DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.299-307
Study of the Mechanics of the Movement of Loose Lumpy Material in the Loading Zone on the Vibration-Acceleration Section of the Vibration Pneumatic Transport Machine of Cyclic Action
About the Authors
Volodymyr Yatsun, Associate Professor, PhD in Technical Sciences, Professor of the Department of Construction, Road Machines and Civil Engineering, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0245-0075, e-mail: yatsun@i.ua
Ivan Skrynnik, Associate Professor, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Road Machines and Civil Engineering, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1949-3197, e-mail: Skrynnik2002@ukr.net
Gennadiy Portnov, Associate Professor, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Road Machines and Civil Engineering, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0009-0005-1521-2086, e-mail: budkom999@gmail.com
Olha Horpynchenko, Associate Professor, PhD in Economics (Candidate of Economic Sciences), Associate Professor of the Department of Economics, Management and Commercial Activity, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0002- 1271-4145, e-mail: 77ov77@ukr.net
Abstract
The purpose of this work is the task of researching the vibration effect on the pneumatic transportation
of bulk lumpy material in the loading zone on the vibration-acceleration section of the cyclic-action vibration- pneumatic conveying machine. Acceleration section of pneumo-transportation of bulk lumpy material is the minimum length of the transport pipeline, on which the movement of the material takes a steady state. The vibration- acceleration section, in vibro-pneumotransport devices, takes into account the effect of vibration on the material in the loading zone. The analysis of the processes occurring during loading in the vibration-acceleration section of the VPMC will allow to identify optimal technical solutions for further improvement of the machine design.
The analysis of the above studies of the mechanics of the movement of lumpy bulk materials in the loading vibration-acceleration section of the vibration-pneumotransport machine of cyclic action shows that the length of the acceleration section is reduced by 3-4 times and is 8-10 m. At the end of the vibration-acceleration section, the material reaches a speed of 25-30 m/s. In order to obtain such speeds in pneumo-transport machines without the influence of vibration, the length of the acceleration section is about 30-40 m. The use of the vibration effect on lumpy bulk material allows you to approximate the location of curved elements of the transport pipeline and thereby expand the possibilities of layout solutions for technological schemes of pneumatic transport of bulk materials.
Prospects for further research in this direction include the creation of a new machine design to reduce energy consumption for material transportation.
Keywords
vibration-accelerating section, loading section, transport pipeline, aeromix
Full Text:
PDF
References
1. Poturayev, V. N., Voloshin, A. I., & Ponomaryov, B. V. (2000). Investigation and design considerations for vibrating pneumatic units in the bulk material transport systems. In Bulk materials: Keeping, loading and unloading operation and transportation (Paper presented at the 3rd International Conference, Newcastle, Australia, June 27–29).
2. Poturayev, V. N., Voloshin, A. I., & Ponomaryov, B. V. (2002). Vibratory pneumatic machines for transportation of bulk materials. In Proceedings of the 4th International Conference of Pneumatic Conveying, Budapest, Hungary.
3. Poturayev, V. N., Voloshin, A. I., & Ponomaryov, B. V. (2001). Periodical regimes of solid particles motion in the gas flow horizontal channel. In Proceedings of the 18th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM), Haifa, Israel.
4. Poturaiev, V. N., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1998). Some aspects of creating a new class of vibratory-pneumatic machines for bulk material transportation. Collection of Scientific Works of Kirovohrad Institute of Agricultural Engineering. Engineering in Agricultural Production, Mechanical Engineering, Automation, (4), 45–52 [in Ukrainian].
5. Yatsun, V. V., & Popov, H. A. (2005). Influence of air flow velocity on the process of pneumatic transportation of bulk lumpy materials in vibratory-pneumatic transport systems. Collection of Scientific Works of Kirovohrad National Technical University. Engineering in Agricultural Production, Mechanical Engineering, Automation, (16), 257–262 [in Ukrainian].
6. Yatsun, V. V., Skrynnyk, I. O., & Horpynchenko, O. V. (2024). Study of the mechanics of bulk lumpy material movement in the acceleration section of the pneumatic pipeline of a vibratory-pneumatic transport machine. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences, 10(41/I), 101–110 [in Ukrainian].
7. Ponomarov, B. V. (2006). Development of the theory of vibratory-pneumatic transportation of backfilling materials (Doctoral dissertation). Dnipro: Institute of Geotechnical Mechanics named after M. S. Polyakov, NAS of Ukraine [in Ukrainian].
