agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2020.21.2.183-198agronauka-522Research ArticleМЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯMECHANIZATION , ELECTRIFICATION , AUTOMATIONОбоснование алгоритма управления регулируемым электроприводом вальцовых плющилок-измельчителей фуражного зернаSubstantiation of the algorithm for controlling the adjustable electric drive of roller crusher-grinders of forage grainhttps://orcid.org/0000-0002-5359-3861ПрищеповМ. А.PryshchepauM. A.

Прищепов Михаил Александрович, доктор техн. наук, доцент, профессор кафедры электрооборудования сельскохозяйственных предприятий

проспект Независимости, 99, г. Минск, Республика Беларусь, 220023

Mikhail A. Pryshchepau, DSc in Engineering, associate professor, professor at the Department of Electrical Equipment of Agricultural Enterprises

99 Nezavisimosti Avenue, Minsk, Republic of Belarus, 220023

pma.eshp@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9612-079XДайнекоВ. А.DainekoV. A.

Дайнеко Владимир Александрович, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой электрооборудования сельско-хозяйственных предприятий

проспект Независимости, 99, г. Минск, Республика Беларусь, 220023

Vladimir A. Daineka, PhD in Engineering, associate professor, head of the Department of Electrical Equipment of Agricultural Enterprises

99 Nezavisimosti Avenue, Minsk, Republic of Belarus, 220023

daineka49@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5598-4807ПрищеповаЕ. М.PryshchepavaA. M.

Прищепова Елена Михайловна, старший преподаватель кафедры электрооборудования сельскохозяйст-венных предприятий

проспект Независимости, 99, г. Минск, Республика Беларусь, 220023

Alena M. Pryshchepava, senior lecturer, the Department of Electrical Equipment of Agricultural Enterprises

99 Nezavisimosti Avenue, Minsk, Republic of Belarus, 220023

pr.lena@tut.byУО «Белорусский Государственный Аграрный Технический Университет»БеларусьBelarusian State Agrarian Technical UniversityBelarus202022042020212183198Copyright © Прищепов М.А., Дайнеко В.А., Прищепова Е.М., 20202020Прищепов М.А., Дайнеко В.А., Прищепова Е.М.Pryshchepau M.A., Daineko V.A., Pryshchepava A.M.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/522

В последние годы наряду с традиционной технологией сухого хранения зерна и измельчения перед скармливанием широко используется технология консервирования плющеного зерна ранней стадии спелости. Названные технологии не заменяют друг друга, а объективно дополняют, то есть существуют параллельно и требуют соответствующего оборудования для их реализации. Для этого необходимо использовать универсальное энергоэффективное оборудование для плющения фуражного зерна с высокой годовой загруженностью. В качестве такого оборудования целесообразно использовать вальцовые плющилки-измельчители с индивидуальным электроприводом вальцов. На процесс плющения и измельчения зерна оказывают существенное влияние физико-механические свойства зерна и конструктивно- технологические параметры вальцовых плющилок-измельчителей. Анализ прочностных свойств зерна показывает, что для уменьшения энергоемкости процесса плющения зерна его необходимо проводить при более высокой влажности и как можно с более высокой скоростью деформации. При достижении определенной окружной скорости вальцов процесс достигает одновременно максимальной производительности и минимальной энергоемкости. В основу алгоритма управления заложено изменение скорости вальцов ступенчато от меньшей скорости к большей. При этом на каждой ступени производят плющение дозированной порции зерна, находящейся между верхней и нижней заслонками вертикальной загрузочной шахты, и измерение времени, за которое эта порция будет отработана. Эту процедуру проводят, изменяя скорость от меньшей к большей до тех пор, пока не будет определена скорость, при которой плющение порции будет происходить за минимальное время. Если по технологическому процессу требуется режим измельчения зерна, то далее происходит увеличение скорости одного из вальцов уже от оптимальной скорости плющения. Увеличение скорости происходит до тех пор, пока будет расти ток рекуперации в параллельно соединённых шинах постоянного напряжения преобразователей частоты.

