donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.12737/19691donstu-77Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕModeling of milled straw heap separation in air-flow classificator with three pneumatic ductsМоделирование процесса сепарации измельченного соломистого вороха в пневмосепараторе с тремя пневмоканаламиЕрмольевЮрий ИвановичYermolyevYury I.Ermolevui@yandex.ruДорошенкоАртем АлександровичDoroshenkoArtem A.Sad133@yandex.ruБеловСергей ВладимировичBelovSergey V.ButovchenkoAV@yandex.ruДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian FederationООО «Донская гофротара»Россия"Donskaya Gofrotara", LLCRussian Federation2016300620161625968Copyright © Yermolyev Y.I., Doroshenko A.A., Belov S.V., 20162016Ермольев Ю.И., Дорошенко А.А., Белов С.В.Yermolyev Y.I., Doroshenko A.A., Belov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/77

The research subject is a multivariate analysis of the air-flow classification process of the straw heap with a predetermined fractional composition supplied to the cleaning after the drum destroyer. The work objective is to identify patterns of the air separation using three pneumatic ducts with a linkage parameter variation. The investigative technique is an analytical modeling. The effect of probabilistic characteristics of the heterogenic thrashed heap supply, airflow velocity distribution by the separator width, and density function of heap components terminal velocity on the separation is evaluated. The air-flow classification process on each section of the pneumatic duct is considered. To this end, the mathematical expressions averaging the air classification indicators of the consistently functioning three pneumatic ducts and a stochastic quasistatic mathematical model of the separator operation with three pneumatic ducts in series are used. The results of the separator parametric synthesis and its technological parameters are presented. The fractional constituents of the heap components and their percent-sizes in each air-classified fraction are shown. The possibility of the air-flow classification of the crushed straw heap in the predetermined factions at the preset productivity of 0.6-0.7 kg/m∙s is revealed. It is found that under the rational functioning of the air separator, the straw content in the service faction is 97.03%. In this case, the minimum grain content is 0.03%, and mineral impurities are 0%. It is revealed that the air separator with three pneumatic ducts in series is sufficient for separating the crushed straw heap with the predetermined agro-technical requirements.

Предметом настоящего исследования является многомерный анализ процесса пневмосепарации соломистого вороха с заданным фракционным составом, поступающего на очистку после барабанного разрушителя. Цель работы - выявление закономерностей процесса пневмосепарации соломистого вороха тремя пневмоканалами при вариации кинематических параметров пневмосепараторов. Метод исследования - аналитическое моделирование. Оценено влияние на процесс сепарации вероятностных характеристик подачи гетерогенного вороха, распределения скоростей воздушного потока по ширине пневмосепараторов и плотностей вероятности скоростей витания компонентов вороха. Рассмотрен процесс пневмосепарации вороха на каждом участке пневмоканала. С этой целью использовались математические выражения, усредняющие показатели пневмосепарации последовательно функционирующих трех пневмоканалов и стохастическая квазистатическая математическая модель процесса функционирования пневмосепаратора с тремя последовательными пневмоканалами. Приведены результаты параметрического синтеза пневмосепаратора, технологические показатели его функционирования. Показаны долевые составляющие компонентов вороха и их процентные доли в каждой выделенной фракции. Выявлена возможность пневмосепарации измельченного соломистого вороха на задаваемые фракции при заданной производительности 0,6-0,7 кг/м∙с. Установлено, что при рациональном функционировании пневмосепаратора содержание соломы в деловой фракции - 97,03 %. При этом содержание зерна минимально (0,03 %), минеральные примеси отсутствуют. Выявлено, что пневмосепаратор с тремя последовательными пневмоканалами достаточен для сепарации измельченного соломистого вороха с задаваемыми агропоказателями.

