CC BY
10
xxxxxx технологии и средства механизации сельского хозяйства жжжжжж
_ 05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
Научная статья УДК 636.085.67
DOI: 10.24412/2227-9407-2022-9-7-19
Влияние на траекторию движения частицы геометрических и кинематических режимов работы вибрационного транспортера
Петр Алексеевич СавиныхАлексей Владимирович Алешкин2, Алексей Юрьевич Исупов3, Федор Александрович Киприянов4, Светлана Владимировна Белозерова5
13 Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, Киров, Россия 2 Вятский государственный университет, Киров, Россия
4' 5 Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия, Молочное-Вологда, Россия
1 peter.savinyh@mail.ruhttps://orsid.org/0000-0002-5668-8479
2 usr00008@vyatsu.rU'https://orsid.org/0000-0002-6949-1480
3 isupoff.aleks@yandex. ruL https://orsid. org/0000-0002-3399-5089
4 kipriyanovfa@bk.ruL https://orsid.org/0000-0001-5974-4934
5 79114412800@yandex. ru' https://orsid. org/0000-0001 -8752- 7929
Аннотация
Введение. Представлен краткий обзор установок, применяемых для предпосевной обработки и обеззараживания зернового материала в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ). Обозначены пути повышения качества обработки зернового материла электромагнитным полем сверх высокой частоты (СВЧ).
Материалы и методы. Представлено решение по повышению качества и интенсификации процесса обработки зернового материала электромагнитным полем (ЭМП) сверхвысокой частоты (СВЧ) с описанием технического устройства и принципа работы. Предоставлено описание возникающей при транспортировке зернового материала проблемы, выявленной в ходе проведения предварительных экспериментальных исследований, -смещение зерна к периферии транспортирующего желоба на ровном (плоском) дне. Для решения предложено транспортирование зернового материала по цилиндрическому дну вибрирующего транспортёра. Результаты. В соответствии с предложенным решением осуществлено моделирование движения частицы по вогнутой цилиндрической поверхности, совершающей вращение относительно оси Ох и гармонические колебания относительно двух неподвижных осей Ох и Ог. По результатам моделирования составлена программа, реализующая алгоритм расчета и построения графиков движения частицы по трем плоскостям при различных исходных параметрах работы вибротранспортера и радиуса цилиндрической поверхности дна вибротранспортера. Обсуждение. Приведены и рассмотрены некоторые примеры реализации программы для расчета движения частицы по вибрирующей цилиндрической поверхности. Осуществлен анализ полученных результатов в зависимости от геометрических и кинематических режимов работы вибротранспортера.
Заключение. Даны краткие выводы по результатам проведенного моделирования движения частицы по цилиндрической поверхности в зависимости от геометрических параметров дна вибротранспортера и кинематических режимов его работы.
Ключевые слова: вибротраспортер, интенсификация, СВЧ-обработка, траектория движения, частица
© Савиных П. А., Алешкин А. В., Исупов А. Ю., Киприянов Ф. А., Белозерова С. В., 2022
(СС) (J) Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
XXXXXXXXXX technology and mechanization of agriculture XXXXXXXXXX
Для цитирования: Савиных П. А., Алешкин А. В., Исупов А. Ю., Киприянов Ф. А., Белозерова С. В. Влияние на траекторию движения частицы геометрических и кинематических режимов работы вибрационного транспортера // Вестник НГИЭИ. 2022. № 9 (136). С. 7-19. DOI: 10.24412/2227-9407-2022-9-7-19
Influence on the trajectory of the particle of geometric and kinematic modes of operation of the vibrating conveyor
Peter A. Saviny13, Alexey V. Alyoshkin2, Alexey Yu. Isupov3, Fedor A. Kiprianov4, Svetlana V. Belozerova5
13 Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitskogo, Kirov, Russia
2 Vyatka State University, Kirov, Russia
4' 5 Vologda State Dairy Academy, Dairy-Vologda, Russia
1 peter.savinyh@mail.ru¡, https://orsid.org/0000-0002-5668-8479
2 usr00008@vyatsu.ru, https://orsid.org/0000-0002-6949-1480
3 isupoff.aleks@yandex.ru, https://orsid.org/0000-0002-3399-5089
4 kipriyanovfa@bk.ru, https://orsid.org/0000-0001-5974-4934
5 79114412800@yandex.ru, https://orsid.org/0000-0001 -8752-7929
Abstract
Introduction. A brief overview of the installations used for pre-sowing treatment and disinfection of grain material as a result of exposure to an electromagnetic field (EMF) of ultrahigh frequency (microwave) is presented. The ways of improving the quality of grain material processing by a high-frequency electromagnetic field (microwave) are indicated. Materials and methods. A solution is presented to improve the quality and intensify the process of processing grain material with an ultrahigh frequency electromagnetic field (EMF) with a description of the technical device and the principle of operation. A description of the problem arising during the transportation of grain material, identified during preliminary experimental studies, is provided - the displacement of grain to the periphery of the transporting trough on a flat (flat) bottom. For the solution, the transportation of grain material along the cylindrical bottom of a vibrating conveyor is proposed.
