Шаблон статьи
Скачать статью в pdf.УДК 31.516
DOI: 10.15507/2658-4123.033.202301.037-051
Обоснование конструкционных и технологических параметров рабочего органа фрезерного измельчителя зерна
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, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Булатов Сергей Юрьевич
доктор технических наук, профессор кафедры технического сервиса Нижегородского государственного инженерно-экономического университета (606340, Российская Федерация, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9099-0447, Researcher ID: ABC-3577-2020, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Нечаев Владимир Николаевич
кандидат технических наук, доцент кафедры технических и биологических систем Нижегородского государственного инженерно-экономического университета (606340, Российская Федерация, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7566-6013, Researcher ID: ABC-4742-2021, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Низовцев Сергей Леонидович
доктор технических наук, аспирант Нижегородского государственного инженерно-экономического университета (606340, Российская Федерация, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а), Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Аннотация
Введение. Одним из главных компонентов в рационе сельскохозяйственных животных являются концентрированные корма, которые в России подвергают измельчению молотковыми дробилками. При этом в готовом продукте наблюдается большое содержание пыли, которое можно уменьшить, применяя измельчители с другим принципом измельчения. Предложена конструкция фрезерного измельчителя, в котором разрушение зерна осуществляется резанием.
Цель статьи. Теоретические исследования влияния конструкционных и технологических параметров фрезерного измельчителя на условия движения зерновки по зубу рабочего органа.
Материалы и методы. Теоретическое исследование разработанного измельчителя проводилось с использованием методов усредненного ускорения. Для этого изучалась поверхность зуба рабочего органа.
Результаты исследования. Получены уравнения, описывающие движение частицы по поверхности зуба рабочего органа. Разработана программа, позволяющая облегчить процесс анализа влияния конструкционных и технологических параметров измельчителя на процесс движения частицы по поверхности зуба.
Обсуждение и заключение. Наблюдается прямо пропорциональное уменьшение времени движения частицы по зубу рабочего органа с ростом угловой скорости. В то же время увеличение угла приводит к росту времени нахождения частицы на поверхности зуба. Увеличение значений угловой скорости приводит к снижению перемещения частицы вдоль оси. При угле 45° перемещение вдоль оси в 1,1–1,5 раза меньше, чем при угле 70°. При высоких угловых скоростях перемещение вдоль оси минимально. Из проведенного анализа, учитывая необходимость создания более плавного движения частицы по винтовой линии, следует вывод, что наиболее рациональными будут следующие значения: угол 70°, угловая скорость рабочего органа 185–206 рад/с.
Ключевые слова: концентрированный корм, молотковая дробилка, фрезерный измельчитель, зуб рабочего органа, зерно
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Обоснование конструкционных и технологических параметров рабочего органа фрезерного измельчителя зерна / А. В. Алешкин [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2023. Т. 33, № 1. С. 37–51. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.033.202301.037-051
Заявленный вклад соавторов:
А. В. Алешкин – разработка теоретических предпосылок, написание программы.
С. Ю. Булатов – научное руководство, формулирование основных направлений исследования, осуществление критического анализа и доработка текста.
В. Н. Нечаев – подготовка начального варианта статьи, оформление графического материала, анализ полученных результатов.
С. Л. Низовцев – формулирование цели исследований, проведение обзора литературных источников.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Поступила 04.10.2022; одобрена после рецензирования 20.11.2022;
принята к публикации 17.01.2023
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nikkhah A. Barley Grain for Ruminants: a Global Treasure or Tragedy // Journal of Animal Science and Biotechnology. 2012. Vol. 3, Issue 1. doi:https://doi.org/10.1186/2049-1891-3-22
2. Nikkhah A. Optimizing Barley Grain Use by Dairy Cows: A Betterment of Current Perceptions // Progress in Food Science and Technology. 2011. Vol. 1. P. 165–178.
3. Processing Oats Grain for Cull Cows Finished in Feedlot Processamento Do Grão De Aveia Para Alimentação De Vacas De Descarte Terminadas Em Confinamento / J. Restle [et al.] // Ciência Animal Brasileira. 2009. Vol. 10, Issue 2. P. 497–503. URL: https://doaj.org/article/018feb12ab5748b58e26ba8508289daa (дата обращения: 03.12.2022).
4. Nikkhah A. Postmodern Management of Starchy Grains for Ruminants: a Barley Grain Perspective // Russian Agricultural Sciences. 2012. Vol. 38. P. 14–21. doi: https://doi.org/10.3103/S106836741201017X
5. Effect of Grains Differing in Expected Ruminal Fermentability on the Productivity of Lactating Dairy / C. Silveira [et al.] // Journal of Dairy Science. 2007. Vol. 90. P. 2852–2859. doi: https://doi.org/10.3168/jds.2006-649
6. Lehmann M., Meeske R. Substituting Maize Grain with Barley Grain in Concentrates Fed to Jersey Cows Grazing Kikuyu-Ryegrass Pasture // South Afr J Anim Sci. 2006. Vol. 36, Issue 3. P. 175–180.
