Научный журнал
Научное обозрение. Педагогические науки
ISSN 2500-3402
ПИ №ФС77-57475

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ САФЛОРА И ПРИЦЕПНИКА

Матеев Е.З. 1 Шахов С.В. 1 Ветров А.В. 1 Берестовой А.А. 1
1 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
Важнейшей задачей для сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности является совершенствование процесса очистки зерна сафлора от трудноотделимых примесей, обусловленное требованиями, предъявляемыми к качеству масличного сырья. Лимитирующим моментом этого является выделение семян трудноотделимых примесей, незначительно отличающихся от зерен сафлора. Из примесей в зерновой массе сафлора к наиболее трудноотделимым относятся семена прицепника широколистного, которые по физико-механическим близки к зерну сафлора. В данной статье представлены результаты исследований по определению коэффициентов трения сафлора и прицепника. Описано определение коэффициентов трения сафлора и прицепника по различным видам поверхности, которые используются при конструировании сортировального оборудования. Так же проведены лабораторные исследования по определению коэффициента внутреннего трения в слое семян. Актуальность работы совершенствование процесса очистки зерна масличных культур, в частности, сафлора – важнейшая задача для сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности, что обусловлено высокими требованиями, предъявляемыми к качеству сырья для производства растительных масел. В результате исследования коэффициента трения сафлора были предложены варианты материала, для конструирования устройства с оптимальными показателями качества процесса сортировки.
сепарирование
сафлор
прицепник
трудноотделимые примеси
сортировальный стол
разделение
сила трения
коэффициента трения
наклонная поверхность
1. Азимов У.Н. Новые разработки в технологии переработки семян сафлора / У.Н. Азимов, К.Х. Мажидов // Современные тенденции развития науки и производства: Сборник материалов III Межд. науч.-практ. конф. Западно-Сибирский научный центр; ФГБОУ ВПО Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, 2016 – С. 179–181.
2. Патент РФ №2558836 С1, МПК B07B9/00, B07B4/08, B07B1/46. Вибрационный сепаратор для разделения близких по физическим свойствам частиц / С.В. Шахов, Е.З. Матвеев, А.В. Ветров, А.Н. Субботина (РФ). – Патентообладатель: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (RU). – № 2014119320/03, заявлено 13.05.2014, опубл. 10.08.2015. Бюл. № 22 – 9 с.
3. Сатухина И. Сафлоровое масло для красоты и здоровья [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.goodsmatrix.ru/articles/Saflorovoe-maslo-dlja-zdorovja-i-krasoty.html; Дата обращения 14.03.2017.
4. Шахов С.В. Сепаратор с высокой степенью очистки для предпосевной обработки семян зерновых и масличных культур/ С.В. Шахов, Е.З. Матеев // Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: качества и безопасности: Материалы IV межд. науч.-практ. конф. – Воронеж: ВГАУ, 2016. – С. 229–232.
5. Шахов С.В. Установка для отделения сафлора от примесей / С.В. Шахов, Е.З. Матеев, А.В. Ветров // Явления переноса в процессах и аппаратах химических и пищевых производств: Материалы II Международной научно-практической конференции. – Воронеж, 2016 – С. 21–23.
6. Сафлоровое масло – компонент натуральных косметических и моющих средств с лечебными свойствами / Е.З. Матеев, Н.В. Королькова, А.Н. Кубасова, И.А. Глотова, С.В. Шахов, А.Ж. Жаныс // Материалы VIII Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум». – URL: href=» http://www.scienceforum. ru/2017/2705/35392»>www.scienceforum.ru/2017/2705/35392/ (дата обращения: 28.02.2019).
7. Разработка установки для отделения семян сафлора от трудноотделимых примесей на вибросортировальном столе / С.В. Шахов, Е.З. Матеев, А.В. Ветров, Е.А. Паршикова // Современные тенденции развития технологий и технических средств в сельском хозяйстве: Материалы Межд. науч.-практ. конф., посв. 80-летию А.П. Тарасенко. – Воронеж: ВГАУ, 2017 – С. 213–218.

Сафлор является травянистым однолетним растением, которое относится к семейству астровых или сложноцветных. Сафлор пользуется популярностью во всем мире благодаря уникальным особенностям биохимического состава. Он содержит изокартамин, картамидин, гликозид лютеолина, картамин и халконовые гликозиды. Масло из семян сафлора по ищевой ценности не уступает оливковому, а по косметическим и лечебным свойствам его превосходит. В частности, сафлоровое масло обладает успокаивающим и антиоксидантным эффектом, в связи с чем стимулирует регенерацию кожных покровов, оказывает противовоспалительное действие. Масло семян сафлора – незаменимый натуральный ный компонент в индустрии красоты. Оно входит в состав массажных масляных композиций, солнцезащитных кремов, увлажняющих и успокаивающих косметических средств.

Сафлоровое масло профилактирует появление морщин, смягчает, разглаживает и гидратирует биополимерный матрикс верхних кожных покровов.

Сафлоровое масло рекомендуется также в качестве профилактического средства для волос. Оно эффективно для восстановления сухих и поврежденных волос Его активные биохимические компоненты расширяют кровеносные сосуды, стимулируя приток с кровью питательных веществ к корням волос [1–3].

