Розробка аналітичної моделі для прогнозування траєкторії та розсіювання енергії гранул перги в роторному ударному сепараторі

Анотація

Об’єктом дослідження є процес ударної взаємодії гранули перги з робочим елементом роторного сепаратора. Проблема полягає у відсутності аналітичних моделей, які дозволяють достовірно прогнозувати передачу енергії під час удару та подальший рух гранули, що ускладнює обґрунтований вибір маси молотка та швидкості обертання ротора та призводить до зниження ефективності сепарації та пошкодження продукту. Розроблено аналітичну модель ударної взаємодії та післяударного руху гранули у неінерціальній системі відліку, пов’язаній з ротором, з урахуванням відцентрових, коріолісових, гравітаційних сил і сил сухого тертя. Отримано аналітичні залежності, які дозволяють визначати переміщення, швидкість та траєкторію гранули як функції часу та параметрів роботи ротора. Встановлено, що післяударний рух має затухаючий характер: амплітуда переміщення зменшується більш ніж на 60% протягом перших 0,02 с і більш ніж на 80% через 0,05 с, що пояснюється значними дисипативними втратами внаслідок внутрішнього демпфування матеріалу та дії сил тертя. Визначено, що ефективність передачі енергії суттєво залежить від маси молотка та становить близько 0,7–0,8% при масі 5 г, зменшується до приблизно 0,1% при 100 г і нижче 0,05% при 200 г. Це пов’язано зі зростанням втрат енергії на нееластичну деформацію матеріалу гранули. Особливістю отриманих результатів є те, що встановлено чіткий аналітичний зв’язок між параметрами ротора, умовами ударної взаємодії та кінематикою руху гранули. Це дало змогу пояснити причини швидкого затухання її руху та закономірності стабілізації траєкторії в робочій зоні ротора. Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що запропонована модель може бути використана при проєктуванні та налаштуванні роторних пристроїв. Зокрема, вона дозволяє обґрунтовано визначати раціональні конструктивні та кінематичні параметри для забезпечення ефективного відокремлення гранул перги при одночасному збереженні їх цілісності та якості.