Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник.
Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/19
Ідентифікатор медіа: R30-03925 (рішення Національної ради України від 25.04.2024 р. № 1418).
Мови видання: українська, російська, англійська, періодичність - один раз на рік.
Browse
19 results
Search Results
Item Алгоритм цифрової ідентифікації зернових матеріалів(ЦНТУ, 2024) Степаненко, С. П.; Днесь, В. І.; Борис, А. М.; Кузьмич, А. Я.; Волик, Д. А.; Stepanenko, S.; Dnes, V.; Borys, A.; Kuzmych, A.; Volyk, D.Розглянуто питання застосування технологій машинного зору для підвищення точності та ефективності ідентифікації зернових матеріалів у процесі післязбиральної обробки. Визначено, що традиційні методи контролю якості зерна, зокрема візуальні, мікробіологічні та хімічні тести, мають суттєві обмеження при ідентифікації домішок, особливо тих, що подібні за фізичними та візуальними ознаками. Запропоновано алгоритм цифрової ідентифікації зерна, заснований на методах машинного зору та машинного навчання. The article examines the application of machine vision technologies to enhance the accuracy and efficiency of grain material identification during post-harvest processing. It has been determined that traditional grain quality control methods, including visual, microbiological, and chemical tests, have significant limitations in identifying impurities, especially those similar in physical and visual characteristics. In response to these challenges, a digital grain identification algorithm based on machine vision and machine learning methods is proposed.Item Дослідження фізико-механічних та оптичних характеристик зернових матеріалів(ЦНТУ, 2024) Степаненко, С. П.; Кузьмич, А. Я.; Борис, А. М.; Днесь, В. І.; Волик, Д. А.; Кузьмич, А. А.; Stepanenko, S.; Kuzmych, A.; Borys, A.; Dnes, V.; Volyk, D.; Kuzmych, A.Дослідження виконувалося на основі експериментальних даних щодо основних фізикомеханічних характеристик пшениці та її оболонок. Подано структурно-функціональну схему і опис приладу для визначення оптичних характеристик зернових матеріалів.Встановлено, що зі збільшенням вологості зростають і досліджувані показники: коефіцієнт тертя, кут природного укосу та коефіцієнт внутрішнього тертя. Отримано значення спектральних коефіцієнтів відбиття випромінювання видимого діапазону від зернових матеріалів та коефіцієнтів пропускання випромінювання від висоти шару матеріалу. The purpose of the study is to experimentally study the dependence of the physical and mechanical parameters of wheat grain on the moisture level and optical characteristics: the coefficient of friction on the perforated surface, the angle of natural slope and the coefficient of internal friction, the coefficient of absorption and reflection of light rays from the grain. The study is based on experimental data on the main physical and mechanical characteristics of wheat and its husks. The method of determining the physical and mechanical characteristics of wheat grain is presented, and the conditions of the experiments are described. The work presents a structural and functional scheme and a description of the device for determining the optical characteristics of grain materials.Item Математичне моделювання процесу утворення гранул із сипких матеріалів в грануляторах з кільцевою матрицею(ЦНТУ, 2023) Степаненко, С. П.; Тримбач, С. П.; Stepanenko, S.; Trimbach, S.На основі механізму та кінетичних закономірностей утворення гранул із сипких матеріалів розроблена математична модель процесу, який відбувається в грануляторах з кільцевою матрицею. Проведені дослідження показали, що процес грануляції сипких матеріалів є стохастичним, оскільки результуючий гранулометричний склад є полідисперсним, і це пояснюється нерівномірним процесом гранулювання, що залежить від фізико-механічних властивостей зв'язуючого матеріалу, безпосередньо від частинок сипкого матеріалу, а також від таких явищ, як коагуляція та руйнування, знос та деформація. Based on the mechanism and kinetic regularities of granule formation from bulk materials, a mathematical model of the process occurring in ring matrix granulators has been developed. The studies have shown that the process of granulation of bulk materials is stochastic, as the resulting granulometric composition is polydisperse, and this is explained by the uneven granulation process, which depends on the physicomechanical properties of the binding material, directly from the particles of bulk material, as well as phenomena such as coagulation and destruction, wear, and deformation.Item Математичне моделювання та результати експериментальних досліджень процесу вібропневмоімпульсного поділу насіння за густиною(ЦНТУ, 2023) Степаненко, С. П.; Волик, Д. А.; Stepanenko, S.; Volyk, D.