08. Кулиев З. В., Якубов К. Г., Алиев Э. М. Оптимизация параметров универсальной установки для измельчения кормов

Печать

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202501.121-138

УДК 621.927

Оптимизация параметров универсальной установки для измельчения кормов

Кулиев Закир Вагиф оглы
заведующий лабораторией механизации и автоматизации технологических процессов в животноводстве Научно-исследовательского Института «Агромеханика» Азербайджанского государственного аграрного университета (Az2000, Азербайджан, г. Гянджа, пр-т Ататюрка, 450), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6090-1853, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Якубов Камал Гаджи оглы
кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории механизации и автоматизации технологических процессов в животноводстве Научно- исследовательского Института «Агромеханика» Азербайджанского государственного аграрного университета (Az2000, Азербайджан, г. Гянджа, пр-т Ататюрка, 450), ORCID: https://orcid.org/0009-0005-1426-5581, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Алиев Эльман Мухтар оглы
старший научный сотрудник лаборатории механизации и автоматизации технологических процессов в животноводстве Научно-исследовательского Института «Агромеханика» Азербайджанского государственного аграрного университета (Az2000, Азербайджан, г. Гянджа, пр-т Ататюрка, 450), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5371-2667, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Разнообразие кормовой базы и поголовья скота в фермерских хозяйствах требует множества различных технологических линий и технических средств для приготовления кормов. Чаще всего такие технические средства имеют высокую стоимость, что делает их использование экономически нецелесообразным. Таким образом, создание малогабаритных технических средств для механизации основных процессов кормоприготовления в фермерских хозяйствах является актуальной задачей.
Цель исследования. Изучить основные конструктивно-технологические факторы, влияющие на рабочий процесс измельчения кормов молотково-сегментным режущим рабочим органом с более эффективными показателями энергоемкости процесса.
Материалы и методы Объектом исследования является экспериментальная установка универсального измельчителя с комбинированным молотково-сегментным режущим рабочим органом. В ходе исследования были установлены критерии оптимизации и определены ключевые факторы, влияющие на процесс измельчения. Исследовалось влияние ключевых факторов частоты вращения ротора и подачи сырья в измельчающую камеру на критерии оптимизации энергопотребления и качество процесса измельчения. В процессе экспериментов частота вращения ротора регулировалась изменением частоты питающего напряжения, подача сырья определенной массы проводилась через каждый определенный промежуток времени, качество измельчения определялось гранулометрическим составом и средневзвешенной длиной частиц кормов. Энергоемкость процесса измельчения установили с помощью измерителя мощности переменного тока. С целью построения математической модели был использован центральный композиционный рототабельный план второго порядка для двух факторов.
Результаты исследования. Выявили оптимальные сочетания параметров, которые позволяют эффективно измельчать корм в соответствии с зоотехническими требованиями, обеспечивая минимальную энергоемкость рабочего процесса. Установили критерии оптимизации и определили ключевые конструктивно-технологические факторы, влияющие на процесс измельчения.
Обсуждение и заключение. Основным фактором воздействия на энергоемкость процесса измельчения является подача кормов в камеру измельчения, а основная причина увеличения энергоемкости процесса – рост силы резания в каждом сегменте рабочего органа в отдельности, вследствие повышения за каждую единицу времени плотности корма, проходящего через рабочий орган измельчителя. Полученные в ходе экспериментальных исследований данные позволяют оптимизировать рабочий процесс разработанной универсальной установки для измельчения кормов при кормлении крупного рогатого скота в фермерских животноводческих хозяйствах.

Ключевые слова: грубые корма, зерновые корма, корнеклубнеплоды, процесс измельчения, энергемкость процесса, камера измельчения, измельчающий орган

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Кулиев З.В., Якубов К.Г., Алиев Э.М. Оптимизация параметров универсальной установки для измельчения кормов. Инженерные технологии и системы. 2025;35(1):121–138. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202501.121-138

Заявленный вклад авторов:
З. В. Кулиев – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: критический анализ черновика рукописи, внесение замечаний и исправлений членами исследовательской группы, в том числе на этапах до и после публикации.
К. Г. Якубов – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
Э. М. Алиев – осуществление научно-исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 25.10.2024;
поступила после рецензирования 08.11.2024;
принята к публикации 15.11.2024

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chernovol M., Sviren M., Kisiliov R. Study of the Process of Preparing Feeding Mixtures Using the Composite Mixer. Agricultural Science and Practice. 2018;5(1):17–22. https://doi.org/10.15407/ agrisp5.01.017

2. Atanov I.V., Kapustin I.V., Grinchenko V.A., Gritsay D.I., Kapustina E.I. Improving Efficiency of Feeding Cattle. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016;7(4):1927–1932. Available at: https://www.rjpbcs.com/pdf/2016_7(4)/%5b248%5d.pdf (accessed 25.08.2024).

