Теоретическое исследование энергоэффективности измельчителя роторного типа

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.

1. Искендеров Р.Р., Лебедев А.Т. Молотковые дробилки: достоинства и недостатки // Вестник АПК Ставрополья. 2015. № 1 (17). С. 27–30.

2. 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.

3. Созонтов А.В., Лопатин Л.А. Исследование и оптимизация рабочего процесса дробилки зерна ударного действия // Вестник НГИЭИ. 2018. № 6 (85). С. 27–36.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Якименко А.В., Вараксин А.В. О коэффициенте полезного действия измельчителей зерна // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 6. С. 17–18.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Тpуфaнoв В.В., Oпpышкo В.М., Ляпин В.В. Цeнтpoбeжный измeльчитeль // Ceльcкий мeхaнизaтop. 2008. № 4. C. 40.