DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.245-252
Mechatronic Analysis the Operation of a Pneumogravity Separator for Grain Mixtures
About the Authors
Dmytro Nedelsky, PhD student, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: dimanedelya9642@gmail.com
Dmytro Petrenko, Associate Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Agricultural Machine Building, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3151-8123, e-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com.
Serhii Leshchenko, Associate Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Agricultural Machine Building, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9339-4691, e-mail: serafsgm@ukr.net
Oleksii Vasylkovsky, Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9590-742X, e-mail: olexa74@ukr.net
Abstract
The analysis of the results of scientific research in the field of post-harvest processing of grain mixtures revealed that today the issue of the functioning of pneumogravity separators of grain mixtures has not been sufficiently studied. In particular, there is no mechatronic analysis of the operation of this type of separators with the introduction of an automatic correction system of the system, which does not allow implementing the principle of self-adaptation of the pneumogravity system to the changing conditions of the process of pneumoseparation of grain mixtures. Taking this into account, the work considers a mechatronic model of a pneumogravity separator of grain mixtures with elements of automation of control and auto-correction of the process of cleaning grain crops based on the designed algorithm of its functioning.
Analytical studies are presented that formed the basis for the development and characteristics of the mechatronic system of a pneumogravity separator. The key element of the system is the built-in auto-correction system of the process of cleaning the grain mixture, which ensures increased efficiency. For a better understanding of the functioning, a block diagram of the separator operation has been developed, which details the stages of separation from loading the grain mass to obtaining cleaned grain. A scheme for receiving and processing data from sensors in the system control unit is also presented. The proposed algorithm for designing mechatronic systems using the example of a pneumatic-gravity separator allows significantly increasing the efficiency of pneumatic grain separation due to continuous monitoring of process indicators, data analysis, and automatic adjustment of set parameters in real time.
Keywords
mechatronics, analysis, pneumogravity separator, post-harvest processing, algorithm
Full Text:
PDF
References
1. Kotov, B. I., et al. (2017). Modeling of technological processes in typical objects of post-harvest grain processing and storage (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling): Collective monograph. National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine, National Scientific Center “Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture”. Kyiv; Nizhyn: Lysenko M. M. Publishing [in Ukrainian].
2. Aliiev, E. B., & Havrylchenko, O. S. (2019). Justification of an automated air flow control system in an aerodynamic seed separator. Modern Problems of Improving Technical Systems and Technologies in Animal Husbandry. Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture named after Petro Vasylenko, (201), 132–140 [in Ukrainian].
3. Stepanenko, S. P. (2020). Mechanical and technological substantiation of processes and equipment for sieve-free fractionation of grain materials (Doctoral dissertation). Hlevakha [in Ukrainian].
4. Vasylkovskyi, O. M., et al. (2021). Justification of the design scheme of a pneumatic-sieve grain separator. Design, Production and Operation of Agricultural Machines, (51), 104–110. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110 [in Ukrainian].
5. Niedelskyi, D. S., & Petrenko, D. I. (2025). Mechatronic principles of controlling grain-cleaning separators. Steppe Bulletin. Scientific Collection of ISGS NAAS, (22), 84–86 [in Ukrainian].
6. Aliiev, E. B. (2023). Numerical modeling of agro-industrial production processes: Textbook. Kyiv: Agrarian Science. https://doi.org/10.31073/978-966-540-584-9 [in Ukrainian].
7. Aliiev, E., Lupko, K., & Kobets, O. (2023). Development of adaptive seed-separation trier for small-seeded crops. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering, 16(65/1), 103–126. https://doi.org/10.31926/but.fwiafe.2023.16.65.1.8
8. Nesterenko, O. V., Leshchenko, S. M., Vasylkovskyi, O. M., & Petrenko, D. I. (2021). Evaluation of uniformity of distribution and contamination of grain during its multilevel introduction into the pneumatic- separating channel. Design, Production and Operation of Agricultural Machines, (51), 111–116. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116 [in Ukrainian].
9. Pneumogravitational separator: Patent 153219 Ukraine: IPC B07B 4/02 (2006.01), B07B 7/01 (2006.01). No. u 202203732; filed 05.10.2022; published 07.06.2023, Bulletin No. 23/2023 [in Ukrainian].
10. Kucheruk, V. Yu., Sevastyanov, V. M., Ihnatenko, O. H., & Mankovska, V. S. (2013). Measuring transducers: Laboratory workshop. Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].
11. Loveikin, V. S., Romasevych, Yu. O., & Krushelnytskyi, V. V. (2020). Mechatronics: Textbook. Kyiv: CP Komprint [in Ukrainian].
12. Yakhno, O. M., Uzunov, O. V., Luhovskyi, O. F., et al. (2017). Applied hydroaeromechanics and mechatronics: Textbook. Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].
