CC BY
9
for processing grain and its mixtures with non-traditional raw materials. Bulletin of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of agricultural sciences. 2007; 3: 101-107.
4. Analysis of the state and prospects for the development of the production of feed and feed additives for livestock: scientific. analyte review / V.F. Fedorenko, N.P. Mishurov, S.A. Davydova et al. M: Rosinformagrotech, 2019. 88 p.
5. Heinrich von Reichenbach. Granulation without press-granulator. Pig breeding. 2011; 7: 22-23.
6. Kozlov S.I. Grain processing in the production of animal feed using new technologies. Bulletin of the Baranovichi State University. Series: Physical and mathematical sciences. Technical science. 2013; 1: 175-182.
7. Kozlov S.I. Results of experimental studies of the process of expanding rye grain. Design, use and reliability of agricultural machines. 2015; 14(1): 51-55.
Игорь Евгеньевич Припоров, кандидат технических наук, доцент, i.priporov@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-8201-2819.
Александр Васильевич Огняник, кандидат технических наук, научный сотрудник, mail@kubsau.ru МагометХусеинович Аушев, кандидат технических наук, доцент, aiinggu@yandex.ru
Igor E. Priporov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, i.priporov@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-8201-2819
Alexander V. Ognyanik, Candidate of Technical Sciences, Researcher, mail@kubsau.ru Mohammed Kh. Aushev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, aiinggu@yandex.ru
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: all authors have made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare no conflict of interests.
Статья поступила в редакцию 04.03.2022; одобрена после рецензирования 25.03.2022; принята к публикации 25.03.2022.
The article was submitted 04.03.2022; approved after reviewing 25.03.2022; accepted for publication 25.03.2022. -♦-
Обзорная статья УДК 361.363
doi: 10.37670/2073-0853-2022-94-2-102-106
Основные тенденции совершенствования пресс-грануляторов
Павел Алексеевич Ольховик1, Владимир Александрович Шахов1, Юрий Александрович Хлопко1, Андрей Петрович Козловцев1, Лариса Владимировна Межуева2, Владимир Владимирович Шахов1, Григорий Владимирович Шахов3
1 Оренбургский государственный аграрный университет, Оренбург, Россия
2 Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия
3 Лицей № 7, Оренбург, Россия
Аннотация. Кормоприготовительные машины играют ключевую роль в отрасли животноводства. Современное кормопроизводство широко использует пресс-грануляторы, которые позволяют получить качественный, энергетически сбалансированный корм. Представлены результаты анализа рабочего пространства и рабочих органов пресс-грануляторов, которые применяются в России на комбикормовых заводах. Показано, что основным их недостатком является нерациональное использование энергии и, как следствие, снижение потенциальной производительности. Совершенствование этих машин основано на энергосбережении, повышении качества однородности смеси, устранении потерь при боковом вытеснении кормосмеси.
Ключевые слова: кормоприготовление, смешивание, смеситель, гранулирование, пресс-гранулятор, нанокомпоненты.
Для цитирования: Основные тенденции совершенствования пресс-грануляторов / П.А. Ольховик, В.А. Шахов, Ю.А. Хлопко и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (94). С. 102 - 106. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-94-2-102-106.
Original article
The main trends in the improvement of press granulators
Pavel A. Olkhovik1, Vladimir A. Shakhov1, Yuri A. Khlopko1, Andrey P. Kozlovtsev1, Larisa V. Mezhueva2, Vladimir V. Shakhov1, Grigory V. Shakhov3
1 Orenburg State Agrarian University, Orenburg, Russia
2 Orenburg State University, Orenburg, Russia
3 Lyceum No. 7, Orenburg, Russia
Abstract. Feed machines play a key role in the livestock industry. Modern fodder production widely uses press granulators, which make it possible to obtain high-quality, energy-balanced feed. The results of the analysis of the working space and working bodies of press granulators, which are used in Russia at feed mills, are
presented. It is shown that their main disadvantage is the irrational use of energy and, as a result, a decrease in potential productivity. The improvement of these machines is based on energy saving, improving the quality of the mixture uniformity, and eliminating losses during the lateral displacement of the feed mixture.
Keywords: feed preparation, mixing, mixer, granulation, press granulator, nanocomponents.
