Methodological aspects of determining the coefficient of kinetic friction of wheat kernels on an inclined plane

Konopka, S.; Kolankowska, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Methodological aspects of determining the coefficient of kinetic friction of wheat kernels on an inclined plane

Autorzy

Konopka S. , Kolankowska E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Metodyczne aspekty wyznaczania kinetycznego współczynnika tarcia ziarniaków pszenicy metodą równi pochyłej

Języki publikacji

Abstrakty

One of the most popular methods of determining the coefficient of kinetic friction between a pair of solid objects involves an inclined plane. However, manual measurements of the time taken by a particle to travel a certain distance (usually performed with a stopwatch) and the angle of an inclined plane (on a scale) are not always highly accurate or precise. The coefficient of kinetic friction has to be determined on the assumption that a particle moves in uniformly accelerated motion. The aim of this study was to analyse particles moving in uniformly accelerated motion on an inclined plane and to modify the method of measuring movement parameters. A mechatronic measuring device and a high-speed camera were used to monitor the movement of wheat kernels on a steel friction plate. The experimental variables were the distance between photosensors (length of the measured section) and the kernel’s position relative to the direction of movement. An analysis of the mean values of time taken by particles to travel different distances revealed that the particles were not moving in uniformly accelerated motion. The results indicate that the coefficient of kinetic friction of irregularly shaped particles cannot be determined reliably on an inclined plane. Several recommendations for modifying the test stand were proposed.

Jednym z bardziej popularnych sposobów wyznaczania tzw. kinetycznego współczynnika tarcia zewnętrznego między parą ciał stałych jest metoda równi pochyłej. Niestety, manualny pomiar czasu ruchu cząstki (zazwyczaj za pomocą stopera) oraz wzrokowy odczyt (na skali) wartości kąta mają bezpośredni związek z dokładnością i precyzją pomiarów. Dodatkowym, koniecznym do spełnienia warunkiem, by możliwe było wyznaczanie wartości kinetycznego współczynnika tarcia jest założenie, że cząstka porusza się po podłożu ruchem jednostajnie przyspieszonym. Celem pracy była weryfikacja warunku poruszania się cząstek ruchem jednostajnie przyspieszonym po podłożu zamocowanym do równi oraz modyfikacja techniki pomiaru parametrów ruchu. Do badań wykorzystano mechatroniczne urządzenie pomiarowe oraz kamerę do szybkich zdjęć, umożliwiającą monitorowanie ruchu cząstek (ziarniaków pszenicy po podłożu ze stali). Zmieniano: odległość między fotokomórkami (długość odcinka pomiarowego) oraz wariant ułożenia ziarniaka w stosunku do kierunku ruchu. Analiza średnich wartości czasu przebycia określonych odcinków pomiarowych (dla poszczególnych ułożeń ziarniaków) wykazała, że nie mają one znamion charakterystycznych dla ruchu jednostajnie przyspieszonego. Stwierdzono, że wyznaczanie kinetycznego współczynnika tarcia metodą równi pochyłej dla cząstek o nieregularnym kształcie jest mało wiarygodne. Zaproponowano wskazówki dotyczące modernizacji stanowiska pomiarowego.

Słowa kluczowe

coefficient of kinetic friction of seeds inclined plane mechatronic measuring device

kinetyczny współczynnik tarcia nasion metoda równi pochyłej mechatroniczne urządzenie pomiarowe

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2018

Tom

nr 2

Strony

45--50

Opis fizyczny

Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Konopka S.

University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Michała Oczapowskiego 11, 10-719 Olsztyn, Poland

autor

Kolankowska E.

University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Michała Oczapowskiego 11, 10-719 Olsztyn, Poland