3. VandeHaar M.J. Feeding and Breeding for a More Efficient Cow. WCDS Advances in Dairy Technology. 2018;26:17–30. Available at: https://clck.ru/3GbgWF (accessed 25.08.2024).

4. Морозов Н.М., Рассказов А.Н. Направления механизации животноводства в малых формах хо- зяйствования. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017;2(26). URL: https://clck.ru/3Gbgqe (дата обращения: 24.08.2024). Morozov N.M., Rasskazov A.N. The Direction of Animal Husbandry Mechanization on the Small Forms of Hausehold. Vestnik Vserossijskogo Nauchno-Issledovatel’skogo Instituta Mekhanizacii Zhivotnovodstva. 2017;2(26). (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://clck.ru/3Gbgqe (accessed 24.08.2024).

5. Лепшина А.И., Белоусов С.В. Средства малой механизации как основа современного КФХ и ЛПХ в малых формах хозяйствования. Научный журнал КубГАУ. 2015;109. URL: http:// ej.kubagro.ru/2015/05/pdf/24.pdf (дата обращения: 24.08.2024). Lepshina A.I., Belousov S.V. Means of Small Mechanization as a Basis of Modern PFF and PBF in Small Forms of Management. Scientific Journal of KubSAU. 2015;109. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: http://ej.kubagro.ru/2015/05/pdf/24.pdf (accessed 24.08.2024).

6. Солонщиков П.Н., Косолапов Е.В. Совершенствование и повышение эффективности техно- логического процесса приготовления и раздачи грубых кормов на фермах крупного рогатого скота. Вестник НГИЭИ. 2018;5(84):54‒66. URL: https://vestnik.ngiei.ru/?page_id=1627 (дата об- ращения: 24.08.2024). Solonshchikov P.N., Kosolapov E.V. Improvement and Increase of Efficiency of Technological Process of Preparation and Distribution of Fodder on Farms Cattle. Bulletin NGIEI. 2018;5(84):54‒66. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://vestnik.ngiei.ru/?page_id=1627 (accessed 24.08.2024).

7. Ларетин Н.А., Шпаков А.С. Организация специализированного кормопроизводства в жи- вотноводческих хозяйствах молочного направления Российского Нечерноземья. Вестник ВНИИМЖ. 2015;2(18):169–177. EDN: TZBBUX Laretin N.A., Shpakov A.S. [Organization of Specialized Feed Production in Livestock Farms of the Dairy Sector of the Russian Non-Chernozem Region]. Vestnik VNIIMZH. 2015;2(18):169–177. (In Russ.) EDN: TZBBUX

8. Ларетин Н.А. Особенности модернизации и создания устойчивой кормовой базы молочного скотоводства Нечерноземной зоны Российской Федерации. Вестник ВНИИМЖ. 2011;3(3). URL: https://clck.ru/3GcRtu (дата обращения: 23.08.2024). Laretin N.A. [Features of Modernization and Creation of a Sustainable Feed Base for Dairy Cattle Breeding in the Non-Chernozem Zone of the Russian Federation]. Vestnik VNIIMZH. 2011;3(3). (In Russ.) Available at: https://clck.ru/3GcRtu (accessed 23.08.2024).

9. Эшкобилова М.Ш., Холмуродова З.Д. Научное значение современных способов производст- ва кормов и их качественные показатели. Universum: технические науки. 2024;3(120):12–15. URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17025 (дата обращения: 23.08.2024). Eshkobilova M.Sh., Kholmurodova Z.D. Scientific Importance of Modern Methods of Feed Production and their Quality Indicators. Universum: Tekhnicheskie Nauki. 2024;3(120):12–15. (In Russ., abstract in Eng.) Available at: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17025 (accessed 23.08.2024).

10. Булатов С.Ю. Повышение эффективности приготовления кормов путем совершенствования конструкции и технологического процесса кормоприготовительных машин. Пермский аграр- ный вестник. 2017;1(17). URL: https://clck.ru/3GcTXT (дата обращения: 25.08.2024). Bylatov S.Yu. [Improving the Efficiency of Feed Preparation by Improving the Design and Technological Process of Feed Preparation Machines]. Permskij Agrarnyj Vestnik. 2017;1(17). (In Russ.) Available at: https://clck.ru/3GcTXT (accessed 25.08.2024).

