Mathematical simulation of fish vibroorientation process | Математическое моделирование процесса виброориентирования рыбы

Summaries (En, Ru)

6 ill.

Russian. Повышение производительности ряда рыбообрабатывающих машин возможно только за счет механизации процесса ориентированной загрузки рыбы. Из всех известных способов наибольшее распространение получил способ ориентирования рыбы на горизонтальной виброплоскости. Способ основан на физическом различии вследствие особенностей кожного и чешуйчатого покрова рыбы коэффициентов трения скольжения. При ориентировании рыбы головой вперед коэффициенты трения меньше их значений при движении хвостом вперед, что позволяет добиться устойчивого поступательного движения рыбы головой вперед. Целью исследования является установление методами математического моделирования динамики относительного движения рыбы на горизонтальной виброплоскости в зависимости от кинематических параметров вибрации и нелинейности коэффициентов трения скольжения рыбы при их различной ориентации. Объекты исследования – скумбрия атлантическая и ставрида. Решение дифференциального уравнения относительного движения по виброплоскости осуществлялось численным методом. Опорные точки, задающие функцию зависимости коэффициентов трения от скорости при различной ориентации рыбы, задавались по экспериментальным данным. Установлено, что при круговой скорости виброплоскости омега=25,0 1/с скорость относительного перемещения рыбы составляет Wср=0,07 м/с, что соответствует требуемой производительности загрузочного устройства. При этом рыба совершает полный цикл с этапами движения головой и хвостом вперед с двумя кратковременными остановками. Амплитуда колебаний виброплоскости существенно влияет на интенсификацию процесса, но для рассматриваемых видов рыб ее рациональное значение составляет А=10 мм. Определяющим фактором процесса является разница между коэффициентами трения при их ориентации головой и хвостом вперед, при этом скорости скольжения рыбы не должны превышать критического значения, равного Wкр=0,5 м/с. Для других видов рыб рациональные значения параметров виброориентирования устанавливаются исходя из данных экспериментального массива фрикционных характеристик.

English. Increasing performance of fish processing machines is possible only by mechanizing the process of oriented fish loading. The method of fish orientation in the horizontal vibration plane is the most widely used. The method is based on the physical difference due to skin and scaly cover characteristics, sliding friction coefficients. When orienting fish head-first, the friction coefficients are less than their values when moving the tail forward, which allows for a steady forward movement of the fish head-first. The study purpose is to establish by mathematical modeling methods the dynamics of the relative movement of fish on a horizontal vibration plane depending on the kinematic parameters of vibration and the nonlinearity of the friction coefficients of the fish movement in their different orientations. Objects of the research are Scomber scombrus and horse mackerel. Solution of differential equation of relative motion on vibration plane has been done by a numerical method. Reference points, which define a dependence function of friction coefficients on speed at different fish orientation, have been set using experimental data. It was found that at circular speed of vibration plane omega=25.0 1/s, relative movement speed of fish is 0.07 m/s, that corresponds to the capacity requirement of loading device. Consequently, fish makes a complete cycle with the stages of head and tail movement forward with two short stops. Vibrations amplitude of shaker conveyer plane substantially influences process intensification, but rational value for examined fish species makes 10 mm. A key factor of the process is a difference between friction coefficients of during fish orientation. Herewith, fish sliding speed should not exceed a critical value equal 0.5 m/s. For other fish species, the rational values of vibroorientation parameters have to be predetermined based on the data of experimental array of frictional characteristics.

11 ref.