Наведено результати математичного моделювання руху зернового матеріалу на поверхні безпровального решета вібропневмоімпульсного сепаратора. Використана силова та кінематична модель, геометричні характеристики поверхні безпровального решета вібропневмоімпульсного сепаратора в динаміці зкінематичними показники обробки. Розрахунки за запропонованою моделлю дозволяють визначати траєкторії переміщення, швидкості та прискорення насінин зернового середовища при сукупній дії на них вібрацій та пневмоімпульсного потоку. The results of the mathematical simulation of the movement of grain material on the surface of the perforated deck of the vibro-pneumatic-impulse separator have been presented. Both force and kinematic models were employed, considering the geometric characteristics of the perforated deck surface in dynamic interaction with the kinematic indicators of processing. The calculations based on the proposed model allow for determining the trajectories of movement, velocities, and accelerations of the grain seeds within the grain medium under the combined action of vibrations and the pneumatic-impulse flow.Item Математичне моделювання стійкості руху асиметричної дискової борони(ЦНТУ, 2023) Степаненко, С. П.; Гриценко, О. П.; Stepanenko, S.; Hrytsenko, O.Виробнича необхідність розширення функціональних можливостей машинно-тракторних агрегатів (МТА), як найбільш затребуваних у невеликих господарствах внаслідок своєї високої енергонасиченості, надійності та універсальності в процесі виробництва сільськогосподарської продукції є важливим завданням, що вимагає застосування нових методологічних, практичних прийомів та актуальних конструкційних рішень. У наведеній статті розглядається застосування компенсатора зчіпної ваги, який встановлено на рамі та сниці асиметричної дискової борони, як одного зі способів раціонального перерозподілу зчіпної ваги у складі МТА у ході проведення передпосівного обробітку ґрунту. Математично обґрунтовується поліпшення можливості стійкості руху асиметричної дискової борони та застосування широкозахватних сільськогосподарських агрегатів, що надає можливість збільшити продуктивність їх застосування, знизити тимчасові та енергетичні витрати напередпосівний обробіток ґрунту. The production necessity to expand the functional capabilities of farm machinery and tractor units (MTUs), being the most demanded in small farms due to their high energy intensity, reliability, and versatility in the production of agricultural products, is an important task that requires the application of new methodological, practical approaches, and relevant design solutions. This article discusses the application of a hitch weight compensator, installed on the frame and plow of an asymmetric disc harrow, as one of the ways to rationally redistribute the hitch weight within the MTU during pre-sowing soil tillage. The mathematical justification is provided for improving the stability of the movement of an asymmetric disc harrow and the use of wide-span agricultural units, which allows increasing the productivity of their application and reducing temporary and energy costs for pre-sowing soil cultivation. In the general case, the performed mathematical analysis allows you to justify the fact that the MTA with an installed hitch weight compensator allows you to redistribute the load in the MTA composition, which will be able to expand the functional capabilities of the MTA and stabilize the stability of the movement of the asymmetric disc harrow under the conditions of its use in farms during pre-sowing soil cultivation.Item Теоретичне дослідження поділу насіннєвого матеріалу за густиною зернівок конічною вібропневмоцентрифугою(ЦНТУ, 2022) Котов, Б. І.; Степаненко, С. П.; Калініченко, Р. А.; Kotov, В.; Stepanenko, S.; Kalinichenko, R.