Results. In accordance with the proposed solution, the motion of a particle along a concave cylindrical surface performing rotation relative to the Ox axis and harmonic oscillations relative to two fixed axes Ox and Oz is simulated. Based on the results, a program has been modeled that implements an algorithm for calculating and plotting particle motion along three planes with different initial parameters of the vibration transporter operation and the radius of the cylindrical surface of the bottom of the vibration transporter.
Discussion. Some examples of the implementation of a program for calculating the motion of a particle on a vibrating cylindrical surface are given and considered. The analysis of the obtained results is carried out depending on the geometric and kinematic modes of operation of the vibration transporter.
Conclusion. Brief conclusions are given based on the results of the simulation of particle motion on a cylindrical surface, depending on the geometric parameters of the bottom of the vibration transporter and the kinematic modes of its operation.
Keywords: vibrotransporter, microwave processing, intensification, motion trajectory, particle
For citation: Saviny P. A., Alyoshkin A. V., Isupov A. Yu., Kiprianov F. A., Belozerova S. V. Influence on the trajectory of the particle of geometric and kinematic modes of operation of the vibrating conveyor // Bulletin NGIEI. 2022. № 9 (136). P. 7-19. (In Russ.). DOI: 10.24412/2227-9407-2022-9-7-19
Введение
В настоящее время разработано множество технологии подготовки семян для обеззараживания и предпосевной подготовки, которые не всегда являются самыми экологичными и энергоэффективными. Что является следствием широкого примене-
ния проверенных временем, но уже несколько устаревших технологий, например, воздушно-теплового обогрева солнцем на открытых площадках или химической обработки. Поэтому на сегодняшний день технология подготовки семян в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП) сверхвысокой
_технологии и средства механизации сельского хозяйства
частоты (СВЧ) ввиду своих широких возможностей по применению не имеет аналогов в мире.
СВЧ-излучение позволяет решать разнообразные задачи не только в сельскохозяйственном производстве, но и во многих других отраслях экономики, например, пищевой отрасли и машиностроении. В зависимости от конструкторской мысли и режимов работы она может широко применяться для быстрой сушки, получения натуральных пищевых красителей, закалке деталей машин и ремонте. На сегодняшний день СВЧ-обработка продолжает широко внедряться во многие технологические процессы [6; 10].
Сущность этого метода заключается в интенсивном воздействии на обрабатываемый продукт электромагнитного излучения сверхвысокой частоты (СВЧ). Особенностью этого метода является то, что при воздействии на семя разогревается одновременно вся структура, а не только его поверхность, как при инфракрасном излучении. В результате этого при сушке микроволновым методом происходит не только удаление излишней влаги из продукта, но и выравнивается влажность во всем
объеме семени. Тем самым возможно существенное снижение финансовых затрат и времени на обеззараживание и подготовку семян к посеву, что в конечном итоге отразится на себестоимости готовой продукции.
Из анализа научно-технической литературы установки СВЧ [1; 2; 3; 4; 15; 20] для предпосевной подготовки и обеззараживания зерна работают либо в периодическом цикле - загрузка в рабочую зону некоторого объема обрабатываемого материала, его выдержка в течение определенного времени под излучением СВЧ и выгрузка (рис. 1, а); либо в непрерывном, где обрабатываемый материал подвергается обработке непосредственно во время своего движения через рабочую камеру установки СВЧ. Транспортировка обрабатываемого материала осуществляется в большинстве установок каким-либо конвейером, например ленточным (рис. 1, б), или установленным под углом вращающимся цилиндром (рис. 1, в); либо загрузка материала осуществляется норией или винтовым конвейером в вертикальную шахту, где под действием гравитационных сил движется сверху вниз (рис. 1, г).
Т
л
а / a б / b в / c г,
Рис. 1. Установки: а) для предпосевной электромагнитной обработки семян «Циклон - 7»;
б) микроволновая фермерская для стимуляции семян агрокультур «Микростим-2М»; в) микроволновой термической обработки «Поток»; г) микроволновая сушильная АСТ-3 Fig. 1. Installations: a) for pre-sowing electromagnetic seed treatment «Cyclone - 7»; b) microwave farmer for stimulation of agricultural seeds «Microstim-2M»; c) microwave heat treatment «Current»; d) microwave drying AST-3 Источник: фото и рисунок разработаны авторами
Однако результаты большинства исследований эффективности обработки семенного материала СВЧ были получены при обработке зерна в стационарном (или статическом) положении путем облучения порций зерна в плотном слое. Однако из уровня развития техники известно, что обработка зерна наиболее эффективна в псевдоожиженном слое, отличающемся случайной ориентацией частиц
и низкой плотностью, что способствует повышению КПД поглощения СВЧ-энергии до 95 % [5; 6; 9; 10].
Поэтому целью предлагаемого нами решения повышения эффективности и равномерности предпосевной обработки в установках СВЧ семенного материала является создание псевдоожиженного слоя зерна в результате использования вибрационного транспорта.
technology and mechanization of agriculture
Материалы и методы
Результат достигается за счет того, что зерно из бункера питателя, состоявшего из непосредственно бункера (1) и дозирующего устройства (2), поступает в желоб вибрационного транспортера (3), закрепленного на поворотной раме (4), где под воздействием движущей силы, формируемой колебательными движениями эксцентриков (5) с массой т и эксцентриситетом е, вращающимися с частотой п,
расположенными на концах вала электродвигателя (6), и изменяемым углом наклона желоба транспортера а, движется по транспортеру. При движении зерна по транспортеру оно попадает в СВЧ-камеру, где подвергается воздействию электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ), создаваемого магнетронами (7), где происходит его предпосевная обработка (рис. 2).
