Результаты исследований центробежно-роторного измельчителя зерна

05.20.01 УДК: 631.363.2

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЦЕНТРОБЕЖНО-РОТОРНОГО ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ЗЕРНА

© 2019

Петр Алексеевич Савиных, профессор, доктор технических наук главный научный сотрудник лаборатории механизации животноводства Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, Киров (Россия) Алексей Юрьевич Исупов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории механизации животноводства Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, Киров (Россия) Илья Игоревич Иванов, преподаватель кафедры технические системы в агробизнесе Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н. В. Верещагина, Вологда - Молочное

Аннотация

Введение: рассмотрены основные проблемы и пути развития современного кормоприготовительного производства; основные достоинства и недостатки машин, применяемых для производства концентрированных кормов. Предложена конструкция измельчителя зерна с низким энергопотреблением ипоставлена цельисследования измельчителя зерна центробежно-роторного типа с ножевым рабочим органом.

Материалы и методы: описаны конструкция и принцип работы измельчителя зерна центробежно-роторного типа. Представленыиспользуемые в ходе исследований измерительные средства, методики и программы для обработки экспериментальных данных, а также основные критерии оптимизации и факторы. Результаты: представлены данные сравнительных исследований измельченного зерна, полученные на роторно-центробежной дробилке и молотковой дробилке «ЗУБР-1», а также результаты поисковых исследований по установлению взаимосвязей и влиянию различных факторов на энергетические, технологические и качественные показатели, полученные с использованием методики планирования многофакторного эксперимента. Описаны результаты поиска оптимальных конструктивных, кинематических и технологических режимов работы с использовнием плана Бокса-Бенкина, которое позволяют получить продукт, отвечающий зоотехническим требованиям для различных групп животных, а также имеющие минимальное энергопотребление и высокую производительность. Сделаны заключения о целесообразности использования на различных этапах критериев оптимизации, отвечающих за качество продукта.

Обсуждение: дано заключениео результатах каждого этапа исследования, а также о влиянии факторов на энергетические, технологические и качественные показатели измельчителя зерна центробежно-роторного типа. Заключение: приведены оптимальные режимы работы и оптимальные значения факторов для получения желаемого качества дерти при минимальном энергопотреблении и максимальной производительности предлагаемой конструкции измельчителя зерна центробежно-роторного типа с ножевым рабочим органом. Ключевые слова: дерть, дробилка, зерно, зоотехнические требования, измельчитель центробежно-роторного типа, планирование многофакторного эксперимента, потребляемая мощность, производительность, резанье, эксперимент.

Для цитирования: Савиных П. А., Исупов А. Ю., Иванов И. И., Результаты исследований центробежно-роторного измельчителя зерна // Вестник НГИЭИ. 2019. № 8 (99). С. 18-33

RESULTS OF THE RESEARCH CENTRIFUGAL-ROTARY GRAIN CRUSHER

© 2019

Petr Alekseevich Savinyh, Dr. Sci. (Engineering), professor, Chief researcher of the laboratory of mechanization of animal husbandry

Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky, Kirov (Russia) Aleksej Jur'evich Isupov, Ph. D. (Engineering), senior researcher of the laboratory of mechanization of animal husbandry

Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky, Kirov

18

Ilya Igorevich Ivanov, lecturer of the chair of technical systems in agribusiness

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Vologda State Dairy Farming Academy by N. V. Vereshchagin»

Abstract

Introduction: the main problems and ways of development of modern fodder production are considered. The main advantages and disadvantages of machines used for the production of concentrated feed are, presented. Low-power grain crusher design proposed The goals and objectives for the study of a centrifugal rotary grain crusher are set. Materials and methods: describes the design and principle of operation of the centrifugal rotary type grain crucher. Measuring tools, techniques and programs for processing experimental data. The main optimization criteria and factors used in the course of research are described.

Results: the data of comparative studies of crushed grain obtained on a rotary centrifugal crusher and hammer crusher «ZUBR-1» are presented. The results of exploratory research on the establishment of relationships and the influence of various factors on energy, technological and quality indicators obtained using the planning methodology of a multidimensional experiment are presented. The results of the search for optimal design, kinematic and technological modes of operation allow to obtain a product that meets the zootechnical requirements for various groups of animals, as well as having a minimum power consumption and high performance. Conclusions are made about the appropriateness of using at various stages of optimization criteria responsible for the quality of the product. Discussion: conclusions about the results of each phase of the study. The conclusion is made about the influence of individual factors on the energy, technological and quality indicators of a centrifugal-rotary grain crucher. Conclusion: the optimal operating modes and optimal values of factors for obtaining the required quality of the product with minimum energy consumption and maximum performance of the proposed design of a centrifugally rotary shredder type with a knife working body are given.