В настоящее время существует проблема качественного разделения семян от трудноотделимых примесей-примесей, которые имеют схожие физические характеристики. Такая проблема имеется в частности при разделении сафлора прицепника [4]. Для этого используются целые комплексы оборудования, единицей которых может быть вибросортировщик. На сегодняшний момент, метод разделения по форме и состоянию поверхности является актуальным. Такой принцип используется на сортировальных столах с наклонной рабочей поверхностью, как например, описанный в патенте № 2558836 [2].

Поэтому, для определения возможности качественного применения этого способа, определим коэффициенты трения сафлора и прицепника.

Сила трения – реактивная, возникающая в результате действия активной внешней силы, стремящейся переместить тело, лежащей на опорной поверхности.

В общем случае действующая на тело сила имеет произвольное направления, и её нормальная к опорной поверхности вызывает реакцию, направленную в обратную сторону, касательная же слагающая вызывает силу трения [5].

Для определения силы трения F пользуются упрощенной формулой

F = f N,

где f – коэффициент трения; N – нормальное давление.

Сила трения всегда больше в самом начале скольжения при переходе от состояния покоя к движению. Поэтому различают два значения коэффициента и силы трения: покоя (статические) и движения или скольжения (кинетические).

Определение коэффициента трения зерна сафлора по различным материалам осуществлялось с помощью специального прибора (рис. 1), который состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 платформ, подъем и опускание подвижной платформы осуществляется винтовым механизмом 3. На приборе имеется шкала 4 и стрелка – указатель 6 угла наклона подвижной платформы [6].

Подъем и опускание платформы осуществлялись вручную с помощью рукоятки винтового механизма 3.

Работа осуществляется в следующим образом: подвижная платформа устанавливается в горизонтальном положении и на него устанавливается испытуемая поверхность (сталь, стекло, дерево) и на его поверхность укладывают зерновки.

Медленно с помощью винтового механизма осуществляется подъем подвижной платформы вокруг его шарнира до тех пор, пока зерновка начнет равномерно скатываться по испытуемой поверхности и в данный момент фиксируется по шкале угол α наклона. Затем по формуле

f = tgα.

определяется коэффициент трение f зерна об различную поверхность.

В таблице приведены данные, полученные в результате исследования сафлора по различным поверхностям.

matv-1.tif matv-2.tif

Рис. 1. Схема и фото прибора для определения коэффициента трения зерна о поверхности: 1 – платформа прибора; 2 – подвижная плоскость; 3 – винтовой механизм; 4 – шкала; 5 – сменная испытуемая поверхность; 6 – стрелка угла подъёма; 7 – испытуемый образец зерна

Коэффициенты трения зерновки сафлора по различной поверхности

Показатели

Поверхности

Дерево

(вдоль)

Дерево

(поперек)

Стекло

Полированная

сталь

Железо

Оцинкованная

сталь

Коэффициенты

трения fсаф сафлора

0,314

0,324

0,26

0,30

0,466

0.305

Коэффициенты

трения fпр прицепника

0.466

0.509

0,317

0,397

0,554

0.383

Для определения текучести зерновой смеси сафлора и прицепника и его компонентов в отдельности проведены лабораторные исследования по определению коэффициента внутреннего трения. Определяли с помощью трибометра – прибора, у которого плоскость сдвига образуется между подвижной и неподвижной обоймами, заполненными исследуемым материалом (рис. 2).

Исследование осуществляли следующим образом: сыпучий материал 2 засыпали в подвижную обойму 3 без дна и неподвижную 1. Излишки продукта с обоймы 1 и 3 снимали специальной лопаткой. Затем сдвиг подвижной обоймы 3 осуществляли с постоянной скоростью, с помощью электродвигателя 5, установленного на неподвижной опорной поверхности 6. Этим же исключаем систематическую ошибку от неравномерности приложения нагрузки от времени. Усилие сдвига фиксируется динамометром 4. Степень точности измерения соответствовала 0,1 Н.

По результатам экспериментов нами определены коэффициенты внутреннего трения сафлора и прицепника широколистного:

– коэффициент внутреннего трения семян прицепника по сафлору f=tg 34°=0,67.

– коэффициент внутреннего трения зерновок сафлора по сафлору fтр=tg25°=0,40

Таким образом, можно сделать заключение о возможности разделения сафлора и прицепника на фракции с помощью наклонного сортировального стола.

Были определены коэффициенты трения, которые будут учитываться при конструировании оборудования для сортировки смеси.

Также были получены варианты материала, для конструирования устройства с оптимальными показателями качества процесса сортировки [2, 7].

matv-5.tif

Рис. 2. Схема установки для определения коэффициента внутреннего трения: 1 – неподвижная обойма; 2– исследуемый сыпучий продукт; 3 – подвижная обойма без дна; 4 – динамометр; 5 – электродвигатель; 6 – неподвижная опорная поверхность (стол); 7 – нить


Библиографическая ссылка

Матеев Е.З., Шахов С.В., Ветров А.В., Берестовой А.А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ САФЛОРА И ПРИЦЕПНИКА // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 3-4. – С. 71-74;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=1983 (дата обращения: 05.02.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685