05. Савиных П. А., Турубанов Н. В., Алешкин А. В., Сухляев В. А. Влияние давления воздуха на технологический процесс измельчения зерна в дробилке

Печать

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202501.060-083

УДК 631.363.1

Влияние давления воздуха на технологический процесс измельчения зерна в дробилке

Савиных Петр Алексеевич
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией механизации животноводства Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого (610007, Российская Федерация, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0524-9721, Researcher ID: V-6933-2017, Scopus ID: 56728791200, SPIN-код: 5868-9317, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Турубанов Николай Валентинович
кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник Федерального аграрного научного центра Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого (610007, Российская Федерация, г. Киров, ул. Ленина, д. 166а), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1446-6851, Scopus ID: 57192554417, SPIN-код: 2628-1001, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Алешкин Алексей Владимирович
доктор технических наук, профессор кафедры механики и инженерной графики Вятского государственного университета (610000, Российская Федерация, г. Киров, ул. Московская, д. 36), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6949-1480, Researcher ID: ABA-6228-2020, Scopus ID: 57190028500, SPIN-код: 5084-5478, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сухляев Владимир Александрович
старший преподаватель кафедры технических систем в агробизнесе Вологодской государственной молочнохозяйственной академии имени Н. В. Верещагина (160555, Российская Федерация, г. Вологда, с. Молочное, ул. Шмидта, д. 2), ORCID: https://orcid.org/0009-0005-0218-2105, Researcher ID: KIH-9009-2024, SPIN-код: 2773-8480, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Основной проблемой молотковых дробилок является переизмельчение зерна из-за несвоевременного отвода готового продукта из камеры измельчения. Одним из способов влияния на организацию движения воздушного потока в молотковой дробилке является изменение давления снаружи дробильной камеры, поэтому исследование влияния давления воздуха, окружающего молотковую дробилку, на качественные и энергетические показатели ее работы является актуальной задачей.
Цель исследования. Определение влияния давления воздуха снаружи дробильной камеры на характер движения воздушного потока в дробилке зерна и ее энергетические показатели.
Материалы и методы Для теоретического исследования циркуляции воздушного потока в дробильной камере построена геометрическая модель ротора, помещенного в камеру измельчения. В основе математической модели движения воздуха лежат усредненные по Рейнольдсу уравнения движения сплошной среды. По результатам расчетов построены поля скоростей воздушного потока. Для проведения экспериментальных исследований сконструирована барокамера, позволяющая менять давление воздушной среды в дробилке.
Результаты исследования. По результатам теоретических исследований определили, что снижение давления в камере измельчения в 10 раз позволяет снизить потребляемую мощность на 112 Вт. Во время проведения экспериментальных исследований выявили, что при снижении давления в камере измельчения уменьшается потребляемая двигателем мощность для всех типов роторов. Увеличение давления воздуха в дробильной камере приводит к изменению количества остатка на сите до 0 мм: для лопастного и молоткового роторов остаток уменьшается, а для молотково-лопастного ротора увеличивается.
Обсуждение и заключение. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что снижение давления воздуха снаружи дробильной камеры позволяет сократить энергетические затраты на технологический процесс и перемещение воздушного потока внутри дробильной камеры, а также уменьшить переизмельчение материала. Результаты исследований могут помочь в проектировании камеры измельчения молотковых дробилок с учетом движения воздушного потока.

Ключевые слова: молотковая дробилка, воздушный поток, барокамера, поле скоростей, лопастной ротор, молотковый ротор

Благодарности: авторы выражают признательность анонимным рецензентам, объективные замечания которых способствовали повышению качества статьи.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Савиных П.А., Турубанов Н.В., Алешкин А.В., Сухляев В.А. Влияние давления воздуха на технологический процесс измельчения зерна в дробилке. Инженерные технологии и системы. 2025;35(1):60–83. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202501.060-083

Заявленный вклад авторов:
П. А. Савиных – контроль, лидерство и наставничество в процессе планирования и проведения исследования; формулирование идеи исследования, целей и задач. Н. В. Турубанов – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов, сбор данных и доказательств; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
А. В. Алешкин – контроль, лидерство и наставничество в процессе планирования и проведения исследования; осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов, сбор данных и доказательств.
В. А. Сухляев – применение статистических, математических, вычислительных формальных методов для анализа данных исследования; осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов, сбор данных и доказательств.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 19.09.2024;
поступила после рецензирования 04.10.2024;
принята к публикации 11.10.2024

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Савиных П.А., Турубанов Н.В. Влияние изменения технологических параметров сме- сителя комбикормов на показатели его работы. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022;23(5):732–739. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.5.732-739 Savinykh P.A., Turubanov N.V. The Influence of Changes in the Technological Parameters of the Feed Mixer on its Performance. Agricultural Science Euro-North-East. 2022;23(5):732–739. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.5.732-739