In recent years, along with the traditional technology of dry grain storage and grinding before feeding, the technology of preserving crushed grain at an early stage of ripeness is widely used. These technologies do not replace each other, but objectively complement each other, that is, they exist in parallel and require appropriate equipment for their implementation. To do this, it is necessary to use universal energy-efficient equipment for crushing feed grain with a high annual load. As such equipment, it is advisable to use roller crusher-grinders with individual electric drive of the rollers. The process of crushing and grinding grain is significantly affected by the physical and mechanical properties of the grain and the design and technological parameters of roller crusher-grinders. Analysis of the strength properties of the grain shows that in order to reduce the energy intensity the process of crushing the grain must be carried out at a higher moisture content and the deformation rate should be as high as possible. When a certain circumferential speed of the rollers is reached, the process reaches both maximum performance and minimum energy consumption. The control algorithm is based on changing the speed of the rollers stepwise from a lower speed to a higher one. In this case, at each stage a metered portion of grain is crushed between the upper and lower flaps of the vertical loading shaft, and the time by which this portion will have been worked out is measured. This procedure is carried out by changing the speed from lower to higher until the speed at which crushing of the portion will take the minimum time is determined. If the technological process requires a grain grinding mode, the speed of one of the rollers increases from the optimal crushing rate. The speed increase occurs as long as the recu-peration current in the parallel-connected DC buses of the frequency converters increases.