Рис. 2. Установка для предпосевной СВЧ-обработки семенного зерна 1 - электрический щит; 2 - орган управления; 3 - транспортирующий орган; 4 - поворотная рама; 5 - вибрационный привод; 6 - шарнирный подвес; 7 - СВЧ-магнетроны; 8 - кронштейн; 9 - тяга; 10 - остов Fig. 2. Installation for pre-sowing microwave processing of seed grain 1 - electric shield; 2 - control body; 3 - transporting body; 4 - rotary frame; 5 - vibration drive;
6 - hinged suspension; 7 - microwave magnetrons; 8 - bracket; 9 - traction; 10 - skeleton Источник: разработано авторами на основании предполагаемой конструкции установки
Скорость движения зерна по транспортеру, а соответственно, и время обработки СВЧ регулируется путем изменения угла наклона а желоба транспортера за счет механизма изменения угла наклона (8), частотой вращения эксцентриков (5) и изменения угла положения двигателя (6) относительно нормали к днищу транспортера, именуемом углом направления колебаний ¡, путем изменения угла положения двигателя (6) относительно лотка транспортера механизмом (9), остов (10) крепится неподвижно, обеспечивая при первоначальной установке горизонтальное положение днища желоба вибротранспортера.
Псевдоожиженный слой, повышающий эффективность обработки СВЧ, формируется в зависимости от вида зерна путем изменения частоты враще-
ния п, массы т и эксцентриситета е эксцентриков (5) и изменения угла направления колебаний ¡.
В предлагаемой конструкции проблема уменьшения неравномерности воздействия ЭМП СВЧ решается следующим образом (рис. 3): эксцентрики 1, помимо продольных и вертикальных колебаний желоба за счет диаметрально противоположного положения на оси двигателя, вызывают колебания пружинной подвески 2 в поперечном сечении, а пружинная подвеска придает поперечным колебаниям дугообразные движения желобу транспортера 3, формируя при этом поворотно -колебательные движения в плоскости поперечного сечения желоба транспортера.
технологии и средства механизации сельского хозяйства хххххх
обеспечивает повышение качества его обработки при широком диапазоне регулировок, позволяющем проводить обработку различных сельскохозяйственных культур, снизить металлоемкость и удельные затраты энергии.
Работа устройства осуществляется следующим образом, зерно из бункера-дозатора подается на поверхность вибротранспортера, где подвергается воздействию ЭМП СВЧ. За счет наличия вертикальной составляющей в результирующей продольного движения зерна по транспортеру создается псевдоожи-женный слой, повышающий эффективность обработки семенного материала. Колебания желоба вибротранспортера при этом создают условия для снижения неравномерности воздействия ЭМП СВЧ.
Результаты предварительных экспериментов с диаметральным расположением эксцентриков и различным углом направлений колебаний ß и установки желоба транспортера а выявили следующее:
1) при работе создаются круговые колебательные движения, вызывающие смещение зерновок от центра транспортера к его периферии;
2) возле стенки транспортера скорость движения зерна замедляется и формируется эллипс (рис. 4);
3) в начале движения по вибрирующей поверхности желоба наблюдается общее снижение скорости движения зерна.
Рис. 3. Схема поворотно-колебательных движений желоба транспортера: 1 - эксцентрик;
2 - упругий элемент (пружина); 3 - транспортирующий орган (желоб) Fig. 3. Scheme of rotary-oscillatory movements of the conveyor chute: 1 - eccentric; 2 - elastic element (spring); 3 - transporting body (chute) Источник: разработано авторами на основании конструкции транспортера
Тем самым днище и стенки транспортера формируют динамическую СВЧ-камеру, изменяющую свое положение относительно неподвижного СВЧ-излучателя. Колебания днища и стенок желоба транспортера, постоянно изменяя условия отражения и рассеивания волн, выравнивают напряженность магнитного поля, повышая равномерность и эффективность обработки семян.
Таким образом, использование предложенной установки для СВЧ-обработки семенного зерна
а / a б / b
Рис. 4. Пример смещения материала (зерна) к стенкам желоба Fig. 4. An example of the displacement of the material (grain) to the walls of the gutter Источник: разработано авторами на основании экспериментальных исследований
technology and mechanization of agriculture
Для решения обозначившейся проблемы снижения общей скорости движения зернового материала и устранения эффекта «элипса» при вибротранспортировании была предложена гипотеза о компенсации негативного воздействия круговых колебаний за счет изменения кривизны рабочей поверхности транспортирующего органа.
Результаты Так как поверхность вибротранспортера должна обеспечивать интенсивное перемещение материала в псевдоожиженном состоянии по трем взаимно перпендикулярным направлениям, поэтому
предложена поверхность с поперечной кривизной, которая совершает сложное движение.
Вогнутая поверхность вибротранспортера представляет собой цилиндр радиуса . Ось цилиндра имеет наклон к горизонту под углом . Поверхность совершает поступательные колебания вдоль неподвижных осей и вращательные колебания
вокруг оси , которая параллельна оси цилиндра и проходит через полюс О (рис. 5). Двигатель вибратора жестко закреплен снизу подпружиненного цилиндрического лотка, по которому перемещаются частицы [11; 12; 13; 14; 16; 17].