Citations
1. Моделювання технологічних процесів в типових об'єктах післязбиральної обробки і зберігання зерна (очищення, сепарація, сушіння, активне вентилювання, охолодження) : колект. монографія / Котов Б. І. та ін.; Нац. акад. аграр. наук України, Нац. наук. центр "Ін-т механізації та електрифікації сіл. госп-ва". Київ; Ніжин : Лисенко М. М. [вид.], 2017. 551 с.
2. Алієв Е. Б., Гаврильченко О. С. Обґрунтування автоматизованої системи керування потоком повітря в аеродинамічному сепараторі насіннєвого матеріалу. Сучасні проблеми вдосконалення технічних систем і технологій у тваринництві. Вісник Харківського Національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Харків. 2019. Вип. 201. С. 132–140.
3. Степаненко С. П. Механіко-технологічне обґрунтування процесів і обладнання безрешітного фракціонування зернових матеріалів: дис д-ра техн. наук: 05.05.11. Глеваха. 2020. 362 с.
4. Обґрунтування конструктивної схеми пневморешітного сепаратора зерна / Васильковський О.М. та ін. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький: ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 104-110. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110.
5. Нєдєльський Д.С., Петренко Д.І. Мехатронні принципи керування зерноочисними сепараторами. Вісник Степу. Науковий збірник ІСГС НААН. Вип. 22. Вінниця : НІЛАН-ЛТД, 2025. С. 84-86.
6. Алієв Е.Б. Чисельне моделювання процесів агропромислового виробництва : підручник. Київ : Аграрна наука, 2023. 340 с. DOI: 10.31073/978-966-540-584-9.
7. Aliiev E. Lupko K. Kobets O. Development of adaptive seed-separation trier for small-seeded crops. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering. 2023. 16 (65), 1. P. 103–126. DOI: 10.31926/but.fwiafe.2023.16.65.1.8.
8. Нестеренко О.В., Лещенко С.М., Васильковський О.М., Петренко Д.І. Оцінка рівномірності розподілу та засміченості зерна при його багаторівневому введенні в пневмосепаруючий канал. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 111-116. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116.
9. Пневмогравітаційний сепаратор : пат. 153219 Україна : МПК B07B 4/02 (2006.01), B07B 7/01 (2006.01). № u 202203732 ; заявл. 05.10.2022 ; опубл. 07.06.2023, Бюл. № 23/2023.
10. Вимірювальні перетворювачі : лабораторний практикум / В. Ю. Кучерук, В.М. Севастьянов, О.Г. Ігнатенко, В.С. Маньковська. Вінниця: ВНТУ, 2013. 183 с.
11. Мехатроніка : підручник / В.С. Ловейкін, Ю.О. Ромасевич, В.В. Крушельницький. К.: ЦП „Компрінт”, 2020. 404 с.
12. Яхно О.М., Узунов О.В., Луговський О.Ф. та ін. Прикладна гідроаеромеханіка і механотроніка: підручник. Вінниця: ВНТУ, 2017. 711 с.
Copyright (©) 2025, Dmytro Nedelsky, Dmytro Petrenko, Serhii Leshchenko, Oleksii Vasylkovsky
Mechatronic Analysis the Operation of a Pneumogravity Separator for Grain Mixtures
About the Authors
Dmytro Nedelsky, PhD student, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: dimanedelya9642@gmail.com
Dmytro Petrenko, Associate Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Agricultural Machine Building, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3151-8123, e-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com.
Serhii Leshchenko, Associate Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Agricultural Machine Building, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9339-4691, e-mail: serafsgm@ukr.net
Oleksii Vasylkovsky, Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9590-742X, e-mail: olexa74@ukr.net
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Kotov, B. I., et al. (2017). Modeling of technological processes in typical objects of post-harvest grain processing and storage (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling): Collective monograph. National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine, National Scientific Center “Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture”. Kyiv; Nizhyn: Lysenko M. M. Publishing [in Ukrainian].
2. Aliiev, E. B., & Havrylchenko, O. S. (2019). Justification of an automated air flow control system in an aerodynamic seed separator. Modern Problems of Improving Technical Systems and Technologies in Animal Husbandry. Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture named after Petro Vasylenko, (201), 132–140 [in Ukrainian].
3. Stepanenko, S. P. (2020). Mechanical and technological substantiation of processes and equipment for sieve-free fractionation of grain materials (Doctoral dissertation). Hlevakha [in Ukrainian].
4. Vasylkovskyi, O. M., et al. (2021). Justification of the design scheme of a pneumatic-sieve grain separator. Design, Production and Operation of Agricultural Machines, (51), 104–110. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110 [in Ukrainian].
5. Niedelskyi, D. S., & Petrenko, D. I. (2025). Mechatronic principles of controlling grain-cleaning separators. Steppe Bulletin. Scientific Collection of ISGS NAAS, (22), 84–86 [in Ukrainian].
