальное уравнение прямолинейного движения рыбы относительно плоскости (ее угол наклона а=0) имеет следующий вид:

m • х = F + т • A • о 2 • s in ( оt) ; |F| = f• m g, (2)

где m - масса рыбы; F - сила трения.

Сложность постановки задачи заключается в задании зависимости коэффициента трения от скорости и направления движения. В среде Mathcad была разработана специальная подпрограмма - функция, реализующая эту зависимость. Опорные значения коэффициентов трения приняты для средних видов рыб (скумбрия атлантическая, ставрида) по нержавеющей стали: f0i=0,25; fmini=0,18; f)2=0,43; fmi„2=0,23; W^=0,5 м/с.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Расчетная зависимость изменения относительной скорости рыбы при постоянной амплитуде колебаний виброплоскости А и различных значениях круговой частоты ю представлена на рис. 1.

Рис. 1. Изменение относительной скорости рыбы при А=10 мм и ю=20 с-1 (кривая 1); ю=22,5 с-1 (кривая 2); ю=25,0 с-1 (кривая 3) Fig. 1. Changing the relative speed of fish for A=10 mm and ю=20 s-1 (curve 1); ю=22.5 s-1 (curve 2); ю=25.0 s-1 (curve 3)

При параметрах виброплоскости, соответствующих кривой 1, видно, что функция движения рыбы по горизонтальной поверхности является прерывистой и осуществляется по циклу «движение головой вперед - остановка - движение головой вперед». Очевидно, что возникающей инерционной силы недостаточно, чтобы преодолеть силу трения при движении рыбы хвостом вперед. Отметим, что временное соотношение между этапами цикла «движение головой вперед» и «остановка» примерно одинаковое.

При условиях работы виброплоскости, соответствующих кривой 2, полный цикл движения рыбы описывается этапами «движение рыбы головой вперед -остановка на время т - движение рыбы хвостом вперед - остановка на время т2». Из характера описываемой зависимости видно, что т1^0, тогда как длительность второй остановки (т2) соизмерима с длительностью этапа движения рыбы хвостом вперед.

При параметрах виброплоскости, соответствующих кривой 3, полный цикл движения рыбы остается таким же, как и для кривой 2. Также т1^0, а длительность периода со временем т1 существенно сократилась. Участок, соответствующий движению рыбы хвостом вперед, более ярко выражен: при этом скорость скольжения значительно возрастает.

Влияние круговой скорости виброплоскости можно оценить по данным, представленным на рис. 2.

X, м

0.15 0.1

0.05

0

- 0.05----------

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 14 1.6 1.8 t.. с

Рис. 2. Изменение координат рыбы при А=10 мм и ю=20 с-1 (кривая 1); ю=22,5 с-1 (кривая 2); ю=25,0 с-1 (кривая 3)

Fig. 2. Changing fish coordinates for A=10 mm and ю=20 s-1 (curve 1); ю=22.5 s-1 (curve 2); ю=25.0 s-1 (curve 3)

Сопоставление трех представленных на рис. 2 кривых показывает, что, несмотря на более выраженное движение рыбы хвостом вперед, поступательное движение рыбы головой вперед по плоскости, описываемое зависимостью (3), является наибольшим. По данным рис. 2 можно оценить среднюю скорость поступательного перемещения рыбы по плоскости W^. Для условий, соответствующих кривой 1, она составляет 0,025 м/с. Для кривой 2 W^2=0,05 м/с, для кривой 3 Wcрз=0,07 м/с.

Определим производительность виброплоскости по формуле:

2Wcp-Z-g-60 .

Q =-, шт./мин, (3)

Lp

где Z - количество ручьев на ориентирующей поверхности; £ - коэффициент наполнения ручьев рыбой; Ьр - полная длина рыбы.

Теоретическая производительность одного ручья вибролотка (£=1,0) для рыб среднего размера (Ьр=0,25 м), для которых нами были приняты исходные данные, составляет 33,6 рыб/мин. Очевидно, что лоток с четырьмя ручьями обес-

печит фактическую производительность (£=0,9) 120 рыб/мин, что вполне достаточно для обеспечения бесперебойной работы большинства рыбообрабатывающих машин.

Для мелких видов рыб теоретическая производительность вибролотка (£=0,9; Z=11; ^=0,07 м) составит 1320 рыб/мин, а фактическая (£=0,5) -660 рыб/мин. Эти данные соответствуют технической характеристике наиболее производительной машины - МНР-1.

