Determination of ways of improving the process of separation of seed materials on the working surface of the pneumatic sorting table

• Autorzy: Bredykhin Vadym , Shchur Taras , Kis-Korkishchenko Liliia , Denisenko Serhii , Ivashchenko Serhii , Marczuk Andrzej , Dzhidzhora Oleg , Kubon Maciej

Identyfikatory

DOI

10.2478/agriceng-2024-0005

Warianty tytułu

PL

Określenie sposobów usprawnienia procesu separacji materiału siewnego na powierzchni roboczej pneumatycznego stołu sortowniczego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The object of the study is the process of separation of seed material according to the seed density on the working surface of the pneumatic sorting table. The main defining design variables and linkage parameters of the equipment are analyzed, which realizes the process of separation of seed materials, and is coordinated with physical and mechanical variables of raw materials. The principles of modeling of seed material layer movement as a multiphase medium are provided. Under the effect of working surface vibrations and the power of an airstream the layer take on the properties of pseudoliquid. The criteria of chosen variables are presented, on which depend quality and quantity indicators of the separation process of seed materials according to the seed density. Optimal values of the separator linkage parameters are analytically determined and dependence diagrams are built. Secant lines of surfaces for a concrete crop (raw material) are performed. The "purity" of heavy fraction during the variation of indicated parameters is studied. It is proved that there are differences in types of the dependences: different decreasing of functions and increasing of airstream velocity. It is obvious that this nature is determined by difference in density of original raw materials. This way the smallest influence a change in the airstream velocity causes to soybean raw material, as soybean has the biggest density. At the same time, the biggest affect is provoked on sunflower seeds, which have the smallest density among the used types of raw materials, as well as a triangle form. It is determined that the maximal frequency of the basic fraction, gained by the separation of wheat seed material on PST, is obtained under the airstream velocity in the range 1.3-1.5 mˑs-1. For corn the rational airstream velocity falls in the range 1.3-1.6 mˑs-1, for sunflower - 1.2-1.4 mˑs-1, for soybean - 1.2-1.4 mˑs-1. These figures are valid under the condition of using the relevant rational decisions of frequency and amplitude of vibrations of pneumatic sorting table deck during the separation of grain mixtures, as well as longitudinal and transverse angles of inclination. The veracity of experimental studying results is proved by the corresponding theoretical models of the process.

PL

Przedmiotem badań jest proces separacji materiału siewnego w zależności od gęstości nasion na powierzchni roboczej pneumatycznego stołu sortowniczego. Przeanalizowano główne definiujące zmienne projektowe i parametry powiązań sprzętu, który realizuje proces separacji materiałów siewnych i jest skoordynowany ze zmiennymi fizycznymi i mechanicznymi surowców. Przedstawiono zasady modelowania ruchu warstwy materiału siewnego jako medium wielofazowego. Pod wpływem drgań powierzchni roboczej i siły strumienia powietrza warstwa nabiera właściwości pseudopłynu. Przedstawiono kryteria wybranych zmiennych, od których zależą wskaźniki jakościowe i ilościowe procesu separacji materiałów siewnych w zależności od gęstości nasion. Wyznaczono analitycznie optymalne wartości parametrów powiązania separatora i zbudowano wykresy zależności. Wykonywane są linie odciętych powierzchni dla konkretnego zbioru (surowca). Badana jest "czystość" frakcji ciężkiej podczas zmiany wskazanych parametrów. Wykazano, że istnieją różnice w typach zależności: różne zmniejszanie funkcji i zwiększanie prędkości strumienia powietrza. Oczywiste jest, że charakter ten jest zdeterminowany różnicą w gęstości oryginalnych surowców. W ten sposób najmniejszy wpływ zmiana prędkości strumienia powietrza ma na surowiec sojowy, ponieważ soja ma największą gęstość. Jednocześnie największy wpływ ma na nasiona słonecznika, które mają najmniejszą gęstość spośród użytych rodzajów surowców, a także kształt trójkąta. Ustalono, że maksymalna częstotliwość frakcji podstawowej, uzyskana przez oddzielenie materiału siewnego pszenicy na PST, jest uzyskiwana przy prędkości strumienia powietrza w zakresie 1,3-1,5 mˑs-1. Dla kukurydzy racjonalna prędkość strumienia powietrza mieści się w zakresie 1,3...1,6 mˑs-1, dla słonecznika - 1,2-1,4 mˑs-1, dla soi - 1,2-1,4 mˑs-1. Liczby te są ważne pod warunkiem zastosowania odpowiednich racjonalnych decyzji dotyczących częstotliwości i amplitudy drgań pneumatycznego pokładu stołu sortowniczego podczas oddzielania mieszanek ziarna, a także wzdłużnych i poprzecznych kątów nachylenia. Prawdziwość wyników badań eksperymentalnych potwierdzają odpowiednie modele teoretyczne procesu.

