agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2024.25.4.700-711agronauka-1729Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: МЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: MECHANIZATION, ELECTRIFICATION, AUTOMATIONМоделирование критической частоты вращения лопастного ротора с отогнутыми лопастями в циркуляционном смесителе кормосмесейModeling the critical rotation speed of a bladed rotor with bent blades in a circulation mixer of feed mixtureshttps://orcid.org/0009-0000-0017-3786КовалеваТ. М.KovalevaT. M.

Ковалева Татьяна Михайловна, аспирант

ул. Советская, д.106/5, помещение 2, г. Тамбов, 392000

Tatyana M. Kovaleva, postgraduate

st. Sovetskaya, 106/5, room 2, Tambov, 392000

https://orcid.org/0000-0002-3759-9809ВедищевС. М.VedishchevS. M.

Ведищев Сергей Михайлович, доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Агроинженерия»

ул. Советская, д.106/5, помещение 2, г. Тамбов, 392000

Sergey M. Vedishchev, DSc in Engineering, professor, Head of the Department of Agroengineering

st. Sovetskaya, 106/5, room 2, Tambov, 392000

https://orcid.org/0000-0002-6230-0856ЗайцевВ. Ю.ZaitsevV. Yu.

Зайцев Владимир Юрьевич, кандидат техн. наук, доцент, кафедра «Технология машиностроения»

ул. Байдукова проезд/Гагарина ул, д. 1а/11, г. Пенза, Пензенская область, 440039

Vladimir Yu. Zaitsev, PhD in Engineering, associate professor, the Department of Mechanical Engineering Technology

st. Baidukova proezd/Gagarina st., 1a/11, Penza, Penza region, 440039

КоноваловВ. В.KonovalovV. V.

Коновалов Владимир Викторович, доктор техн. наук, профессор

ул. Байдукова проезд/Гагарина ул, д. 1а/11, г. Пенза, Пензенская область, 440039

Vladimir V. Konovalov, DSc in Engineering, professor

st. Baidukova proezd/Gagarina st., 1a/11, Penza, Penza region, 440039

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»РоссияTambov State Technical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Пензенский государственный технологический университет»РоссияPenza State Technological UniversityRussian Federation202431082024254700–711Copyright © Ковалева Т.М., Ведищев С.М., Зайцев В.Ю., Коновалов В.В., 20242024Ковалева Т.М., Ведищев С.М., Зайцев В.Ю., Коновалов В.В.Kovaleva T.M., Vedishchev S.M., Zaitsev V.Y., Konovalov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1729

Цель исследований – обоснование критической частоты вращения ротора с отогнутыми лопастями на основе силового анализа и моделирования движения частиц смеси в горизонтальном погрузчике циркуляционного смесителя. Методика исследований предусматривала обоснование наибольшей частоты вращения лопастного ротора-погрузчика на основе силового анализа движущихся частиц сил при их перемещении отогнутыми лопастями погрузчика и соблюдении условия поступления летящих частиц в лоток. Выполненный численный анализ на основе полученных выражений математическим пакетом Mathcad позволил установить критические значения частоты вращения ротора-погрузчика с отогнутыми лопастями на основе условия схода материала с лопасти и условия полета частиц с лопасти в приемный лоток. При радиальных лопастях ограничением является попадание частиц в приемный лоток при критической частоте 43 мин-1, для отгиба лопастей 30° – около 60 мин-1, для отгиба лопастей 45° – около 70 мин-1, для отгиба лопастей 60° – около 80 мин-1. Наименьшие критические значения частоты вращения ротора-погрузчика из условия движения частиц по лопасти соответствуют углу отгиба лопасти 27-60° и определяются коэффициентом трения материала, составляя 83-78 мин-1. С увеличением трения материала критические значения частоты вращения ротора из условия схода материала с лопасти незначительно уменьшаются, а угол отгиба для экстремума частоты вращения – увеличивается. Наибольшая частота вращения ротора-погрузчика радиусом 0,12 м ограничена 78 мин-1 при угле отгиба лопасти порядка 30–60°, определяемом трением материала о лопасть.

The purpose of the research is to substantiate the critical rotation speed of a rotor with bent blades based on force analysis and modeling the movement of mixture particles in a horizontal loader of a circulation mixer. The research method[1]ology included the substantiation of the highest rotation frequency of the loader blade rotor based on a force analysis of moving particles of forces when they were moved by the bent blades of the loader and compliance with the conditions for the entry of flying particles into the tray. The numerical analysis performed on the basis of the obtained expressions using the Mathcad mathematical package made it possible to establish the critical values of the rotation speed of the rotor-loader with bent blades based on the condition of the material coming off the blade and the condition of the flight of particles from the blade into the receiving tray. With radial blades, the limitation is the entry of particles into the receiving tray at a critical frequency of 43 min-1 , then for a blade bend of 30° – about 60 min-1 , for a blade bend of 45° – about 70 min-1, for a blade bend of 60° – about 80 min-1. The lowest critical values of the rotor-loader rotation frequency from the condition of particle movement along the blade correspond to the blade bend angle of 27–60° and are determined by the friction coefficient of the material, amounting to 83–78 min-1. With an increase in material friction, the critical values of the rotor rotation speed from the condition of material coming off the blade decrease slightly, and the bend angle for the rotation speed extremum increases. The highest rotation speed of the rotor - loader with a radius of 0.12 m is limited to 78 min-1 at a blade bending angle of the order of 30–60°, determined by the friction of the material on the blade.