пневмосепараторматематическая модельизмельченный соломистый ворохмоделированиепоказатели сепарацииair-flow classificatormathematical modelmilled straw heapmodelingseparation characteristicsReferencesПараметрический анализ устройства для разрушения тюков соломы / Ю. И. Ермольев [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2015. - № 2 (81). - С. 108-116.Yermolyev, Y.I., et al. Parametricheskiy analiz ustroystva dlya razrusheniya tyukov solomy. [Parametric analysis of straw wad destroyer.] Vestnik of DSTU, 2015, no. 2 (81), pp. 108–116 (in Russian).Recent innovations in analytical methods for the qualitative and quantitative assessment of lignin / J. S. Lupoi [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2015. - Vol. 49. - P. 871-906.Lupoi, J.S., et al. Recent innovations in analytical methods for the qualitative and quantitative assessment of lignin. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, vol. 49, pp. 871–906.Padkho, N. A new design recycle agricultural waste materials for profitable use rice straw and maize husk in wall / N. Padkho // Procedia Engineering. - 2012. - Vol. 32. - P. 1113-1118.Padkho, N. A new design recycle agricultural waste materials for profitable use rice straw and maize husk in wall. Procedia Engineering, 2012, vol. 32, pp. 1113–1118.Junjun, L. U. Flexural properties of Rice Straw and Starch Composites / L. U. Junjun, J. A. Chanjuan, H. E. Chunxia // AASRI Procedia. - 2012. - Vol. 3. - P. 89-94.Junjun, L.U., Chanjuan, J.A., Chunxia, H.E. Flexural properties of Rice Straw and Starch Composites . AASRI Procedia, 2012, vol. 3, pp. 89–94.Моделирование процесса сепарации измельченного соломистого вороха в пневмосепараторе с двумя пневмоканалами / Ю. И. Ермольев [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2014. - Т. 10, № 2 (77). - С. 93-102.Yermolyev, Y.I., et al. Modelirovanie protsessa separatsii izmel'chennogo solomistogo vorokha v pnevmoseparatore s dvumya pnevmokanalami. [Modeling of milled straw heap separation in air-flow classificator with two pneumatic ducts.] Vestnik of DSTU, 2014, vol. 10, no. 2 (77), pp. 93–102 (in Russian).Технологические операции и технические средства для современных технологий агропромышленного комплекса / под ред. Ю. И. Ермольева. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2012. - 158 с.Yermolyev, Y.I., ed. Tekhnologicheskie operatsii i tekhnicheskie sredstva dlya sovremennykh tekhnologiy agropromyshlennogo kompleksa. [Process operations and facilities for modern technologies of agroindustrial complex.] Rostovon- Don: DSTU Publ. Centre, 2012, 158 p. (in Russian)Ермольев, Ю. И. Моделирование воздушно-решетной зерноочистительной машины / Ю. И. Ермольев // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2010. - Т. 10, № 8 (51). - С. 1245-1254.Yermolyev, Y.I. Modelirovanie vozdushno-reshetnoy zernoochistitel'noy mashiny. [Air-and-screen cleaner modeling.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 8 (51), pp. 1245–1254 (in Russian).Ермольев, Ю. И. Энергосберегающие технологии сепарации зерновых отходов на предприятих приема, переработки и хранения зерна / Ю. И. Ермольев, Г. И. Лукинов. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2007. - 234 с.Yermolyev, Y.I., Lukinov, G.I. Energosberegayushchie tekhnologii separatsii zernovykh otkhodov na predpriyatikh priema, pererabotki i khraneniya zerna. [Energy- saving technologies of grain waste separation at the centres of grain receiving, processing and storage.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 2007, 234 p. (in Russian).Проектирование технологических процессов и воздушно-решетных и решетных зерноочистительных машин / Ю. И. Ермольев [и др.] // Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2010. - 638 с.Yermolyev, Y.I., et al. Proektirovanie tekhnologicheskikh protsessov i vozdushno-reshetnykh i re-shetnykh zernoochistitel'nykh mashin. [Designing of processes and air-and-screen and sieve grain cleaners.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 2010, 638 p. (in Russian).Ермольев, Ю. И. Оценка основных закономерностей функционирования подсистемы решетный ярус - пневмосепаратор воздушно-решетной зерноочистительной машины / Ю. И. Ермольев, В. Д. Шафоростов, А. В. Бутовченко // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 4 (55). - С. 480-488.Yermolyev, Y.I., Shaforostov, V.D., Butovchenko, A.V. Otsenka osnovnykh zakonomernostey funktsionirovaniya podsistemy reshetnyy yarus — pnevmoseparator vozdushno-reshetnoy zernoochistitel'noy mashiny. [Assessment of operation basic trends of screen tier-pneumatic separator of air-and-screen cleaner subsystems.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 4 (55), pp. 480–488 (in Russian).Саитов, В. Е. Оптимизация конструктивно-технологических параметров первого пневмосепарирующего и дополнительного каналов замкнутой малогабаритной пневмосистемы / В. Е. Саитов, Р. Г. Гатауллин // Problemy intensyfikacji produkcji zwierzecej z uwzglednieniem ochrony srodowiska I standardow UE : XIV Miedzynarodowa Konferencja Naukowa. - Warszawa, 2008. - P. 71-79.Saitov, V.E., Gataullin, R.G. Optimizatsiya konstruktivno-tekhnologicheskikh parametrov pervogo pnevmosepariruyushchego i dopolnitel'nogo kanalov zamknutoy malogabaritnoy pnevmosistemy. [Optimization of design and technological parameters of the first and additional pneumatic-separating channels of the closed compact pneumatic system.] Problemy intensyfikacji produkcji zwierzecej z uwzglednieniem ochrony srodowiska I standardow UE: XIV Miedzynarodowa Konferencja Naukowa. Warszawa, 2008, pp. 71–79 (in Russian).Saitov, V. E. Determination technique of key parameters the closed small-sized grain separators [Электронный ресурс] / V. E. Saitov, V. G. Farafonov, A. N. Suvorov // International Journal Of Applied And Fundamental Research. - 2013. - № 2. - Режим доступа: URL:http://www.science-sd.com/455-24135 (дата обращения 06.11.13).Saitov, V.E., Farafonov, V.G., Suvorov, A.N. Determination technique of key parameters the closed small-sized grain separators. International Journal Of Applied And Fundamental Research, 2013, no. 2. Available at: URL:http://www.science-sd.com/455-24135 (accessed: 06.11.13).Саитов, В. Е. Математическое моделирование разделения воздушным потоком отходов при очистке зерна / В. Е. Саитов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 5. - С. 39-41.Saitov, V.E. Matematicheskoe modelirovanie razdeleniya vozdushnym potokom otkhodov pri ochistke zerna. [Mathematical modeling of the airflow classification of the waste in grain cleaning.] Tractors and Agricultural Machinery, 2007, no. 5, pp. 39–41 (in Russian).Ермольев, Ю. И. Моделирование процесса функционирования центробежных вентиляторов в воздушно-решетной очистке зерноуборочного комбайна / Ю. И. Ермольев, Д. К. Муратов // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 11, № 8 (59), вып. 1. - С. 1238-1246.Yermolyev, Y.I., Muratov, D.K. Modelirovanie protsessa funktsionirovaniya tsentrobezhnykh ventilyatorov v vozdushno-reshetnoy ochistke zernouborochnogo kombayna. [Modeling of centrifugal fan performance in air-screen separator of combine harvester.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 8 (59), iss. 1, pp. 1238– 1246 (in Russian).

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