Залежно від шорсткості робочої поверхні і шорсткості зерен різних культур змінюється кут нахилу робочої поверхні «звукового сканера», при якому починає рух зерно, яке надходить на післязбиральної обробки зерна, що впливає на амплітудну характеристику зерен.
Ключові слова: шорсткість, звуковий сканер, кут природного укосу, рух зернівки, похила поверхня.
Відомо, що при русі по нерухомій похилій поверхні твердого тіла враховується кут нахилу поверхні, коефіцієнт тертя між тілом і поверхнею, кут тертя руху і спокою.
Метою написання статті стало визначення оптимального кута нахилу поверхні пристрою звукового сканера (рис.1) при русі зернівок різних культур. Виходячи з мети, були поставлені завдання: визначення кута природного укосу, визначення кута нахилу робочої пластини, при якому починається рух зернівки по шорсткою поверхні, визначення значення амплітуди руху зернівки по поверхні.
Мал. 1. Фотографія пристрою «звуковий сканер»
Технічний пристрій «звуковий сканер» призначене для визначення параметрів зерна, що надходить на післязбиральної обробки. Звуковий сканер складається з звукоізоляційного корпусу, який розташований на похилій поверхні, кут нахилу, якою регулюється повзуном. Через дозатор здійснюється подача досліджуваного матеріалу. Проходячи по робочій поверхні сканера (пластини), датчиками, розташованими в корпусі сканера вловлюється звук, який передається на ПК, в якому відбувається запис і обробка звукових коливань, створюваних зерновками. Зерно потрапляє в приймач, з якого надходить на подальшу обробку. За допомогою шарніра змінюється кут нахилу корпусу звукового сканера, кут нахилу визначається кутоміром. Кут нахилу корпусу звукового сканера при проходженні зернівок різних культур різний.
Тертя між двома дотичними тілами відбувається, перш за все, внаслідок шорсткості їх поверхонь і наявності зчеплення у притиснутих один до одного тіл [1, с.197].
При русі зернівки по шорсткою поверхні звукового сканера необхідно враховувати кут нахилу поверхні, при якому починається рух зерна (тобто кут тертя ковзання більше кута тертя спокою). Шорсткість поверхні - сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками на базовій довжині. Вимірюється в мікрометрів (мкм). Rz - висота нерівностей профілю по 10 точкам, сума середніх арифметичних абсолютних відхилень точок п'яти найбільших мінімумів і п'яти найбільших максимумів профілю в межах базової довжини [2, Додаток 2].
Шорсткість використовуваних пластин визначена Росстандартом «Державний регіональний центр стандартизації, метрології та випробувань в Тюменській області, ХМАО автономного округу Югра, ЯНАО. Тюменський відділ метрології »свідоцтво про калібрування №28588 і становить по Rz:
- Сталева пластина - 53,5 мкм;
- Алюмінієва пластина - 5,70 мкм;
- Мідна пластина - 20,4 мкм;
- Дерев'яна пластина - 20,7 мкм.
Кут тертя - найменший кут, при якому зернова маса починає ковзати по будь-якої поверхні. При ковзанні зерна по зерну цей кут називають кутом природного укосу, або інакше - кутом ската. Кут природного укосу - це кут між діаметром підстави і утворює косинуса насипу, що виходить при вільному падінні зернової маси на горизонтальну площину (табл.1) за даними А.Є. Юкиш і Е.С. Хуверса [3, с.29-30].
Кут природного укосу зернових мас
Сипучість зернової маси залежить від багатьох факторів. Основними з них є: характеристика зерна (форма і розмір зерен, стан їх поверхні, характер домішок і їх видовий склад), матеріал, форма і стан поверхні, по якій самопливом переміщують зернову масу. Розглядаючи рух зернівки по шорсткою поверхні були прийняті такі припущення - зернівка є еліпсоїд обертання, рух по похилій поверхні відбувається без відриву від поверхні і перекочування, частки зернової суміші переміщуються по шорсткою поверхні в один шар, поверхня має характеристику, яка оцінюється за шкалою Rz.
Сипучість зернової маси значно погіршується при підвищенні вологості, засміченості, злежуваності, самозігріванні зерна. Зниження сипучості - одна з ознак неблагополуччя з безпекою зернової маси. У таблиці 2 і 3 наведено зміна кута природного укосу при різній вологості зернових і бобових культур (за даними Л.А. Трісвятскій) [3, с.28].
Вимірювання кута природного укосу зернової маси в залежності від культури і вологості зерна
Кут природного укосу, град.
Кут природного укосу, град.
Кути і коефіцієнти тертя зерна пшениці і бобових культур
Кут тертя, град / коефіцієнт тертя по
Дослідження по визначенню кута, при якому починався рух зернівок різних культур по поверхнях з різною шорсткістю, проводилися з такими культурами: пшениця, овес, горох, вівсюг. Пластини, за якими рухалися культури - сталева, алюмінієва, мідна, дерев'яна. Досліди проводилися в триразовою послідовності, за швидкістю руху зернівки по робочій поверхні звукового сканера визначався оптимальний кут нахилу поверхні для кожної культури. При проведенні дослідів проводилися звукозапису в програмі «Grain Sound Scan» [4], так само були визначені значення амплітуд коливання зернівок різних культур. Кути, при яких починали руху зерна, наведені в таблиці 4.
Експериментальні дані кутів нахилу поверхонь
Значення кута нахилу, град / значення амплітуди коливання зернівки, дБ. сталева пластина
Значення кута нахилу / значення амплітуди коливання зернівки, дБ. мідна пластина
Значення кута нахилу / значення амплітуди коливання зернівки, дБ. алюмінієва пластина
Значення кута нахилу / значення амплітуди коливання зернівки, дБ. дерев'яна пластина
Отримані дані дозволили сформулювати висновок про те, що шорсткість різних поверхонь різна, і, внаслідок цього кут природного укосу і кут, при якому зерно різних культур починає рух по робочих поверхонь різні, що дозволить встановлювати оптимальний кут нахилу робочої поверхні пристрою «звуковий сканер», який використовується в процесі визначення параметрів зерна, що надходить на післязбиральної обробки.
1. М.М. Бухгольц «Основний курс теоретичної механіки» частина 1.
2. ГОСТ 2789-73 СТ РЕВ 638-77 Шорсткість поверхні. Параметри, характеристики, позначення, додаток 2.
Основні терміни (генеруються автоматично). кут нахилу, кут нахилу поверхні, робочої поверхні, природного укосу, нахилу робочої поверхні, звукового сканера, поверхні звукового сканера, різних культур, шорсткою поверхні, похилій поверхні, кут нахилу робочої, зернівок різних культур, зерновий маси, робочої поверхні звукового, кут природного укосу, оптимальний кут нахилу, нахилу корпусу звукового, нахилу поверхні пристрою, кут тертя, кут нахилу корпусу.
Ключові слова
шорсткість. звуковий сканер, кут природного укосу, рух зернівки, похила поверхня