2. Савиных П.А., Турубанов Н.В. Исследование влияния конструктивно-технологических пара- метров горизонтального смесителя на показатели его рабочего процесса. Техника и техноло- гии в животноводстве. 2022;(3):42–47. https://doi.org/10.51794/27132064-2022-3-42 Savinykh P.A., Turubanov N.V. Research of Horizontal Mixer’s Design-and-Technological Parameters Influence on its Workflow Indicators. Machinery and Technologies in Livestock. 2022;(3):42–47. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.51794/27132064-2022-3-42

3. Marczuk A., Sysuev V., Aleshkin A., Savinykh P., Turubanov N., Tomporowski A. Theoretical Studies of the Interaction Between Screw Surface and Material in the Mixer. Materials. 2021;14(4). https://doi.org/10.3390/ma14040962

4. Marczuk A., Misztal W., Savinykh P., Turubanov N., Isupov A., Zyryanov D. Improving Efficiency of Horizontal Ribbon Mixer by Optimizing its Constructional and Operational Parameters. Eksploatacja i Niezawodnosc. 2019;21(2):220–225. https://doi.org/10.17531/ein.2019.2.5

5. Sapa V.Yu. The Results of the Analysis of Studies of Structural and Operational Parameters of Impact Crushers for the Production of Farm Animal Feed. 3i: Intellect, Idea. 2023;(1):185–190. https:// doi.org/10.52269/22266070_2023_1_185

6. Савиных П.А., Турубанов Н.В., Мошонкин А.М. Определение оптимальных конструктивно- технологических параметров молотковой дробилки с решетами в торцевых поверхностях. Агроинженерия. 2023;25(5):17–22. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-5-17-22 Savinyh P.A., Turubanov N.V., Moshonkin A.M. Determination of Optimal Design and Technological Parameters of a Hammer Crusher with Sieves in end Surfaces. Agricultural Engineering. 2023;25(5):17–22. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-5-17-22

7. Широбоков В.И., Фёдоров О.С., Ипатов А.Г. Анализ качества измельчённого зерна при ис- пользовании дробилок открытого и закрытого типов. Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2019;2(58):69–74. EDN: QHDVLE Shirobokov V.I., Fedorov O.S., Ipatov A.G. Аnalysis of Crushed Grain Quality when Using Crushers of Open and Closed Types. The Bulletin of Izhevsk State Agricultural Academy. 2019;2(58):69–74. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: QHDVLE

8. Бесполденов Р.В., Федоренкo И.Я., Землянухина Т.Н., Полковникова М.В., Ишков А.В. Исследование и моделирование взаимодействия молотков вертикальной дробилки с воз- душно-зерновым слоем. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2023;4(222):92–98. https://doi.org/10.53083/1996-4277-2023-222-4-92-98 Bespoldenov R.V., Fedorenko I.Ya., Zemlyanukhina T.N., Polkovnikova M.V., Ishkov A.V. Investigation and Modeling of Interaction of Hammers of a Vertical Crusher with Air-Grain Layer. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2023;4(222):92–98. (In Russ., abstract in Eng.) https:// doi.org/10.53083/1996-4277-2023-222-4-92-98

9. Зиганшин Б.Г., Булатов С.Ю., Миронов К.Е., Рукавишникова В.Н., Шкилев Н.П. Определе- ние рабочей площади торцевых решет дробилки зерна с увеличенной сепарирующей поверх- ностью. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2020;15(2):87–91. https://doi.org/10.12737/2073-0462-2020-87-91 Ziganshin B.G., Bulatov S.Yu., Mironov K.E., Rukavishnikova V.N., Shkilev N.P. Determination of the Working Area of the Edge Sieve of Grain Crusher with Increased Separating Surface. Bulletin of the Kazan State Agrarian University. 2020;15(2):87–91. (In Russ., abstract in Eng.) https:// doi.org/10.12737/2073-0462-2020-87-91

10. Садов В.В., Сорокин С.А. Влияние плотности потока зернового материала на эффективность измельчения в молотковой дробилке. Вестник Алтайского государственного аграрного уни- верситета. 2022;(3):81–86. https://doi.org/10.53083/1996-4277-2022-209-3-81-86 Sadov V.V., Sorokin S.A. Influence of Grain Material Flow Density on Grinding Efficiency in a Hammer Crusher. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2022;(3):81–86. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.53083/1996-4277-2022-209-3-81-86

11. Соболев А.А., Мельников П.А., Васильев А.В. Расчет траектории движения частицы в гори- зонтальном воздушном потоке при пневматической сепарации. Грузовое и пассажирское ав- тохозяйство. 2013;(7):30–36. EDN: REZUIF Sobolev A.A., Melnikov P.A., Vasiliev A.V. The Calculation of the Particle Trajectory in the Horizontal Air Flow in the Air Separation. Gruzovoe i Passazhirskoe Avtokhozyajstvo. 2013;(7):30–36. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: REZUIF