В статті розглядаються дослідження поділу насіннєвого матеріалу за густиною зернівок конічною вібропневмоцентрифугою з врахуванням розподілу швидкості повітря в поперечному перетині аспіраційного каналу, для визначення раціональної форми та параметрів робочих органів конічної вібропневмоцентрифуги, а також технологічних показників роботи машини: подачі, витрат, ефективності поділу насіннєвого матеріалу на фракції. Науковими дослідженнями сформульовано вдосконалені математичні моделі переміщення зернівки у вібропневмозрідженоому шарі конічної вібровідцентрової центрифуги, які враховують зміну дії відцентрової сили в залежності від координати зернівки за висотою конуса, що дозволяють з різним ступенем точності визначити параметри руху. Обгрунтовано, що при використанні конічної опорної поверхні вібровідцентрової центрифуги товщина перемішуючого шару зерна збільшується в напрямку руху і можна теоретичними розрахунками визначити раціональні геометричні та кінематичні параметри ротора, які забезпечують якісний поділ насіннєвого матеріалу за густиною. Отримані системи нелінійних диференційних рівнянь із початковими умовами розв’язано в програмному середовищі MathCad у вигляді траєкторій руху зернівки в повітряному потоці, що дозволяє розраховувати та встановити тенденції їх траєкторій руху, які різняться коефіцієнтами парусності та визначити раціональні значення параметрів конічної вібропневмоцентрифуги. The article examines the study of the separation of seed material by grain density by a conical vibropneumocentrifuge, taking into account the distribution of air velocity in the cross section of the aspiration channel, to determine the rational form and parameters of the working bodies of the conical vibropneumocentrifuge, as well as technological indicators of the machine: supply, consumption, efficiency of seed separation into factions. Scientific research has formulated improved mathematical models of grain movement in the vibropneumofluidized layer of a conical vibrocentrifuge centrifuge, which take into account the change in the action of the centrifugal force depending on the grain coordinate along the height of the cone, allowing to determine the movement parameters with varying degrees of accuracy. It is substantiated that when using a conical support surface of a vibrocentrifugal centrifuge, the thickness of the mixing layer of grain increases in the direction of movement, and it is possible to determine by theoretical calculations the rational geometric and kinematic parameters of the rotor, which ensure a qualitative separation of the seed material by density. The obtained systems of nonlinear differential equations with initial conditions are solved in the MathCad software environment in the form of grain movement trajectories in the air flow, which allows to calculate and establish the trends of their movement trajectories, which differ by windage coefficients, and to determine the rational values of the parameters of the conical vibropneumocentrifuge.Item Теоретичні дослідження руху компонентів зернового матеріалу із штучно сформованим розподілом швидкості повітря в поперечному перетині каналу(ЦНТУ, 2021) Котов, Б. І.; Степаненко, С. П.; Kotov, B.; Stepanenko, S.В статті розглядаються дослідження поділу зернових матеріалів у пневматичних каналах із штучно сформованим розподілом швидкості повітря в поперечному перетині каналу, для визначення раціональної форми та параметрів подачі матеріалу та варіантів поділу зернового матеріалу на фракції. Теоретично досліджено та встановлено закономірності руху зернівки у вигляді математичних моделей динаміки руху твердої частки в потоці повітря, які відрізняється від відомих тим, що враховують дію бокових сил, концентрацію матеріалу, а застосування степеневого закону та штучно сформованого експоненціального закону розподілу повітря дало можливість підвищити розходження (розщеплення) траєкторій руху зернівок на 20%. Розв’язок системи нелінійних диференційних рівнянь із початковими умовами виконано в програмному середовищі MathCad у вигляді траєкторій руху зернівки в повітряному потоці, що дозволяє розраховувати їх траєкторії руху, які різняться коефіцієнтами парусності та визначити раціональні значення параметрів пневмогравітаційних та пневмоінерційних сепараторів. Використовуючи отримані залежності для розробки повітряних сепараторів, можна визначити початкову швидкість введення і напрямок входження зернівок у повітряний потік, а також визначити траєкторії руху матеріалу в повітряних каналах з нижнім вивантаженням матеріалу. The purpose of research to formulate a mathematical description of the movement of components of grain material in