смеситель кормовсиловой анализлопастной погрузчикотогнутые лопастичисло оборотовугол подъемаугол отгибаматематическое моделированиеfeed mixerforce analysisbladed loaderbent bladesrotating speedlift anglebend anglemathematical modelingReferencesМачнев А. В., Мачнев В. А., Мачнева О. Ю., Быков А. В., Шилина В. Д., Черняев Д. О. Теоретическое обоснование трехлопастного ротационного питателя. Нива Поволжья. 2022;(2(62)):3002. DOI: https://doi.org/10.36461/NP.2022.62.2.005 EDN: RMJIZIMachnev A. V., Machnev V. A., Machneva O. Yu., Bykov A. V., Shi-lina V. D., Chernyaev D. O. Theoretical substantiation of three-blade rotary feeder. Niva Povolzh'ya = Volga Region Farmland. 2022;(2(62)):3002. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.36461/NP.2022.62.2.005Сысуев В. А., Савиных П. А., Казаков В. А., Сычугов Ю. В. Исследования и сравнительные испытания плющилки зерна с питающим устройством. Инженерные технологии и системы. 2022;32(2):207–221. DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202202.207-221 EDN: JBBQQWSysuev V. A., Savinykh P. A., Kazakov V. A., Sychugov Yu. V. Research and comparative testing of a grain flattener with a feeding device. Inzhenernye tekhnologii i sistemy = Engineering Technologies and Systems. 2022;32(2):207–221. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202202.207-221Авроров В. А., Мурашкина О. А., Сарафанкина Е. А. Определение величины прогиба оси ротора диспергатора численными методами. XXI век: Итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2022;11(2(58)):55–58. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=48699701 EDN: XDOAQVAvrorov V. A., Murashkina O. A., Sarafankina E. A. Determination of the deflection value of the rotor axis of a high-speed dispersant by numerical methods. XXI vek: Itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus = XXI Century: Resumes of the Past and Challenges of the Present plus. 2022;11(2(58)):55–58. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48699701Савиных П. А., Турубанов Н. В. Влияние изменения технологических параметров смесителя комбикормов на показатели его работы. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022;23(5):732–739. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.5.732-739 EDN: POGVXSSavinykh P. A., Turubanov N. V. The influence of changes in the technological parameters of the feed mixer on its performance. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2022;23(5):732–739. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.5.732-739Козин А. Ю., Фомин С. Н., Кутлубаев И. М., Хозей А. Б. Моделирование движения минерального сырья в ускорителе центробежного типа. Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2015;(4):57–59. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=23543482 EDN: TVFGJJKozin A. Yu., Fomin S. N., Kutlubaev I. M., Khozey A. B. The motion simulation of a mineral raw in the accelerator of a centrifugal type. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V. G. Shukhova = The Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2015;(4):57–59. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23543482Вайтехович П. Е. Определение условий самофутеровки лопастей ударно-центробежных мельниц. Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. 2018;(2(211)):35–39. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=36265359 EDN: YKWTVZVaytekhovich P. E. The determination of the conditions of self-lining of the blades of the centrifugal mills. Trudy BGTU. Seriya 2: Khimicheskie tekhnologii, biotekhnologiya, geoekologiya. 2018;(2(211)):35–39. (In Belarus). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36265359Липанов А. М., Жиров Д. К. Математическое моделирование динамики движения частиц в установках по измельчению центробежно-ударного типа. Часть 1. Математическая модель. Химическая физика и мезоскопия. 2014;16(1):82–87. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21362685 EDN: RZMMBHLipanov A. M., Zhirov D. K. Modeling particles dynamic motion on centrifugal shock mill blades. Part 1. Mathematical model. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya. 2014;16(1):82–87. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21362685Николаев В. Н., Ахметвалиев М. С., Литаш А. В. Установка для разделения пивной дробины на жидкую и густую фракции. Актуальные вопросы аграрной науки. 2018;(28):14–22. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=35780442 EDN: YCKBETNikolaev V. N., Akhmetvaliev M. S., Litash A. V. A device for separation of brewer''s draff in a liquid and thick fraction. Aktual'nye voprosy agrarnoy nauki. 2018;(28):14–22. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=35780442Жуков В. Г., Андреев Н. Р., Лукин Н. Д., Костенко В. Г. Совершенствование фильтрующих центрифуг для выделения крахмала из крахмалсодержащих суспензий. Достижения науки и техники АПК. 2014;(12):60–62. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=22776137 EDN: TEKRCRZhukov V. G., Andreev N. R., Lukin N. D., Kostenko V. G. Improving filtering centrifuges to extract starch grains from starch containing slurries. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology of AICis. 