частотно-регулируемый электроприводреологическая связьэнергоемкостьпроизводительностьплющениеизмельчениефизико-химические свойстваскорость деформацииоптимальная скорость плющенияfrequency-controlled electric driverheological couplingenergy intensityproductivitycrushinggrindingphysical and chemical propertiesdeformation rateoptimal crushing rateReferencesМельников С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм. Л.: Колос - Ленинградское отд-ние, 1978. 560 с.Mel'nikov S. V. Mekhanizatsiya i avtomatizatsiya zhivotnovodcheskikh ferm. [Mechanization and automa-tion of livestock farms]. Leningrad: Kolos  Leningradskoe otd-nie, 1978. 560 p.Кукта Г. М. Технология переработки и приготовления кормов. М.: Колос, 1978. 240 с.Kukta G. M. Tekhnologiya pererabotki i prigotovleniya kormov. [Technology of processing and prepara-tion of feed]. Moscow: Kolos, 1978. 240 p.Мерко И. Т. Совершенствование технологических процессов сортового помола пшеницы. М.: Колос, 1979. 189 с.Merko I. T. Sovershenstvovanie tekhnologicheskikh protsessov sortovogo pomola pshenitsy. [Improvement of technological processes of varietal wheat grinding]. Moscow: Kolos, 1979. 189 p.Чигарев О. Ю., Прищепова Е. М. Некоторые подходы в вопросах деформирования зерна. Агропанорама. 2013;(6):18-20. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/handle/doc/7041Chigarev O. Yu., Prishchepova E. M. Nekotorye podkhody v voprosakh deformirovaniya zerna. [Some approaches in the issues of grain deformation. Agropanorama] Agropanorama. 2013;(6):18-20. URL: https://rep.bsatu.by/handle/doc/7041Ишлинский А. Ю. Прикладные задачи механики. М.: Наука, 1986. Т. 1. С. 372.Ishlinskiy A. Yu. Prikladnye zadachi mekhaniki. [Applied problems of mechanics]. Moscow: Nauka, 1986. Vol.1. pp. 372.Сыроватка В. И., Сергеев Н. С. Изыскание энергосберегающих рабочих органов для измельчения семян рапса и фуражного зерна. Научные труды ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии. 2008;(3):3-12.Syrovatka V. I., Sergeev N. S. Izyskanie energosberegayushchikh rabochikh organov dlya izmel'cheniya semyan rapsa i furazhnogo zerna. [Research of energy- saving working bodies for grinding rapeseed and feed grain]. Nauchnye trudy GNU VNIIMZh Rossel'khozakademii. 2008;(3):3-12.Сыроватка В. И. Использование высоковлажного фуражного зерна в животноводстве. Труды ГОС-НИТИ. 2007;(100):127-131. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15004055Syrovatka V. I. Ispol'zovanie vysokovlazhnogo furazhnogo zerna v zhivotnovodstve. [Use of high- moisture feed grain in animal husbandry]. Trudy GOSNITI. 2007;(100):127-131. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15004055Ромалийский В. С. Инновационная техника и ресурсосберегающие технологии для приготовления комбикормов в хозяйствах. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2016;(3(23)):158-162.Romaliyskiy V. S. Innovatsionnaya tekhnika i resursosberegayushchie tekhnologii dlya prigotovleniya kombikormov v khozyaystvakh. [Innovation technology and resource-saving technologies for preparation of mixed fodders at farms]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2016;(3(23)):158-162.Сысуев В. А., Казаков В. А. Новые технологии послеуборочной технологии послеуборочной переработки зерна и получения высококачественных кормов для животноводства. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015;(5(48)):73-79. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24113608Sysuev V. A., Kazakov V. A. Novye tekhnologii posleuborochnoy tekhnologii posleuborochnoy pererabotki zerna i polucheniya vysokokache-stvennykh kormov dlya zhivotnovodstva. [New technologies of post-harvest processing of grain and obtaining of high-quality fodders for animal husbandry]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2015;(5(48)):73-79. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24113608Сысуев В. А., Савиных П. А., Казаков В. А. Движение зерновки в подводящем канале плющилки зерна. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2015;(4(20)):19-24.Sysuev V. A., Savinykh P. A., Kazakov V. A. Dvizhenie zernovki v podvodyashchem kanale plyushchilki zerna. [Theoretical research and design development of a two-stage grain crusher]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2015;(4(20)):19-24. (In Russ.).Одегов В. А., Савиных П. А., Казаков В. А., Поляков С. М. Исследование влияния диаметра и окружной скорости вальцов с гладкой рабочей поверхностью на процесс двухстадийного плющения. Вестник НГИЭИ. 