DEVELOPMENT OF ENERGY-EFFICIENT FEED GRINDER
DOI 10.12737/2073-0462-2025-20-4-77-84 УДК 631.363.2
Keywords:
grinder, feed, specific energy consumption, particle size distribution, throughput, carrots, start-stop.Abstract
The relevance of research on the development of feed grinding is determined by the importance of technological process of feed preparation for feeding, which significantly affects the productivity and health of livestock, as well as the overall economic performance of livestock farming. The efficiency of feed grinders is determined by two factors: energy consumption for grinding and compliance of the ground feed with zootechnical requirements. This study examines development of a feed grinder based on energy-saving principles, not only through optimization of design and operating parameters of grinding unit, but also through the creation of a start-stop system for grinder, which minimizes idle operation during cyclical and uneven feed of the ground feed into the loading hopper. This reduces the inefficient use of energy resources when grinding feed in accordance with zootechnical requirements. The goal of this study is to reduce the energy consumption of root crop grinding by developing a feed grinder, substantiating its design and operating parameters, and developing a start-stop system. The design of grinder proposes the use of flat knives in the upper tier and comb knives in the lower tier, as well as comb counter-cuts with an 80 mm spacing between the combs and mesh frames with 25 mm mesh size. The specific energy consumption of developed feed grinder for chopping carrots is 0.23 kWh/t, the throughput is 2.8 t/h and the yield of 10 to 15 mm fraction is 43.5%. The results of production tests conducted at the livestock complex of Agro-N LLC in Novospasskiy district of Ulyanovsk region confirmed the laboratory results and recommended the developed feed grinder for agricultural enterprises raising cattle.
References
1. Оценка продовольственной безопасности России / И.Н. Сафиуллин, Б.Г. Зиганшин, Э.Ф. Амирова и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021 Т. 16. No 2(62). С. 124-132. doi 10.12737/2073-0462-2021-124-132.
2. Туманова М. И., Тимофеев А. С. Кормление КРС // Новая наука: Теоретический и практический взгляд. 2016. No 4-2 (75). С. 199-201.
3. Хабарова В. В. Разработка измельчителя корнеплодов с обоснованием его параметров и режимов работы: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01. Уфа, 2011. 83 с.
4. Мамахай А. К. Повышение эффективности использования измельчителя кормовой свёклы: дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01. Волгоград, 2022. 183 с.
5. Заплетников И. Н., Шеина А. В., Гордиенко А. В. Экспериментальные исследования процесса резания растительных материалов // Актуальные вопросы современной науки. 2013. No 3. С. 52-61
6. Обоснование параметров рабочего органа измельчителя корнеклублеплодов / М. Г. Загоруйко, В. В. Васильчико, Ю. В. Катаев и др. // Агроинженерия. 2021. No3 (103). С. 42-48. doi: 10.26897/2687-1149-2021-3-42-48
7. Савиных П. А., Булатов С. Ю., Смирнов Р. А. Измельчитель корнеклубнеплодов // Сельский механизатор. Москва: ОАО «Кострома», 2013. Вып. 8. С. 40–41.
8. Тимофеев М. Н., Фролов В. Ю., Морозова Н. Ю. Анализ технических средств для измельчения кормов и их классификация // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. No 132. С. 399-424.
9. Елисеев М. С., Загоруйкой М. Г., Рыбалкин Д. А. Анализ факторов, влияющих на эффективность процесса измельчения // Аграрный научный журнал. 2017. No7. С.62-66.
10. Обоснование конструктивных параметров ножей при резании плоского слоя продукта / С. В. Вендин, В.А. Самсонов, Ю.В. Саенко и др. // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019. No 4(36). С. 101-104.
11. Антонов Н. М., Лебедь Н. И., Мамахай А. К. Оптимизация конструктивных параметров измельчителя плодов и корнеплодов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. No 3 (43). С. 231-238.
12. Определение энергоемкости процесса измельчения резанием в измельчителе кормов / Р. С. Пополднев, Б. Г. Зиганшин, А. В. Алешкин и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18. No 4(72). С. 82-88.
13. Результаты производственных испытаний экспериментального измельчителя корнеплодов / В. В. Новиков, В. С. Зотеев, О.А. Камышева и др. // Известия Оренбургского ГАУ. Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2017. No 2(64). С. 75–77.
