CC BY
16
05.20.01 УДК 631.363.2
DOI: 10.24412/2227-9407-2021 -3 -40-51
Совершенствование конструкции измельчителя корнеклубнеплодов
А. И. Ряднов1 , О. А. Федорова2, А. К. Мамахай3
12Волгоградский ГАУ, Волгоград, Россия alex. rjadnov@mail ru 3 Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, Москва, Россия
Аннотация
Введение. Наиболее энергоемким и распространенным процессом подготовки кормов для скармливания животным является измельчение корнеклубнеплодов различными измельчителями. Совершенствование конструкции измельчителей корнеклубнеплодов, позволяющее повысить их технологичность, производительность и качество измельчения продукции с минимальными затратами энергии, является актуальной задачей. Материалы и методы. Определены основные требования к конструкциям измельчителей. Они должны быть высокопроизводительными и обеспечивать заданное качество измельчения, иметь низкие затраты энергии и труда, а также оптимальные конструктивные и режимные параметры, должны перерабатывать любую сельскохозяйственную продукцию, иметь устройства для обнаружения и удаления посторонних предметов, не должны портить корм, минимально выделять сок, быть надежными и высокотехнологичными в обслуживании. Анализ работ отечественных и зарубежных ученых показал, что до настоящего времени отсутствует единый подход к конструированию измельчителей.
Результаты и обсуждение. Предложен измельчитель плодоовощной продукции, основные особенности конструкции которого следующие: на станине с двух сторон мотора-редуктора, симметрично оси приводного вала установлены два корпуса, каждый из которых оборудован камерой измельчения и загрузочной горловиной, выполненные совместно с загрузочным бункером. В корпусах размещены ножевые стенки, каждая из которых закреплена на кольце и имеет возможность перемещаться по направляющим. Направляющие имеют возможность перемещаться совместно с соответствующей ножевой стенкой и кольцом внутри своего корпуса. Она имеет форму цилиндра с вырезом снизу, ширина которого равна ширине выгрузного окна. Внутри каждого корпуса, на противоположной стороне от приводного вала, установлен противорежущий подпор. Заключение. Предлагаемый измельчитель плодоовощной продукции, оборудованный двумя камерами измельчения, позволяет с высокой производительностью и в соответствии с зоотехническими требованиями к корму для животных, с минимальными удельными затратами энергии и труда измельчать различные виды и сорта плодоовощной продукции на ломтики заданных размеров с сохранением клеточного сока.
Ключевые слова: измельчитель корнеклубнеплодов, конструктивные особенности измельчителей сельскохозяйственной продукции, преимущества и недостатки, производительность измельчителя, требования к новой конструкции измельчителя плодоовощной продукции, энергетические затраты на измельчение корнеклубнеплодов.
Для цитирования: Ряднов А. И., Федорова О. А., Мамахай А. К. Совершенствование конструкции измельчителя корнеклубнеплодов // Вестник НГИЭИ. 2021. № 3 (118). С. 40-51. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-3-40-51
Improving the design of the tubers grinder
A. I. Ryadnov", O. A. Fedorovab, A. K. Mamakhaic
a b Volgograd GAU, Volgograd, Russia alex. rjadnov@mail.ru c FNAC VIM, Moscow, Russia
АЪ81гас1
Introduction. The most energy-intensive and widespread process of preparing feed for feeding animals is the grinding of root crops with various grinders. Improving the design of root and tuberose shredders, which makes it possible to increase their manufacturability, productivity and quality of grinding products with minimal energy consumption, is an urgent task.
© Ряднов А. И., Федорова О. А., Мамахай А. К., 2021
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
Materials and methods. The main requirements for the design of shredders are defined: they must be highperformance and provide a given quality of grinding, have low energy and labor costs, optimal design and operating parameters, must process any agricultural products, have devices for detecting and removing foreign objects, must not spoil feed, minimally emit juice, be reliable and high-tech in maintenance. Analysis of the works of domestic and foreign scientists has shown that to date there is no unified approach to the design of shredders.
Results and discussion. A fruit and vegetable chopper is proposed, the main design features of which are as follows: on the frame on both sides of the gear motor, symmetrically to the axis of the drive shaft, two housings are installed, each of which is equipped with a grinding chamber and a loading neck, made together with a loading hopper. In the housings there are knife walls, each of which is fixed on a ring and has the ability to move along the guides. The guides have the ability to move together with the corresponding knife wall and ring inside their housing. It has the shape of a cylinder with a cutout at the bottom, the width of which is equal to the width of the discharge window. Inside each housing, on the opposite side of the drive shaft, an anti-cutting support is installed.
Conclusion. The proposed fruit and vegetable shredder, equipped with two grinding chambers, allows with high productivity and in accordance with zootechnical requirements for animal feed, with minimal specific energy and labor costs, to grind various types and varieties of fruit and vegetable products into slices of specified sizes with the preservation of cell juice.
Keywords: shredder of root crops; design features of shredders of agricultural products, their advantages and disadvantages; productivity of the shredder; requirements for a new design of the shredder of fruit and vegetable products; energy costs for grinding of root crops.
