Аннотації
05.12.2022
Під час виконання різноманітних технологічних операцій різних сфер промисловості та виробництва робочі органи машин і знарядь взаємодіють з частинками технологічного матеріалу. При цьому геометрично форма поверхні робочих органів визначає характер руху частинок по ній. Частинки технологічного матеріалу при цьому розглядаються як матеріальні точки, що є допустимим з урахуванням їх незначних розмірів. У такому разі не враховуються сили інерції від обертання матеріалу, в результаті чого отримані аналітичні залежності його руху є дещо наближеними, проте можуть бути певною мірою перенесені на матеріал і визначають напрям подальших досліджень. Доволі поширеним способом транспортування технологічного матеріалу є застосування шнеків – криволінійної лопатки у вигляді смуги гвинтового коноїда. Зазвичай застосовується рухомий шнек, обмежений нерухомим співвісним циліндричним кожухом. У статті ж досліджено рух частинки всередині конструкції, яка складає єдине ціле із циліндра і співвісної смуги гвинтового коноїда, і яка обертається навколо спільної вертикальної осі. Складено диференціальні рівняння відносного переміщення частинки по периферії шнека. Розглянуто окремий випадок, коли поверхні нерухомі. Зроблено якісний аналіз отриманих рівнянь і на основі цього знайдені закономірності руху частинки вздовж гвинтової лінії – кривої перетину шнека із циліндром. Визначено конструктивні і кінематичні параметри, при яких частинка рухається вгору при ковзанні по гвинтовій лінії, або опускається вниз. Встановлено, що якщо кут підйому кривої перетину обмежуючого циліндра з поверхнею шнека менше або дорівнює куту тертя частинки по ньому, то рух частинки в обох напрямках унеможливлюється. Це стосується як рухомих, так і стаціонарних поверхонь. У статті побудовано відносні і абсолютні траєкторії руху частинки.
During the various technological operations in various fields of industry and production, the working bodies of machines and tools interact with particles of technological material. At the same time, the geometric shape of the surface of the working bodies determines the character of the movement of particles on it. Particles of the technological material are often considered as material particles, which is acceptable because of their small dimensions. In this case, inertial forces from the rotation of the material are not taken into account, and as a result, the obtained analytical dependencies of its movement are somewhat approximate, however, it can be applied to a certain extent to the material and determine the direction of further research. A fairly common method of transporting technological material is the use of screws – a curved blade in the form of a strip of a helical conoid. Usually, a screw is moving and limited by a stationary coaxial cylindrical casing. In the article, the movement of a particle inside the vertical structure, which is made up of a cylinder and a coaxial strip of a helical conoid, and which rotates around a common vertical axis, is investigated. The differential equations of the relative movement of the particle along the periphery of the screw have been received. A special case, when the surfaces are stationary, was considered. A qualitative analysis of the obtained equations was made and based on this, the patterns of particle movement along the helical line – the curve of the intersection of the screw with the cylinder – were found. Constructive and kinematic parameters, when the particle moves up during sliding along a helical line or falls down, were found. It was established that if the angle of rising of the curve of the intersection of the limiting cylinder with the surface of the screw is less than or equal to the angle of friction of the particle on it, then the movement of the particle in both directions becomes impossible. This applies to both moving and stationary surfaces. The relative and absolute trajectories of particle movement are constructed in the article.
1. Changzhong Wu, Fan Ge, Guangchao Shang, Guitao Wang, Mingpeng Zhao, Liang Wu and Hengshuai Guo. Design of screw type automatic apple juicer. Journal of Physics: Conference Series. 2021. 1750 012042.
2. Zhilenko D., Krivonosova O., Gritsevich M. New type of centrifugal instability in a thin rotating spherical layer. Journal of Physics: Conference Series. 2019. 1163 012011-1-012011-5.
3. Aremu, Ademola K. and Ogunlade Clement A. Development and evaluation of a multipurpose juice extractor. New York Science Journal. 2016. № 9(6). P. 7 – 14. DOI: 10.7537/marsnys09061602.
4. Liaposchenko O., Pavlenko I., Nastenko O. The model of crossed movement and gas-liquid flow interaction with captured liquid film in the inertial-filtering separation channels. Separation and Purification Technology. 2017. № 173(1). P. 240 – 243. DOI: 10.1016/j.seppur.2016.08.042.
5. Golub G., Szalay K., Kukharets S., Marus O. Energy efficiency of rotary digesters. Progress in Agricultural Engineering Sciences. 2017. № 13(1). P. 35 – 49. DOI: 10.1556/446.13.2017.3.