2014;(12):60–62. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22776137Ведищев С. М., Прохоров А. В., Хольшев Н. В., Выгузов М. Е., Ложкина Е. Б., Ноздрина А. О., Конев А. Ю., Ковалева Т. М., Неверова С. Ю. Смеситель сыпучих кормов: пат. №2804750 Российская Федерация. №2022129557: заяв. 15.11.2022; опубл. 04.10.2023. Бюл. №28. 14 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletVedishchev S. M., Prokhorov A. V., Khol'shev N. V., Vyguzov M. E., Lozhkina E. B., Nozdrina A. O., Konev A. Yu., Kovaleva T. M., Neverova S. Yu. Bulk Feed Mixer: Patent RF, no. 2804750. 2023. URL: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servletЛачуга Ю. Ф., Ибятов Р. И., Зиганшин Б. Г., Шогенов Ю. Х., Дмитриев А. В. Моделирование траектории движения зерна по рабочим органам пневмомеханического шелушителя. Российская сельскохозяйственная наука. 2020;(4):73–76. DOI: https://doi.org/10.31857/S2500262720040171 EDN: XBWRVELachuga Yu. F., Ibyatov R. I., Ziganshin B. G., Shogenov Yu. Kh., Dmitriev A. V. Modeling of grain motion trajectory by working elements of pneumomechanical peeling machine. Rossiyskaya sel'skokhozyaystvennaya nauka. 2020;(4):73–76. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.31857/S2500262720040171Жиров Д. К., Королева М. Р. Математическое исследование движения сыпучих материалов в ударно-отражательном измельчителе. Химическая физика и мезоскопия. 2016;18(3):361–369. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=27165641 EDN: WWMCPLZhirov D. K., Koroleva M. R. Mathematical investigation of granular material movement at the impact mill.Лежава А. Г., Барсуков В. Г. Метод расчетной верхней оценки диапазона скоростей движения дисперсных частиц в центробежных ускорителях. Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. 2021;11(1):97–107. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=45538893 EDN: UTOXZQKhimicheskaya fizika i mezoskopiya. 2016;18(3):361–369. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27165641Каримов Р. Ф., Кузьмин В. А. Численное моделирование гидродинамики потока лабораторного турбодетандера. Вестник молодого ученого УГНТУ. 2022;(2(18)):76–80. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=49914544 EDN: SAWNSILezhava A. G., Barsukov V. G. Method for calculating the upper velocity range of dispersed particles in centrifugal accelerators. Vestnik Grodnenskogo gosudarstvennogo universiteta imeni Yanki Kupaly. Seriya 6. Tekhnika = Vesnik of Yanka Kupala State University of Grodno. Series 6. Engineering Science. 2021;11(1):97–107. (In Belarus). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=45538893Зайцев В. Ю., Фудин К. П., Коновалов В. В., Донцова М. В., Петрова С. С. Моделирование движения частицы по лопастям горизонтального ротора. Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2022;(3):21–32. DOI: https://doi.org/10.55471/19973225_2022_7_3_21 EDN: UWWUHPKarimov R. F., Kuzmin V. A. Numerical simulation of flow dynamics laboratory turbo expander. Vestnik molodogo uchenogo UGNTU. 2022;(2(18)):76–80. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49914544Фудин К. П., Терюшков В. П., Чупшев А. В., Коновалов В. В. Влияние угла установки барабана смесителя на качество смеси. Наука в центральной России. 2020;(3(45)):12–19. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=43079690 EDN: PBNASYZaytsev V. Yu., Fudin K. P., Konovalov V. V., Dontsova M. V., Petrova S. S. Simulation of particle motion along the blades of a horizontal rotor. Izvestiya Samarskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii = Bulletin Samara State Agricultural Academy. 2022;(3):21–32. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.55471/19973225_2022_7_3_21Коновалов В. В., Зайцев В. Ю., Димитриев Н. В., Чупшев А. В., Терюшков В. П. Аналитическое определение параметров движения материала по наклонным лопастям барабанного смесителя. XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2016;(5(33)):34–42. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29100814 EDN: YMVDKTFudin K. P., Teryushkov V. P., Chupshev A. V., Konovalov V. V. Equipment for laboratory research of working organs of garden sprayers. Nauka v tsentral'noy Rossii = Science in Central Russia. 2020;(3(45)):12–19. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=43079690Konovalov V. V., Zaytsev V. Yu., Dimitriev N. V., Chupshev A. V., Teryushkov V. P. Analytical parameters determination on motion of material inclined blades drum mixers. XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus = XXI Century: Resumes of the Past and Challenges of the Present plus. 2016;(5(33)):34–42. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29100814Konovalov V. V., Zaytsev V. Yu., Dimitriev N. V., Chupshev A. V., Teryushkov V. P. Analytical parameters determination on motion of material inclined blades drum mixers. XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus = XXI Century: Resumes of the Past and Challenges of the Present plus. 2016;(5(33)):34–42. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29100814

The authors declare that there are no conflicts of interest present.