Mathematical justification of the oat grain dehulling products separation process in a vibro-impact separator machine

Abstract

The relevance of using paddy machines in the groat industry is significant due to the growing demand for high-quality groats and the need for precise and efficient grain processing. Paddy machines are capable of processing a variety of raw materials, including oats, buckwheat, and rice, expanding the capabilities of enterprises. However, there is a lack of developed engineering calculation methods for these machines, and the analysis of the sorting process is crucial for determining the optimal parameters for machine operation. This study focuses on the development of a mathematical model for the separation of oat dehulling products in a vibro-impact separator. The model incorporates theoretical principles, such as the interaction of grain particles with the sorting table and channel surfaces, to evaluate the movement of the grain during different stages of the sorting process. The research explores factors such as the table's inclination angle, oscillation amplitude, and friction forces, which influence the sorting efficiency. Numerical calculations reveal that, during the table's acceleration phase, unhulled grain remains stationary due to the zero initial velocities, while transverse oscillations of the table help displace the mixture, pushing lighter and larger unde-husked grains to the surface. The results indicate that optimizing the table's parameters, such as its tilt angle, oscillation amplitude, and friction coefficient, is essential for improving sorting efficiency and machine productivity. In conclusion, the developed mathematical model enables the determination of optimal parameters for effective oat grain separation, offering valuable insights for enhancing the sorting process and achieving high productivity in the groat industry. Further research may focus on fine-tuning operating conditions to further optimize separator performance.Актуальність використання лущильних машин в індустрії круп є значною через зростаючий попит на високоякісні крупи та необхідність точного й ефективного оброблення зерна. Лущильні машини здатні обробляти різноманітні сировини, зокрема вівсяне, гречане та рисове зерно, що розширює можливості підприємств. Однак, існує дефіцит розроблених методів інженерних розрахунків для цих машин, а аналіз процесу сортування є важливим для визначення оптимальних параметрів роботи машин. Це дослідження зосереджене на розробці математичної моделі для розподілу продуктів лущення вівса в віброударному сепараторі. Модель враховує теоретичні принципи, такі як взаємодія частинок зерна з поверхнею сортувального столу та стінками каналу, для оцінки руху зерна на різних етапах процесу сортування. У дослідженні розглядаються такі фактори, як кут нахилу столу, амплітуда коливань та сили тертя, що впливають на ефективність сортування. Числові розрахунки показують, що на етапі прискорення столу незрощене зерно залишається нерухомим через нульові початкові швидкості, тоді як поперечні коливання столу сприяють переміщенню суміші, виштовхуючи легші та більші нелущені зерна на поверхню. Результати свідчать, що оптимізація параметрів столу, таких як його кут нахилу, амплітуда коливань та коефіцієнт тертя, є необхідною для покращення ефективності сортування та продуктивності машини. У підсумку, розроблена математична модель дозволяє визначити оптимальні параметри для ефективного розподілу вівсяного зерна, надаючи цінні інсайти для покращення процесу сортування та досягнення високої продуктивності в індустрії круп. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на уточнення умов експлуатації для подальшої оптимізації роботи сепаратора.