For citation: Ryadnov A. I., Fedorova O. A., Mamakhai A. K. Improving the design of the tubers grinder // Bulletin NGIEI. 2021. № 3 (118). P. 40-51. DOI: 10.24412/2227-9407-2021-3-40-51
Введение
Актуальной проблемой развития экономики страны является обеспечение населения высококачественными мясо-молочными продуктами. Для успешного решения данной проблемы необходимо не только увеличивать количество животных в сельскохозяйственных предприятиях, но и продуктивность животноводства, что напрямую связано с созданием прочной кормовой базы. Получение качественного корма при минимальных затратах энергии неразрывно связано с применяемым в процессе приготовления корма оборудованием и машинами. Наиболее энергоемким и распространенным процессом подготовки кормов для скармливания животным является измельчение корнеклубнеплодов различными измельчителями. Применяемые в хозяйствах измельчители корнеклубнеплодов имеют ряд недостатков, одним из которых является низкий уровень технологичности при изменении измельчаемой продукции. Кроме того, желательно повысить их производительность при одновременном повышении качества измельчения и снижения удельных затрат энергии. Поэтому совершенствование конструкции измельчителей корнеклубнеплодов, позволяющих повысить их технологичность, производительность с минимальными затратами энергии и качество измельчения продукции, является актуальной задачей и имеет большое значение для экономики нашей страны.
Цель исследования - на основе анализа конструктивных особенностей измельчителей корнеклубнеплодов предложить схему измельчителя с высоким уровнем технологичности при смене измельчаемой продукции.
Материалы и методы В современном сельскохозяйственном производстве для приготовления продукции к скармливанию животным используются различные технологические линии, включающие оборудование и машины, предназначенные для выполнения отдельных технологических операций. Одно из основных требований к оборудованию и машинам в технологической линии - согласованность их по ряду показателей, в том числе и по назначению и производительности [1]. В крупных сельскохозяйственных предприятиях в технологических линиях по производству кормов используются оборудование и машины заводского производства, например, измельчители ИГК-Ф-4, ИГК-30Б, питатели-дозаторы типа ПЗМ-1,5М или БДК-Ф-70 и другое оборудование [2], подобранное по производительности. Однако, как показали наши исследования, в мелких крестьянско-фермерских хозяйствах в основном используется оборудование, не обеспечивающее поточность технологического процесса. Основная причина - недостаточная производительность измельчителей корма, в частности корнеплодов, которые являются ценным кормом для коров молочного направления [3].
Повышение производительности и качества измельчения, снижение затрат энергии и труда -основные требования, предъявляемые к измельчителям корнеклубнеплодов при их модернизации. Кроме того, их конструктивные и режимные параметры должны быть оптимизированы [4; 5]. Измельчители должны перерабатывать все виды и сорта производимой в хозяйстве сельскохозяйственной продукции, т. е. быть универсальными и иметь устройства для обнаружения и удаления посторонних предметов, не должны портить корм, минимально выделять сок, быть надежными в работе и высокотехнологичными в обслуживании.
При разработке новых конструкций измельчителей корнеклубнеплодов необходимо выполнять указанные выше требования. Это позволит готовить высококачественный корм для животных с высокими показателями эффективности.
Совершенствование существующих измельчителей и разработка принципиально новых невозможно без анализа уже разработанных конструкций.
Разработкам новых и совершенствованию существующих конструкций измельчителей корнеклубнеплодов посвящены работы Ананьева В. С. [6], Антонова Н. М. [7], Булатова С. Ю. [5], Брусен-кова А. В. [1; 8; 9], Завражнова А. И. [10], Савиных П. А. [11; 12], Фролова В. Ю. [2], Шухано-ва С. Н. [13; 14] и многих других.
Рассмотрим некоторые из них. При этом обратим внимание на конструктивные особенности разработанных измельчителей, покажем их преимущества и недостатки по сравнению с другими.
Автор работы [6], рассматривая конструкцию измельчителя корнеклубнеплодов (рисунок 1), оборудованного блоками горизонтальных и вертикальных ножей, пришел к выводу, что энергоемкость процесса измельчения зависит в большей степени от угла защемления и скорости резания. При этом, в случае установки ножей со смещением относительно друг друга, т. е. с различными углами защемления, сопротивление резания корнеклубнеплодов на 10 % меньше по сравнению с расположением ножей параллельно друг другу, с одинаковым углом защемления. Такой вывод справедлив, на наш взгляд, только для измельчителей с вращающимся блоком ножей. Для других конструкций измельчителей требуются теоретические и экспериментальные исследования сопротивления резанию корнеклубнеплодов.
Кроме того, сила сопротивления резанию также зависит от модуля упругости измельчаемого материала и от остроты инструмента [15]. Для минимизации затрат энергии на резание рекомендуется угол заточки на кончике клина в пределах 6...12° [16].
а б
Рис. 1. Схема измельчителя корнеклубнеплодов [пат. № 2467555]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - окно загрузочное; 2 - корпус; 3 - ротор; 4 - конус направляющий; 5 - пластина противорежущая; 6 - передача клиноременная; 7 - ножи горизонтальные; 8 - рама; 9 - лопатки выгрузные; 10 - основание;
11 - электродвигатель; 12 - ножи вертикальные Fig. 1. Scheme of the tubers grinder [ра1 № 2467555]: a - general view; b - view A-A; 1 - loading window; 2 - housing; 3 - rotor; 4 - guide cone; 5 - anti-cutting plate; 6 - V-belt transmission; 7 - horizontal knives; 8 - frame; 9 - unloading blades; 10 - base; 11 - electric motor; 12 - vertical knives
Следует отметить некоторые основные преимущества и недостатки данного измельчителя. Преимущества: малые габариты и простота конструкции. Недостатки: сложность регулировки положения горизонтальных и вертикальных ножей в
зависимости от физико-механических характеристик измельчаемых корнеклубнеплодов; низкая производительность.