Bibliografia

1. Lawton P. J.: Coefficients of friction between cereal grain and various silo wall materials. J. Agric. Eng. Res., 1980, 25(1), pp. 75–86.
2. Nosal S.: Tribologia. Wprowadzenie do zagadnień tarcia, zużywania i smarowania. Publishing House of the Poznan University of Technology. 2012.
3. Chevanan N., Womac A. R., Bitra V. S. P., Yoder D. C., Sokhansanj S.: Flowability parameters for chopped switchgrass, wheat straw and corn stover. Powder Technol. 2009, 193, pp. 79–86, http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2009.02.009.
4. Fitzpatrick J. J., Barry K., Cerqueira P. S. M., Iqbal T., O’Neill J., Ross Y. H.: Effect of composition and storage conditions on the flowability of dairy powders. Int. Dairy J. 2007, 17(4), pp. 383–392, http://dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2006.04.010.
5. Ganesan V., Muthukumarappan K., Rosentrater K. A.: Flow properties of DDGS with varying soluble and moisture contents using jenike shear testing. Powder Technol 2008, 187(2), pp. 130–137, http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2008.02.003.
6. Landillon V., Cassan D., Morel M.-H., Cuq B.: Flowability, cohesive, and granulation properties of wheat powders; J. Food Eng. 2008, 86(2), pp. 178–193, https://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.09.022.
7. Mattsson J. E., Kofman P. D.: Method and apparatus for measuring the tendency of solid biofuels to bridge over openings. Biomass and Bioenerg. 2002, 22(3), pp. 179–185, https:/dx./doi.org/10.1016/S0961-9534(01)00067-8.
8. Schwedes J., Review on testers for measuring flow properties of bulk solids. Granular Matter 2003, 5, pp. 1–43, https://dx.doi.org/10.1007/s10035-002-0124-4.
9. Zou Y., Brusewitz G. H.: Flowability of uncompacted marigold powder as affected by moisture content. J. Food Eng. 2002, 55(2), pp. 165–171, https://dx.doi.org/10.1016/S0260-8774(02)00060-2.
10. Borys P.: Skąd się bierze tarcie? Publishing House of the Silesian University of Technology, FOTON 106. 2009.
11. Lawrowski Z.: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie; Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 2008 (in Polish).
12. Przywara M., Oliwa J., Opaliński I.: Wpływ wilgotności na charakterystyki płynięcia alternatywnych biopaliw stałych. Cz. 1. Biomasa leśna i AGRO, Inż. Ap. Chem. 2013; 52, 6, pp. 554–556 (in Polish).
13. Vilde A., Sevostjanovs G., Nowak J.: Theories of friction and their applicability to soil. TEKA Kom. Mot. Energ. Roln. – OL PAN, 2007, 7, pp. 250–260.
14. Horabik J., Molenda M.: Właściwości fizyczne sypkich surowców spożywczych. Zarys katalogu; Acta Agrophysica; Lublin, 74, Publisher: Bohdan Dobrzański Institute of Agrophysics Polish Academy of Sciences, 2002 (in Polish).
15. Izli N., Unal H., Sincik M.: Physical and mechanical properties of rapeseed at different moisture content. International Agrophysics, 2009, 23, pp. 137–145.
16. Kara M., Bastaban S., Öztürk I., Kalkan F., Yildiz C.: Moisture dependent frictional and aerodynamic properties of safflower seeds. International Agrophysics, 2012, 26, pp. 203–205.
17. Kibar H., Öztürk T.: Physical and mechanical properties of soybean. International Agrophysics, 2008, 22, pp. 239–244.
18. Taheri-Garavand A., Nassiri A., Gharibzahedi S. M. T.: Physical and mechanical properties of hemp seed. International Agrophysics, 2012, 26, pp. 211–215.
19. Kaliniewicz Z., Rawa T.: Laboratorium z maszyn rolniczych; Publisher: Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie 2000 (in Polish).
20. Konopka S.: Analiza procesu separacji nasion gryki przy wykorzystaniu prętowych powierzchni roboczych; Inżynieria Rolnicza 2006, 8(83) (in Polish).
21. Bakier S., Konopka S., Lipiński A., Anders A., Obidziński S., Bareja K., Bajko E.: Mechaniczne metody wyznaczania współczynników tarcia statycznego pojedynczych cząstek roślinnych materiałów sypkich. Innowacyjne metody w badaniach agrofizycznych, Publisher: Wyd. Naukowe FRNA, Lublin 2015, pp. 29–66, ISBN 9788360489284 (in Polish).
22. Bareja K.: Badanie współczynników tarcia zewnętrznego wybranych nasion przy wykorzystaniu urządzenia z mechatronicznym układem pomiarowym; Praca doktorska, Wydział Nauk Technicznych, Uniwersytet Warmińsko Mazurski w Olsztynie, 19.03. 2015 r. (in Polish).
23. Gizińska-Urbańska R., Konopka S.: Comparison of external friction coefficients for single seeds in the stabilised system. Agr. Eng., 2014, 2(150), pp. 201–208, http://dx.medra.org/10.14654/ir.2014.150.046.
24. Rabiej M.: Statystyka z programem Statistica [Statisctics in Statistica software]; Publisher: Helion, Gliwice, 2012, pp. 1–344 (in Polish).
25. Horabik J.: Charakterystyka właściwości fizycznych roślinnych materiałów sypkich istotnych w procesach składowania. Acta Agrophysica; Lublin, 2001, 54, Publisher: Bohdan Dobrzański Institute of Agrophysics Polish Academy of Sciences, 2001 (in Polish).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-934633ef-8be8-4bca-9285-aa1cb4136f3c