DETERMINING THE ENERGY CONSUMPTION OF THE PROCESS OF GRINDING BY CUTTING IN A FEED GRINDER
DOI 10.12737/2073-0462-2023-89-95 УДК 631.35
Keywords:
animal husbandry, feed, shredder, shredding process, energy consumption.Abstract
The relevance of the study is due to the need to reduce energy intensity and loss of nutritional value of feed while simultaneously improving quality indicators during the grinding process. The work was carried out with the aim of theoretical studies of the design and technological parameters of the feed chopper and determining the energy consumption of the grinding process by cutting. The scientific novelty of the research lies in the mathematical models for determining the cutting work and the total drive power of the feed chopper. When carrying out the research, the general scientific principles of the theory of elasticity, the theory of shells, and fracture mechanics were used, and the physical, mechanical and technological properties of feed of plant origin were also taken into account. A device is proposed, the design of which has the following advantages: a uniform supply of material to the cutting zone (to the knives) is ensured due to the working chamber in the form of a truncated cone, which leads to a consistent reduction in the size of the feed to those established by zootechnical requirements and improves its quality; the ability to change the angle of inclination of the rotary counter-cutting knives, which provides adjustment of the intensity of the grinding process; reduction in the energy intensity of grinding due to the free movement of crushed feed into the unloading chamber and the original shape of the tosser blade. Analytical expressions were obtained to determine the cutting work on each row of knives for one knife in a row, the total work of all knives per revolution, as well as the required power for the rotor drive. As a result of the research, it was established that the energy intensity of the grinding process is determined as the sum of the costs of cutting, acceleration of the material and idling of the rotor. The total power required to drive the chopper depends on the number, geometric characteristics of the chopper and counter-cutting knives, the rotor speed, and the properties of the material being crushed.
References
1. Ряднов А. И., Федорова О. А., Мамахай А. К. Выбор частных показателей комплексной оценки эффективности использования измельчителя корнеклубнеплодов // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. Т. 68. № 4(45). С. 45-50.
2. Определение оптимальных режимов работы центробежного измельчителя фуражного зерна / М. С. Волхонов, А. М. Абалихин, Д. В. Барабанов и др. // Аграрная наука. 2023. № 6. С. 111-115.
3. Ivanov A. S., Sheludyakov N. V. A Universal Root Crop Chopper for Cattle// Мир науки без границ: Материалы 8-й Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных с международным участием, Тамбов, 12 февраля 2021 года. Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, 2021. P. 79-82.
4. Морозова Н.Ю., Фролов В.Ю. Обоснование технологического процесса измельчения стебельных кормов рабочим органом молотково-сегментного типа // Молодая наука аграрного Дона: традиции, опыт, инновации. 2018. № 2-2. С. 149-151.
5. Ибрагимов А.З., Абдиева Н. Ф. Анализ процесса регулирования режимов измельчителя зерна на ступенчато-роторном измельчителе // Аграрный научный журнал. 2023. № 4. С. 106-111.
6. Хайдаров Р.Р., Зиганшин Б.Г. Универсальный измельчитель корнеклубнеплодов ИКХ-5,5 // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2012. Т. 7. № 1 (23). С. 109-111.
7. Превентивная стратегия технического обслуживания дробильного оборудования / И. Х. Гималтдинов, Б. Г. Зиганшин, И. Г. Галиев и др. // Вестник Казанского ГАУ. 2020. Т. 15. № 3(59). С. 71-76. doi: 10.12737/2073-0462-2020-71-76.
8. Нуруллин Э. Г., Халиуллин Д. Т., Нуруллин Э. Э. Определение траекторий семян в горизонтальном сечении конфузора пневмомеханической семенорушки // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 10. С. 187-189.
9. Modeling the destruction of the grain shell of cereal crops / E. G. Nurullin, A. V. Dmitriev, D. T. Khaliullin, et al. // BIO Web of Conferences : International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”. Kazan: EDP Sciences, 2022. Vol. 52. P. 00060. URL: https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2022/11/bioconf_fies2022_00060/bioconf_fies2022_00060.html (дата обращения: 01.09.2023). doi: 10.1051/bioconf/20225200060.
10. Пополднев Р.С., Сабиров Б.М. Обзор конструкций измельчителей кормов // Современное состояние и перспективы развития технической базы агропромышленного комплекса: научные труды Международной научно-практической конференции. Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2021. С. 13-22.
11. Исследование устройства для дробления зерна / Б. М. Сабиров, Б. Г. Зиганшин, А. В. Дмитриев и др. // Вестник Казанского ГАУ. 2023. Т. 18. № 1(69). С. 75-79. doi: 10.12737/2073-0462-2023-75-79.
12. Обоснование параметров измельчителя кормов / Б. Г. Зиганшин, П. В. Зайцев, Д. Т. Халиуллин и др. // Вестник Курганской ГСХА. 2023. № 1(45). С. 69-77.
13. Изучение условий защемления клубней в измельчителе корнеклубнеплодов / А. В. Алешкин, С. Ю. Булатов, П. А. Савиных и др. // Вестник НГИЭИ. 2016. № 10(65). С. 54-61.
14. Исследование движения воздушно-зерновой смеси в рабочей зоне семенорушки аэромеханического типа / Д. Т. Халиуллин, А. В. Дмитриев, Р. Н. Хафизов и др. // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. Т. 12. № 4(63). С. 27-37. doi: 10.17238/issn2071-2243.2019.4.27.