Рис. 5. Силы, действующие на частицу в относительном движении Fig. 5. Forces acting on a particle in relative motion Источник: разработано авторами на основании теоретических данных
(1)
Уравнения переносного движения имеют вид: для поступательной составляющей (х1 = Ах соб(2 р ■ Ь), \г1 = Ат(2р ■ Ь) ; для вращения вокруг оси
(р = А<р бт(р ■ О (2)
и обеспечиваются двумя эксцентриками на валу двигателя вибратора, расположенными на разных концах вала, вращающегося с частотой р. Эксцентрики смонтированы в противофазе друг другу, поэтому за один оборот двигателя полюс совершает два поступательных колебания с частотой и амплитудами А х, А 2, м. Цилиндрический лоток поворачивается на угол вокруг оси с амплитудой вращательных колебаний , рад и частотой .
Дифференциальное уравнение относительного движения частицы по поверхности лотка имеет вид
тЩ = тд + N + Хг + Ж + Ж + %, (3) где т - масса частицы; ИИ - относительное ускорение; д - ускорение свободного падения; N - нормальная реакция поверхности; ^ - сила сухого трения скольжения; 4>е - переносная сила инерции; Фе - кориолисова сила инерции; Р^ - сила сопротивления относительному движению со стороны соседних частиц.
Дифференциальное уравнение движения после отрыва от поверхности запишем так
тЩ = тд + 4Ие + фС: + %. (4)
Определим силы, входящие в правую часть уравнений (3) и (4).
_технологии и средства механизации сельского хозяйства
Сила тяжести
mg = mg sin(a) ■ c — mg sin(p) -j +
+(—mg cos(a))cos(p) ■ k, (5)
где a — острый угол между вертикалью и осью zx (рис. 5).
Далее в силу малости угла ф для всех векторов сил полагаем sin(^) = 0, cos(p) = 1 и
mg = mg sin(a) ■i — 0^j + (—mg cos(a)) ■ k, где С, j,k — единичные векторы координатных осей х, у и z соответственно, которые жестко связаны с цилиндрической поверхностью.
И— нормальная реакция цилиндрической поверхности:
N = X gгаd(f) , (6)
где ( ) - вектор-градиент к поверхности
f = f (x,y,z); X — неопределенный множитель Ла-гранжа. Уравнение поверхности представим в виде
y2 + (z — (R + А ))2 — R2 = 0 ; (7)
тогда проекции градиента на оси равны:
дх
а/ 0
°i = 2 (z — (R + А)).
Модуль вектора-градиента равен
(8)
1дгас1(Л1 = 2^у2 + (г — (Я + А)) . (9) Нормальная реакция определится так N = 0-1 + 2 Х- у-]+2 Х-(г — (И + А ))-к, (10) при вогнутом желобе И модуль
|Я| = 1Х11дгаС(/)1 = 21хф2 + (г — (Я + А))2. (11) Сила трения о поверхность противоположна относительной скорости
ее = XI + у] + ¿к-, (12)
(13)
где г/ - коэффициент трения частицы о поверхность.
04)
Когда частица движется в зерновом слое, на нее действует сила сопротивления Р ^ , пропорциональная скорости относительного движения ^ = — ц - т-еег = —г - тхТ — ¡1 - ту) — ц - тгк. (15) Определим переносную силу инерции Фе, которую разложим на три составляющие
фее = <Ф>е О + Фе се + Фе е,
(16)
Ускорение полюса ее0 в проекции на оси координат 0ху2 равно:
= — 4р 2 Агсо б(2 р-г),
^оу = 0, (17)
/Ог = — 4р2Ат(2р -г) и тогда
У}0 = ¿-¡к = — 4 р2 А гс о з( 2 р -г)-1 + 0-} —
—4р2 А т(2 р-г) к; (18)
_> ФккО = — т///ох-1 + 0-]—т///огк, (19)
Ф еш - сила инерции, обусловленная осестремитель-ным ускорением, равным ш х (ш х г), причем г -радиус-вектор частицы в относительном движении: Феш = — тш х(шх г), (20)
учитывая, что
г = х-Т + у-]+г-к, (21)
перемножим вектор угловой скорости на радиус-вектор в относительном движении
Т Т к ^
ш х г = ш 0 0 = 0 - Т — ш гт] + шу - к,
х у г
и результат на угловую скорость векторно слева, получим
Т Г к шх( шхг)= ш 0 0 0 (—шг) шу = 0 - Т — ш2у - Г — ш2 г - к, и Ф^ - сила инерции, обусловленная осестреми-тельным ускорением (центробежная сила) равна
Фчш = 0 -Т + тш2 у - Т + тш2г - к. (22) Величина угловой скорости определится дифференцированием уравнения (2)
ш = ф = А^ сов(р - г), (23)
ФеТ - сила инерции, обусловленная вращательным ускорением, которое равно ехгТ и в проекциях на оси запишем
к
= 0 - Т — £г - Т + £у - к.