pneumatic channels with artificially formed distribution of air velocity in the cross section of the channel to improve the quality of separation (trajectory divergence) of grain material components. The article considers studies of grain separation in pneumatic channels with artificially formed air velocity distribution in the cross section of the channel, to determine the rational form and parameters of material supply and options for separation of grain material into fractions. The regularities of grain motion in the form of mathematical models of the dynamics of solid particle motion in air flow are theoretically investigated and established, which differ from those known in that they take into account the action of lateral forces, material concentration, and the application of power law and artificially formed exponential air distribution law) trajectories. The solution of the system of nonlinear differential equations with initial conditions is made in the MathCad software environment in the form of grain motion trajectories in air flow, allows to calculate their motion trajectories that differ in sailing coefficients and determine rational values of pneumogravity and pneumoinertia parameters. Using the obtained dependences for the development of air separators, it is possible to determine the initial velocity of entry and direction of entry of grains into the air stream, as well as to determine the trajectories of the material in the air ducts with lower material unloading. Conclusions: 1. Theories of grain motion are theoretically investigated and established in the form of mathematical models of solid grain motion dynamics in air flow, which differ from those known in that they take into account the action of lateral forces, material concentration, and the application of power and artificial exponential law (splitting) of grain movement trajectories by 20%. 2. The solution of the system of nonlinear differential equations with initial conditions is made in the MathCad software environment in the form of grain motion trajectories in the air stream, which allows to calculate their motion trajectories differing in sailing coefficients and determine rational values of pneumogravity and pneumoinertial separators.Item Основні теоретичні положення сепарації зернового матеріалу в повітряних каналах з нерівномірною швидкістю повітряного потоку(ЦНТУ, 2020) Степаненко, С. П.; Котов, Б. І.; Stepanenko, S.; Kotov, B.; Котов, Б. И.В статті розглядається підвищення ефективності поділу зернових матеріалів у пневматичних вертикальних каналах, шляхом визначення раціональної форми та параметрів подачі матеріалу, а також геометричної форми пневматичного каналу та варіантів поділу на фракції. Отримано закономірності зміни траєкторії та швидкості руху матеріалу в пневматичних вертикальних каналах круглого перетину з нижнім вивантаженням матеріалу. Закономірності руху частинок у вигляді матеріальної точки визначили з урахуванням сил опору повітря, сил тертя, сил Магнуса та Жуковського, вологості та густини матеріалу на основі теоретичного вивчення процесу фракціонування зернового матеріалу в пневматичних вертикальних каналах. Використовуючи запропоновані залежності для проектування повітряних сепараторів, можна визначити початкову швидкість введення і напрямок входження зернівок у повітряний потік, що є початковими умовами для визначення траєкторії руху матеріалу в повітряних каналах з нижнім вивантаженням матеріалу. The article considers the increase of efficiency of grain materials separation in pneumatic vertical channels by determining the rational shape and parameters of material supply, as well as the geometric shape of the pneumatic channel and options for separation into fractions. Regularities of change of trajectory and speed of movement of material in pneumatic vertical channels of round section with the lower unloading of material are received. The regularities of particle motion in the form of a material point were determined taking into account air resistance forces, friction forces, Magnus and Zhukovsky forces, material moisture and density based on a theoretical study of grain fractionation in pneumatic vertical channels. Using the proposed dependences for the design of air separators, it is possible to determine the initial rate of introduction and the direction of entry of grains into the air stream, which are the initial