Słowa kluczowe

EN

process of separation; seed density; pneumatic sorting table; pseudoliquid; physical variables; mechanical variables; seed material

PL

proces separacji; gęstość nasion; pneumatyczny stół sortowniczy; pseudopłyn; zmienne fizyczne; zmienne mechaniczne; materiał siewny

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 28, No. 1
• Strony: 51--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bredykhin Vadym

• State Biotechnological University, Department of Reliability and Durability of Machines and Structures Named After V.Ya. Anilovich, Kharkiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-5956-5458

autor

Shchur Taras

• Cyclone Manufacturing Inc, Mississauga, Ontario, Canada, L5N 5S1

• https://orcid.org/0000-0003-0205-032X

autor

Kis-Korkishchenko Liliia

• State Biotechnological University, Department of Equipment and Engineering of Processing and Food Industries. Kharkiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-5380-8052

autor

Denisenko Serhii

• State Biotechnological University, Department of Equipment and Engineering of Processing and Food Industries, Kharkiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-[phone]

autor

Ivashchenko Serhii

• State Biotechnological University, Department of Equipment and Engineering of Processing and Food Industries, Kharkiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-8234-1682

autor

Marczuk Andrzej

• University of Life Sciences in Lublin, Head of Department of Transporting and Agricultural Machinery, 28 Głęboka Street 20-612 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2107-2068

autor

Dzhidzhora Oleg

• Manufacturing Innovations, US Foundry, 8351 NW 93rd Street, Medley FL, 33166, USA

• https://orcid.org/0009-0005-8712-8086

autor

Kubon Maciej

• Department of Production Engineering, Logistics and Applied Computer Science, University of Agriculture in Krakow, 30-149 Krakow, Poland
• Faculty of Technical Sciences and Design Arts, National Academy of Applied Sciences in Przemyśl, Książąt Lubomirskich 6, 37-700 Przemyśl