В работе [8] рассмотрена конструкция устройства для измельчения корнеклубнеплодов с
вальцовым подпором (рисунок 2), принцип его ра- тельности устройства и некоторых конструктивных боты, получены формулы для расчета производи- параметров.
1
Рис. 2. Измельчитель корнеклубнеплодов с вальцовым подпором [пат. № 2288571]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - корпус; 2 - ножи; 3 - вальцы; 4 - водило; 5 - противорез; 6 - цилиндрическая камера; 7 - плоские ножи; 8 - наклонный конус; 9 - электродвигатель; 10 - крылач; 11 - вал; 12 - выгрузная горловина Fig. 2. Tubers grinder with roller support [pat. № 2288571]: a - general view; b - view A-A; 1 - body; 2 - knives; 3 - rollers; 4 - driver; 5 - countercutter; 6 - cylindrical chamber; 7 - flat knives; 8 - inclined cone; 9 - electric motor; 10 - wing; 11 - shaft; 12 - the discharge neck
Рис. 3. Измельчитель корнеплодов [пат. № 140129]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - корпус; 2 - электродвигатель; 3 - приводной ремень; 4 - кронштейн; 5 - крышка; 6 - загрузочный бункер; 7 - наклонная перегородка; 8 - загрузочная горловина; 9 - горизонтальные ножи; 10 - винт; 11 - вертикальные ножи; 12 - режущий диск; 13 - отбойник; 14 - выгрузное окно; 15 - винт; 16 - прижимная шайба; 17 - посадочная шайба; 18 - выгрузная горловина; 19 - приводной вал; 20 - натяжное устройство; 21 - лопатки Fig. 3. Tubers grinder [pat. № 140129]: a - general view; b - type A-A; 1 - housing; 2 - electric motor; 3 - drive belt; 4 - bracket; 5 - cover; 6 - loading hopper; 7 - inclined partition; 8 - loading neck; 9 - horizontal knives; 10 - screw; 11 - vertical knives; 12 - cutting disc; 13 - bump; 14 - discharge window; 15 - screw; 16 - pressure washer; 17 - landing washer; 18 - discharge neck;
19 - drive shaft; 20 - tensioner; 21 - blades
Показано, что очищенные корнеклубнеплоды измельчаются на двух ступенях: предварительное измельчение осуществляется при помощи горизонтальных плоских ножей и окончательное - за счет
продавливания вальцами между ножей ножевой решетки.
Преимуществом данного измельчителя является возможность получать ломтики корнеклубнепло-
дов с размерами, заданными зоотехническими требованиями. Однако при использовании измельчителя такой конструкции теряется большая доля сока, выделяемого при сжатии уже измельченного продукта. Недостатком является также невозможность оперативного изменения степени измельчения.
В ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет» разработан опытный образец измельчителя корнеплодов [5; 11] (рисунок 3).
Измельчение корнеплодов осуществляется следующим образом. Сначала устанавливают размеры ломтиков путем изменения расстояния между вертикальными ножами 11 и частоты вращения режущего диска 12, приводимого от электродвигателя 2 через приводной вал 19, установленный в опорных подшипниках кронштейна 4. При этом натяжным устройством 20 регулируют натяжение приводного ремня 3. Проверяют качество затяжки винта 15, который обеспечивает через прижимную 16 и посадочную 17 шайбы надежное крепление режущего диска 12 на приводном валу 19.
Очищенные от остатков почвы и вымытые корнеклубнеплоды поступают под собственным весом из загрузочного бункера 6, установленного на
корпусе 1, по наклонной перегородке 7 к загрузочному окну 8, которое размещено на периферии режущего диска 12. Далее они поступают в камеру измельчения, которая образована режущим диском 12 и отбойником 13. Крышка 5 перекрывает попадание измельченным корнеплодам в полость загрузочного бункера 6, размещенную под наклонной перегородкой 7.
Вертикальные ножи 11, размещенные на диске 12, делают вертикальные надрезы на корнеплодах, поступающих через загрузочную горловину 8, а следом идущие горизонтальные ножи 9, закрепленные на диске 12 винтом 10, срезают стружку.
Отрезанные ломтики через окна на режущем диске при помощи лопаток 21 перемещаются к выгрузному окну 14 и через выгрузную горловину 18 выводятся из камеры измельчения.
Преимуществом данного измельчителя является простота конструкции, а основным недостатком - отсутствие возможности изменения углов наклонов ножей в зависимости от вида обрабатываемого материала (свёкла, морковь, картофель и т. д.).
В работе [12] рассмотрена конструкция универсального измельчителя кормов (рисунок 4).