Таким образом, наиболее рациональным следует признать режим работы виброплоскости (А=10 мм, ю=25,0 с-1), осуществляемый в соответствии с закономерностями, отраженными зависимостями 3 на рис. 1, 2. Отсюда следует вывод, что ранее общепризнанное положение о правильном подборе параметров виброплоскости, при котором можно избежать этапа скольжения рыбы хвостом вперед, является неверным.

Влияние амплитуды колебаний виброплоскости А на характер относительного перемещения рыбы можно оценить по данным, представленным на рис. 3, 4.

W, м/с

Рис. 3. Изменение относительной скорости рыбы при ю=25 с-1 и амплитудах А=8 мм (кривая 1); А=10 мм (кривая 2); А=12 мм (кривая 3)

Fig. 3. Changing the relative speed of fish at ю=25 s-1 and amplitudes A=8mm and (curve 1); A=10 mm (curve 2);

A=12 mm (curve 3)

Отметим, что на рис. 3, 4 кривая 2 соответствует рациональным параметрам виброплоскости, как и кривая 3 на рис. 1, 2.

Уменьшение амплитуды колебаний виброплоскости до А=0,08 мм приводит к значительному, почти вдвое, снижению производительности. При этом цикл движения рыбы (кривая 1 на рис. 3) характеризуется длительными остановками.

Увеличение амплитуды колебаний виброплоскости до А=12 мм может существенно повысить ее производительность (кривая 3 на рис. 3, 4), однако эксплуатационная надежность узлов привода при этом значительно снижается. Все же следует признать, что увеличение амплитуды колебаний виброплоскости является резервом для повышения ее производительности.

х, м

- 0.051__________

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 t.. с

Рис. 4. Изменение координат рыбы при ю=25 с-1 и амплитудах А=8 мм (кривая 1); А=10 мм (кривая 2);

А=12 мм (кривая 3) Fig. 4. Changing fish coordinates at ю=25 s-1 and amplitudes A=8 mm and (curve 1); A=10 mm (curve 2);

A=12 mm (curve 3)

Для оценки влияния коэффициентов трения скольжения рыбы на рис. 5, 6 представлены теоретические зависимости относительной скорости и перемещения рыбы при постоянных круговой частоте ю=22,5 с-1 и амплитуде А=10 мм.

W, м/с

/ \ A A A

I } 'I J 1 I /1

V VI V 1 \

w \ J V V

О 0.2 0.4 0 6 0.8 1 1.2 t ,с

Рис. 5. Изменение относительной скорости рыбы при постоянных значениях f01=0,25; fmin1=0,18 и переменных: f02=0,43; fmin2=0,23 (кривая 1); f)2=0,34; fmin2=0,20 (кривая 2); f)2=0,25; fmin2=0,18 (кривая 3) Fig. 5. Changing the relative speed of fish for constant values f01=0.25; fmin1=0.18 and variables: f02=0.43; fmin2=0.23 (curve 1); f02=0.34; fmin2=0.20 (curve 2); f02=0.25; fmin2=0.18 (curve 3)

х. м

0.1

0.05

0

-0.02

О 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 t,c Рис. 6. Изменение координат рыбы при исходных данных, соответствующих

данным на рис. 5 Fig. 6. Changing fish coordinates with the original data corresponding

to the data in fig. 5

Как видно из данных рис. 5, 6, нами варьировались только коэффициенты трения, связанные со скольжением рыбы «хвостом вперед». Причем зависимости, определяемые кривой 1 на рис. 5, 6, соответствуют зависимостям, изображенным кривой 2 на рис. 1, 2. Снижение значения коэффициентов трения приводит к увеличению в цикле ориентирования интенсивности и длительности этапа поступательного движения рыбы «хвостом вперед» (кривая 2 на рис. 5). В результате, скорость относительного перемещения рыбы снижается (кривая 2 на рис. 6) и падает производительность виброплоскости.

При виртуальной ситуации, когда коэффициенты трения покоя и скольжения при разной ориентации рыбы равны, процесс поступательного движения рыбы физически невозможен (кривые 3 на рис. 5, 6).

В реальных условиях процесса ориентирования рыбы изменить коэффициенты трения покоя и скольжения можно за счет выбора материала технологической поверхности. Однако ранее существующее утверждение, что для увеличения значений коэффициентов трения нужно выбирать материал, обладающий повышенной шероховатостью или сопротивлением, представляется неверным. Как показал анализ массива экспериментальных данных по фрикционным характеристикам рыбы [2, 3, 10] количественное увеличение коэффициентов трения при скольжении на более шероховатой поверхности не приводит к существенному изменению разницы между значениями для рыб, ориентированных в двух противоположных направлениях. Именно разница между коэффициентами трения при одной и той же скорости определяет физическую сущность процесса ориентирования. По экспериментальным данным также известно, что разница между коэффициентами трения различной ориентации с ростом скорости скольжения уменьшается: поэтому интенсификация процесса за счет увеличения скорости, большей W^, нецелесообразна.

