Математическая модель процесса смешивания полужидких кормов в устройстве с пропеллером

В статье рассмотрены вопросы применения пропеллерного аппарата для смешивания полужидких кормовых смесей в смесителе с эксцентрично расположенным рабочим органом в виде пропеллера (винта). До сих пор при изучении процесса смешивания мало внимания уделяли транспортирующей способности рабочего органа в виде пропеллерной мешалки. При приготовлении влажных мешанок широко используют мешалки с вертикально расположенным валом, который находится в центре вертикального цилиндрического резервуара. При установке рабочего органа горизонтально пропеллер, обладая насосным эффектом (осевое движение), может быть использован не только для смешивания, но и для выгрузки готовой кормосмеси, а также перемещения её по трубам на небольшие расстояния. Существующие модели процесса смешивания не учитывают его стохастическую природу. Приемы математического описания процессов смешивания, учитывающих преобладающее осевое движение потока, разработаны недостаточно. Предлагаемые математические модели позволяют определить производительность смесителя и потребную мощность на смешивание. Исследования проводили с целью повышения эффективности приготовления кормосмеси в горизонтальном смесителе пропеллерного типа с эксцентрично расположенным рабочим органом (винтом) и снижению энергозатрат при увеличении производительности. Объектом исследования служила смесительная камера с эксцентрично расположенным рабочим органом различного диаметра (0,20, 0,25 и 0,35 м). При проведении экспериментов определяли производительность, необходимую на привод вала двигателя мощность. Экспериментально установлено, что увеличение частоты вращения мешалки с 200 до 400 мин-1 с диаметром пропеллера от 0,20 до 0,35 м и при влажности кормовой смеси 84 % приводит к росту потребляемой мощности до 3,5 кВт, производительности смесителя до 12 м3/ч и степени однородности кормосмесей до 98 %.

1. Нафиков И. Р., Хусаинов Р. К., Лукманов Р. Р., Галиев И. Г., Лушнов М. А., Кашапов И. И. Обоснование параметров вакуум-откачных средств с пульсирующим активным потоком. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022;17(1(65)):67–72. DOI: https://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-67-72 EDN: MEVLIY

2. Сабиров Б. М., Зиганшин Б. Г., Дмитриев А. В., Нафиков И. Р., Сабирова Р. Р. Исследование устройства для дробления зерна. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023;18(1(69)):75–79. DOI: https://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-75-79 EDN: JVHYQP

3. Савиных П. А., Турубанов Н. В., Исупов А. Ю., Зырянов Д. А. Определение оптимальных параметров горизонтального смесителя с ленточным шнеком. Техника и технологии в животноводстве. 2021;(3(43)):66–70.

4. Лушнов М. А. Построение классификационной схемы и анализ устройств для тепловой обработки полужидких кормосмесей. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013;(5(36)):65–68. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=20250678 EDN: RBDUGH

5. Пополднев Р. С., Сабиров Б. М. Обзор конструкций измельчителей кормов. Современное состояние и перспективы развития технической базы агропромышленного комплекса: научн. тр. Международ. научн.-практ. конф., посвящ. памяти д.т.н., проф. Мудрова П. Г. Казань: Казанский ГАУ, 2021. С. 13–22.

6. Зиннатуллин Н. Х., Зиганшин Б. Г., Нафиков И. М., Лушнов М. А., Зиннатуллина Г. Н. Инжекционный смеситель твердых сыпучих материалов. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2017;12(3):68–71. DOI: https://doi.org/10.12737/article_5a1d96936b0656.58609817 EDN: YMOULQ

7. Петряев А. Л., Чупшев А. В. Установка для тепловой обработки зерна при производстве кормов. Технологии, машины и оборудование в сельском хозяйстве: сб. научн. тр. научн.-практ. конф., Самара, 24 декабря 2021 года. Кинель: Самарский ГАУ, 2022. С. 80–83. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=qoczaf EDN: QOCZAF

8. Abdelfattah A. H., Sabirov R. F., Ivanov B. L., Lushnov M. A., Sabirov R. A. Calibration of soil humidity sensors of automatic irrigation controller. BIO Web of Conferences: International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”. 2020;17:00249. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700249

9. Иванов Б. Л., Зиганшин Б. Г., Рудаков А. И., Лушнов М. А. Оценка распределения капель дезинфицирующей жидкости по обрабатываемой поверхности. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019;14(3(54)):103–107. DOI: https://doi.org/10.12737/article_5db969d80165a4.44685655 EDN: HNUTDX

10. Gabdrafikov F., Kharisov D., Galiev I., Khusainov R. Modernization of the fuel supply system in the internal combustion engine by electronic control of the ring valve. BIO Web of Conferences: International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”. 2022;52:00028. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20225200028

11. Yahin S., Gabdrafikov F., Khaliullin F., Khusainov R., Nafikov I. Improving the operational efficiency of tractors by ensuring their ability to perform work. International Scientific-Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”. 2020;17:00111. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700111

12. Konovalov V., Chupshev A., Teryushkov V., Dontsova M. Simulation of pig productivity under feed consumption. Scientific Papers. Series D. Animal Scienc. 2022;65(1):150–157. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49533891 EDN: UCVTGP

13. Мохнаткин В. Г., Брагин А. Ю. Оценка качества работы технологических процессов в животноводстве на примере линий приготовления кормов. Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: мат-лы XVI Международ. научн.-практ. конф. «Наука – Технология – Ресурсосбережение». Киров, 06 февраля 2023 г. Киров: ФГБОУ ВО Вятский ГАТУ, 2023. Вып. 23. С. 176–178.

14. Шакиров Р. М., Хусаинов Р. К., Галиев И. Г. Общий подход к процессу смешивания кормов. Современные достижения аграрной науки: науч. тр. Всеросс. (национальной) научн.-практ. конф., посвящ. памяти засл. деятеля науки и техники РФ, проф. Гайнанова Х. С. Казань: Казанский ГАУ, 2021. Т. 1. С. 156–161.

15. Al-Maidi A. A. H., Himoud M. S., Kaliganov A. C., Teryushkov V. P., Chupschev A. V., Konovalov V. V., Rodionov Y. V. Modelling the quality of the mixture in a continuous paddle mixer. International Journal of Agricultural and Statistical Sciences. 2021;16:1769–1774. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44973645 EDN: NIZZWM

16. Савиных П. А., Турубанов Н. В., Исупов А. Ю. Определение оптимальных технологических параметров горизонтального смесителя рассыпных комбикормов. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2024;25(2):293–300. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2024.25.2.293-300 EDN: TBETWK

17. Мохнаткин В. Г., Поярков М. С., Горбунов Р. М. Оптимизация параметров реактора-смесителя методами планирования эксперимента. Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: матлы XV Международ. научн.-практ. конф. «Наука – Технология – Ресурсосбережение». Киров, 14 февраля 2022 г. Киров: ФГБОУ ВО Вятский ГАТУ, 2022. Вып. 22. С. 63–66.

18. Мохнаткин В. Г., Поярков М. С., Горбунов Р. М. Статистическая оценка качества смешивания кормов. Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики: мат-лы XV Международ. научн.-практ. конф. «Наука – Технология – Ресурсосбережение». Киров, 14 февраля 2022 г. Киров: ФГБОУ ВО Вятский ГАТУ, 2022. Вып. 22. С. 70–73.