а б
Рис. 4. Универсальный измельчитель кормов [пат. № 94042038]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - основание; 2 - дробильная камера; 3 - боковые ножи; 4 - крестообразный нож; 5 - вал; 6 - лезвие ножа; 7 - съемные накладки; 8 - сменные решета; 9 - направляющие; 10 - шинковка; 11 - съемный рукав; 12 - съемный бункер; 13 - шибер; 14 - съемный нож; 15 - дополнительные вертикальные ребра Fig. 4. Universal feed chopper [pat. № 94042038]: a - general view, b - view A-A; 1 - base; 2 - the crushing chamber; 3 - side knives; 4 - cross-shaped knife; 5 - shaft; 6 - the knife blade; 7 - removable lining; 8 - replacement of the sieve; 9 - guide; 10 - the shredder; 11 - removable sleeve; 12 - removable hopper; 13 - gate; 14 - removable knife; 15 - additional vertical ribs
Основной недостатк данного измельчителя - значительное переизмельчение корнеплодов, что ведет к потерям сока. Кроме того, наличие в конструкции дробильной камеры не позволяет
нарезать плодоовощную продукцию ломтиками
[17].
Авторы научной статьи [13] изготовили опытный измельчитель корнеклубнеплодов (рисунок 5).
а б
Рис. 5. Устройство для измельчения корнеклубнеплодов [пат. № 119575]: а - общий вид; б - вид А-А 1 - корпус; 2 - электродвигатель; 3 - ножи; 4 - фланец; 5 - ротор; 6 - вал приводной; 7 - шайба стопорная; 8 - кольцо прижимное; 9 - нож; 10 - кромка режущая; 11 - калибратор дугообразный; 12 - гребенка; 13 - прут; 14 - щель калибровочная; 15 - перегородка направляющая; 16 - бункер приемный; 17 - бункер разгрузочный; 18 - шторка Fig. 5. Device for grinding tubers [pat. № 119575]: a - general view; b - type A-A; 1 - housing; 2 - electric motor; 3 - knives; 4 - flange; 5 - rotor; 6 - drive shaft; 7 - locking washer;
8 - pressure ring; 9 - knife; 10 - cutting edge; 11 - dugo-shaped calibrator; 12 - comb; 13 - rod; 14 - calibration slot; 15 - guide partition; 16 - receiving hopper; 17 - unloading hopper; 18 - curtain
Устройство для измельчения корнеклубнеплодов работает следующим образом.
Под тяжестью подаваемых для измельчения корнеклубнеплодов или овощных культур открываются шторки 18 приемного бункера 16 и материал подается внутрь корпуса измельчителя. Затем корнеклубнеплоды или овощные культуры также под собственным весом опускаются через направляющую перегородку 15 внутрь цилиндрического корпуса 1 и захватываются двумя (или четырьмя) ножами 3, имеющими серповидную форму. Ножи 3 измельчают корнеклубнеплоды. Измельченный материал из цилиндрического корпуса выгружается через калибровочные щели 14 дугообразного калибратора 11 в разгрузочный бункер 17.
Для регулирования степени измельчения предусмотрено изменение числа ножей. Кроме того, устройство обеспечивает и реверсивный ход.
Преимуществами данного устройства являются простота конструкции и универсальность.
К недостаткам можно отнести низкую производительность и низкий уровень ремонтопригодности из-за сложности изготовления рабочих органов серповидной формы в условиях фермерских (крестьянских) и личных подсобных хозяйств.
Измельчение плодоовощной продукции измельчителем [18], схема которого представлена на рисунке 6, основано на использовании центробеж-
ных сил, за счет которых продукция проходит через ножи 11 ножевых стенок 10, измельчается на ломтики необходимой толщины и через отражатели 12 и выгрузное отверстие 16 поступает в емкость для сбора измельченного материала 15.
По такому же принципу работает измельчитель, схема, устройство и принцип работы которого представлен в работе [19].
Оба измельчителя [18; 19] могут выполнять измельчение плодоовощного сырья на ломтики непрерывно с минимальной корректировкой рабочих параметров устройства и минимальным разрушением структуры перерабатываемого сырья [7].
К недостаткам данных устройств можно отнести низкую технологическую надежность из-за высокой вероятности забивания направляющих труб крупной плодоовощной продукцией. Использование направляющих труб увеличенного диаметра, обеспечивающих пропуск плодоовощной продукции со значительным разбросом размеров, приводит к повышению вращающейся массы, а следовательно, к повышению мощности двигателя и увеличению расхода электроэнергии.
Разработана схема измельчителя, который измельчает плодоовощную продукцию ножевой стенкой, перемещающейся по направляющим внутри корпуса навстречу противорежущему подпору [20] (рисунок 7).