• https://orcid.org/0000-0003-4847-8743

Bibliografia

• Aliiev E., Gavrilchenko A., Tesliuk H., Tolstenko A. & Koshul’ko V. (2019). Improvement of the sunflower seed separation process efficiency on the vibrating surface. Acta Periodica Technologica, 50, 12-22.
• Anders, A. (2023). Modeling the Shape of Wheat Kernels with the Use of Solids of Revolution. Agricultural Engineering, 27(1), 187-202. https://doi.org/10.2478/agriceng-2023-0014.
• Bredykhin, V., Bogomolov, A., Slipchenko, V., Kis-Korkishchenko, L., Ivashchenko, S. & Tikunov, T. Scientific basis of thrifty preparation of seeds with improved biological potential: monograph. Kharkiv: State Biotechnological University, 2023. pp. 401.
• Bredykhin, V., Gurskyi, P., Alfyorov, O., Bredykhina, K. & Pak A. (2021). Improving the mechanicalmathematical model of grain mass separation in a fluidized bed. European Journal of Enterprise Technologies, 3(1), 79-86. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm? abstract_id=3885915.
• Bredykhin, V., Tikunov, S., Slipchenko, M., Alfyorov, O., Bogomolov, A., Shchur, T., Kocira, S., Kiczorowski, P. & Paslavskyy, R. (2023). Improving efficiency of corn seed separation and calibration process. Agricultural Engineering, 27(1), 241-253. https://doi.org/10.2478/agriceng-2023-0018.
• Clark B. (1983). Cleaning seeds by fluidized bed medium. Transac-tions of the ASAE, 4, 987-990.
• Duan, G., Chen, B., Koshizuka, S. & Xiang, H. (2017). Stable multiphase moving particle semi-implicit method for incompressible interfacial flow. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 318, 636-666. doi: https://doi.org/10.1016/j.cma.2017.01.002.
• Dziki, D. (2023). The Latest Innovations in Wheat Flour Milling: A Review. Agricultural Engineering, 27(1), 147-162. https://doi.org/10.2478/agriceng-2023-0011.
• Havrylenko Y., Kholodniak Y., Halko S., Vershkov O., Miroshnyk O., , Suprun O., Dereza O., Shchur T. & Śrutek M. (2021). Representation of a monotone curve by a contour with regular change in curvature. Entropy, 23(7), 923, https://doi.org/10.3390/e23070923.
• Havrylenko Y., Kholodniak Y., Halko S., . Vershkov O., Bondarenko L., Suprun O., Miroshnyk O Shchur T., Śrutek M. & Gackowska M. (2021). Interpolation with specified error of a point series belonging to a monotone curve. Entropy, 23(5), 493. https://doi.org/10.3390/e23050493.
• Kaliniewicz, Z., Choszcz, D. & Lipiński, A. (2022). Determination of Seed Volume Based on Selected Seed Dimensions. Applied Sciences, 12(18), 9198. https://doi.org/10.3390/app12189198.
• Karaiev, O., Bondarenko, L., Halko, S., Miroshnyk, O., Vershkov, O., Karaieva, T., Shchur, T., Findura, P. & Prístavka M. (2021). Mathematical modelling of the fruit-stone culture seeds calibration process using flat sieves. Acta Technologica Agriculturae, 24(3), 119-123. https://doi.org/10.2478/ata-2021-0020.
• Kroulík, M., Hůla, J., Rybka, A., & Honzík, I. (2016). Pneumatic conveying characteristics of the seeds in a vertical ascending airstream. Research in Agricultural Engineering, 62(2), 56-63. doi: http//doi.org/10.17221/32/2014-rae.
• Lezhenkin, O., Halko, S., Miroshnyk, O., Vershkov, O., Lezhenkin, I., Suprun, O., Shchur, T., Kruszelnicka, W. & Kasner, R. (2021). Investigation of the separation of combed heap of winter wheat. Journal of Physics: Conference Series, 1781(1), 012016. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1781/1/012016.
• Li, N., Xu, R., Duan, P. & Li, Y. (2018). Control of grain size in rice. Plant Reproduction, 31 (3), 237-251. doi: https://doi.org/10.1007/s00497-018-0333-6.
• Linenko, A., Aipov, R., Yarullin, R., Gabitov, I., Tutkatov, M. & Mudasirov, S. (2018). Exsperimental vibro-centrifugal grain separator with linear asinchronicus electric drive. Journal of Engineering and Applied Science, 13, 6551-6557. Available at: http://10.36478/jeasci.2018.6551.6557.
• Nesterenko, A.V., Leshchenko, S.M., Vasylkovskyi, V. & Petrenko, D.I. (2017). Analytical assessment of the pneumatic separation quality in the process of grain multilayer feeding. INMATEH-Agricultural Engineering. 53(3), 54-75. http://zbirniksgm.kntu.kr.ua/eng/archive/49/49_Bohatyrov_eng.html.
• Olshanskii, V., Olshanskii, A., Kharchenko, S. & Kharchenko, F. (2016). About motion of grain mixture of variable porosity in the cylindrical sieve of vibrocentrifuge. Teka Commission of Motorization and Power Industry in Agriculture, 16(3), 31-34.
• Olshanskiy, V., Burlaka, V. & Slipchenko, M. (2018). Free oscillations of an oscillator with nonlinear positional friction. Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. Vol.4. 2(8), 50-57. https://doi.org/10.23939/ujmems2018.02.050.
• Peniak, K. & Nowacki, K.(2023). Work Safety in the Mill - Case Study. Agricultural Engineering, 27(1), 135-145. https://doi.org/10.2478/agriceng-2023-0010.
• Piven, M. (2017). Numerical solution of the problem of spatial movement of a loose mixture in a vibrolot. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa, 17(2), 19-28.
• Piven, M., Volokh, V., Piven, A. & Kharchenko, S. (2018). Research into the process of loading the surface of a vibrosieve when a loose mixture is fed unevenly. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(96), 62-70. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.149739.
• Salemi, E., Tessari, U. & Mastrocicco, N.C.M. (2010). Improved gravitational grain size separation method. Applied Clay Science, 48(4), 612-614.
• Stepanenko, S.P. & Dnes, V.I. (2021). Popadiuk. Investigation of channel parameters for removal of dust and light garbage impurities from the pneumatic separator. Innovative development of resource-saving technologies and sustainable use of natural resources. Glevakha, 4(99), 69-75.
• Stepanenko, S.P. & Kotov, B.I. (2018). Pneumonitis fractionation of grain materials in air streams of variable structure, TEKA. An International Quarterly Journal on Motorization, Vehicle Operation, Energy Efficiency and Mechanical Engineering, 12(2), 69-74.
• Tishchenko, L., Kharchenko S., Kharchenko, F., Bredykhin, V. & Tsurkan, O. (2016). Identification of a mixture of grain particle velocity through the holes of the vibrating sieves grain separators. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(3), 80-86.
• Wang, P., Deng, X. & Jiang, S. (2019). Global warming grain production and ats efficiency: Case study of major grain production region. Ecological Indicators, 105, 563-570. doi: https://doi.org/10. 1016/j.ecolind.2018.05.022.
• Zubko,V., Sirenko, V., Kuzina, T., Onychko, V., Sokolik, S., Roubik, H., Koszel, M. & Shchur, T. (2022). Modelling Wheat Grain Flow During Sowing Based on the Model of Grain with Shifted Center of Gravity. Agricultural Engineering, 26(1), 25-37. https://doi.org/10.2478/agriceng-2022-0003.