12. Соболев А.А., Мельников П.А., Тютюнник А.О. Движение частиц в воздушном потоке. Век- тор науки Тольяттинского государственного университета. 2011;3(17):82–86. EDN: PFIYPR Sobolev A.A., Melnikov P.A., Tyutyunnik A.O. The Movement of Particles in the Air Stream. Vektor Nauki Tol’yattinskogo Gosudarstvennogo Universiteta. 2011;3(17):82–86. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: PFIYPR

13. Шеметова О.М., Фадин Ю.М., Щендрыгина И.В. Движение частиц в воздушном потоке ци- клона. Молодежный вестник Новороссийского филиала Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2023;3(3):40–44. URL: https://rio-nb-bstu. science/ojs/index.php/vestnik-molod/article/view/250 (дата обращения: 25.10.2024). Shemetova O.M., Fadin Yu.M., Shchendrygina I.V. Movement of Particles in the Cyclone Air Stream. Molodezhnyj Vestnik Novorossijskogo Filiala Belgorodskogo Gosudarstvennogo Tekhnologicheskogo Universiteta im. V. G. Shukhova. 2023;3(3):40–44. (In Russ., abstract in Eng.). Available at: https:// rio-nb-bstu.science/ojs/index.php/vestnik-molod/article/view/250 (accessed 25.10.2024).

14. Бурков А.И., Глушков А.Л., Лазыкин В.А., Мокиев В.Ю. Обоснование основных конструк- тивных параметров разделительной камеры пневмосепаратора с использованием различных методов расчета траекторий частиц в пневмосепарирующем канале. Аграрная наука Евро- Северо-Востока. 2022;23(3):402–410. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.3.402-410 Burkov A.I., Glushkov A.L., Lazykin V.A., Mokiev V.Yu. Substantiation of the Main Design Parameters of the Separation Chamber of the Pneumatic Separator using Various Methods for Calculating Particle Trajectories in the Pneumoseparating Channel. Agricultural Science Euro- North-East. 2022;23(3):402–410. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.30766/2072- 9081.2022.23.3.402-410

15. Баранов Н.Ф., Зыкин А.А., Булатов С.Ю. Исследование влияния вихревых камер на ско- рость воздушного потока в дробильной камере молотковой дробилки. Вестник НГИЭИ. 2012;4(11):185–196. EDN: PCDRHF Baranov N.F., Zykin A.A., Bulatov S.Y. Study of the Influence Swirl Cameras on Velocity of the Airstream in Grind To. Bulletin of the NGIEI. 2012;4(11):185–196. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: PCDRHF

16. Ведерников Я.Д., Зыкин А.А. Исследование аэродинамических режимов работы дробилки с торцевыми вихревыми камерами. Advanced Science. 2017;1(5):21. EDN: ZCQMEF Vedernikov Ya.D., Zykin A.A. [Investigation of Aerodynamic Modes of Operation of a Crusher with end Vortex Chambers]. Advanced Science. 2017;1(5):21. (In Russ.) EDN: ZCQMEF

17. Матвеев А.И., Винокуров В.Р. Экспериментальные исследования по интенсификации процес- сов измельчения в ступенчатой центробежной мельнице. Природные ресурсы Арктики и Суб- арктики. 2019;24(2):56–63. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2019-24-2-5 Matveev A.I., Vinokurov V.R. Experimental Studies on the Intensification of Grinding Processes in a Step Centrifugal Mill. Arctic and Subarctic Natural Resources. 2019;24(2):56–63. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.31242/2618-9712-2019-24-2-5

18. Ushakov Y., Shakhov V., Asmankin E., Naumov D. Theoretical Study Results of Product Flow Management Process in Hammer-Type Shredder Working Chamber. Engineering for Rural Development. 2019:185–191. https://doi.org/10.22616/ERDev2019.18.N231

19. Киприянов Ф.А., Палицын А.В., Сухляев В.А., Белозеров С.А. Обоснование конструкции молотковой дробилки с возможностью регулирования параметров искусственно создаваемой рабочей атмосферы. Вестник АПК Верхневолжья. 2021;4(56):76–82. https://doi.org/10.35694/ YARCX.2021.56.4.013 Kupriyanov F.A., Palitsyn A.V., Salyaev V.A., Belozerov S.A. [Substantiation of the Design of a Hammer Crusher with the Possibility of Regulating the Parameters of an Artificially Created Working Atmosphere]. Bulletin of the Agroindustrial Complex of the Upper Volga region. 2021;4(56):76–82. (In Russ.) https://doi.org/10.35694/YARCX.2021.56.4.013

20. Иванов И.И., Сухляев В.А., Сухопаров А.И. Исследование молотковой дробилки при осе- вой и радиальной подаче зерна. Международный научно-исследовательский журнал. 2021;6(108):114–118. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.108.6.080 Ivanov I.I., Sukhlyaev V.A., Sukhoparov A.I. Hammer Mill Research for Axial and Radial Grain Feed. International Research Journal. 2021;6(108):114–118. (In Russ., abstract in Eng.) https:// doi.org/10.23670/IRJ.2021.108.6.080

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.