£ хг =
i
0
У
Тогда
ФеТ = 0 - Т + т£г - Т — т£у - к, (25)
где угловое ускорение есть производная от угловой скорости (22)
£ = ш = —А^2 зт(р - г). (25)
Определим силу инерции Кориолиса Ф^ через ускорение Кориолиса
Т Т к
Wе = 2шхiеr = 2'
где Фе0 — сила инерции, обусловленная ускорением полюса Wn
=i
ш 0 0
х у z
2&Z ■] + 2шу ■ к.
Фео = —mW0.
Тогда
Фс = —mWc = 0^i + 2mwz ■ j — 2m<^y ■ к. (26)
technology and mechanization of agriculture
Спроецируем уравнение (2) на оси координат:
mx = mg sin(a) — t^InI^ — л ■ mx — mW0x, my = 2Л ■ y — ï]InI — ¡л ■ my + m ш2y + ms z + 2 m шz, (27)
mz = — mg соs(a) + 2Л^ (z — (R + A)) — ï]InI — ¡л ■ mZ — mW0z + mш2z — msy — 2m шу.
При движении по поверхности две из трех ко-ординат(27) независимы, а одна определяется через уравнение связи (7) и нужна для определения множителя Лагранжа Л.
Выразим координату г из уравнения связи (7) при вогнутой поверхности лотка
z = R + A- ^2-у2. (28)
Возьмем производную по времени от уравнения (27), получим
УУ
z=
jR2-y2'
(29)
Для нахождения ускорения по оси г продифференцируем по времени еще раз, запишем
z = —
y2y2
yy
jR2-y2
)2 W-y1'
(30)
Таким образом, из третьего уравнения (27), учитывая, что Iвыражается через Л по соотношению (11), получим уравнения для определения х,у и Л (причем Л < 0)
тх = тд Бт(а) — — ц ■ тх — тШ0х,
ту = 2Л ■у — ^Л^^ — ц ■ ту + тш2у + тег + 2тшг,
À =
mz+mg с о s( а)+х ■ mz+mW qz—m с 2 z+m ey+2 m ay
2 (z-(R+A))—ri ■ 2Jy2 + (z—(R+A)) i=i
(31)
Подставив выражения (29) и (30) в (31), находим величину , по ней проекции и модуль нормальной реакции цилиндрической поверхности N.
Эти значения используем на следующем шаге численного интегрирования первых двух уравнений (31). При обращении в нуль множителя Лагранжа Л частица отрывается от поверхности и далее расчет идет по решению уравнений (4) в проекции на подвижные оси координат
(тх = тд б ( п( а) — ц ■ тх, ту = —ц ■ ту + тш2у + тег + 2тшг, тг = — тд соб(а) — ц ■ тг — тШ0 + тш2г — теу — 2тшу
(32)
до тех пор, пока расстояние от оси цилиндра до частицы не станет равным или большим R. Затем после преобразования конечных значений скоростей этого этапа движения в начальные условия для следующего этапа движения по уравнениям (31) про-
должаем решение до очередного отрыва от поверхности.
Определение начальных скоростей после соударения с поверхностью проводим в соответствии с теорией квазипластического удара.
УТН ~ЩК
V-CH
= в,
(33)
где ртН - начальная скорость соударения частицы и поверхности в проекции на касательную плоскость к поверхности, х>тК - конечная скорость соударения частицы и поверхности в проекции на касательную плоскость к поверхности, В - эмпирический коэффициент, имеющий значение в пределах 0,3 < В < 0,7.
Так как поверхность цилиндра слабо искривлена по отношению к плоскости (х,у), то полагаем, что относительные скорости частицы после соударения меняются в соответствии с (33) по выражениям
гхк = хн(1 — в),
\ук = ун(1 — В);
УУК
(34)
z=
W-y2'
где индекс Н - обозначает начало удара, а К - окончание удара.
Кроме того, полагаем, что время удара существенно меньше, чем время полета частицы, то есть за время удара положение лотка не меняется.
Составлена программа интегрирования дифференциальных уравнений движения (32) с учетом (34) методом усредненных ускорений, реализующая данный алгоритм расчета движения частицы, на языке С# [18; 19]. По результатам расчетов исследовались траектории частиц, имеющих разные начальные координаты. Интенсивность перемешивания оценивалась по вероятности пребывания частиц в разных зонах поверхности транспортера по оси у. Наиболее эффективным является равновероятное пребывание частиц на разных участках по ширине жёлоба у при различных начальных координатах х0,уо.
Обсуждение Полученная программа расчета движения частицы по вибрирующей поверхности позволит подобрать рациональные режимы работы и геометрическую форму желоба вибротранспортера.