7. Mixtures of Wheat and High-Moisture Corn in Finishing Diets: Feedlot Performance and in Situ Rate of Starch Digestion in Steers / B. J. Bock [et al.] // Journal of Animal Science. 1991. Vol. 69, Issue 7. P. 2703–2710. doi: https://doi.org/10.2527/1991.6972703x
8. Feeding Combinations of Dry Corn and Wheat to Finishing Lambs and Cattle / R. Kreikemeier [et al.] // Journal of Animal Science. 1987. Vol. 65. P. 1647–1654. doi: https://doi.org/10.2527/jas1987.6561647x
9. Boss D. L., Bowman J. G. Barley Varieties for Finishing Steers: I. Feedlot Performance, in Vivo Diet Digestion, and Carcass Characteristics // Journal of Animal Science. 1996. Vol. 74, Issue 6. P. 1967–1972. doi: https://doi.org/10.2527/1996.7481967x
10. Van Barneveld R. J. Chemical and Physical Characteristics of Grains Related to Variability in Energy and Amino Acid Availability in Pigs: A Review // Australian Journal of Agricultural Research. 1999. Vol. 50, Issue 5. P. 667–687. URL: https://ses.library.usyd.edu.au/handle/2123/1975 (дата обращения: 03.12.2022).
11. Valentine S. C., Wickes R. B. The Production and Composition of Milk from Dairy Cows Fed Hay Supplemented with Whole, Rolled or Alkali Treated Barley Grain // Proceedings of the Australian Society of Animal Production. 1980. Vol. 13. P. 397–400. URL: https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/19820475140 (дата обращения: 03.12.2022).
12. Yang W. Z., Beauchemin K. A., Rode L. M. Effects of Barley Grain Processing on Extent of Digestion and Milk Production of Lactating Cows // Journal of Dairy Science. 2000. Vol. 83, Issue 3. P. 554–568. doi: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(00)74915-0
13. Zinn R. A. Influence of Processing on the Comparative Feeding Value of Barley for Feedlot Cattle // Journal of Animal Science. 1993. Vol. 71, Issue 1. P. 3–10. doi: https://doi.org/10.2527/1993.7113
14. Modal Analysis and Acoustic Noise Characterization of a Grain Crusher / W. Tanaś [et al.] // Ann Agric Environ Med. 2018. Vol. 25, Issue 3. P. 433–436. doi: https://doi.org/10.26444/aaem/87154
15. Яровой М. Н. Молотковая дробилка для фуражного зерна с конусным сепаратором // Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. 2021. № 2. С. 97–101. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47620637 (дата обращения: 03.12.2022).
16. Обоснование конструкции молотковой дробилки с возможностью регулирования параметров искусственно создаваемой рабочей атмосферы / Ф. А. Киприянов [и др.] // Вестник АПК Верхневолжья. 2021. № 4. С. 76–82. URL: https://e.lanbook.com/journal/issue/316553 (дата обращения: 03.12.2022).
17. Искаков Р. М., Исенов С. С., Заичко Г. А. Системный анализ ударно-раскалывающего измельчения в молотковой дробилке // Труды университета. 2021. № 3. С. 54–60. doi: https://doi.org/10.52209/1609-1825_2021_3_54
18. Nitrogening Hammers of the Grain Crusher of the Aknar Poultry Factory / V. S. Portnov [et al.] // Material and Mechanical Engineering Technology. 2021. Vol. 1, Issue 1. P. 9–13. doi: https://doi.org/10.52209/2706-977X_2021_1_9
19. Широбоков В. И., Федоров О. С., Ипатов А. Г. Анализ качества измельченного зерна при использовании дробилок открытого и закрытого типов // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 2. С. 69–74. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=41207668 (дата обращения: 03.12.2022).
20. Булатов С. Ю., Нечаев В. Н., Шамин А. Е. Результаты оценки качества измельчения зерновых дробилкой ДЗМ-6 // Вестник НГИЭИ. 2020. № 3. С. 21–36. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42593981 (дата обращения: 03.12.2022).
21. Острецов В. Н., Сухляев В. А. Исследование энергосберегающего метода разрушения зерна // Молочнохозяйственный вестник. 2013. № 1. С. 29–36. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19427901 (дата обращения: 03.12.2022).