6. Aliiev, E. B. (2023). Numerical modeling of agro-industrial production processes: Textbook. Kyiv: Agrarian Science. https://doi.org/10.31073/978-966-540-584-9 [in Ukrainian].
7. Aliiev, E., Lupko, K., & Kobets, O. (2023). Development of adaptive seed-separation trier for small-seeded crops. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering, 16(65/1), 103–126. https://doi.org/10.31926/but.fwiafe.2023.16.65.1.8
8. Nesterenko, O. V., Leshchenko, S. M., Vasylkovskyi, O. M., & Petrenko, D. I. (2021). Evaluation of uniformity of distribution and contamination of grain during its multilevel introduction into the pneumatic- separating channel. Design, Production and Operation of Agricultural Machines, (51), 111–116. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116 [in Ukrainian].
9. Pneumogravitational separator: Patent 153219 Ukraine: IPC B07B 4/02 (2006.01), B07B 7/01 (2006.01). No. u 202203732; filed 05.10.2022; published 07.06.2023, Bulletin No. 23/2023 [in Ukrainian].
10. Kucheruk, V. Yu., Sevastyanov, V. M., Ihnatenko, O. H., & Mankovska, V. S. (2013). Measuring transducers: Laboratory workshop. Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].
11. Loveikin, V. S., Romasevych, Yu. O., & Krushelnytskyi, V. V. (2020). Mechatronics: Textbook. Kyiv: CP Komprint [in Ukrainian].
12. Yakhno, O. M., Uzunov, O. V., Luhovskyi, O. F., et al. (2017). Applied hydroaeromechanics and mechatronics: Textbook. Vinnytsia: VNTU [in Ukrainian].
Citations
1. Моделювання технологічних процесів в типових об'єктах післязбиральної обробки і зберігання зерна (очищення, сепарація, сушіння, активне вентилювання, охолодження) : колект. монографія / Котов Б. І. та ін.; Нац. акад. аграр. наук України, Нац. наук. центр "Ін-т механізації та електрифікації сіл. госп-ва". Київ; Ніжин : Лисенко М. М. [вид.], 2017. 551 с.
2. Алієв Е. Б., Гаврильченко О. С. Обґрунтування автоматизованої системи керування потоком повітря в аеродинамічному сепараторі насіннєвого матеріалу. Сучасні проблеми вдосконалення технічних систем і технологій у тваринництві. Вісник Харківського Національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Харків. 2019. Вип. 201. С. 132–140.
3. Степаненко С. П. Механіко-технологічне обґрунтування процесів і обладнання безрешітного фракціонування зернових матеріалів: дис д-ра техн. наук: 05.05.11. Глеваха. 2020. 362 с.
4. Обґрунтування конструктивної схеми пневморешітного сепаратора зерна / Васильковський О.М. та ін. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький: ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 104-110. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110.
5. Нєдєльський Д.С., Петренко Д.І. Мехатронні принципи керування зерноочисними сепараторами. Вісник Степу. Науковий збірник ІСГС НААН. Вип. 22. Вінниця : НІЛАН-ЛТД, 2025. С. 84-86.
6. Алієв Е.Б. Чисельне моделювання процесів агропромислового виробництва : підручник. Київ : Аграрна наука, 2023. 340 с. DOI: 10.31073/978-966-540-584-9.
7. Aliiev E. Lupko K. Kobets O. Development of adaptive seed-separation trier for small-seeded crops. Bulletin of the Transilvania University of Brasov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering. 2023. 16 (65), 1. P. 103–126. DOI: 10.31926/but.fwiafe.2023.16.65.1.8.
8. Нестеренко О.В., Лещенко С.М., Васильковський О.М., Петренко Д.І. Оцінка рівномірності розподілу та засміченості зерна при його багаторівневому введенні в пневмосепаруючий канал. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 111-116. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116.
9. Пневмогравітаційний сепаратор : пат. 153219 Україна : МПК B07B 4/02 (2006.01), B07B 7/01 (2006.01). № u 202203732 ; заявл. 05.10.2022 ; опубл. 07.06.2023, Бюл. № 23/2023.
10. Вимірювальні перетворювачі : лабораторний практикум / В. Ю. Кучерук, В.М. Севастьянов, О.Г. Ігнатенко, В.С. Маньковська. Вінниця: ВНТУ, 2013. 183 с.
11. Мехатроніка : підручник / В.С. Ловейкін, Ю.О. Ромасевич, В.В. Крушельницький. К.: ЦП „Компрінт”, 2020. 404 с.
12. Яхно О.М., Узунов О.В., Луговський О.Ф. та ін. Прикладна гідроаеромеханіка і механотроніка: підручник. Вінниця: ВНТУ, 2017. 711 с.
Copyright (©) 2025, Dmytro Nedelsky, Dmytro Petrenko, Serhii Leshchenko, Oleksii Vasylkovsky