/////; s? s
а б
Рис. 6. Схема измельчителя плодоовощной продукции [пат. № 174962]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - опоры; 2 - цилиндрический корпус; 3 - загрузочный бункер; 4 - вибратор-встряхиватель; 5 - дозатор; 6 - нижняя горловина; 7 - перекидной клапан; 8 - центробежный ротор; 9 - направляющие трубы; 10 - сменные ножевые стенки; 11 - ножи; 12 - отражатели; 13 - электродвигатель; 14 - защитный кожух; 15 - емкость; 16 - выгрузные отверстия Fig. 6. Diagram of the fruit and vegetable chopper [pat. № 174962]: a - general view; b - view A-A; 1 - supports; 2 - cylindrical housing; 3 - loading hopper; 4 - vibrator-shaker; 5 - dispenser; 6 - lower neck; 7 - swing valve; 8 - centrifugalrotor; 9 - guide pipes; 10 - replaceable knife walls; 11 - knives; 12 - reflectors; 13 - electric motor; 14 - protective cover; 15 - container; 16 - discharge holes
а б
Рис. 7. Схема измельчителя плодоовощной продукции [пат. № 129845]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - станина; 2 - корпус; 3 - камера измельчения; 4 - загрузочная горловина; 5 - выгрузное окно; 6 - мотор-редуктор; 7 - приводной вал; 8 - кривошип; 9 - регулировочная гайка; 10 - шатун;
11 - ножи; 12 - ножевая стенка; 13 - противорежущий подпор Fig. 7. Diagram of the fruit and vegetable chopper [pat. № 129845]: a-general view; b-view A-A; 1 - bed; 2 - housing; 3 - grinding chamber; 4 - loading neck; 5 - discharge window; 6 - gear motor; 7 - drive shaft; 8 - crank; 9 - adjusting nut; 10 - connecting rod; 11 - knives; 12 - knife wall; 13 - anti-cutting support
При высоком качестве измельчения продукции измельчитель имеет существенный недостаток - имеется холостой ход ножевой стенки, что ведет к потере времени, а следовательно, и к снижению производительности. Кроме того, высока вероятность забивания измельчаемой плодоовощной смесью нерабочей полости корпуса.
Таким образом, анализ работ отечественных и зарубежных ученых показал, что до настоящего времени отсутствует единый подход к конструированию и модернизации измельчителей сельскохозяйственной продукции. Это привело к суще-
ственному многообразию конструкций измельчителей.
Результаты исследования и обсуждение
Учитывая преимущества и недостатки рассмотренных выше измельчителей сельскохозяйственной продукции, нами предложена новая конструкция измельчителя плодоовощной продукции (Патент РФ № 2729524), позволяющая с высокой производительностью и качеством, минимальными удельными затратами энергии и труда, измельчать сахарную и кормовую свеклу, брюкву и кабачки, яблоки и другую сельскохозяйственную продукцию (рис. 8).
Рис. 8 - Измельчитель плодоовощной продукции [пат № 2729524]: а - общий вид; б - вид А-А; 1 - станина; 2 - корпус; 3 - камера измельчения; 4 - ножевая стенка; 5 - направляющая; 6 - противорежущий подпор; 7 - выгрузное окно; 8 - загрузочная горловина; 9 - мотор-редуктор; 10 - приводной вал; 11 - кривошипно-шатунный механизм; 12 - корпус; 13 - камера измельчения; 14 - загрузочная горловина; 15 - загрузочный бункер; 16 - кольцо; 17 - вырез Fig. 8. Fruit and vegetable Chopper [pat. № 2729524]: a - general view, b - view A-A; 1 - bed; 2 - housing; 3 - grinding chamber; 4 - knife wall; 5 - guide; 6 - anti-cutting support; 7 - discharge window; 8 - loading neck; 9 - gear motor; 10 - drive shaft; 11 - crank mechanism; 12 - housing; 13 - grinding chamber; 14 - loading neck; 15 - loading hopper; 16 - ring; 17 - cutout
Основные конструктивные особенности данного измельчителя следующие: на станине 1 с двух сторон мотора-редуктора 9 симметрично оси приводного вала 10 установлены два корпуса 2 и 12, каждый из которых оборудован камерой измельчения 3 и 13 и загрузочной горловиной 8 и 14. Обе загрузочные горловины выполнены совместно с загрузочным бункером 15. В обоих корпусах размещены ножевые стенки 4, каждая из которых закреплена на кольце 16 и имеет возможность перемещаться по направляющим 5 с помощью кривошип-но-шатунного механизма 11, связанного с мотором-редуктором. Направляющие имеют возможность перемещаться совместно с соответствующими ножевой стенкой 4 и кольцом 16 внутри своего корпуса 2 и 12. Она имеет форму цилиндра с вырезом 17 снизу, ширина которого равна ширине выгрузного окна 7. Внутри каждого корпуса, на противоположной стороне от приводного вала, установлен проти-ворежущий подпор 6.
Измельчитель плодоовощной продукции работает следующим образом. Обрабатываемый материал из бункера 15 измельчаемой плодоовощной продукции одновременно поступает через обе загрузочные горловины 8 и 14 соответственно в камеры измельчения 3 и 13. Крутящий момент от приводного вала 10 мотора-редуктора 9 передается на
кривошипно-шатунный механизм 11, перемещающий кольца 16, ножевые стенки 4 и направляющие 5 внутри корпуса 2. На рабочем ходу ножевая стенка 4 перемещается навстречу соответствующему противорежущему подпору 6. При этом направляющая 5 перекрывает соответствующую загрузочную горловину. На холостом ходу ножевой стенки 4, когда она перемещается от соответствующего противорежущего подпора 6 в сторону приводного вала 10 мотора-редуктора 9, осуществляется загрузка соответствующей камеры измельчения измельчаемой плодоовощной продукцией.
На рабочем ходу ножевой стенки 4 плодоовощной материал проникает сквозь ножевые стенки 4, измельчаясь на ломтики необходимой толщины, удаляется через выгрузные окна 7. При этом выступы противорежущего подпора 6 входят во впадины ножевой стенки 4, что приводит к полному измельчению всего материала, находящегося в камерах измельчения 3 и 13.