For citation: The main trends in the improvement of press granulators / P.A. Olkhovik, V.A. Shakhov, Yu.A. Khlopko et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 94(2): 102-106. (In Russ.). https://doi. org/10.37670/2073-0853-2022-94-2-102-106.
Процесс гранулирования в гладкой кольцевой матрице с прокатывающим воздействием на прессуемый материал получил развитие с появлением в 30-х гг. прошлого века промышленных конструкций пресс-грануляторов в США и Европе.
В настоящее время ведущими зарубежными производителями вальцово-матричных пресс-грануляторов с кольцевой матрицей являются такие компании, как California Pellet Mill (США, Нидерланды, Сингапур); Buhler AG (Швейцария); ANDRITZ Feed & BiofUel (Дания), включая вошедшие в неё фирмы Sprout Waldron (США) и Simon Barron (Великобритания). С 1960-х годов пресс-грануляторы стали широко применять на российских комбикормовых заводах, в настоящее время оборудование и запчасти к ним выпускают АО «Мельинвест» (Н. Новгород), ГармТех (п.г.т. Медведево, Республика Марий Эл), Курский завод грануляторов и др. [1, 2].
Результаты и обсуждение. За последние десятилетия серийные конструкции отечественных и зарубежных пресс-грануляторов с кольцевой матрицей значительных изменений в конструкции не претерпели [1, 3]. В пресс-грануляторах с кольцевой матрицей (рис. 1) взаимное силовое взаимодействие рабочих органов происходит через прессуемый слой материала. В этом случае обрабатываемый (прессуемый) материал подаётся питающим устройством к прессующему механизму. Под действием сил трения, возникающих в контактной паре матрицы и прессующего ролика, комбикорм перемещается в клиновидное рабочее пространство. Это свойственно для пресс-грануляторов с вертикальным расположением матрицы. Такое конструктивное исполнение
позволяет выполнить быструю смену рабочих органов, однако при этом нарушается процесс равномерного распределения подаваемого комбикорма к каждой из прессующих пар.
Подобный недостаток присутствует и у пресс-грануляторов с горизонтальной матрицей. Это является препятствием для создания высокопроизводительных машин подобного типа. В настоящее время они выпускаются в основном для малых фермерских хозяйств [1, 4].
В конструкциях с вертикальным расположением матрицы недостаток устранили за счёт использования специальных распределительных устройств.
Анализ конструкций пресс-грануляторов, в частности рабочего пространства и рабочих органов (рис. 1), показал, что основным недостатком является нерациональное использование энергии и, как следствие, снижение потенциальной производительности. Это происходит вследствие возникновения в клиновидном рабочем пространстве движения комбикорма в поперечном направлении при его сжатии. Поэтому часть обрабатываемого комбикорма спрессовывается со стороны открытых торцов прессующей пары [1, 5].
Впервые эта проблема была отражена в работе А.С. Кириленко [1], где автор обозначил этот фактор, как понижение непроизводительного бокового выдавливания прессуемого материала и указал на важность совершенствования пресс-грануляторов в направлении чёткого обоснования количества прессующих роликов и их внутреннего радиуса закругления.
Некоторые исследователи утверждают, что менее энергоёмкими являются конструкции с одним прессующим роликом с большим радиу-
А Б В
Рис. 1 - Клиновидные рабочие пространства пресс-грануляторов:
А - серийная матрица и обечайка прессующего ролика; Б, В - рабочая часть матрицы и обечайки
сом. Это обеспечивает увеличение предельной начальной толщины подаваемого комбикорма и производительности машины, однако приводит к повышению металлоёмкости и усложнению закрепления матрицы. Подобные конструкции обладают малой производительностью и не имеют широкого распространения на промышленных предприятиях. Для получения высокой производительности и более равномерного распределения сил, действующих на матрицу, прессующий механизм обычно оснащается двумя или тремя одинаковыми прессующими роликами, радиус которых приближен к половине радиуса матрицы.
В случае увеличения ширины кольцевой матрицы происходит увеличение производительности пресс-грануляторов. Увеличение числа роликов позволяет увеличить фактическую толщину обрабатываемого слоя (суммарное значение), но это не только не обеспечивает более высокую производительность, но и увеличивает расход энергии. Конструкции, включающие более трёх роликов, нецелесообразны [5, 6].
