sibvestСибирский вестник сельскохозяйственной наукиSiberian Herald of Agricultural Science0370-87992658-462XSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences10.26898/0370-8799-2022-6-12sibvest-1224Research ArticleМЕХАНИЗАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕMECHANISATION, AUTOMATION, MODELLING AND DATAWAREТеоретическое исследование энергоэффективности измельчителя роторного типаTheoretical study of the energy efficiency of a rotary grinderКукаевХ. С.KukaevKh. S.

аспирант

Оренбург

Postgraduate Student

Orenburg

kxamza@mail.ruАсманкинЕ. М.AsmankinE. M.

доктор технических наук, профессор

Оренбург

Doctor of Science in Engineering, Professor

Orenburg

УшаковЮ. А.UshakovYu. A.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой

Оренбург

Doctor of Science in Engineering, Professor, Department Head

Orenburg

АбдюкаеваА. Ф.AbdyukaevaA. F.

кандидат технических наук, доцент

Оренбург

Candidate of Science in Engineering, Associate Professor

Orenburg

НаумовД. В.NaumovD. V.

технических наук, доцент

Оренбург

Candidate of Science in Engineering, Associate Professor

Orenburg

Оренбургский государственный аграрный университетРоссияOrenburg State Agrarian UniversityRussian FederationОренбургский институт путей сообщения – филиал Самарского государственного университета путей сообщенияРоссияOrenburg Railway Engineering Institute – Branch of the Samara State Transport UniversityRussian Federation202214012023526103110Copyright © Кукаев Х.С., Асманкин Е.М., Ушаков Ю.А., Абдюкаева А.Ф., Наумов Д.В., 20232023Кукаев Х.С., Асманкин Е.М., Ушаков Ю.А., Абдюкаева А.Ф., Наумов Д.В.Kukaev K.S., Asmankin E.M., Ushakov Y.A., Abdyukaeva A.F., Naumov D.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibvest.elpub.ru/jour/article/view/1224

Изучены возможности энергосбережения при работе измельчителя зерна за счет повышения эффективности взаимодействия сырья с рабочими органами машины. Предложен измельчитель роторного типа, в котором частицы сырья разрушаются исключительно ударными воздействиями в процессе первичных ударов элементами вращающегося ротора и последующих вторичных ударов о неподвижные элементы камеры. При этом конструктивные параметры устройства обеспечивают частицам контакты с поверхностями ударных элементов под углами атаки, близкими к прямому углу, что обеспечивает высокую эффективность удара. Таким образом, каждая частица сырья в зоне удара испытывает только два, следующих друг за другом, контакта с ударными элементами, после чего частицы переработанного продукта выводятся из зоны удара. В такой схеме воздействия на сырье энергия ротора используется наиболее рационально. Эффективность работы предлагаемого устройства рассмотрена на основе потерь кинетической энергии, которые происходят при ударе частиц о поверхности рабочих органов. Взаимодействия сырья с элементами ротора и элементами камеры изучены как единый взаимосвязанный процесс, а совокупность ударных элементов ротора и камеры выделены в конструктивную единицу. Найдено аналитическое выражение, определяющее общие энергетические затраты, необходимые для реализации ударных воздействий в предлагаемом устройстве. Также введен критерий, характеризующий эффективность измельчителя в потреблении механической энергии для разрушения сырья ударными воздействиями. По введенному критерию выполнено сравнение эффективности работы предлагаемого устройства и центробежной дробилки, в которой измельчение сырья также осуществляется ударными воздействиями.

The possibilities of energy saving in the work of a grain grinder by increasing the efficiency of interaction of raw materials with the working bodies of the machine have been studied. A rotary grinder, in which the raw material particles are destroyed solely by impact actions in the process of primary impacts by the elements of the rotating rotor and the subsequent secondary impacts on the stationary elements of the chamber, is proposed. In this case, the design parameters of the device provide the particles with contacts with the surfaces of the impact elements at angles of attack close to the right angle, which ensures high impact efficiency. Thus, each raw material particle in the impact zone experiences only two successive contacts with the impact elements, after which the processed product particles are removed from the impact zone. In this scheme of action on the raw material the rotor energy is used most rationally. The effectiveness of the proposed device is considered on the basis of the loss of kinetic energy that occurs when the particles hit the surface of the working bodies. The interaction of the raw material with the rotor and chamber elements is studied as a single interrelated process, and the set of shock elements of the rotor and chamber are allocated as a structural unit. An analytical expression was found that determines the total energy cost required to implement the impact forces in the proposed device. A criterion that characterizes the efficiency of the grinder in the consumption of mechanical energy for the destruction of raw materials by impact forces is also introduced. A comparison of the efficiency of the proposed device and the centrifugal crusher, in which crushing of raw materials is also carried out by impact effects, is performed according to the introduced criterion.