6. Kobets A., Ponomarenko N., Kharytonov M. Construction of centrifugal working device for mineral fertilizers spreading. INMATEH – Agricultural Engineering. 2017. № 51(1). P. 5 – 14.
7. Trokhaniak O., Hevko R., Lyashuk O., Dovbush T., Pohrishchuk B., Dobizha N. Research of the of bulk material movement process in the inactive zone between screw sections. INMATEH–Agricultural Engineering. 2020. № 60 (1).
P. 261 – 268.
8. Hevko R., Zalutskyi S., Hladyo Y., Tkachenko I., Lyashuk O., Pavlov O., Pohrishchuk B., Trokhaniak O., Dobizha N. Determination of interaction parameters and grain material flow motion on screw conveyor elastic section surface. INMATEH–Agricultural Engineering. 2019. № 57(1). P. 123 – 134.
9. Pavlenko I., Liaposhenko A., Ochowiak M., Demyanenko M. Solving the stationary hydroaeroelasticity problem for dynamic deflection elements of separation devices. Vibrations in Physical Systems. 2018. 29 (2018026).
10. Pylypaka S., Nesvidomin V., Zaharova T., Pavlenko O., Klendiy M. The investigation of particle movement on a helical surface. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2020. P. 671 – 681.
11. Nnamdi U., Onyejiuwa C., Ogbuke C. Review of orange juice extractor machines. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal. 2020. № 5(5). P. 485 – 492. DOI: 10.25046/aj050560.
12. Pylypaka S. F., Klendii M. B., Klendii O. M. Particle motion over the surface of a rotary vertical axis helicoid. INMATEH–Agricultural Engineering. 2017. № 51(1). P. 15 – 28.
1. Changzhong, Wu, Fan, Ge, Guangchao, Shang, Guitao ,Wang, Mingpeng, Zhao, Liang, Wu & Hengshuai, Guo. (2021). Design of screw type automatic apple juicer. Journal of Physics: Conference Series, 1750, 012042.
2. Zhilenko, D., Krivonosova, O., Gritsevich, M. (2019). New type of centrifugal instability in a thin rotating spherical layer. Journal of Physics: Conference Series, 1163, 012011-1-012011-5.
3. Aremu, Ademola K. and Ogunlade, Clement A. (2016). Development and evaluation of a multipurpose juice extractor. New York Science Journal, 9(6), 7–14. DOI: 10.7537/marsnys09061602.
4. Liaposchenko, O., Pavlenko, I., Nastenko, O. (2017). The model of crossed movement and gas-liquid flow interaction with captured liquid film in the inertial-filtering separation channels. Separation and Purification Technology, 173(1), 240–243. DOI: 10.1016/j.seppur.2016.08.042.
5. Golub, G., Szalay, K., Kukharets, S., Marus, O. (2017). Energy efficiency of rotary digesters. Progress in Agricultural Engineering Sciences, 13(1), 35–49. DOI: 10.1556/446.13.2017.3.
6. Kobets, A., Ponomarenko, N., Kharytonov, M. (2017). Construction of centrifugal working device for mineral fertilizers spreading. INMATEH – Agricultural Engineering, 51(1), 5–14.
7. Trokhaniak, O., Hevko, R., Lyashuk, O., Dovbush, T., Pohrishchuk, B., Dobizha, N. (2020). Research of the of bulk material movement process in the inactive zone between screw sections. INMATEH–Agricultural Engineering, 60 (1), 261–268.
8. Hevko, R., Zalutskyi, S., Hladyo, Y., Tkachenko, I., Lyashuk, O., Pavlov, O., Pohrishchuk, B., Trokhaniak, O., Dobizha, N. (2019). Determination of interaction parameters and grain material flow motion on screw conveyor elastic section surface. INMATEH–Agricultural Engineering, 57(1), 123–134.
9. Pavlenko, I., Liaposhenko, A., Ochowiak, M., Demyanenko, M. (2018). Solving the stationary hydroaeroelasticity problem for dynamic deflection elements of separation devices. Vibrations in Physical Systems, 29, 2018026.
10. Pylypaka, S., Nesvidomin, V., Zaharova, T., Pavlenko, O., Klendiy, M. (2020). The investigation of particle movement on a helical surface. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 671–681.
11. Nnamdi, U., Onyejiuwa, C., Ogbuke, C. (2020). Review of orange juice extractor machines. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, 5(5), 485–492. DOI: 10.25046/aj050560.
12. Pylypaka, S. F., Klendii ,M. B., Klendii, O. M. (2017). Particle motion over the surface of a rotary vertical axis helicoid. INMATEH–Agricultural Engineering, 51(1), 15–28.