Матрица современного пресс-гранулятора (рис. 2 А-В), представляет собой толстостенное кольцо, в котором радиально или с наклоном высверлены ряды фильер с круглым поперечным сечением. Диаметр фильер и толщина матрицы определяют размер готовых гранул и их качество [1].
Первые конструкции угловых фильер были с углами от 5° до 30° к радиусу матрицы. В этом случае результирующая сила, действующая на пре ссуемый слой, совпадает по направлению с осью фильеры в процессе проталкивания порции комбикорма [7].
С целью снижения энергозатрат на прессование комбикорма и повышение её долговечности входную полость каждой фильеры можно выполнить со смещением оси по направлению подачи. В этом случае формируется входная полость, позволяющая уменьшить входное сопротивление, уменьшить площадь неперфорированной части контактной поверхности матрицы.
Важными элементами в конструкции пресс-грануляторов являются прессующие ролики. Их структурной особенностью является наличие неровностей на их цилиндрической контактной поверхности.
Неровности удерживают комбикорм, увеличивая контактные касательные напряжения в прессующей паре. Исследования в этой области сосредоточены прежде всего на оптимизации конструктивного исполнения неровностей. Здесь также одним из ключевых моментов выступает проблема бокового выдавливания, находящая отражение только в части разработок [8]. Неровности выполняются в виде рифлей, образованных пазами простой или сложной конфигурации с открытыми или закрытыми торцами. Считается, что заполненные кормом несквозные пазы по фрикционным условиям лучше. Это способствует снижению боковых утечек комбикорма. Однако полное ограничение утечек комбикорма исключает обновление образующейся массы и приводит к уплотнению и затвердеванию. Поэтому было предложено создание разности давлений по ширине паза путём наклонения его стенок друг к другу под углом меньше угла трения массы комбикорма [9]. Эффективны неровности, образованные нанесением на контактную поверхность износостойкого слоя частиц карбида вольфрама, однако требуется тщательная регулировка ролика, чтобы избежать повреждения матрицы [1, 10].
Рассмотренные технические и технологические особенности конструкций и технологических процессов работы пресс-грануляторов позволили сделать вывод о том, что проблемы бокового выдавливания прессуемого комбикорма и невысокой надёжности роликов и обечаек по-прежнему актуальны [1, 11].
Обозначенная проблема бокового выдавливания комбикорма в клиновидной части пресс-гранулятора и связанные с ней недостатки в рабочем процессе не могут быть эффективно и в полной мере устранены в рамках существующих конструкций и остаются без достаточного
В
Г
А Б
Рис. 2 - Современные конструкции кольцевых матриц:
А - с креплением при помощи хомутов и шпоночным соединением; Б - с креплением в конической опоре планшайбы при помощи болтов; В - с креплением при помощи хомутов и шлицевым соединением; Г - с фильерами в виде клеверного листа
внимания при проектировании прессующих механизмов с кольцевой матрицей. Следовательно, требуется проведение дальнейших исследований по совершенствованию конструкций пресс-грануляторов и обоснованию их параметров. Необходимо уделить самое серьёзное внимание вопросам снижения трудоёмкости обслуживания, а также применению более качественных материалов и современных технологий для изготовления деталей и узлов.
Список источников
1. Кириленко А.С. Прессующий механизм грануля-тора кормов с торцевым ограничением клиновидного рабочего пространства: дис. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2019. 306 с.
2. Шахов В.А., Чкалова М.В., Бурлуцкий Е.М. Некоторые аспекты функционирования технологических линий по производству комбикормов на примере предприятий Оренбургской области // Совершенствование инженерно-технического обеспечения производственных процессов и технологических систем: матер. междунар. науч.-практич. конф. / отв. ред. В.А. Шахов. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2018. С. 159 - 167.
3. Шахов В.А., Чкалова М.В., Павлидис В.Д. Совершенствование техники и технологии приготовления кормосмеси с использованием ультрадисперсных материалов // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: матер. междунар. науч.-технич. конф., посвящ. 110-летию со дня рождения академика М.Е. Мацепуро. Минск: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства, 2018. С. 192 - 196.
4. К вопросу анализа функциональной специфики дробильных устройств с боковым расположением выгрузных зон / В.А. Шахов, А.Ф. Абдюкаева, Ю.А. Ушаков и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (72). С. 181 - 184.