V
_технологии и средства механизации сельского хозяйства хххххх
В качестве примера рассмотрим теоретиче- , , , ,
скую траекторию движения частицы по ровной и , , , ,
прямолинейной поверхности (для этого принят ра- Av = 0, 0 1 р ад, х0 = у0 = 0 м м. Результаты моде-
диус значительно больший размеров частицы лирования и их визуального представления для
R = 1 О 00 м ) при следующих начальных условиях: прямого дна желоба представлены на рисунке 5.
a / a
б / b
Рис. 6. Результаты моделирования и их визуального представления для прямого дна желоба ( )
при угловой скорости вращения эксцентриков со = 2 3 8,7 6 1 с ~ 1 (а) и со = 3 0 с ~ 1 (б) / Fig. 6. The results of modeling and their visual representation for the straight bottom of the trough (R = 1000 m) at the angular velocity of rotation of the eccentrics с = 2 3 8, 761 s ~1 (a) and с = 3 0 s _ 1 (b) Источник: разработано авторами на основании теоретических результатов
Из графика на рисунке 6 следует, что с более высокой угловой скоростью вращения эксцентриков частица приобретает более высокую скорость движения. Однако из-за инерциальных сил, воздействующих на частицу, значительно превышающих силу трения, требуется некоторое время на «раз-
гон», при этом она удаляется от оси ОX - траектория близка к ветви параболы. Тогда как при меньшей скорости вращения эксцентриков отклонение от оси значительно меньше и траектория соответствует синусоиде.
technology and mechanization of agriculture
Также в качестве примера рассмотрим теоретическую траекторию движения частицы по криволинейной поверхности с радиусом кривизны R = 1 м: п= 2 3 1 0 м и н "1, А = 0, 3 5 м , г] = 0,2 5 , а = 1
ц = 0 , В = 0, 5 , А х = 0, 12 4 м м , А 2 = 0 , 11 6 м м , Ар = 0, 0 1 р ад, хо = уо = 0 м м. Результаты моделирования и их визуального представления для прямого дна желоба представлены на рисунке 7.
а / a
б / b
Рис. 7. Результаты моделирования и их визуального представления для дна желоба с радиусом R = 1 м
при угловой скорости вращения эксцентриков со = 2 3 8, 76 1 с ~ 1 (а) и со = 3 0 с ~ 1 (б) / Fig. 7. The results of modeling and their visual representation for the bottom of the trough with a radius R = 1 m at the angular velocity of rotation of the eccentrics с = 2 3 8,7 61 s~1 (a) andc = 3 0 s _ 1 (b) Источник: разработано авторами на основании теоретических результатов
Из анализа рисунка 7 следует, что с высокой скоростью вращения эксцентриков траектория движения частицы имеет хаотичный характер. Тогда как при меньшей скорости вращения эксцентриков частица движется синусоидально и однонаправленно по направлению уклона желоба вблизи оси .
Заключение
Таким образом осуществлено моделирование движения частиц по поверхности с поперечной кри-
визной, совершающей колебательные движения относительно неподвижных осей и , а также качания относительно оси . Тем самым обеспечивая возможность интенсивного перемещения материала в псевдоожиженном состоянии по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Создаваемый псевдоожиженный слой позволит интенсифицировать процесс СВЧ-обработки зернового и семенного материала.
XXXXXX технологии и средства механизации сельского хозяйства XXXXXX
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Пискунов Д. А., Логачев А. В. Обзор СВЧ-установок для предпосевной обработки семян в сельском хозяйстве // Инновационные тенденции развития российской науки. Красноярск, 22—23 марта 2016 года. Красноярск : Красноярский государственный аграрный университет, 2016. С. 163—167.
2. Бастрон А. В., Заплетина А. В., Логачев А. В. Обзор СВЧ-установок для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур // Вестник КрасГАУ. 2015. № 5. С. 63—68.
3. Заплетина А. В., Логачев А. В., Пискунов Д. А. Установки для предпосевной СВЧ-обработки семян сельскохозяйственных культур // Инновационные тенденции развития российской науки. Красноярск, 22—23 марта 2016 года. Красноярск : Красноярский государственный аграрный университет, 2016. С. 153—157.
4. Кокорев А. А., Логачев А. В., Заплетина А. В. Анализ установок для предпосевной обработки семян овощных культур ЭМПСВЧ // Инновационные тенденции развития российской науки. Красноярск, 22—23 марта 2017 года. Красноярск : Красноярский государственный аграрный университет, 2017. С. 121—124.
5. Диденко А. Н. СВЧ-энергетика — теория и практика. М. : Наука, 2003.
6. Белов А. А. Совершенствование технологии и сверхвысокочастотных установок для повышения кормовой ценности фуражного зерна : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Мичуринск : ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет». 2017. 416 с.
7. Вербицкая Н. В., Соболева О. М., Кондратенко Е. П. Особенности воздействия электромагнитного поля на посевные качества семян пшеницы // Сборник научных трудов ВНИИОК. 2014. № 7. С. 28—31.
8. Червяков А. В., Курзенков С. В., Циркунов А. С. Изучения влияния СВЧ-обработки на посевные качества семян зерновых культур // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2013. Т. 1.№ 1. С. 194—200.
9. Хасанов Э. Р. Предпосевная обработка семян токами СВЧ с последующей инкрустацией // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. Т. 45. № 5. С. 83—86.
10. Исаев А. В. Эффективные режимы предпосевной обработки семян рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты: диссертация ... кандидата технических наук. Барнаул : Алтайский государственный технический университет имени И. И. Ползунова. 2016. 149 с.
11. Челомей В. Н. и др. Вибрации в технике. М. : Машиностроение. 1981.
12. Бать М. И., Джанелидзе Г. Ю., Кельзон А. С. Теоретическая механика в примерах и задачах. Том 2. Динамика. Учебное пособие для втузов. 3-е изд., стереотип. М. : Наука, 1966. 663 с.