Оборудование измельчителя подвижной направляющей 5 необходимой длины исключает попадание измельчаемой плодоовощной продукции в полость А корпуса 2, в которой не осуществляется измельчение плодоовощной продукции, а вырез 17 в нижней части направляющей 5 с шириной, равной ширине выгрузного окна 7, обеспечивает полную
выгрузку измельченной плодоовощной продукции в выгрузное окно 7.
Оборудование измельчителя двумя камерами измельчения исключает холостые ходы рабочих органов, что существенно повышает его производительность и снижает удельную энергоемкость по сравнению с прототипами. Кроме того, конструкция данного измельчителя технологична за счет простоты и низкой трудоемкости замены ножевых стенок при необходимости изменения толщины резки корнеклубнеплодов.
Заключение
Предлагаемый измельчитель плодоовощной продукции, оборудованный двумя камерами измельчения, позволяет с высокой производительностью и в соответствии с зоотехническими требованиями к корму для скармливания животным, с минимальными удельными затратами энергии и труда измельчать различные виды и сорта плодоовощной продукции на ломтики заданных размеров с сохранением клеточного сока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брусенков А. В., Ильина И. Е. Повышение эффективности приготовления корнеклубнеплодов // Наука в центральной России. 2019. № 2 (38). С. 91-97.
2. 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. № 132. С. 399-424.
3. Камышева О. А. Метологические основы и обоснование структурно- функциональной схемы измельчителя корнеплодов // Инновационные достижения науки и техники АПК. Кинель : Изд-во СамарскойГСХА, 2017. С. 679-683.
4. Матюшев В. В., Чаплыгина И. А., Шпирук Ю. Д., Стенина В. О. Совершенствование технических средств подготовки к скармливанию клубней картофеля животным // Вестник КрасГАУ. 2019. № 11 (152). С. 113-118.
5. Булатов С. Ю. Повышение эффективности приготовления кормов путем совершенствования конструкции и технологического процесса кормоприготовительных машин // Пермский аграрный вестник. 2017. № 1 (17). С. 55-64.
6. Ананьев В. С. Аналитическое определение общего усилия резания в роторном измельчителе корнеклубнеплодов // Вестник КрасГАУ. 2012. № 11. С. 269-273.
7. Antonov N. M., Lebed N. I., Makarov A. M. Energetic Calculation of an Apple Chopper with Zigzagging Knife Location in the Cutting Unit // Journal of Food Process Engineering. 2017. V. 40. № 2. P. 12352.
8. Ведищев С. М., Брусенков А. В., Милюков Н. О., Гарина М. А., Сорокин В. В. Разработка устройства для измельчения корнеклубнеплодов с вальцовым подпором // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2015. Т. 3. № 1 (12). С. 125-129.
9. Брусенков А. В., Ведищев С. М., Сысоев Е. И. Обзор и анализ машин для измельчения корнеклубнеплодов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2016. Т. 4. № 1 (21). С. 125-139.
10. Ведищев С. М., Завражнов А. И., Капустин В. П., Прохоров А. В. Методика оценки эффективности технологических линий приготовления и раздачи кормов // Наука в центральной России. 2018. № 6 (36). С.35-42.
11. Савиных П. А., Булатов С. Ю., Смирнов Р. А. Разработка и результаты предварительных исследований малогабаритного измельчителя корнеклубнеплодов // Вестник ВНИИМЖ. № 4 (16). 2014. С. 116-119.
12. Савиных П. А., Малыгин Н. О. Анализ технических средств и способов измельчения корнеплодов // XI Всероссийская (национальная) научно-практическая конференция молодых ученых, посвященная 75-летию Курганской ГСХА имени Т. С. Мальцева. Под общей редакцией И. Н. Миколайчика. 2019. С. 87-91.
13. Шуханов С. Н., Болоев П. А., Коваливнич В. Д., Гармаев Ж. В. Опытный измельчитель корнеклубнеплодов // Вестник АПК Верхневолжья. № 2 (26). 2014. С. 86-87.
14. Шуханов С. Н., Кузьмин А. В., Сосоров Е. В. Совершенствование технических средств для измельчения корнеплодов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С.93-95.
15. Spagnoli A, Brighenti R, Terzano M, Artoni F. Cutting resistance of soft materials: effects of blade inclination and friction // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2019. № 101, P. 200-206.
16. Batyrov U. D., Ataev P. L., Islamova O. V., Tokov A. Z., Kardanov T. H. Upgraded rotary cross-shaped food shredder knife // International Conference «Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies», IT and QM and IS 2017. 2017. P. 309-311.
17. Медведева Н. А. Перспективы развития молочного скотоводства региона в условиях функционирования ВТО // Вестник Поволжского государственного университета сервиса. Серия: Экономика. 2013. № 4 (30). С. 41-46.
18. Антонов Н. М., Лебедь Н. И., Малолетов А. В. Пат. ПМ № 174962. МПК B02C 18/06. Измельчитель плодоовощной продукции / Заявл. 11.05.2017; 0публ.13.11.2017. Бюл. № 32.
19. Антонов Н. М., Лебедь Н. И., Минаков В. М., Линев Н. А., Цыганкова Л. С. Пат. ПМ № 163146. МПК B02C 18/00. Измельчитель плодов и корнеплодов / Заявл. 26.01.2016; 0публ.10.07.2016. Бюл. № 19.