conditions for determining the trajectory of material in air channels with lower material discharge. В статье рассматривается повышение эффективности разделения зерновых материалов в пневматических вертикальных каналах, путем определения рациональной формы и параметров подачи материала, а также геометрической формы пневматического канала и вариантов разделения на фракции. Получены закономерности изменения траектории и скорости движения материала в пневматических вертикальных каналах круглого сечения с нижней выгрузкой материала. Закономерности движения частиц в виде материальной точки определили с учетом сил сопротивления воздуха, сил трения, сил Магнуса и Жуковского, влажности и плотности материала на основе теоретического изучения процесса фракционирования зернового материала в пневматических вертикальных каналах. Используя предложенные зависимости для проектирования воздушных сепараторов, можно определить начальную скорость ввода и направление вхождения зерновок в воздушный поток, которые являются исходными условиями для определения траектории движения материала в воздушных каналах с нижней выгрузкой материала.Item Математичне моделювання процесу роботи сушильної камери баштової зерносушарки зі всмоктувальним повітряним потоком(ЦНТУ, 2020) Швидя, В. О.; Степаненко, C. П.; Shvidia, V.; Stepanenko, S.У статті розроблено схему сушіння в баштовій зерносушарці, складені рівняння збереження енергії та матеріального балансу для зерна, рівняння масообміну й теплообміну між сушильним агентом та зерном. На їхній основі одержано аналітичні залежності зміни температури та вологості зерна, вологовмісту та температури сушильного агента вздовж і вшир сушильного каналу залежно від режимних параметрів (величини розрідження в сушильному каналі, швидкості руху зерна вздовж сушильного каналу, швидкості руху сушильного агента, початкових температур зерна та сушильного агента, початкової вологості зерна, а також початкового вологовмісту сушильного агента). Їх аналіз полегшує роботу у виборі раціонального режиму. Розроблені аналітичні залежності зміни основних параметрів сушіння (вологість та температура зерна, вологовміст та температура сушильного агента) по довжині та ширині сушильного каналу в баштових сушарках зі всмоктувальним повітряним потоком дають можливість зв’язати основні режимні параметри, що полегшує вибір раціональних режимів сушіння. In the article, a drying scheme in a tower grain dryer has been developed, equations for the conservation of energy and material balance for grain, equations for mass transfer and heat transfer between the drying agent and grain have been drawn up. On their basis, analytical dependences of changes in the temperature and moisture content of grain, moisture content and temperature of the drying agent along and in the width of the drying channel were obtained, depending on the operating parameters (the value of rarefaction in the drying channel, the speed of grain movement along the drying channel, the speed of movement of the drying agent, the initial temperatures of the grain and drying agent, initial moisture content of grain, as well as initial moisture content of drying agent). Their analysis facilitates the work in choosing the optimal mode. The developed analytical dependences of changes in the main drying parameters (moisture and temperature of grain, moisture content and temperature of the drying agent) along the length and width of the drying channel in tower dryers with suction air flow make it possible to link the main operating parameters, which facilitate the choice of rational drying modes. В статье разработана схема сушки в башенной зерносушилке, составлены уравнения сохранения энергии и материального баланса для зерна, уравнения массообмена и теплообмена между сушильным агентом и зерном. На их основе получены аналитические зависимости изменения температуры и влажности зерна, влагосодержания и температуры сушильного агента вдоль и вширь сушильного канала в зависимости от режимных параметров (величины разрежения в сушильном канале, скорости движения зерна вдоль сушильного канала, скорости движения сушильного агента, начальных температур зерна и сушильного агента, начальной влажности зерна, а также начального влагосодержания сушильного агента). Их анализ облегчает работу в выборе оптимального режима. Разработанные аналитические зависимости изменения основных параметров сушки (влажность и температура зерна, влагосодержание и температура сушильного агента) по длине и ширине сушильного канала в башенных сушилках с всасывающим воздушным потоком дают возможность связать основные режимные параметры, что облегчает выбор рациональных режимов сушки.Item Формування швидкісного режиму вібропереміщення зерна в процесах термообробки(ЦНТУ, 2020) Калініченко, Р. А.; Степаненко, C. П.; Котов, Б. І.; Kalinichenko, R.; Stepanenko, S.; Kotov, B.; Калиниченко, Р. А.; Котов, Б. И.