Отметим, что полученные нами рациональные параметры виброплоскости справедливы для принятых объектов исследования (скумбрия атлантическая, ставрида). Для других видов рыб такие параметры могут быть получены, даваясь значениями коэффициентов трения, соответствующих опорным точкам, по массиву существующих экспериментальных данных. При этом качественные выводы по динамике виброориентирования на горизонтальной плоскости сохраняются.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Составлена математическая модель динамики относительно движения рыб на горизонтальной виброплоскости, учитывающая нелинейность зависимости коэффициента трения от скорости.

2. Для принятых объектов исследования вторая задача динамики рыбы на виброплоскости решалась численным методом.

3. Установлено, что наиболее рациональная скорость относительного перемещения рыбы, определяющая производительность виброплоскости, соответствует полному циклу ее движения - в двух противоположных направлениях с двумя кратковременными остановками.

4. Установлены рациональные параметры вибоплоскости для ориентированного относительного движения рыбы (скумбрии атлантической, ставриды) головой вперед: ю=25 с-1; А=10 мм; А=10 мм; Wcр=0,07 м/с.

5. Установлено, что виброориентирование должно осуществляться при относительных скоростях рыбы, не превышающих критического значения Wкр, так как в этой области разница между коэффициентами трения рыбы, ориентированной в двух противоположных направлениях, максимальна.

6. Для других видов рыб рациональные параметры виброориентирования могут быть получены по заданным опорным точкам фрикционных характеристик.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Агеев, О. В. Подход к разработке мехатронного устройства для поштучной загрузки рыбы / О. В. Агеев, А. Е. Ерыванов, Ю. А. Фатыхов, Н. В. Самойлова // Научные труды КубГТУ. - 2017. - № 5. - С.10-22.

2. Уманцев, А. З. Физико-механические характеристики рыб. Методика и результаты исследований / А. З. Уманцев. - Москва: Пищ. пром-сть, 1980. - 152 с.

3. Бриль, С. И. Загрузочные устройства рыбообрабатывающих машин / С. И. Бриль. - Москва: Пищ. пром-сть, 1980. - 184 с.

4. Агеев, О. В. Совершенствование технологического оборудования для первичной обработки рыбы: опыт, проблематика, системный подход: моногр. / О. В. Агеев, Ю. А. Фатыхов. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2015. - 261 с.

5. Azarmdel H., Inzunza-González E., Mohtasebi S. S, Jafari A., Muñoz A. R. Developing an orientation and cutting point determination algorithm for a trout fish processing system using machine vision. Computers and Electronics in Agriculture, 2019, vol. 162, pp. 613-629.

6. Hernández-Ontiveros J.M, Inzunza-González E, Garsia-Guerrero E.E, López-Bonilla O.R, Infante-Prieto S.O, Cárdenas-Valdez J.R, Tlelo-Cuautle E. Developing an orientation and cutting point determination algorithm for a trout fish processing system using machine vision. Computers and Electronics in Agriculture, 2018, vol. 145, pp. 53-62.

7. Costa C, Antonucci F, Boglione C, Menesatti P, Chatain B. Automated shape analysis. AquaculturalEngineering, 2013, vol.52, pp. 58-64.

8. Vilgis T.A. The physics of the mouthfeel of caviar and other fish roe. International Journal of Gastronomy and Food Science, 2020, vol.19. pp. 92-100.

9. Yu C, Fan X, Hu Z, Xia X, Zhao Y, Li R, Bai Y. Segmentation and measurement scheme for fish morphological features based on Mask R-CNN. Information Processing in Agriculture, 2020, vol. 1, pp. 1-12.

10. Поспелов, Ю. В. Механизированные разделочные линии рыбообрабатывающих производств / Ю. В. Поспелов. - Москва: Агропромиздат, 1987. - 188 с.

11. Федоренко, И. Я. Численное моделирование процесса безотрывного виброперемещения частицы / И. Я. Федоренко, А. С. Федоренко // Вестник Алтайского государств. аграрного ун-та. - 2014. - № 7. - С. 131-135.

REFERENCES

1. Ageev O. V., Eryvanov A. E., Fatykhov Yu. A., Samoylova N. V. Podkhod k razrabotke mekhatronnogo ustroystva dlya poshtuchnoy zagruzki ryby [An approach to the development of mechatronic equipment for piece-by-piece loading of fish]. Nauchnye Trudy KubGTU, 2017, no. 5, pp. 10-22.