20. Антонов Н. М., Искуснов Ю. В., Лебедь Н. И. Пат. ПМ №129845. МПК B02C 18/02 Измельчитель плодоовощной продукции / Заявл. 26.02.2013; Опубл. 10.07.2013 Бюл. № 19.
Дата поступления статьи в редакцию 25.12.2020, принята к публикации 1.02.2021.
Информация об авторах: РЯДНОВ АЛЕКСЕЙ ИВАНОВИЧ,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры
«Эксплуатация и технический сервис машин в АПК», заслуженный работник высшей школы РФ
Адрес: ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет», 400002, Россия, г. Волгоград,
пр. Университетский, д. 26
E-mail: alex.rjadnov@mail.ru
Spin-код: 9010-8842
ФЕДОРОВА ОЛЬГА АЛЕКСЕЕВНА,
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Технические системы в АПК»
Адрес: ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет», 400002, Россия, г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26 E-mail: foa_77@mail.ru Spin-код: 9727-3706
МАМАХАЙ АНЖЕЛА КАНВЕКОВНА,
специалист лаборатории переработки и хранения продукции растениеводства
Адрес: Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, 109428, Россия, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5
E-mail: mamakhaeva@mail.ru Spin-код: 4079-4380
Заявленный вклад авторов:
Ряднов Алексей Иванович: научное руководство, концепция исследования, проведение критического анализа материалов, формирование выводов и написание окончательного варианта текста.
Федорова Ольга Алексеевна: участие в обсуждении материалов статьи, анализ и дополнение текста статьи, подготовка литературного обзора, совместное осуществление анализа научной литературы по проблеме исследования.
Мамахай Анжела Канвековна: поиск аналитических материалов в отечественных и зарубежных источниках, подготовка первоначального варианта текста, участие в обсуждении материалов статьи, компьютерные работы.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Brusenkov A. V., Il'ina I. E. Povyshenie effektivnosti prigotovlenija korneklubneplodov [Increasing the efficiency of preparation of root and tuber crops], Nauka v central'noj Rossii [Science in Central Russia], 2019, No. 2 (38), pp. 91-97.
2. Timofeev M. N., Frolov V. Ju., Morozova N. Ju. Analiz tehnicheskih sredstv dlja izmel'chenija kormov i ih klassifikacija [Analysis of technical means for grinding feed and their classification], Politematicheskij setevoj jel-
49
ektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Polythematic network electronic scientific journal of the Kuban State Agrarian University], 2017, No. 132, pp. 399-424.
3. Kamysheva O. A. Metologicheskie osnovy i obosnovanie strukturno-funkcional'noj shemy izmel'chitelja korneplodov [Metological foundations and substantiation of the structural and functional scheme of the root crop grinder], Innovacionnye dostizhenija nauki i tehniki APK [Innovative achievements of science and technology of the agro-industrial complex], Kinel': Publ. Samarskaya GShA, 2017, pp. 679-683.
4. Matjushev V. V., Chaplygina I. A., Shpiruk Ju. D., Stenina V. O. Sovershenstvovanie tehnicheskih sredstv podgotovki k skarmlivaniju klubnej kartofelja zhivotnym [Improvement of technical means of preparation for feeding potato tubers to animals], VestnikKrasGAU [Bulletin of KrasGAU], 2019, No. 11 (152), pp. 113-118.
5. Bulatov S. Ju. Povyshenie jeffektivnosti prigotovlenija kormov putem sovershenstvovanija konstrukcii i tehnologicheskogo processa kormoprigotovitel'nyh mashin [Improving the efficiency of feed preparation by improving the design and technological process of feed preparation machines], Permskij agrarnyj vestnik [Perm Agrarian Bulletin], 2017, No. 1 (17), pp. 55-64.
6. Anan'ev V. S. Analiticheskoe opredelenie obshhego usilija rezanija v rotornom izmel'chitele korneklub-neplodov [Analytical determination of the total cutting force in a rotary chopper of root-tuber crops], Vestnik KrasGAU [Bulletin of KrasGAU], 2012, No. 11, pp. 269-273.
7. Antonov N. M., Lebed N. I., Makarov A. M. Energetic Calculation of an Apple Chopper with Zigzagging Knife Location in the Cutting Unit, Journal of Food Process Engineering, 2017, Vol. 40, No. 2, pp. 12352.
8. Vedishhev S. M., Brusenkov A. V., Miljukov N. O., Garina M. A., Sorokin V. V. Razrabotka ustrojstva dlja izmel'chenija korneklubneplodov s val'covym podporom [Development of a device for grinding root tubers with roller support], Aktual'nye napravlenija nauchnyh issledovanij XXI veka: teorija i praktika [Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice], 2015, Vol. 3, No. 1 (12), pp. 125-129.
9. Brusenkov A. V., Vedishhev S. M., Sysoev E. I. Obzor i analiz mashin dlja izmel'chenija korneklubneplodov [Review and analysis of machines for grinding root-tuber-fruits], Aktual'nye napravlenija nauchnyh issledovanij XXI veka: teorija i praktika [Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice], 2016, Vol. 4, No. 1 (21), pp. 125-139.
10. Vedishhev S. M., Zavrazhnov A. I., Kapustin V. P., Prohorov A. V. Metodika ocenki jeffektivnosti tehno-logicheskih linij prigotovlenija i razdachi kormov [Methodology for assessing the effectiveness of technological lines for the preparation and distribution of feed], Nauka v central'noj Rossii [Science in Central Russia], 2018, No. 6 (36), pp.35-42.
