agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2020.21.1.62-70agronauka-480Research ArticleМЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯMECHANIZATION , ELECTRIFICATION , AUTOMATIONРасчет траекторий частиц в пневмосепарирующем канале различными методамиCalculation of particle trajectories in the pneumatic separation channel using various methodshttps://orcid.org/0000-0002-5287-1532БурковА. И.BurkovA. I.

Бурков Александр Иванович, доктор техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией зерно- и семяочистительных машин 

д. 166а, ул. Ленина, г. Киров, 610007, e-mail: priemnaya@fanc-sv.ru

Alexander I. Burkov, DSc in Engineering, professor, leading researcher, Head of the Laboratory of Grain and Seed Cleaning Machines

Lenin str., 166a, Kirov, 610007, e-mail: priemnaya@fanc-sv.ru

burkov.46@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1448-9930ГлушковА. Л.GluhkovA. L.

Глушков Андрей Леонидович, кандидат техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории зерно- и семяочистительных машин 

д. 166а, ул. Ленина, г. Киров, 610007, e-mail: priemnaya@fancsv.ru

Andrei L. Gluhkov, PhD in Engineering, senior researcher, the Laboratory of Grain and Seed Cleaning Machines 

Lenin str., 166a, Kirov, 610007, e-mail: priemnaya@fanc-sv.ru

priemnaya@fancsv.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3910-8620ЛазыкинВ. А.LazukinV. A.

Лазыкин Виктор Алексеевич, кандидат техн. наук, научный сотрудник лаборатории зерно- и семяочистительных машин 

д.166а, ул. Ленина, г. Киров, 610007, e-mail: priemnaya@fanc-sv.ru

Victor A. Lazukin, PhD in Engineering, researcher, the Laboratory of Grain and Seed Cleaning Machines 

Lenin str., 166a, Kirov, 610007, e-mail: priemnaya@fanc-sv.ru

ellestar@bk.ruФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого»РоссияFederal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. RudnitskyRussian Federation2020040320202116270Copyright © Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А., 20202020Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А.Burkov A.I., Gluhkov A.L., Lazukin V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/480

Приведено сравнение траекторий частиц в пневмосепарирующем канале (ПСК) фракционного сепаратора семян СП-2Ф и его отводе, рассчитанных методом компьютерного моделирования и двумя экспериментальнотеоретическими методами. Последние основаны на учете реального поля скоростей воздушного потока. В одном варианте поле скоростей измеряли в режиме без зерновой нагрузки, во втором  при номинальной зерновой нагрузке. Исследования проводили в разделенном на две части перегородкой вертикальном ПСК с опорной сеткой. В варианте с теоретическим полем скоростей траектории легких и зерновых примесей в I части ПСК смещены ближе к наружной стенке. Во II части канала частицы со скоростью витания 8,0...10,0 м/с выносятся вверх, а со скоростью витания 11,0 м/с падают вниз в очищенный материал. С экспериментальным полем скоростей без зерновой нагрузки частицы со скоростью витания 7,0...10,0 м/с поднимаются вверх во второй части ПСК. В варианте с зерновой нагрузкой частицы со скоростью витания 7,0...9,0 м/с поднимаются вверх и рикошетят о внутреннюю стенку ПСК и стенку отвода, а частицы со скоростью витания более 10,0 м/с падают вниз в очищенный материал. В варианте эксперимента с зерновой нагрузкой скорость частиц со скоростью витания 5,0...9,0 м/с при выходе из отвода ПСК в сравнении с другими вариантами более выровненная  2,3...2,7 м/с, а вектор скорости большинства частиц направлен под меньшим углом к горизонту: от 4 вверх до 17 вниз от горизонтали. Наиболее точным является расчет траекторий частиц с использованием поля скоростей в ПСК при номинальной зерновой нагрузке. Результаты исследования могут быть использованы при теоретическом обосновании конструктивных параметров пневмосистем зерноочистительных машин.