2018;(1(80)):44-55. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32324573Odegov V. A., Savinykh P. A., Kazakov V. A., Polyakov S. M. Issledovanie vliyaniya diametra i okruzhnoy skorosti val'tsov s gladkoy rabochey poverkhnost'yu na protsess dvukhstadiynogo plyushcheniya. [A study of the influence of the diameter and the circumferential speed of the rollers with a smooth working surface for the two-stage crimping process]. Vestnik NGIEI = Bulletin NGII. 2018;(1(80)):44-55. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32324573Савиных П. А., Казаков В. А., Мошонкин А. М. Теоретические исследования и конструктивная разработка двухступенчатой плющилки зерна. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017;(3(27)):91-97.Savinykh P. A., Kazakov V. A., Moshonkin A. M. Teoreticheskie issledovaniya i konstruktivnaya razrabotka dvukhstupenchatoy plyushchilki zerna. [Theoretical research and design development of a two-stage grain crusher]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2017;(3(27)):91-97.Савиных П. А., Казаков В. А., Мошонкин А. М. Экспериментально-теоретические исследования питающего устройства плющилки зерна. Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2019;(3(35)):61-68.Savinykh P. A., Kazakov V. A., Moshonkin A. M. Eksperimental'no-teoreticheskie issledovaniya pita-yushchego ustroystva plyushchilki zerna. [Experimental and theoretical studies of the feeding device of the grain crush-er]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva. 2019;(3(35)):61-68.Одегов В. А., Комкин А. С., Шилин В. В. Исследование влияния окружной скорости вальцов и влажности материала на основные показатели рабочего процесса двухступенчатого вальцового станка. Пермский Аграрный Вестник. 2018; (1(21)):28-33. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32664910Odegov V. A., Komkin A. S., Shilin V. V. Issledovanie vliyaniya okruzhnoy skorosti val'tsov i vlazhnosti materiala na osnovnye pokazateli rabochego protsessa dvukhstupenchatogo val'tsovogo stanka. [The influence of circumferential velocity of rollers and material moisture content on the main indicators of workflow of a two-step roller machine]. Permskiy Agrarnyy Vestnik = Perm Agrarian Journal. 2018; (1(21)):28-33. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32664910Пунько А. И., Романчук Д. И., Савиных В. Н., Гуд А. Н. Анализ конструкций вальцовых измельчителей зернофуража. Механизация и электрификация сельского хозяйства. Межведомственный тематический сборник. 2011;(45): 172-178. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30716940Pun'ko A. I., Romanchuk D. I., Savinykh V. N., Gud A. N. Analiz konstruktsiy val'tsovykh izmel'chiteley zernofurazha. [The analysis of designs of grain fodder roller]. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva. Mezhvedomstvennyy tematicheskiy sbornik. 2011;(45): 172-178. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30716940Савиных В. Н., Романчук Д. И., Воробьев Н. А. Результаты испытаний плющилки влажного зерна ПВЗ-10. Механизация и электрификация сельского хозяйства. Межведомственный тематический сборник (к 80-летию со дня образования НАН Беларуси). 2008;(42): 210-214. Режим доступа: https://www.elib-rary.ru/item.asp?id=35369746Savinykh V. N., Romanchuk D. I., Vorob'ev N. A. Rezul'taty ispytaniy plyushchilki vlazhnogo zerna PVZ-10. [The results of tests damp grain roller mill PVZ-10]. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel'skogo khozyaystva. Mezhvedomstvennyy tematicheskiy sbornik (k 80-letiyu so dnya obrazovaniya NAN Belarusi). 2008;(42): 210-214. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35369746Воробьёв Н. А. Теоретические исследования производительности вальцовой плющилки. Агропанорама. 2008;(2):45-48. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/handle/doc/1263Vorob'ev N. A. Teoreticheskie issledovaniya proizvoditel'nosti val'tsovoy plyushchilki. [Theoretical studies of productivity of the roller crusher]. Agropanorama. 2008;(2):45-48. URL: https://rep.bsatu.by/handle/doc/1263Дайнеко В. А., Прищепова Е. М. Математическое моделирование мощности вальцовой плющилки зерна. Ukrainian Food Journal. 2012; (3):40-49. Режим доступа: http://www.ufj.ho.ua/Dayneko V. A., Prishchepova E. M. Matematicheskoe modelirovanie moshchnosti val'tsovoy plyushchilki zerna. [Mathematical modeling of power of roller crusher of grain]. Ukrainian Food Journal. 