15. Александрова Н.Р., Субаева А.К., Гайнутдинов И.Г. Совершенствование методического подхода к оценке воспроизводства основных средств сельского хозяйства // Вестник Казанского ГАУ. 2022. Т. 17. № 4 (68). С. 122-127.
16. Савиных П. А., Булатов С. Ю., Смирнов Р. А. Оптимизация рабочего процесса измельчителя корнеклубнеплодов // Вестник Марийского государственного университета. Серия: Сельскохозяйственные науки. Экономические науки. 2015. Т. 1. № 3(3). С. 36-42.
17. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1993. 319 с.
18. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Машиностроение, 1975. 312 с.
19. Мельников С.В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос, 1978. 560 с.
1. Ryadnov AI, Fedorova OA, Mamakhay AK. [Selection of particular indicators for a comprehensive assessment of the efficiency of using a root crop shredder]. Elektrotekhnologii i elektrooborudovanie v APK. 2021; Vol.68. 4(45). 45-50 p.
2. Volkhonov MS, Abalikhin AM, Barabanov DV. [Determination of optimal operating modes of a centrifugal feed grain grinder]. Agrarnaya nauka. 2023; 6. 111-115 p.
3. Ivanov AS, Sheludyakov NV. [Universal root crop chopper for cattle. The world of science without borders]. Materialy 8-i Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh s mezhdunarodnym uchastiem, Tambov, 12 fevralya 2021 goda. Tambov: Tambovskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet. 2021; 79-82 p.
4. Morozova NYu, Frolov VYu. [Justification of the technological process of grinding stem forages using a hammer-segment type working unit]. Molodaya nauka agrarnogo Dona: traditsii, opyt, innovatsii. 2018; 2-2. 149-151 p.
5. Ibragimov AZ, Abdieva NF. [Analysis of the process of regulating the modes of a grain grinder on a step-rotary grinder]. Agrarnyi nauchnyi zhurnal. 2023; 4. 106-111 p.
6. Khaydarov RR, Ziganshin BG. [Universal chopper of root and tuber crops IKKh-5.5]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2012; Vol.7. 1 (23). 109-111 p.
7. Gimaltdinov IKh, Ziganshin BG, Galiev IG. [Preventive strategy for the maintenance of crushing equipment]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2020; Vol.15. 3(59). 71-76 p. doi: 10.12737/2073-0462-2020-71-76.
8. Nurullin EG, Khaliullin DT, Nurullin EE. [Determination of seed trajectories in the horizontal section of the confuser of a pneumomechanical seed crusher]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2012; Vol.15. 10. 187-189 p.
9. Nurullin EG, Dmitriev AV, Khaliullin DT. Modeling the destruction of the grain shell of cereal crops. [Internet]. BIO Web of Conferences: International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”. Kazan: EDP Sciences, 2022; Vol.52. 00060 p. [cited 2023, September 01]. Available from: https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2022/11/bioconf_fies2022_00060/bioconf_fies2022_00060.html. doi: 10.1051/bioconf/20225200060.
10. Popoldnev RS, Sabirov BM. [Review of feed chopper designs. Current state and prospects for the development of the technical base of the agro-industrial complex]. Nauchnye trudy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Kazan': Izd-vo Kazanskogo GAU. 2021; 13-22 p.
11. Sabirov BM, Ziganshin BG, Dmitriev AV. [Study of a device for crushing grain]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2023; Vol.18. 1(69). 75-79 p . doi: 10.12737/2073-0462-2023-75-79.
12. Ziganshin BG, Zaytsev PV, Khaliullin DT [Justification of feed chopper’s parameters]. Vestnik Kurganskoi GSKhA. 2023; 1(45). 69-77 p.
13. Aleshkin AV, Bulatov SYu, Savinykh PA. [Study of the conditions for pinching tubers in a root crop crusher]. Vestnik NGIEI. 2016; 10(65). 54-61 p.
14. Khaliullin DT, Dmitriev AV, Khafizov RN. [Study of the movement of the air-grain mixture in the working area of the aeromechanical type seed grinder]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019; Vol.12. 4(63). 27-37 p. doi: 10.17238/issn2071-2243.2019.4.27.
15. Aleksandrova NR, Subaeva AK, Gaynutdinov IG. [Improving the methodological approach to assessing the reproduction of fixed assets of agriculture]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2022; Vol.17. 4(68). 122-127 p.
16. Savinykh PA, Bulatov SYu, Smirnov RA. [Optimization of the working process of a root crop crusher]. Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Sel'skokhozyaistvennye nauki. Ekonomicheskie nauki. 2015; Vol.1. 3 (3). 36-42 p.
17. Aleshkin VR, Roshchin PM. Mekhanizatsiya zhivotnovodstva: 2-e izd., pererab. i dop. [Mechanization of livestock farming: 2nd edited, revised and additional]. Moscow: Kolos. 1993; 319 p.
18. Reznik NE. Teoriya rezaniya lezviem i osnovy rascheta rezhushchikh apparatov. [The theory of cutting with a blade and the basics of calculating cutting devices]. Moscow: Mashinostroenie. 1975; 312 p.
19. Mel'nikov SV. Mekhanizatsiya i avtomatizatsiya zhivotnovodcheskikh ferm. [Mechanization and automation of livestock farms]. Leningrad: Kolos. 1978; 560 p.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
License
Copyright (c) 2026 Vestnik of Kazan state agrarian university
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