11. Savinyh P. A., Bulatov S. Ju., Smirnov R. A. Razrabotka i rezul'taty predvaritel'nyh issledovanij malogab-aritnogo izmel'chitelja korneklubneplodov [Development and results of preliminary studies of a small-sized chopper of root and tubers], Vestnik VNIIMZh [Bulletin of VNIIMZh], No. 4 (16), 2014, pp. 116-119.
12. Savinyh P. A., Malygin N. O. Analiz tehnicheskih sredstv i sposobov izmel'chenija korneplodov [Analysis of technical means and methods of crushing root crops], XI Vserossijskaya (nacional'naya) nauchno-prakticheskayaj kon-ferenciya molodyh uchenyh, posvjashhennaya 75-letiju Kurganskoj GSHA imeni T. S. Mal'ceva [XI All-Russian (national) scientific-practical conference ofyoung scientists dedicated to the 75th anniversary of the Kurgan State Agricultural Academy named after TSMaltsev. Edited by I. N. Mikolaichik], In I. N. Mikolajchik (ed.). 2019, pp. 87-91.
13. Shuhanov S. N., Boloev P. A., Kovalivnich V. D., Garmaev Zh. V. Opytnyj izmel'chitel' korneklubneplodov [Experienced crusher of root and tuber crops], Vestnik APK Verhnevolzhja [Bulletin of the APK of the Upper Volga region], No. 2 (26), 2014, pp. 86-87.
14. Shuhanov S. N., Kuz'min A. V., Sosorov E. V. Sovershenstvovanie tehnicheskih sredstv dlja izmel'chenija korneplodov [Improvement of technical means for grinding root crops], Izvestija Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Orenburg State Agrarian University], 2016, No. 3 (59), pp. 93-95.
15. Spagnoli A., Brighenti R., Terzano M., Artoni F. Cutting resistance of soft materials: effects of blade inclination and friction, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2019, No. 101, pp. 200-206.
16. Batyrov U. D., Ataev P. L., Islamova O. V., Tokov A. Z., Kardanov T. H. Upgraded rotary cross-shaped food shredder knife, International Conference «Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies», IT and QM and IS 2017, 2017, pp. 309-311.
17. Medvedeva N. A. Perspektivy razvitija molochnogo skotovodstva regiona v uslovijah funkcionirovanija VTO [Prospects for the development of dairy cattle breeding in the region in the conditions of the functioning of the WTO], Vestnik Povolzhskogogosudarstvennogo universiteta servisa. Serija: Jekonomika [Bulletin of the Volga State University of Service. Series: Economics], 2013. No. 4 (30). pp. 41-46.
18. Antonov N. M., Lebed' N. I. Maloletov A. V. Pat. PM No. 174962. MPK B02C 18/06. Izmel'chitel' plo-doovoshhnoj produkcii [Fruit and vegetable chopper], Zajavl. 11.05.2017; Opubl. 13.11.2017. Bjul. No. 32.
19. Antonov N. M., Lebed' N. I. Minakov V. M., Linev N. A., Cygankova L. S. Pat. PM No. 163146. MPK B02C 18/00. Izmel'chitel' plodov i korneplodov [Chopper of fruits and root crops], Zajavl. 26.01.2016; Opubl. 10.07.2016. Bjul. No. 19.
20. Antonov N. M., Iskusnov Ju. V., Lebed' N. I. Pat. PM No. 129845. MPK B02C 18/02 Izmel'chitel' plo-doovoshhnoj produkcii [Fruit and vegetable chopper], Zajavl. 26.02.2013; Opubl. 10.07.2013 Bjul. No. 19.
The article was submitted 25.12.2020, accept for publication 1.02.2021.
Information about the authors: RYADNOV ALEXEY IVANOVICH,
Dr. Sci. (Agricultura), Professor, Professor of the Department «Operation and Technical Service of Machines in the agro-industrial complex», Honored Worker of the Higher School of the Russian Federation
Address: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Volgograd State Agrarian University»,
Russia, 400002, Volgograd, Universitetskiy ave., 26
E-mail: alex.rjadnov@mail.ru
Spin-code: 9010-8842
FEDOROVA OLGA ALEKSEEVNA,
Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department «Technical Systems in Agriculture» Address: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Volgograd State Agrarian University», Russia, 400002, Volgograd, Universitetskiy ave., 26 E-mail: foa_77@mail.ru Spin-code: 9727-3706.
MAMAKHAI ANGELA KANVEKOVNA,
specialist laboratories for processing and storage of crop production
Address: Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM», 109428, Russia, Moscow, 1st Institutsky proezd, house 5 E-mail: mamakhaeva@mail.ru Spin-code: 4079-4380
Contribution of the authors:
Alexey I. Ryadnov: scientific guidance, research concept, conducting a critical analysis of materials, drawing conclusions and writing the final version of the text.
Olga A. Fedorova: participation in the discussion of the materials of the article, analysis and addition of the text of the article, preparation of a literary review, joint analysis of scientific literature on the problem of research. Angela K. Mamakhai: search for analytical materials in domestic and foreign sources, preparation of the initial version of the text, participation in the discussion of the article materials, computer work.
All authors have read and approved the final manuscript.
