Силовой анализ движения материала в горизонтальном смесителе гидролитической камеры на примере переработки соевого шрота

Отмечен рост спроса на растительный белок в комбикормовой промышленности. Ожидается; что сырье; полу­ченное из зерновых бобовых растений; в частности сои; одной из самых высокобелковых культур; займет центральное место как источник кормового протеина. В результате аналитических исследований определены ключевые направления для разработки проекта универсальной комбикормовой линии производства высокобелковых ингредиентов из соевого шрота. С целью повышения биологической ценности и усвояемости белка экструдированный соевый шрот подвергается ферментативному гидролизу в горизонтальном смесителе непрерывного действия. Представлено теоретическое описание процесса перемещения материала шнековым рабочим органом в гидролитической камере. (Цель исследования) Провести силовой анализ движения материала в горизонтальном смесителе шнекового типа для выбора оптимальных конструк­тивных и режимных параметров гидролитической камеры. (Материалы и методы) Рассмотрена система сил; которые действуют на частицу материала; опирающуюся на винтовую поверхность горизонтального шнека и прижатую к стенке кожуха. (Результаты и обсуждение) В результате проекции всех активных сил; действующих на частицу материала; и ус­ловно приложенных к ней сил инерции получили систему уравнений. Установили; что мощность; необходимая на привод вала шнека; будет зависеть от состояния поверхностей винта шнека и кожуха; массы частицы; геометрических парамет­ров шнека; полярных координат; характеризующих расположение частицы в шнеке; а также кинематических параметров переносного вращения шнека. (Выводы) Заключили; что разработанное математическое описание процесса движения; которое учитывает физико-механические свойства и геометрию потока материала; позволит при проектировании выбрать оптимальные конструктивные и режимные параметры смесителя для эффективной транспортировки материалов.

1. Милушев Р.К., Епифанов В.Г. Использование белковых концентратов из растительного сырья для замещения в комбикормах кормов животного происхождения // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2019. N5. С. 48-68. EDN: STLKGL.

2. Булатов С.Ю., Симачкова М.С., Сергеев А.Г. и др. Особенности производства комбикормов в условиях сельскохозяйственных организаций в современных реалиях // Вестник НГИЭИ. 2022. N10(137). C. 59-67. DOI: 10.24412/2227-9407-2022-10-59-67.

3. Dorokhov A.S., Zagoruiko M.G., Maradudin A.M., Bashmakov I.A. Material movement within a single-screw extruder. Inmateh – Agricultural Engineering. 2021. N3(65). 421-429. DOI: 10.35633/INMATEH-65-44.

4. Савиных П.А., Алешкин А.В., Турубанов Н.В., Зырянов Д.А. Определение рациональных параметров смесителя теоретическими исследованиями взаимодействия винтовой поверхности шнека с материалом // Техника и технологии в животноводстве. 2021. N1 (41). С. 76-84. DOI: 10.51794/27132064-2021-1-76.

5. Шагарова А.А., Шапошников А.П., Тарасенко Л.Е. Рео­метрические исследования характеристик течения высоковязких сред в шнековых машинах при наличии тонкого пристенного слоя // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2014. N1(128). C.87-90. EDN: RVFVUZ.

6. Петренко С.С., Черненко Г.В., Адигамов К. Применение шнекового конвейера с оребренным кожухом в качестве рабочего органа смесителя сыпучих материалов // Современные проблемы науки и образования. 2013. N4. C. 77-82. EDN: ROFSQJ.

7. Зубкова Т.М., Мустюков Н.А., Токарева М.А. Построение архитектуры САПР одношнековых экструдеров с применением элементов искусственного интеллекта // Программные продукты и системы. 2016. Т. 29. N4. C. 176-182. DOI: 10.15827/0236-235x.116.176-182.

8. Брагинец С.В., Хлыстунов В.Ф., Бахчевников О.Н. и др. Исследование процесса смешивания компонентов кормов в горизонтальном смесителе // Проблемы развития АПК региона. 2016. N3(27). C. 110-114. DOI: 10.15217/issn2079-0996.2016.3.

9. Евстарова А.В. Закономерности движения потока буровой мелочи по винтовой поверхности шнека при бурении вертикальных скважин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. N3. С. 306-312. EDN: RGRBLH.

10. Загоруйко М.Г., Васильчиков В.В., Мамахай А.К. Имитационное моделирование параметров шнека экструдера // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. N4(14). C. 71-77. DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-4-71-77.

11. Протасов А.А., Макаров С.А., Данилин А.В., Левченко Г.В. Теоретические исследования кинематических параметров движения материала в пресс-экструдере // Аграрный научный журнал. 2019. N12. C. 105-109. DOI: 10.28983/asj.y2019i12pp105-109.

12. Брусенков А.В., Коновалов Д.Н. Разработка, проектирование и методика расчета конструктивно-технологических характеристик шнекового измельчителя корнеплодов // Вестник машиностроения. 2022. N10. C. 2431. DOI: 10.36652/0042-4633-2022-10-24-31.

13. Загоруйко М.Г., Дорохов А.С., Марадудин А.М. Обос­нование основных параметров шнекового экспандера для переработки высокопротеиновых культур // Нива Поволжья. 2020. N2(55). C. 124-131. DOI: 10.36461/NP.2020.2.55.019.

14. Зубелевич О.Э. Принцип Даламбера - Лагранжа: геометрический аспект // Сибирский журнал индустриальной математики. 2020. N3(83). C. 31-39. DOI: 10.33048/SIBJIM.2020.23.303.

15. Богданова С.Б., Гладков С.О. О траекториях тел в неинерциальных системах отсчета // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2023. N84. C. 68-80. DOI: 10.17223/19988621/84/6.

16. Marczuk A., Misztal W., Savinykh P. et al. Improving efficiency of horizontal ribbon mixer by optimizing its constructional and operational parameters. Eksploatacja i niezawodnosc. 2019. N2(21). 220-225. DOI: 10.17531/ein.2019.2.5.

17. Булатов С.Ю., Нечаев В.Н., Пронин А.Н., Сергеев А.Г. Результаты исследований рабочего процесса шнекового дозатора сухих сыпучих компонентов с шаговым электродвигателем // Техника и оборудование для села. 2024. N1(319). C. 33-36. DOI: 10.33267/2072-9642-2024-1-33-36.