У статті складено і розв’язано систему диференціальних рівнянь руху матеріальної точки вздовж пористої (повітропроникної) поверхні, що нахилена під кутом до горизонту. На основі аналізу рішень даної системи диференціальних рівнянь запропоновано змінювати швидкість переміщення зерна частотою коливань опорної поверхні, кутом нахилу опорної поверхні до горизонту та коефіцієнтом тертя. Також одержано графічні залежності швидкості переміщення зерна від кута нахилу опорної поверхні до горизонту, коефіцієнта тертя та частоти коливань. Теоретично обґрунтована можливість уповільнення вібропереміщення зерна повітряним потоком, що подається знизу пористої опорної поверхні проти (під кутом) напрямку переміщення зерна, а також використанням асиметрично рифленої опорної поверхню з вертикальними перфораціями. Експериментально визначена лінійна регресійна залежність зміни швидкості вібропереміщення, яка дає можливість формування необхідного швидкісного режиму вібропереміщення зерна зміною параметрів: нахилу вібруючої площини 5º÷ 9º, частоти коливань 45÷55 с-1, швидкості повітряного потоку 0,1÷2 м/с; в оптимальних режимах роботи установки для високоінтенсивної термообробки зерна з вібротранспортером. The article compiled and solved a system of differential equations of motion of a material point along a porous (air-permeable) surface, which is inclined at an angle to the horizon. Based on the analysis of solutions to this system of differential equations, it is proposed to change the speed of grain movement by the frequency of oscillations of the support surface, the angle of inclination of the support surface to the horizon and the coefficient of friction. Also, the graphical dependences of the speed of grain movement on the angle of inclination of the support surface to the horizon, the coefficient of friction and the frequency of oscillations were obtained. The possibility of decelerating the vibration movement of grain by an air flow, which is fed from the bottom of the porous support surface against (at an angle) the direction of grain movement, as well as using an asymmetrically corrugated support surface with vertical perforations, is theoretically substantiated. A linear regression dependence of the change in the vibration displacement speed has been experimentally determined, which makes it possible to form the required speed mode of vibration displacement of grain by changing the parameters: the inclination of the vibrating plane is 50 ÷ 90, the vibration frequency is 45 ÷ 55 s-1, the air flow speed is 0.1 ÷ 2 m/s in optimal operating modes. installations for high-intensity heat treatment of grain with a vibratory conveyor. В статье составлена и решена система дифференциальных уравнений движения материальной точки вдоль пористой (воздухопроницаемой) поверхности, которая наклонена под углом к горизонту. На основе анализа решений данной системы дифференциальных уравнений предложено изменять скорость перемещения зерна частотой колебаний опорной поверхности, углом наклона опорной поверхности к горизонту и коэффициентом трения. Также получено графические зависимости скорости перемещения зерна от угла наклона опорной поверхности к горизонту, коэффициента трения и частоты колебаний. Теоретически обоснована возможность замедления виброперемещения зерна воздушным потоком, что подается снизу пористой опорной поверхности против (под углом) направления перемещения зерна, а также использованием асимметрично рифленой опорной поверхности с вертикальными перфорациями. Экспериментально определена линейная регрессионная зависимость изменения скорости виброперемещения, которая дает возможность формирования необходимого скоростного режима виброперемещения зерна изменением параметров: наклона вибрирующей плоскости 5º÷ 9º, частоты колебаний 45÷55 с-1, скорости воздушного потока 0,1÷2 м/с в оптимальных режимах работы установки для высокоинтенсивной термообработки зерна с вибротранспортером.