8. Hushchyn, V. M. (2000). New concept and its implementation in the development of highly efficient means of pneumatic transportation of bulk materials. Mashynoznavstvo, 2(23), 39–43 [in Ukrainian].
9. Bredenbruch, E. (2004). Entstehung und Verhütung von Grubenbränden. Glückauf, 15/16, 393–404.
10. Tsuji, Y., Morikawa, Y., & Tanaka, L. (2017). Numerical simulation of gas-solid two-phase flow in a two- dimensional horizontal channel. International Journal of Multiphase Flow, 13(5), 671–684.
11. Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (2007). Some issues of creating cyclic vibratory-pneumatic backfilling machines. Collection of Scientific Works of the National Mining Academy. Modern Ways of Mining Equipment Development, 2(34), 67–73 [in Ukrainian].
12. Nadolnyi, H. Yu., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1987). Vibratory-pneumatic backfilling machine. Author’s certificate 1331174 USSR, IPC E21F 15/10, No. 3985706; filed 27.11.1985; published 15.04.1987, Bulletin No. 10 [in Russian].
13. Poturayev, V. N., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1990). Pneumatic chamber backfilling machine. Author’s certificate 1643739 USSR, IPC E21F 15/10, No. 4677481; filed 11.04.1989; published 22.12.1990, Bulletin No. 15 [in Russian].
14. Chemeris, I. F., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1991). Chamber backfilling machine. Author’s certificate 1654605 USSR, IPC E21F 15/10, No. 4702679; filed 09.06.1989; published 07.06.1991, Bulletin No. 21 [in Russian].
Citations
1. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Investigation and Design Considerations for Vibrating Pneumatic Units in the Bulk Material Transport Systems / Bulk materials: keeping, loading and unloading operation and transportation. – Pap. 3 rd Int. Conf. Newcastle, Australia, 27 - 29 june 2000.
2. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Vibratory pneumatic machines for transportation of bulk materials / Pap. 4 th Int. Conf. of Pneumatic Conveying. Budapest, Hungaru, 2002.
3. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Periodical regimes of solid particles motion in the gas flow horizontal channal / Pap. The 18 Int. Congr. Theor. аnd Appl. Mech. (UTAM). Haifa, Israel, 2001.
4. Потураєв В.Н. Волошин О.І., Яцун В.В. Деякі аспекти створення нового класу вібраційно- пневматичних машин для транспортування сипких матеріалів. Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 1998. Вип. 4. С. 45-52.
5. Яцун В.В., Попов Г.А. Вплив швидкості повітряного потоку на процес пневмотранспортування сипких кускових матеріалів у вібропневмотранспортних системах. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 2005. Вип. 16. С. 257-262.
6. Яцун В.В., Скринник І.О., Горпинченко О.В. Дослідження механіки руху сипкого кускового матеріалу на розгінній ділянці пневмотранспортного трубопроводу вібраційно-пневмотранспортної машини. Збірник наукових праць Центральноукаїнського національного технічного університету. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2024. Вип. 10(41)_І. С. 101-110
7. Пономарьов Б. В. Розвиток теорії вібропневмо-транспортування закладальних матеріалів: дис. д-ра техн. наук: 05.15.11 / НАН України; Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова. Д., 2006.
8. Гущин В.М. Нова концепція та її реалізація в розробках високоефективних засобів пневматичного транспортування сипучих матеріалів / В.М. Гущин // Машинознавство, 2000, №2 (23). С. 39-43.
9. Bredenbruch E. Entstehung und Verhütung von Gruben branden // Glückauf. 2004.H. 15/16.- S.393-404 р.
10. Tsuji Y., Morikawa Y., Tanaka L. Numerical simulation of gas-solid twophase flow in a two-dimensional horizontal channel // Int. J. Multiphase Flow. – 2017. – 13, № 5. – P. 671-684.
11. Волошин О.І., Яцун В.В. Деякі питання створення закладальних вібраційно-пневматичних машин циклічної дії. Збірник наукових праць НГА, вип. 2 (34). Сучасні шляхи розвитку гірничого обладнання. Дніпропетровськ: НГА, 2007. С. 67-73.
12. А. с. 1331174 СРСР, МКИ Е 21 F 15/10. Вібраційно-пневматична закладальна машина / Г.Ю.Надольний, О.І.. Волошин, В.В. Яцун. № 3985706 заяв. 27.11.85 : опуб. 15.04.87, Бюл. 10.