13. Бутенин Н. В., Лунц Я. Л., Меркин Д. Р. Курс теоретической механики : учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям : в двух томах. Санкт-Петербург : Лань, 2008. 729 с.
14. Яблонский А. А., Никифорова В. М. Курс теоретической механики : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по техническим специальностям. Москва : Интеграл-Пресс, 2006. 603 с.
15. Окач М. А., Мухортов Д. И., Майоров Н. Д. Обзор СВЧ-установок для обеззараживания диэлектрических материалов // Естественные науки и медицина: теория и практика. Новосибирск, 12 января 2022 года. Новосибирск: ООО «Сибирская академическая книга», 2022. С. 4—8.
16. Блехман И. И., Бутенин Н. В., Ганиев Р. Ф. и др. Вибрации в технике : Справочник: в 6 томах / Председатель редакционного совета В. Н. Челомей. Москва : Научно-техническое издательство «Машиностроение», 1979. 351 с.
17. Блехман И. И. Теория вибрационных процессов и устройств. Вибрационная механика и вибрационная техника. Санкт-Петербург : Издательский дом «Руда и металлы», 2013. 640 с.
18. Шилдт Г. Полный справочник C# / Пер. с англ. и ред. Н. М. Ручко. Москва : Вильямс, 2008. 748 с.
19. Албахари Д. Ж., Албахари Б. C# 3:0. Справочник. 3 изд. Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2009.
944 с.
20. Коробков А. Н., Михайлова О. В. Совершенствование технологии и сверхвысокочастотных установок для обеззараживания комбикорма // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. 2018. № 20. С. 380—384.
Дата поступления статьи в редакцию 7.06.2022, одобрена после рецензирования 11.07.2022;
принята к публикации 13.07.2022.
XXXXXXXXXX technology and mechanization of agriculture XXXXXXXXXX
Информация об авторах: П. А. Савиных - д.т.н., профессор, Spin-код: 5868-9317; А. В. Алешкин - д.т.н., профессор, Spin-код: 5084-5478; А. Ю. Исупов - к.т.н., Spin-код: 5349-5383; Ф. А. Киприянов - к.т.н., доцент, Spin-код: 8937-8109; С. В. Белозерова - аспирант, Spin-код: 2414-9342.
Заявленный вклад авторов: Савиных П. А. - научное руководство, осуществление критического анализа и доработка текста. Алешкин А. В. - обозначение методологической основы исследования.
Исупов А. Ю. - проведение анализа и подготовка первоначальных выводов, анализ полученных результатов. Киприянов Ф. А. - формулирование основной концепции исследования.
Белозерова С. В. - проведение экспериментов, анализ полученных результатов, написание окончательного варианта текста.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REFERENCES
1. Piskunov D. A., Logachev A. V. Obzor SVCH-ustanovok dlya predposevnoj obrabotki semyan v sel'skom hozyajstve [Overview of microwave installations for pre-sowing seed treatment in agriculture], Innovacionnye ten-dencii razvitiya rossijskoj nauki [Innovative trends in the development of Russian science], Krasnoyarsk, 22-23 marta 2016 goda. Krasnoyarsk : Krasnoyarskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2016, pp. 163-167.
2. Bastron A. V., Zapletina A. V., Logachev A. V. Obzor SVCH-ustanovok dlya predposevnoj obrabotki semyan sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Review of microwave installations for pre-sowing treatment of seeds of agricultural crops], VestnikKrasGAU [Bulletin of KrasGAU], 2015, No. 5, pp. 63-68.
3. Zapletina A. V., Logachev A. V., Piskunov D. A. Ustanovki dlya predposevnoj SVCH-obrabotki semyan sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Installations for pre-sowing microwave treatment of agricultural seeds], Innovacionnye tendencii razvitiya rossijskoj nauki [Innovative trends in the development of Russian science], Krasnoyarsk, 22-23 marta 2016 goda. Krasnoyarsk : Krasnoyarskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2016. pp. 153-157.
4. Kokorev A. A., Logachev A. V., Zapletina A. V. Analiz ustanovok dlya predposevnoj obrabotki semyan ovoshchnyh kul'tur EMPSVCH [Analysis of installations for pre-sowing treatment of vegetable seeds by microwave EMF], Innovacionnye tendencii razvitiya rossijskoj nauki [Innovative trends in the development of Russian science], Krasnoyarsk, 22-23 marta 2017 goda. Krasnoyarsk : Krasnoyarskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, 2017. pp.121-124.
5. Didenko A. N. SVCH-energetika - teoriya i praktika [Microwave power engineering - theory and practice], Moscow: Nauka, 2003.
6. Belov A. A. Sovershenstvovanie tekhnologii i sverhvysokochastotnyh ustanovok dlya povysheniya kor-movoj cennosti furazhnogo zerna [Improvement of technology and ultra-high-frequency installations to increase the feed grain feed value. Dr. Sci. (Engineering) diss.], Michurinsk : FGBOU VO «Michurinskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet». 2017. 416 p.
7. Verbickaya N. V., Soboleva O. M., Kondratenko E. P. Osobennosti vozdejstviya elektromagnitnogo polya na posevnye kachestva semyan pshenicy [Features of the electromagnetic field effect on the sowing qualities of wheat seeds], Sbornik nauchnyh trudov VNIIOK [Collection of scientific papers of VNIIOK], 2014, No. 7, pp. 28-31.