измельчитель зернаударпотери энергииэффективностьgrain grinderimpactenergy lossefficiencyReferencesИскендеров Р.Р., Лебедев А.Т. Молотковые дробилки: достоинства и недостатки // Вестник АПК Ставрополья. 2015. № 1 (17). С. 27–30.Iskenderov R.R., Lebedev A.T. Hammer crushers: advantages and disadvantages. Vestnik APK Stavropol'ya = Agricultural Bulletin of Stavropol Region, 2015, no. 1 (17), pp. 27–30. (In Russian).Баранов Н.Ф., Фарафонов В.Г, Лопатин Л.А. Исследование взаимодействия частиц с рабочими органами молотковой дробилки // Пермский аграрный вестник. 2018. № 3 (23). С. 4–11.Baranov N.F., Farafonov V.G., Lopatin L.A. Investigation of particle interaction with the working bodies of a hammer mill. Permskii agrarnyi vestnik = Perm Agrarian Journal, 2018, no. 3 (23), pp. 4–11. (In Russian).Созонтов А.В., Лопатин Л.А. Исследование и оптимизация рабочего процесса дробилки зерна ударного действия // Вестник НГИЭИ. 2018. № 6 (85). С. 27–36.Sozontov A.V., Lopatin L.A. Investigation and optimization of the working process of the crusher grain percussion. Vestnik NGIEI = Bulletin NGIEI, 2018, no. 6 (85), pp. 27–36. (In Russian).Булатов С.Ю., Нечаев В.Н., Миронов К.Е. Исследование взаимодействия зерна с лопастями ротора дробилки закрытого типа // Вестник НГИЭИ. 2017. № 8 (75). С. 26–34.Bulatov S.Yu., Nechaev V.N., Mironov K.E. Investigation of grain interaction with rotor of rotary closed type crusher. Vestnik NGIEI = Bulletin NGIEI, 2017, no. 8 (75), pp. 26–34. (In Russian).Zhao X., Zhou H., Rong S. Research on the New Combined Type Crusher Hammer // International Conference on Advanced Engineering Materials and Architecture Science. 2014. Vol. 488–489. Р. 1160–1164.Zhao X., Zhou H., Rong S. Research on the New Combined Type Crusher Hammer // International Conference on Advanced Engineering Materials and Architecture Science, 2014, vol. 488–489. pp. 1160–1164.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. P. 185–191. DOI: 10.22616/ERDev2019.18.N231.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, pp. 185–191. DOI: 10.22616/ERDev2019.18.N231.Федоренко И.Я., Смышляев А.А., Левин А.М. Энepгeтичecкиe cooтнoшeния пpи удapнoм измeльчeнии зepнa // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2002. № 11. С. 31–32.Fedorenko I.Ya., Smyshlyaev A.A., Levin A.M. Energy ratios in impact grinding of grain. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaistva = Mechanization and Electrification of Agriculture, 2002, no 11, pp. 31–32. (In Russian).Якименко А.В., Вараксин А.В. О коэффициенте полезного действия измельчителей зерна // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 6. С. 17–18.Yakimenko A.V., Varaksin A.V. About efficiency of grain crushung. Tekhnika v sel'skom khozyaistve = Agricultural machinery, 2007, no. 6, pp. 17–18. (In Russian).Асманкин Е.М., Ушаков Ю.А., Абдюкаева А.Ф., Наумов Д.В. Кинематические и динамические аспекты взаимодействия ингредиентных частиц с функциональными элементами рабочей камеры измельчителя зернового материала // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 3 (65). С. 87–89.Asmankin E.M., Ushakov Yu.A., Abdyukaeva A.F., Naumov D.V. Kinematic and dynamic aspects of ingredient particles interaction with functional elements of the grain mill working chamber. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2017, no. 3 (65), pp. 87– 89. (In Russian).Асманкин Е.М., Петров А.А., Абдюкаева А.Ф., Наумов Д.В., Фёдоров А.Н. Пути развития машин для измельчения зерновой массы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (64). С. 79–81.Asmankin E.M., Petrov A.A., Abdyukaeva A.F., Naumov D.V., Fedorov A.N. Ways of improvement the machines for grain mass grinding. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2017. no. 2 (64), pp. 79–81. (In Russian).Кукаев Х.С., Асманкин Е.М., Ушаков Ю.А., Шахов В.А., Абдюкаева А.Ф. Энергосберегающий способ ударного измельчения зерновых материалов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 162–166. DOI: 10.37670/2073-0853-2021-89-3-162-166.Kukaev Kh.S., Asmankin E.M., Ushakov Yu.A., Shakhov V.A., Abdyukaeva A.F. Energy-saving method of impact milling for cereals. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University, 2021, no. 3 (89), pp. 162–166. (In Russian). DOI 10.37670/2073-0853-2021-89-3-162-166.Тpуфaнoв В.В., Oпpышкo В.М., Ляпин В.В. Цeнтpoбeжный измeльчитeль // Ceльcкий мeхaнизaтop. 2008. № 4. C. 40.Trufanov V.V., Opryshko V.M., Lyapin V.V. Centrifugal grinder. Sel'ckii mekhanizator = Selskiy Mechanizator, 2008, no. 4, p. 40. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.