13. А. с. 1643739 СРСР, МКИ Е 21 F 15/10. Пневматична камерна закладальна машина / В.Н. Потураєв, О.І. Волошин, В.В. Яцун. № 4677481 заяв. 11.04.89 : опуб. 22.12.90, Бюл. 15.
14. А. с. 1654605 СРСР, МКИ Е 21 F 15/10. Камерна закладальна машина / І.Ф.Чемерис, О.І. Волошин, В.В. Яцун. № 4702679: заяв. 09.06.89 : опуб. 07.06.91, Бюл. 21.
Copyright (©) 2025, Volodymyr Yatsun, Ivan Skrynnik, Gennadiy Portnov, Olha Horpynchenko
Study of the Mechanics of the Movement of Loose Lumpy Material in the Loading Zone on the Vibration-Acceleration Section of the Vibration Pneumatic Transport Machine of Cyclic Action
About the Authors
Volodymyr Yatsun, Associate Professor, PhD in Technical Sciences, Professor of the Department of Construction, Road Machines and Civil Engineering, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0245-0075, e-mail: yatsun@i.ua
Ivan Skrynnik, Associate Professor, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Road Machines and Civil Engineering, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1949-3197, e-mail: Skrynnik2002@ukr.net
Gennadiy Portnov, Associate Professor, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction, Road Machines and Civil Engineering, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0009-0005-1521-2086, e-mail: budkom999@gmail.com
Olha Horpynchenko, Associate Professor, PhD in Economics (Candidate of Economic Sciences), Associate Professor of the Department of Economics, Management and Commercial Activity, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0002- 1271-4145, e-mail: 77ov77@ukr.net
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Poturayev, V. N., Voloshin, A. I., & Ponomaryov, B. V. (2000). Investigation and design considerations for vibrating pneumatic units in the bulk material transport systems. In Bulk materials: Keeping, loading and unloading operation and transportation (Paper presented at the 3rd International Conference, Newcastle, Australia, June 27–29).
2. Poturayev, V. N., Voloshin, A. I., & Ponomaryov, B. V. (2002). Vibratory pneumatic machines for transportation of bulk materials. In Proceedings of the 4th International Conference of Pneumatic Conveying, Budapest, Hungary.
3. Poturayev, V. N., Voloshin, A. I., & Ponomaryov, B. V. (2001). Periodical regimes of solid particles motion in the gas flow horizontal channel. In Proceedings of the 18th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM), Haifa, Israel.
4. Poturaiev, V. N., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1998). Some aspects of creating a new class of vibratory-pneumatic machines for bulk material transportation. Collection of Scientific Works of Kirovohrad Institute of Agricultural Engineering. Engineering in Agricultural Production, Mechanical Engineering, Automation, (4), 45–52 [in Ukrainian].
5. Yatsun, V. V., & Popov, H. A. (2005). Influence of air flow velocity on the process of pneumatic transportation of bulk lumpy materials in vibratory-pneumatic transport systems. Collection of Scientific Works of Kirovohrad National Technical University. Engineering in Agricultural Production, Mechanical Engineering, Automation, (16), 257–262 [in Ukrainian].
6. Yatsun, V. V., Skrynnyk, I. O., & Horpynchenko, O. V. (2024). Study of the mechanics of bulk lumpy material movement in the acceleration section of the pneumatic pipeline of a vibratory-pneumatic transport machine. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences, 10(41/I), 101–110 [in Ukrainian].
7. Ponomarov, B. V. (2006). Development of the theory of vibratory-pneumatic transportation of backfilling materials (Doctoral dissertation). Dnipro: Institute of Geotechnical Mechanics named after M. S. Polyakov, NAS of Ukraine [in Ukrainian].
8. Hushchyn, V. M. (2000). New concept and its implementation in the development of highly efficient means of pneumatic transportation of bulk materials. Mashynoznavstvo, 2(23), 39–43 [in Ukrainian].
9. Bredenbruch, E. (2004). Entstehung und Verhütung von Grubenbränden. Glückauf, 15/16, 393–404.
10. Tsuji, Y., Morikawa, Y., & Tanaka, L. (2017). Numerical simulation of gas-solid two-phase flow in a two- dimensional horizontal channel. International Journal of Multiphase Flow, 13(5), 671–684.
11. Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (2007). Some issues of creating cyclic vibratory-pneumatic backfilling machines. Collection of Scientific Works of the National Mining Academy. Modern Ways of Mining Equipment Development, 2(34), 67–73 [in Ukrainian].