22. Фрезерный измельчитель зерна / А. Г. Сергеев [и др.] // Сельский механизатор. 2022. № 5. С. 14–15. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48700167 (дата обращения: 03.12.2022).
23. Садов В. В., Сорокин С. А. Повышение эффективности измельчения зерновых компонентов за счет оптимальной загрузки молотковой дробилки // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2021. № 3. С. 100–106. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=45155254 (дата обращения: 03.12.2022).
24. Прейс В. В., Журавлев А. А. Обоснование рационального скоростного режима работы молотковой дробилки по критерию удельной энергоемкости процесса измельчения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 6. С. 23–28. URL: https://clck.ru/33VD8q (дата обращения: 03.12.2022).
25. Ben-Nun O., Einav I. The Role of Self-Organization during Confined Comminution of Granular Materials // Philosophical Transactions of the Royal Society. 2010. doi: https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0205
26. Kurbonov N., Kholdarova G. Researches on Work Quality Indicators of Grain Grinder-Crusher for Farmers // Universum: технические науки. 2022. № 7. С. 25–27. URL: https://clck.ru/33U58G (дата обращения: 03.12.2022).
27. Керженцев В. А., Перова Н. В. Математическое моделирование процесса измельчения сыпучего продукта по структурным составляющим молотковой дробилки // Актуальные проблемы в машиностроении. 2022. Т. 9, № 1‒2. С. 54–61. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48417911 (дата обращения: 03.12.2022).
28. Яровой М. Н., Дружинин Р. А., Корнев А. С. Теоретические основы определения энергии перемещения кольцевого слоя в молотковой дробилке // АгроЭкоИнфо. 2022. № 2. doi: https://doi.org/10.51419/202122222
29. Керженцев В. А., Перова Н. В. Особенности структуры молотковой дробилки, определяемые по моделирующим функциям процесса измельчения пищевых смесей // Актуальные проблемы в машиностроении. 2022. Т. 9, № 1‒2. С. 38–46. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48417909 (дата обращения: 03.12.2022).
30. Бесполденов Р. В. Анализ работы молотковых дробилок на основании теории размерности // Вестник молодежной науки Алтайского государственного аграрного университета. 2021. № 2. С. 42–46. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48089638 (дата обращения: 03.12.2022).
31. Бесполденов Р. В. Диссипация энергии в конструктивных элементах молотковой зернодробилки // Вестник молодежной науки Алтайского государственного аграрного университета. 2021. № 1. С. 73–77. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=46467211 (дата обращения: 03.12.2022).
32. О выборе рациональных параметров молотковой дробилки с монолитным молотком / М. Б. Балданов [и др.] // Вестник ВСГУТУ. 2020. № 1. С. 55–60. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42622809 (дата обращения: 03.12.2022).
33. Яровой М. Н., Корнев А. С., Дружинин Р. А. Влияние окружной скорости молотков и диаметра рабочей камеры на величину эффективной мощности молотковой дробилки // АгроЭкоИнфо. 2022. № 2. doi: https://doi.org/10.51419/202122235
34. Чехунов О. А., Воронин В. В., Ворохобин А. В. Определение основных конструктивно-режимных параметров молотковой зернодробилки для фуражного зерна // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2021. № 2. С. 45–56. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=46334381 (дата обращения: 03.12.2022).
35. Вендин С. В., Саенко Ю. В., Семернина М. А. Дробилка для зерна с комбинированной дробильной камерой // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2021. № 1. С. 27–39. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=45684596 (дата обращения: 03.12.2022).
36. Федоренкo И. Я. Колебания и динамическая устойчивость молотков зернодробилок // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2022. № 4. С. 98–107. doi: https://doi.org/10.53083/1996-4277-2022-210-4-98-107
37. Федоренко И. Я. Динамические свойства молотковой зернодробилки с вертикальным расположением барабана // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2021. № 1. С. 89–95. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44908773 (дата обращения: 03.12.2022).
38. Повышение производительности дробилки зерна за счет улучшения сепарации / А. А. Петров [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3. С. 159–162. doi: https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-89-3-159-162
39. Нанка О. В. Способы механического воздействия при измельчении фуражного зерна и их энергетическая оценка // Агротехника и энергообеспечение. 2014. № 1. С. 204–209. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22751524 (дата обращения: 03.12.2022).
40. Сыроватка В. И., Сергеев Н. С. Исследование процесса динамического резания семян рапса и фуражного зерна // Вестник «МГАУ». 2008. № 1. С. 54–59. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=10365958 (дата обращения: 03.12.2022).
41. Измельчитель сыпучих продуктов : патент 2737143 Российская Федерация / Миронов К. Е., Низовцев С. Л. № 2020108480 ; заявл. 26.02.2020 ; опубл. 25.11.2020. 4 с.
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