The article presents the comparison testing of particle trajectories in the pneumatic separation channel (PSC) of the pneumatic seed separator SP-2F and its bend, calculated using computer simulation method and two experimental-theoretical methods. They are based on taking into account the real airflow velocity field. In the first variant, the velocity field was measured in an idle mode, in the second at the nominal grain load. The studies were carried out in a vertical PSC with a supporting grid divided into two parts by a partition wall. In the variant with the theoretical velocity field the trajectories of light and grain impurities in the first part of the PSC are shifted closer to the outer wall. In the second part of the channel, particles with hovering speed of 8.0...10.0 m/s are carried upwards, and with hovering speed of 11.0 m/s they fall down into the purified material. In the variant of the experiment in an idle mode, particles with the hovering speed of 7.0...10.0 m/s rise up in the second part of the PSC. In the variant with grain load, particles with the hovering speed of 7.0...9.0 m/s rise upward and ricochet off the inner walls of the PSC and a bend wall, and particles with the hovering speed of more than 10.0 m/s fall down into the purified material. In the variant of the experiment with the grain load, the particle velocity with the hovering speed of 5.0...9.0 m/s at the exit of the PSC bend is more evened as compared to other options - 2.3...2.7 m/s, and the velocity vector of most particles is directed at a lower angle to the horizontal: from 4 up from the horizontal to 17 down from the horizontal. The most accurate is the calculation of particle trajectories using the velocity field in the PSC at the nominal grain load. The results of the study can be useful in the theoretical substantiation of the design parameters of pneumatic systems of grain cleaning machines.