12. Nadolnyi, H. Yu., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1987). Vibratory-pneumatic backfilling machine. Author’s certificate 1331174 USSR, IPC E21F 15/10, No. 3985706; filed 27.11.1985; published 15.04.1987, Bulletin No. 10 [in Russian].
13. Poturayev, V. N., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1990). Pneumatic chamber backfilling machine. Author’s certificate 1643739 USSR, IPC E21F 15/10, No. 4677481; filed 11.04.1989; published 22.12.1990, Bulletin No. 15 [in Russian].
14. Chemeris, I. F., Voloshyn, O. I., & Yatsun, V. V. (1991). Chamber backfilling machine. Author’s certificate 1654605 USSR, IPC E21F 15/10, No. 4702679; filed 09.06.1989; published 07.06.1991, Bulletin No. 21 [in Russian].
Citations
1. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Investigation and Design Considerations for Vibrating Pneumatic Units in the Bulk Material Transport Systems / Bulk materials: keeping, loading and unloading operation and transportation. – Pap. 3 rd Int. Conf. Newcastle, Australia, 27 - 29 june 2000.
2. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Vibratory pneumatic machines for transportation of bulk materials / Pap. 4 th Int. Conf. of Pneumatic Conveying. Budapest, Hungaru, 2002.
3. Poturayev V.N., Voloshin A.I., Ponomaryov B.V. Periodical regimes of solid particles motion in the gas flow horizontal channal / Pap. The 18 Int. Congr. Theor. аnd Appl. Mech. (UTAM). Haifa, Israel, 2001.
4. Потураєв В.Н. Волошин О.І., Яцун В.В. Деякі аспекти створення нового класу вібраційно- пневматичних машин для транспортування сипких матеріалів. Збірник наукових праць Кіровоградського інституту сільськогосподарського машинобудування. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 1998. Вип. 4. С. 45-52.
5. Яцун В.В., Попов Г.А. Вплив швидкості повітряного потоку на процес пневмотранспортування сипких кускових матеріалів у вібропневмотранспортних системах. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 2005. Вип. 16. С. 257-262.
6. Яцун В.В., Скринник І.О., Горпинченко О.В. Дослідження механіки руху сипкого кускового матеріалу на розгінній ділянці пневмотранспортного трубопроводу вібраційно-пневмотранспортної машини. Збірник наукових праць Центральноукаїнського національного технічного університету. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2024. Вип. 10(41)_І. С. 101-110
7. Пономарьов Б. В. Розвиток теорії вібропневмо-транспортування закладальних матеріалів: дис. д-ра техн. наук: 05.15.11 / НАН України; Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова. Д., 2006.
8. Гущин В.М. Нова концепція та її реалізація в розробках високоефективних засобів пневматичного транспортування сипучих матеріалів / В.М. Гущин // Машинознавство, 2000, №2 (23). С. 39-43.
9. Bredenbruch E. Entstehung und Verhütung von Gruben branden // Glückauf. 2004.H. 15/16.- S.393-404 р.
10. Tsuji Y., Morikawa Y., Tanaka L. Numerical simulation of gas-solid twophase flow in a two-dimensional horizontal channel // Int. J. Multiphase Flow. – 2017. – 13, № 5. – P. 671-684.
11. Волошин О.І., Яцун В.В. Деякі питання створення закладальних вібраційно-пневматичних машин циклічної дії. Збірник наукових праць НГА, вип. 2 (34). Сучасні шляхи розвитку гірничого обладнання. Дніпропетровськ: НГА, 2007. С. 67-73.
12. А. с. 1331174 СРСР, МКИ Е 21 F 15/10. Вібраційно-пневматична закладальна машина / Г.Ю.Надольний, О.І.. Волошин, В.В. Яцун. № 3985706 заяв. 27.11.85 : опуб. 15.04.87, Бюл. 10.
13. А. с. 1643739 СРСР, МКИ Е 21 F 15/10. Пневматична камерна закладальна машина / В.Н. Потураєв, О.І. Волошин, В.В. Яцун. № 4677481 заяв. 11.04.89 : опуб. 22.12.90, Бюл. 15.
14. А. с. 1654605 СРСР, МКИ Е 21 F 15/10. Камерна закладальна машина / І.Ф.Чемерис, О.І. Волошин, В.В. Яцун. № 4702679: заяв. 09.06.89 : опуб. 07.06.91, Бюл. 21.
Copyright (©) 2025, Volodymyr Yatsun, Ivan Skrynnik, Gennadiy Portnov, Olha Horpynchenko