5. Современные инновационные подходы приготовления микродобавок в специализированной установке. / В.А. Пушко, В.А. Шахов, С.В. Лебедев и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. № 4. Т. 32. С. 65 - 68.
6. Определение количественных параметров воздушно-продуктового слоя в рабочей камере измельчителя / М.В. Чкалова, В.А. Шахов, Е.М. Бурлуцкий и др. // Достижения науки и техники АПК. 2017. № 12. Т. 31. С. 57 - 61.
7. Теоретическое обоснование энерго- и ресурсосберегающей конструкции шнекового пресс-экструдера для производства высококачественных кормовых продуктов / В.П. Попов, Д.В. Мартынова, С.В. Антимонов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 6 (68). С. 107 - 109.
8. Идентификация математической модели процесса экструзии зернового сырья на шнековом пресс-экструдере /Д.В. Мартынова, В.П. Попов, Г.А. Сидоренко и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 6 (68). С. 96 - 99.
9. Chkalova M., Shahov V., Pavlidis V. Effectiveness analysis of ways organizing production of combined feeds. 18th International Scientific Conference «Engineering for rural development» Proceedings, Volume 18, 2019, p. 462-468.
10. Andrei Belov, Vladimir Shakhov, Yuriy Ushakov, Aleksandar Putrin. Development of equipment for producing feed mixtures with nanoparticles of scarce micronutrients. Contents of Proceedings of 19th International Scientific Conference Engineering for rural development. Volume 19.
May 20-22, 2020, Jelgava, Latvia. P. 1757-1762. https://doi. org/10.22616/ERDev2020.19.TF469)
11. Пат. на изобретение № 2728473. Способ приготовления комбикорма и устройство для его осуществления / Е.Ф. Кислова, Ю.А. Ушаков, В.А. Шахов, Е.М. Асман-кин, А.Ф. Абдюкаева. Опубл. 29.07. 2020 г.; Бюл. № 22.
References
1. Kirilenko A.S. The pressing mechanism of the feed granulator with the end limitation of the wedge-shaped working space: dis. ... Cand. Tech. Sciences. Orenburg,
2019. 306 p.
2. Shakhov V.A., Chkalova M.V., Burlutsky E.M. Some aspects of the functioning of technological lines for the production of compound feed on the example of enterprises of the Orenburg region // Improvement of engineering and technical support of production processes and technological systems: mater. intl. scientific-practical. conf. / ed. V.A. Shakhov. Orenburg: OGAU Publishing Center, 2018. P. 159-167.
3. Shakhov V.A., Chkalova M.V., Pavlidis V.D. Improving the technique and technology of preparing feed mixtures using ultrafine materials // Scientific and technical progress in agricultural production: mater. intl. scientific and technical conf., dedicated 110th anniversary of Academician M.E. Matsepuro. Minsk: Scientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Agricultural Mechanization, 2018. P. 192-196.
4. On the issue of analyzing the functional specifics of crushing devices with a lateral location of unloading zones / V.A. Shakhov, A.F. Abdyukaeva, Yu.A. Ushakov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2018; 72(4): 181-184.
5. Modern innovative approaches to the preparation of microadditives in a specialized installation. / V.A. Pushko, V.A. Shakhov, S.V. Lebedev et al. Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2018; 32(4): 65-68.
6. Determination of the quantitative parameters of the air-product layer in the working chamber of the grinder / M. V. Chkalova, V.A. Shakhov, E.M. Burlutsky et al. Achievements of science and technology of the agro-industrial complex. 2017; 31(12): 57-61.
7. Theoretical substantiation of energy- and resource-saving design of a screw extruder for the production of high-quality feed products / V.P. Popov, D.V. Martynova, S.V Antimonov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2017; 68(6): 107-109.
8. Identification of a mathematical model of the process of extrusion of grain raw materials on a screw press extruder /D.V. Martynova, V.P. Popov, G.A. Sidorenko et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2017; 68(6): 96-99.
9. Chkalova M., Shahov V., Pavlidis V. Effectiveness analysis of ways of organizing production of combined feeds. 18th International Scientific Conference «Engineering for rural development» Proceedings, Volume 18, 2019, p. 462-468.