2012; (3):40-49. URL: http://www.ufj.ho.ua/Дайнеко В. А., Прищепова Е. М. Теоретическое обоснование производительности вальцовой плющилки-измельчителя. Агропанорама. 2012;(2):14-28. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/handle/doc/7245Dayneko V. A., Prishchepova E. M. Teoreticheskoe obosnovanie proizvoditel'nosti val'tsovoy plyushchilki-izmel'chitelya. [Theoretical justification of the productivity of the roller crusher-grinder]. Agropanorama. 2012;(2):14-28. URL: https://rep.bsatu.by/handle/doc/7245Шило И. Н., Воробьев Н. А., Прищепова Е. М. К обоснованию мощности привода вальцов плющилки. Агропанорама. 2008;(3):25-28. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/handle/doc/1280Shilo I. N., Vorob'ev N. A., Prishchepova E. M. K obosnovaniyu moshchnosti privoda val'tsov plyushchilki. [To substantiate the drive power of the crusher rollers]. Agropanorama. 2008;(3):25-28. URL: https://rep.bsatu.by/handle/doc/1280Дайнеко В. А., Прищепова Е. М. К вопросу повышения производительности и снижения удельных энергозатрат вальцовой плющилки зерна. Агропанорама. 2013;(2):24-27. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/handle/doc/6398?mode=fullDayneko V. A., Prishchepova E. M. K voprosu povysheniya proizvoditel'nosti i snizheniya udel'nykh energozatrat val'tsovoy plyushchilki zerna. [On the issue of increasing productivity and reducing specific energy consumption of the grain roller crusher]. Agropanorama. 2013;(2):24-27. URL: https://rep.bsatu.by/handle/doc/6398?mode=fullПрищепов М. А., Гурин В. В., Прищепова Е. М., Иванов Д. М. Устройство управления взаимосвязанными частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами с рекуперацией электрической энергии (варианты): пат. № 21618 Республика Беларусь. № а 20150506; заяв. 26.10.2015; опубл. 28.02.2018. Афiцыйны бюл. Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. 2018. №1. С. 158. Режим доступа: https://ncip.by/upload/iblock/f5a/f5a1dfcb7efc24c148aeebb6b129fa29.pdfPrishchepov M. A., Gurin V. V., Prishchepova E. M., Ivanov D. M. Control device for interconnected frequency-controlled asynchronous electric drives with electric energy recovery (options): patent on the image: patent Republic of Belarus, no. 21618, 2018. URL: https://ncip.by/upload/iblock/f5a/f5a1dfcb7efc24c148aeebb6b129fa29.pdfПрищепов М. А., Гурин В. В., Прищепова Е. М., Иванов Д. М. Способ управления взаимосвязанными электроприводами с рекуперацией электрической энергии: пат. № 19919 Республика Беларусь. № а 20131163; заяв. 08.10.2013; опубл. 28.02.2016. Афiцыйны бюл. Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. 2016. №1. С. 133. Режим доступа: https://ncip.by/upload/iblock/7b1/7b122278043fa35fd69d4258c4cb09ee.pdfPrishchepov M. A., Gurin V. V., Prishchepova E. M., Ivanov D. M. Method for controlling interconnected electric drives with electric energy recovery: patent on the image: patent Republic of Belarus, no. 19919, 2016. Afitsyyny byul. Nats. tsentr intelektual. ulasnastsi. 2016. URL: https://ncip.by/upload/iblock/7b1/7b122278043fa35fd69d4258c4cb09ee.pdfДайнеко В. А., Гургенидзе И. И., Прищепова Е. М. Обоснование целевой функции и критерия оптимизации конструктивных и технологических параметров системы электропривода вальцовых плющилок-измельчителей зерна. Агропанорама. 2015;(4):30-35. Режим доступа: https://rep.bsatu.by/handle/doc/4176Dayneko V. A., Gurgenidze I. I., Prishchepova E. M. Obosnovanie tselevoy funktsii i kriteriya optimizatsii konstruktivnykh i tekhnologicheskikh parametrov sistemy elektroprivoda val'tsovykh plyushchilok-izmel'chiteley zerna. [Substantiation of the target function and criterion for optimizing the design and technologi-cal parameters of the electric drive system of roller grain crusher-grinders]. Agropanorama. 2015;(4):30-35. URL: https://rep.bsatu.by/handle/doc/4176Прищепова Е. М., Дайнеко В. А. Способ управления взамосвязанными приводами вальцовой плющилки-измельчителя зерна с рекуперацией электрической энергии: пат. №21847 Республика Беларусь. № a 20150636; заяв. 16.12.2015; опубл. 30.04.2018. Афiцыйны бюл. Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. 2018. №2. С. 77-78. Режим доступа: https://ncip.by/upload/iblock/b43/b4369672f12b7716e201e2bcd49634a5.pdfPrishchepova E. M., Dayneko V. A. Method for controlling interconnected drives of roller grain crusher-grinders with electric energy recovery: patent Republic of Belarus, no. 21847, 2018. URL: https://ncip.by/upload/iblock/b43/b4369672f12b7716e201e2bcd49634a5.pdf

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