пневмосепаратортеоретический и экспериментально-теоретические методы расчета траекторий частицскорость витанияpneumatic separatortheoretical and experimental-theoretical methods of particle trajectories calculationhovering velocityБлагодарности: работа выполнена в рамках Государственного задания ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока (тема № 0767-2019-0094).Acknowledgement: the research was carried out within the state assignment of the Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky (theme No. 0767-2019-0094).ReferencesБутовченко А. В., Дорошенко А. А., Савченко А. А., Шубин А. И. Использование программного комплекса "FLOWVISION" для определения характеристик воздушного потока в пневмоканале. Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: материалы 7-ой Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 17-ой Междунар. агропромышленной выставки "Интерагромаш-2014", 25-27 февр. Ростов н/Д, 2014. С. 52-54.Butovchenko A. V., Doroshenko A. A., Savchenko A. A., Shubin A. I. Ispol'zovanie programmnogo kompleksa "FLOWVISION" dlya opredeleniya kharakteristik vozdushnogo potoka v pnevmokanale. Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel'skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: materialy 7-oy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. v ramkakh 17-oy Mezhdunar. agropromyshlennoy vystavki "Interagromash-2014", 25-27 fevr. [Use of the software complex "FLOWVISION" for determining the characteristics of the air flow in the pneumatic channel. Current state and prospects of agricultural machine building: Proceedings of the 7th International scientific and practical agroindustrial exhibition "Interagromash-2014", 25-27 fevr. Rostov n/D, 2014. pp. 52-54.Мударисов С. Г., Бадретдинов И. Д. Оптимизация параметров пневматической системы зерноочистительной машины. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2011;(1):6-7.Mudarisov S. G., Badretdinov I. D. Optimizatsiya parametrov pnevmaticheskoy sistemy zernoochistitel'noy mashiny. [Optimization of parameters of the pneumatic system of the grain cleaning machine]. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva. 2011;(1):6-7. (In Russ.).Алямовский А. А. Solid Works 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике. СПб.: БХВ – Петербург, 2008. 1040 с.Alyamovskiy A. A. Solid Works 2007/2008. Komp'yuternoe modelirovanie v inzhenernoy praktike. [Solid Works 2007/2008. Computer modeling in engineering practice]. Saint-Petersburg: BKhV – Peterburg, 2008. 1040 p.Алямовский А. А. Инженерные расчёты в Solid Works Simulation. М.: ДМК Пресс, 2010. 464 с. Режим доступа: https://www.pdfdrive.com/Инженерные-расчеты-в-solidworks-simulation-e156966405.htmlAlyamovskiy A. A. Inzhenernye raschety v Solid Works Simulation. [Engineering calculations in Solid Works Simulation]. Moscow: DMK Press, 2010. 464 p. URL: https://www.pdfdrive.com/Инженерные-расчеты-вsolidworks-simulation-e156966405.htmlБурков А.И., Алешкин А.В., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. Способ определения траектории движения частицы зернового материала в пневмосепарирующем канале: пат. № 2669053 Российская Федерация. №2017116028: заяв. 04.05.2017; опубл. 08.10.2018. Бюл. №28. 2с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/669/053/%D0%98%D0%97-02669053-00001/document.pdfBurkov A. I., Aleshkin A. V., Glushkov A. L., Lazykin V. A. Method for determining the trajectory of a grain material particle in a pneumatic separation channel: Patent RF, no. 2669053, 2017. URL: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/669/053/%D0%98%D0%97-02669053- 00001/document.pdfБурков А. И., Глушков А. Л., Лазыкин В. А. Усовершенствованный экспериментально-теоретический метод расчёта траектории частиц в пневмосепарирующем канале. Аграрная наука Евро-СевероВостока. 2018;(3):87-92. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2018.64.3.87-92Burkov A. I., Glushkov A. L., Lazykin V. A. Usovershenstvovannyy eksperimental'no-teoreticheskiy metod rascheta traektorii chastits v pnevmosepariruyushchem kanale. [Improved experimental theoretical method for calculating the trajectory of particles in the pneumo-separating channel]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2018;(3):87-92. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072- 9081.2018.64.3.87-92Бурков А. И., Лазыкин В. А. Фракционный пневматический сепаратор семян СП-2Ф. Сельский механизатор. 2016;(3):4-5.Burkov A. I., Lazykin V. A. Fraktsionnyy pnevmaticheskiy separator semyan SP-2F. [Fractional pneumatic separator of seeds SP-2F]. Sel'skiy mekhanizator. 2016;(3):4-5. (In Russ.).Ревякин Е. Л., Антышев Н. М. Технологические требования к новым техническим средствам в растениеводстве. М.: Росинформагротех, 2008. 60 с. Режим доступа: https://id.b-ok.cc/book/3243361/c765c9Revyakin E. L., Antyshev N. M. Tekhnologicheskie trebovaniya k novym tekhnicheskim sredstvam v rastenievodstve. [Technological requirements for new technical means in crop production]. Moscow: Rosinformagrotekh, 2008. 60 p. URL: https://id.b-ok.cc/book/3243361/c765c9Krzysztof J. Wołosz, Jacek Wernik. Pneumatic pulsator design as an example of numerical simulations in engineering applications. Central European Journal of Engineering. 2012;2(1):76-82. DOI: https://doi.org/10.2478/s13531- 011-0050-5Krzysztof J. Wołosz, Jacek Wernik. Pneumatic pulsator design as an example of numerical simulations in engineering applications. Central European Journal of Engineering. 2012;2(1):76-82. DOI: https://doi.org/ 10.2478/s13531-011-0050-5Zhukovetskaya S. Air flowing spatial modeling and simulation with Solidworks CAD. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki. 2018;13:79–87. URL: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-0e92a018-6f21-48cf-ae47-cf138a92f844Zhukovetskaya S. Air flowing spatial modeling and simulation with Solidworks CAD. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki. 2018;13:79-87. URL: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/ele-ment/bwmeta1.element.baztech-0e92a018-6f21-48cf-ae47-cf138a92f844Jiang H, Lu L, Sun K. Computational fluid dynamics (CFD) modeling of particle deposition in a twodimensional turbulent channel air flow: study of influence factors: Indoor Built Environ 2012;21(2):264-272. DOI: https://doi.org/10.1177/1420326X11414939Jiang H, Lu L, Sun K. Computational fluid dynamics (CFD) modeling of particle deposition in a two-dimensional turbulent channel air flow: study of influence factors: Indoor Built Environ 2012;21(2):264-272. DOI: https://doi.org/10.1177/1420326X11414939Поршнев С. В., Беленкова И. В. Численные методы на базе Mathcad. СПб.: БХВ-Петербург, 2012. 456 c. Режим доступа: https://avidreaders.ru/book/chislennye-metody-na-baze-mathcad-cd.htmlPorshnev S. V., Belenkova I. V. Chislennye metody na baze Mathcad. [Numerical methods based on Mathcad]. Saint-Petersburg: BKhV-Peterburg, 2012. 456 p. URL: https://avidreaders.ru/book/chislennye-metodyna-baze-mathcad-cd.htmlСолодов А. П. Mathcad. Дифференциальные модели. М.: МЭИ, 2002. 239 с. Режим доступа: http://en.bookfi.net/book/719446Solodov A. P. Mathcad. Differentsial'nye modeli. [Mathcad Differential models]. Moscow: MEI, 2002. 239 p. URL: http://en.bookfi.net/book/719446

The authors declare that there are no conflicts of interest present.