11. Солонщиков П.Н., Мошонкин А.М., Доронин М.С. Совершенствование машин и оборудования в производстве кормов в животноводстве. Вестник НГИЭИ. 2017;9(76);64–76. EDN: ZJTXET Solonshchikov P.N., Moshonkin A.M., Doronin M.S. Improvement of Machinery and Equipment in the Production of Fodder. Bulletin NGIEI. 2017;9(76);64–76. (In Russ., abstract in Eng.) EDN: ZJTXET

12. Pretty J., Benton T.G., Bharucha Z.P., Dicks L.V., Flora C.B., Godfray H.J., et al. Global Assessment of Agricultural System Redesign for Sustainable Intensification. Nature Sustainability. 2018;1:441–446. https://doi.org/10.1038/s41893-018-0114-0

13. Zhao C., Liu B., Piao S., Wang X., Lobell D.B., Huang Y., et al. Temperature Increase Reduces Global Yields of Major Crops in Four Independent Estimates. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2017;114(35):9326–9331. https://doi.org/10.1073/pnas.1701762114

14. Van Loo E.J., Caputo V., Nayga R.M., Meullenet J.-F., Ricke S.C. Consumers’ Willingness to Pay for Organic Chicken Breast: Evidence from Choice Experiment. Food Quality and Preference. 2011;22(7):603–613. https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2011.02.003

15. Lowder S.K., Skoet J., Raney T. The Number, Size, and Distribution of Farms, Smallholder Farms, and Family Farms Worldwide. World Development. 2016;87:16–29. https://doi.org/10.1016/j. worlddev.2015.10.041

16. Herrero M., Thornton P.K., Mason-D’Croz D., Palmer J., Benton T.G., Bodirsky B.L., et al. Innovation Can Accelerate the Transition Towards a Sustainable Food System. Nature Food. 2020;1:266–272. https://doi.org/10.1038/s43016-020-0074-1

17. Ayugin N., Isaychev V., Khalimov R., Semashkin N. Method and Results of Studying the Influence of Grinder Knife Parameters on Specific Work of Feed Cutting. BIO Web of Conferences. International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”. 2021;37:00022. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213700022

18. Новиков В.В., Зотеев В.С., Камышева О.А., Грецов А.С. Результаты производственных ис- пытаний экспериментального измельчителя корнеплодов. Известия ОГАУ. 2017;2(64):74–76. EDN: YMXGRH Novikov V.V., Zoteev V.S., Kamysheva O.A., Gretsov A.S. [Results of Production Testing of an Experimental Root Crop Grinder]. Izvestia OSAU. 2017;2(64):74–76. (In Russ.) EDN: YMXGRH

19. Новиков В.В., Мишанин А.Л., Успенская И.В., Никитин В.А., Камышева О.А. Универсаль- ный шнековый измельчитель кормов. Патент 142728 Российская Федерация. 27 июня 2014. EDN: YHFCWX Novikov V.V., Mishanin A.L., Uspenskaya I.V., Nikitin V.A., Kamysheva O.A. [Universal Screw Feed Grinder]. Patent 142728 Russian Federation. 2014 June 27. (In Russ.) EDN: YHFCWX

20. Marczuk A., Blicharz-Kania A., Savinykh P.A., Isupov A.Y., Palichyn A.V., Ivanov I.I. Studies of a Rotary-Centrifugal Grain Grinder Using a Multifactorial Experimental Design Method. Sustainability. 2019;11(19):5362. https://doi.org/10.3390/su11195362

21. Абалихин А.М., Барабанов Д.В., Крупин А.В., Муханов Н.В. Оценка эффективности рабо- ты центробежного измельчителя фуражного зерна. АгроЭкоИнженерия. 2024;1(118):43–57. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-1118-43-56 Abalikhin A.M., Barabanov D.V., Krupin A.V., Mukhanov N.V. Evaluation of Performance Efficiency of Centrifugal Feed Grain Grinder. AgroEkoEngineering. 2024;1(118):43–57. (In Russ., abstract in Eng.) https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-1118-43-56

22. Волхонов М.С., Абалихин А.М., Крупин А.В. Обоснование конструкционных параме- тров нового измельчителя фуражного зерна. Вестник НГИЭИ. 2020;11(114):5–16. https:// doi.org/10.24411/2227-9407-2020-10101 Volhonov M.S., Abalihin A.M., Krupin A.V. Justification of Design Parameters of a New Forage Grain Grinder. Bulletin NGIEI. 2020;11(114):5–16. (In Russ., abstract in Eng.) https:// doi.org/10.24411/2227-9407-2020-10101

23. Фаталиев К.Г., Мамедов И.О., Кулиев З.В., Мамедов Х.А., Зейналов А.М., Мамедов Д.А., и др. Универсальный измельчитель кормов. Патент 2776311 Российская Федерация. 18 июля 2022. URL: https://findpatent.ru/patent/277/2776311.html (дата обращения: 25.08.2024). Fataliev K.G., Mamedov I.O., Kuliev Z.V., Mamedov H.A., Zeynalov A.M., Mamedov D.A., et al. [Universal Feed Grinder]. Patent 2776311 Russian Federation. 2022 July 18. (In Russ.) Available at: https://findpatent.ru/patent/277/2776311.html (accessed 25.08.2024).

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.