2. Umantsev A. Z. Fiziko-mekhanicheskie kharakteristiki ryb. Metodika i re-zul'taty issledovaniy [Stress-related properties of fish. Research methods and results]. Moscow, Pishchevaya promyshlennost', 1980, 152 p.

3. Bril' S. I. Zagruzochnye ustroystva ryboobrabatyvayushchikh mashin [Loading equipment for fish processing machines]. Moscow, Pishchevaya promyshlen-nost', 1980, 184 p.

4. Ageev O. V., Fatykhov Yu. A. Sovershenstvovanie tekhnologicheskogo oborudovaniya dlya obrabotki ryby: opyt, problematika, sistemnyy podkhod [Perfection of technological equipment for primary fish processing: experience, problems, system approach]. Kaliningrad, Izdatel'stvo FGBOU VPO "KGTU", 2015, 261 p.

5. Azarmdel H., Inzunza-González E., Mohtasebi S. S, Jafari A., Muñoz A. R. Developing an orientation and cutting point determination algorithm for a trout fish processing system using machine vision. Computers and Electronics in Agriculture, 2019, vol. 162, pp. 613-629.

6. Hernández-Ontiveros J. M, Inzunza-González E., Garsia-Guerrero E. E., López-Bonilla O. R, Infante-Prieto S. O, Cárdenas-Valdez J. R., Tlelo-Cuautle E. Developing an orientation and cutting point determination algorithm for a trout fish processing system using machine vision. Computers and Electronics in Agriculture, 2018, vol. 145, pp. 53-62.

7. Costa C., Antonucci F., Boglione C., Menesatti P., Chatain B. Automated shape analysis. AquaculturalEngineering, 2013, vol. 52, pp. 58-64.

8. Vilgis T. A. The physics of the mouthfeel of caviar and other fish roe. International Journal of Gastronomy and Food Science, 2020, vol. 19, pp. 92-100.

9. Yu C., Fan X., Hu Z., Xia X., Zhao Y., Li R., Bai Y. Segmentation and measurement scheme for fish morphological features based on Mask R-CNN. Information Processing in Agriculture, 2020, vol. 1, pp. 1-12.

10. Pospelov Yu. V. Mekhanizirovannye razdelochnye linii ryboobrabatyvayushchikh proizvodstv [Mechanized cutting lines for fish processing plants]. Moscow, Agropromizdat, 1987, 188p.

11. Fedorenko I. Ja., Fedorenko A. S. Chislennoe modelirovanie bezotryvnogo vibroperemeshcheniya chastitsy [Numerical simulation of continuous vibrational

movement of a particle]. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2014, no.7, pp. 131-135.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Фатыхов Юрий Адгамович - Калининградский государственный технический университет; доктор технических наук, профессор; зав. кафедрой пищевых и холодильных машин; E-mail: yuriy.fatyhov@klgtu.ru

Fatykhov Juriy Adgamovich - Kaliningrad State Technical University; Doctor of Technical Sciences, Professor; Chairman of the Department of Food and Refrigeration Machines; E-mail: yuriy.fatyhov@klgtu.ru

Наумов Владимир Аркадьевич - Калининградский государственный технический университет; доктор технических наук, профессор; зав. кафедрой водных ресурсов и природопользования; E-mail: van-old@rambler.ru

Naumov Vladimir Arkadievich - Kaliningrad State Technical University; Doctor of Technical Sciences, Professor; Chairman of Water Resources and Water Management Department; E-mail: van-old@rambler.ru

Агеев Олег Вячеславович - Калининградский государственный технический университет; кандидат технических наук, доцент кафедры пищевых и холодильных машин; E-mail: oleg.ageev@klgtu.ru

Ageev Oleg Vyacheslavovich - Kaliningrad State Technical University; PhD in Engineering, Associate Professor, Department of Food and Refrigeration Machines; E-mail: oleg.ageev@klgtu.ru

Эрлихман Владимир Наумович - Калининградский государственный технический университет; доктор технических наук, профессор; консультант-наставник механико-технологического факультета; E-mail: elina@klgtu.ru

Erlikhman Vladimir Naumovich - Kaliningrad State Technical University; Doctor of Technical Sciences, Professor; Consultant-mentor at the Faculty of Mechanics and

Technology; E-mail: elina@klgtu.ru

Шашков Владимир Сергеевич - Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; магистр; E-mail: gummy39@gmail.ru

Shashkov Vladimir Sergeevich - Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University; holder of a Master degree; E-mail: gummy39@gmail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.