14. Spagnoli A. Cutting resistance of soft materials: effects of blade inclination and friction // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2019. No. 101. P. 200-206. doi:10.1016/j.tafmec.2019.02.017
15. Изучение процесса резания кормовой свеклы / Н. П. Аюгин, Н. М. Семашкин, В И. Курдюмов и др. // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2024 No4 (68). С. 173-181. doi:10.18286/1816-4501-2024-4-173-181
16. High-speed cutting of foods: Cutting behavior and initial cutting forces / S. Schuldt, Y. Schneider, H. Rohm, et al. // Journal of Food Engineering. 2018. Vol. 230. P. 55-62. doi:10.1016/j.jfoodeng.2018.02.024
17. Borotov A. Cutting length the fodders of green stalks by drum chopper // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020 Vol. 883. No. 1 P. 12160
18. Theoretical aspects of root crop grinder development / N .P. Ayugin, A. V. Morozov, M. V. Ulyanov, et al. // IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 1045. No. (1). P. 012126. doi:10.1088/1755-1315/1045/1/012126
19. Булатов С. Ю., Смирнов Р. А. Анализ факторов, влияющих на рабочий процесс измельчителя корнеплодов // Вестник НГИЭИ. 2012 No 10 (29). С.15-23
1. Safiullin IN, Ziganshin BG, Amirova EF. [Assessment of food security in Russia]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021; Vol.16. 2(62). 124-132 p. doi 10.12737/2073-0462-2021-124-132.
2. Tumanova MI, Timofeev AS. [Feeding cattle]. Novaya nauka: Teoreticheskiy i prakticheskiy vzglyad. 2016; 4-2 (75). 199-201 p.
3. Khabarova VV. Razrabotka izmelchitelya korneplodov s obosnovaniem ego parametrov i rezhimov raboty: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.20.01. [Development of a root crop chopper with justification of its parameters and operating modes: dissertation for a degree of Ph.D. of Technical Sciences: 05.20.01]. Ufa. 2011; 83 p.
4. Mamakhay AK. Povyshenie effektivnosti ispolzovaniya izmelchitelya kormovoy svekly: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.20.01. [Improving the efficiency of using a fodder beet shredder: dissertation for a degree of Ph.D. of Engineering Sciences: 05.20.01]. Volgograd. 2022; 183 p.
5. Zapletnikov IN, Sheina AV, Gordienko AV. [Experimental studies of the process of cutting plant materials]. Aktualnye voprosy sovremennoy nauki. 2013; 3. 52-61 p.
6. Zagoruyko MG, Vasilchiko VV, Kataev YuV. [Justification of parameters of working unit of a root crop shredder]. Agroinzheneriya. 2021; 3(103). 42-48 p. doi: 10.26897/2687-1149-2021-3-42-48
7. Savinykh PA, Bulatov SYu, Smirnov RA. [Root crop chopper]. Selskiy mekhanizator. Moscow: OAO Kostroma. 2013; issue 8. 40-41 p.
8. Timofeev MN, Frolov VYu, Morozova NYu. [Analysis of technical means for feed chopping and their classification]. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 132. 399-424 p.
9. Eliseev MS, Zagoruykoy MG, Rybalkin DA. [Analysis of factors influencing the efficiency of the chopping process]. Agrarnyy nauchnyy zhurnal. 2017; 7. 62-66 p.
10. Vendin SV, Samsonov VA, Saenko YuV. [Justification of design parameters of knives when cutting a flat layer of product]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2019; 4 (36). 101-104 p.
11. Antonov NM, Lebed NI, Mamakhay AK. [Optimization of design parameters of fruit and root crop chopper]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professionalnoe obrazovanie. 2016; 3 (43). 231-238 p.
12. Popoldnev RS, Ziganshin BG, Aleshkin AV. [Determination of the energy consumption of cutting grinding process in a feed grinder]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol.18. 4 (72). 82-88 p.
13. Novikov VV, Zoteev VS, Kamysheva OA. [Results of production tests of experimental root crop grinder]. Izvestiya Orenburgskogo GAU. Orenburg: Izd. tsentr OGAU. 2017; 2 (64). 75-77 p.
14. Spagnoli A. Cutting resistance of soft materials: effects of blade inclination and friction. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2019; No.101. 200-206 p. doi:10.1016/j.tafmec.2019.02.017
15. Ayugin NP, Semashkin NM, Kurdyumov VI. [Study of fodder beet cutting process]. Vestnik Ulyanovskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2024; 4 (68). 173-181 p. doi:10.18286/1816-4501-2024-4-173-181
16. Schuldt S, Schneider Y, Rohm H. High-speed cutting of foods: cutting behavior and initial cutting forces. Journal of Food Engineering. 2018; Vol.230. 55-62 p. doi:10.1016/j.jfoodeng.2018.02.024
17. Borotov A. Cutting length the fodders of green stalks by drum chopper. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2020; Vol.883. No.1. 12160 p.
18. Ayugin NP, Morozov AV, Ulyanov MV. Theoretical aspects of root crop grinder development. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2022; Vol.1045. No. (1). 012126. doi:10.1088/1755-1315/1045/1/012126
19. Bulatov SYu, Smirnov RA. [Analysis of factors influencing on operating process of a root crop chopper]. Vestnik NGIEI. 2012; 10 (29). 15-23 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).