10. Development of equipment for producing feed mixtures with nanoparticles of scarce micronutrients / Andrei Belov, Vladimir Shakhov, Yuriy Ushakov et al. Contents of Proceedings of 19th International Scientific Conference Engineering for rural development. Volume 19. May 20-22,
2020, Jelgava, Latvia. P. 1757-1762. https://doi.org/10.22616/ ERDev2020.19.TF469)
11. Pat. for invention No. 2728473. A method of preparing compound feed and a device for its implementation / E.F. Kislova, Yu.A. Ushakov, V.A. Shakhov, E.M. Asmankin, A.F. Abdyukaeva. Published on 29.07. 2020; Bull. No. 22.
Павел Алексеевич Ольховик, аспирант, https://orcid.org/0000-0003-0241-5923 Владимир Александрович Шахов, доктор технических наук, профессор, Shahov-V@Ya.ru, https://orcid.org/.0000-0002-1902-0074
Юрий Александрович Хлопко, доктор технических наук, профессор, otbiosistem@mail.ru Андрей Петрович Козловцев, доктор технических наук, профессор, ap_kozlovcev@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5622-9598
Лариса Владимировна Межуева, доктор технических наук, профессор, post@mail.osu.ru Владимир Владимирович Шахов, магистрант, Domenbba@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-5977-4233 Григорий Владимирович Шахов, обучающийся, shahov.grischa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-7264-7570
Pavel A. Olkhovik, postgraduate, https://orcid.org/0000-0003-0241-5923
Vladimir A. Shakhov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Shahov-V@Ya.ru, https://orcid.org/0000-0002-1902-0074
Yuri A. Khlopko, Doctor of Technical Sciences, Professor, otbiosistem@mail.ru
Andrey P. Kozlovtsev, Doctor of Technical Sciences, Professor, ap_kozlovcev@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5622-9598
Larisa V. Mezhueva, Doctor of Technical Sciences, Professor, post@mail.osu.ru
Vladimir V. Shakhov, Master's degree student, Domenbba@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-5977-4233 Grigory V. Shakhov, learner, shahov.grischa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-7264-7570
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: all authors have made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare no conflict of interests.
Статья поступила в редакцию 15.02.2022; одобрена после рецензирования 01.03.2022; принята к публикации 01.03.2022.
The article was submitted 15.02.2022; approved after reviewing 01.03.2022; accepted for publication 01.03.2022. -♦-
Научная статья УДК 631.365.32
Модернизация аппарата для активного вентилирования масс сельскохозяйственной продукции
Цырендаши Владимирович Цэдашиев, Николай Васильевич Степанов,
Станислав Николаевич Шуханов
Иркутский государственный аграрный университет, Иркутск, Россия
Аннотация. Разработка инновационных технических средств и технологий механизации сельскохозяйственного производства способствует становлению агропромышленного комплекса нового уровня. Важнейшее значение в этом ряду задач отводится техническому сопровождению аграрного сектора страны. При производстве сельскохозяйственной продукции ключевым аспектом является её хранение, при этом широкое распространение получило активное вентилирование. Анализ и обобщение информации о способах модернизации аппаратов для активного вентилирования позволили решить техническую задачу по созданию технического устройства для активного вентилирования масс сельскохозяйственной продукции. В результате проведённого исследования разработана конструкция осевого вентилятора, снабжённого центробежными лопатками на уровне изобретения. Его отличает простота конструкции и улучшенная - в 1,6 - 2,0 раза производительность, повышенный напор воздуха - в 1,3 - 1,5 раза и более высокий коэффициент полезного действия - до 0,6 - 0,7.
Ключевые слова: сельскохозяйственная продукция, хранение, аппарат активной вентиляции, модернизация, осевой вентилятор.
Для цитирования: Цэдашиев Ц.В., Степанов Н.В., Шуханов С.Н. Модернизация аппарата для активного вентилирования масс сельскохозяйственной продукции // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (94). С. 106 - 109.
Original article
Modernization of the apparatus for active ventilation of agricultural products
Tsyrendashi V. Tsedashiev, Nikolai V. Stepanov, Stanislav N. Shukhanov
Irkutsk State Agrarian University, Irkutsk, Russia
Abstract. The development of innovative technical means and technologies for the mechanization of agricultural production contributes to the formation of a new level of agro-industrial complex. The most important in this series of tasks is given to the technical support of the country's agricultural sector. In the production