8. Chervyakov A. V., Kurzenkov S. V., Cirkunov A. S. Izucheniya vliyaniya SVCH-obrabotki na posevnye ka-che-stva semyan zernovyh kul'tur [Studies of the effect of microwave processing on the sowing qualities of grain seeds], Vestnik Baranovichskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnicheskie nauki [Bulletin of Baranovichi State University. Series: Technical Sciences], 2013, Vol. 1, No. 1, pp. 194-200.
9. Hasanov E. R. Predposevnaya obrabotka semyan tokami SVCH s posleduyushchej inkrustaciej [Pre-sowing treatment of seeds with microwave currents followed by inlay], Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrar-nogo universiteta [Proceedings of the Orenburg State Agrarian University], 2013, Vol. 45, No. 5, pp. 83-86.
XXXXXX технологии и средства механизации сельского хозяйства XXXXXX
10. Isaev A. V. Effektivnye rezhimy predposevnoj obrabotki semyan rapsa v elektromagnitnom pole sverhvysokoj chastoty [Effective modes of pre-sowing treatment of rapeseed seeds in an ultra-high frequency electromagnetic field. Ph. D. (Engineering) diss.], Barnaul : Altajskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet imeni I. I. Polzunova. 2016. 149 p.
11. Chelomej V. N. i dr. Vibracii v tekhnike [Vibrations in technology], Moscow: Mashinostroenie. 1981.
12. Bat' M. I., Dzhanelidze G. Yu., Kel'zon A. S. Teoreticheskaya mekhanika v primerah i zadachah [Theoretical mechanics in examples and problems], Vol. 2. Dinamika. Uchebnoe posobie dlya vtuzov. 3-rd ed., Moscow: Nau-ka, 1966. 663 p.
13. Butenin N. V., Lunc Ya. L., Merkin D. R. Kurs teoreticheskoj mekhaniki [Course of theoretical mechanics], uchebnoe posobie dlya studentov vysshih uchebnyh zavedenij, obuchayushchihsya po tekhnicheskim special'nos-tyam, In 2 vol., Saint-Petersburg : Lan', 2008. 729 p.
14. Yablonskij A. A., Nikiforova V. M. Kurs teoreticheskoj mekhaniki [Course of theoretical mechanics], uchebnoe posobie dlya studentov vuzov, obuchayushchihsya po tekhnicheskim special'nostyam. Moscow: IntegralPress, 2006. 603 p.
15. Okach M. A., Muhortov D. I., Majorov N. D. Obzor SVCH-ustanovok dlya obezzarazhivaniya dielektri-cheskih materialov [Review of microwave installations for disinfection of dielectric materials], Estestvennye nauki i medicina: teoriya i praktika [Natural sciences and medicine: theory and practice], Novosibirsk, 12 yanvarya 2022 goda. Novosibirsk: OOO «Sibirskaya akademicheskaya kniga», 2022. pp. 4-8.
16. Blekhman I. I., Butenin N. V., Ganiev R. F. i dr. Vibracii v tekhnike [Vibrations in technology : A reference book], In 6 vol., In V. N. Chelomej (ed.), Moscow: Nauchno-tekhnicheskoe izdatel'stvo «Mashino-stroenie», 1979. 351 p.
17. Blekhman I. I. Teoriya vibracionnyh processov i ustrojstv. Vibracionnaya mekhanika i vibracionnaya tekhnika [Theory of vibration processes and devices. Vibration mechanics and vibration technology], Saint-Petersburg: Publ. «Ruda i metally», 2013. 640 p.
18. Shildt G. Polnyj spravochnik C# [Complete reference book C#], Per. s angl. i red. N. M. Ruchko. Moscow: Vil'yams, 2008, 748 p.
19. Albahari D. Zh., Albahari B. C# 3:0. Spravochnik [C# 3:0. Handbook.], 3-rd ed. Saint-Petersburg : BHV-Peterburg, 2009, 944 p.
20. Korobkov A. N., Mihajlova O. V. Sovershenstvovanie tekhnologii i sverhvysokochastotnyh ustanovok dlya obezzarazhivaniya kombikorma [Improvement of technology and ultra-high-frequency installations for disinfection of compound feed], Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozyajstva [Topical issues of improving the technology ofproduction and processing of agricultural products], 2018, No. 20, pp. 380-384.
The article was submitted 7.06.2022; approved after reviewing 11.07.2022; accepted for publication 13.07.2022.
Information about the authors: P. A. Savinykh - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin-code: 5868-9317; A. V. Aleshkin - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Spin-code: 5084-5478; A. Y. Isupov - Ph. D. (Engineering), Spin-code: 5349-5383;
F. A. Kipriyanov - Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Spin-code: 8937-8109; S. V. Belozerova - graduate student, Spin code: 2414-9342.
The declared contribution of the authors: Savinykh P. A. - scientific guidance, implementation of critical analysis and revision of the text. Aleshkin A. V. - designation of the methodological basis of the study.
Isupov A. Yu. - analysis and preparation of initial conclusions, analysis of the results obtained Kupriyanov F. A. - formulation of the basic concept of research
Belozerova S. V. - conducting experiments, analyzing the results obtained, writing the final version of the text
The authors declare that there is no conflict of interest.
