Ергономічні аспекти моделювання процесу сепарації матеріалу на стаціонарних гвинтових поверхнях
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2021.05.086Анотація
Рух матеріальних частинок по гравітаційних поверхнях, тобто рух частинок по поверхнях під дією сили власної ваги, використовується у спеціальних пристроях для їх сепарації за фізико-механічними властивостями. Для цього застосовуються стаціонарні гвинтові поверхні сталого кроку.
Нині в цілому ряді праць розглянутий розрахунок взаємозв’язку між кінематичними параметрами руху, коефіцієнтом тертя і конструктивними параметрами сепаратора, коли його поверхня є розгортним гелікоїдом.
Мета дослідження – дослідити гвинтові поверхні із різними конструктивними параметрами на предмет покращення їх роздільної здатності за допомогою математичного і геометричного моделювання процесу без виготовлення моделей поверхонь.
Розв’язанню задачі побудови траєкторії руху матеріальної частинки по поверхні під дією сили власної ваги передує задача знаходження траєкторії на похилій площині. Якщо на похилу площину попадає матеріальна частинка з певною початковою швидкістю vо і певним кутом нахилу до горизонту, то вона буде рухатися по певній кривій (у випадку відсутності тертя і опору повітря траєкторією буде парабола).
Отримано систему рівнянь, яка описує рух матеріальної точки по гравітаційній поверхні в загальному випадку. Якщо її розписати для конкретної поверхні, то вона буде нелінійною і для її інтегрування потрібно застосовувати чисельні методи. Сучасні програмні продукти дають можливість не тільки знаходити траєкторію руху частинки, а і показати її на поверхні і навіть зробити анімацію, яка по суті заміняє швидкісну зйомку. Такий підхід дає змогу досліджувати кінематичні параметри руху по різних гвинтових поверхнях без натурних зразків цих поверхонь, що значно здешевлює пошук потрібних поверхонь.
Розглянуто рух частинок по гвинтовому коноїду та розгортному гелікоїду. Моделювання руху матеріальної частинки по гвинтових поверхнях і його дослідження сучасними засобами чисельного інтегрування і візуалізації показали, що для різних поверхонь характер руху частинки теж буде різний. При русі по поверхні гвинтового коноїда частинка за наявності тертя спочатку розганяється, а потім зупиняється на значній відстані від його осі. Щоб запобігти цьому, потрібно брати обмежений відсік коноїда як по висоті, так і по його периферії. При русі частинки по поверхні розгортного гелікоїда її швидкість з часом стає постійною, а траєкторією після цього буде гвинтова лінія.
Ключові слова: рух частинок, гвинтові поверхні, гвинтовий коноїд, розгортний гелікоїд, моделювання
Посилання
Anikin, M. F., Ivanov, V. D., Pevzner, M. L. (1970). Vintovyye separatory dlya obogashcheniya rud [Screw separators for ore beneficiation]. Moskow: Nedra, 184.
Zaika, P. M., Maznev, G. E. (1978). Separatsiya semyan po kompleksu fiziko-mekhanicheskikh svoystv [Separation of seeds by a complex of physical and mechanical properties]. Moskow: Kolos, 287.
Zaika, P. M. (1992). Izbrannyye zadachi zemledel′cheskoy mekhaniki [Selected tasks of agricultural mechanics]. Kyiv: Izd-vo USKHA, 507.
Sysoyev, N. I. (1949). Teoreticheskiye osnovy i raschet sortirovki "Zmeyka" [Theoretical foundations and calculation of the " Zmeyka " sorting]. Sel′khozmashiny, 8, 5 - 8.
Voitiuk, D. H., Pylypaka, S. F. (2003). Znakhodzhennia traiektorii rukhu materialnoi tochky po hravitatsiinii rozghortnii poverkhni na prykladi rozghortnoho helikoida [Finding the trajectory of a material point on a gravitational unfolding surface on the example of an unfolding helicoid]. Mekhanizatsiia i enerhetyka silskoho hospodarstva. IV mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsiia MOTROL-2003. Kyiv: NAU, 6, 113-126.
Voitiuk, D. H., Pylypaka, S. F. (2002). Znakhodzhennia traiektorii rukhu materialnoi chastynky po hravitatsiinykh liniichatykh poverkhniakh iz horyzontalnymy tvirnymy [Finding the trajectory of a material particle on gravitational linear surfaces with horizontal generators]. Zbirnyk naukovykh prats NAU "Mekhanizatsiia silskohospodarskoho vyrobnytstva", 12, 58-69.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