Keyword: dert, grain, zootechnical requirements, centrifugal rotary type chopper, crusher, knives, experiment, planning of a multifactorial experiment, power consumption, performance.

For citation: Savinyh P. A., Isupov A. J., Ivanov I. I., Results of the research centrifugal-rotary grain crusher // Bulletin NGIEI. 2019. № 8 (99). P. 18-33

Введение

Одной из целей мирового промышленного сельскохозяйственого производства является его оптимизация, и Российская Федерация в этом не исключение. Хорошим дополнительным толчком для внедрения перспективных и высокоэффективных технологий по энергосбережению, производительности и качества получаемого продукта послужила политика импортозамещения и государственной поддержки отечественного производителя. Одним из ключевых полигонов по внедрению новых технологий стал агропромышленный комплекс. Из-за относительно легкого входа в этот бизнес. Однако его основной проблемой является высокое энергопотребление, отражающейся на стоимости конечного продукта. Так, например, в себестоимости продукции животноводческой отрасли затраты, связанные с их производством, хранением и приготовлением кормов для сельскохозяйственных животных, составляют не менее 50 %. При этом лишь четверть энергии корма расходуется на сам продукт, а оставшаяся часть расходуется на физиологические нужды животного [10]. В связи с этим увеличение питательности и усвояемости кормов при их невы-

сокой стоимости является важной задачей науки и техники современности.

Главными векторами решения вышеобозна-ченной проблемыявляются совершенствование и оптимизациясуществующих конструкций машин и механизмов, а также внедренние новых высокоэффективных технологийподготовки кормов к скармливанию сельскохозяйственным животным.

Наиболее широкое распространение в мировом промышленном производстве и в частности в животноводстве получил метод измельчения исходного продукта. Способов измельчения достаточно много [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12]. Однако в последне время наибольший практический интерес представляют разработки, действующие в пограничных областях, например, совмещающие процесс измельчения срезом и скалыванием [4; 5; 8; 10; 11; 14].

Как в промышленном производстве комбикормов и в частном подворье фермеров для измельчения зерна чаще всегоиспользуются молотковые дробилки и вальцовые станки, а в отдельных случаях дисковые дробилки или жернова. Это связано с дешевизной, простотой и надежностью этих конструкций.

К недостаткам молотковых дробилок относят [10, с. 44]:

- большие расходы энергии на единицу измельчённого продукта (до 54 МДж/т);

- высокое содержание пылевидной или тонкодисперсной фракции в готовом продукте (при среднем и мелком размоле до 30 %);

- быстрый износ рабочих органов;

- высокую металлоемкость (до 500 кг-ч/т).

К недостаткам валковых станков относят [10, с. 40-42]:

- более низкие, но все равно достаточно высокие в сравнении с молоткой дробилкой энергетические затраты на производство единицы продукта;

- низкую производительность;

- низкую степень дробления материалов;

- быстрый износ рабочих органов.

Перспективой конструкцией являются центробежные измельчители, так как они отличаются высокими показателями энергоэкономичности. По причине использования центробежных сил инерции для подвода измельчаемого материала к рабочим органам и отвода готового продукта из рабочей камеры, а не энергозатратного пневмотранспорта как в молотковых дробилках.

К явным же недостаткам центробежных дробилок относят [10, с. 51...58]:

- снижение качества получаемого продукта при увеличении производительности измельчителя за счет увеличения количества целых и недоизмель-ченных частиц измельчаемого материала в готовом продукте;

- не возможность измельчения зерна с повышенной влажностью, а также семян масличных культур.

Также в таких измельчителях могут в качестве рабочих органов устанавливаться ножи или молотки [3; 4; 5; 10; 11]. Однако использование ножей явлется более перспективным методом измельчения в данной конструкции в виду возможности дополнительно снизить энергозатраты без потери качества получаемого продукта.

Обзор научно-технической и патентной литературы по исследуемой проблеме [2; 3; 4; 5; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14] показал, что постоянное желание повысить рентабельность и качество корма привело к созданию огромного многообразия машин для измельчения, что говорит о несовершенстве существующих конструкций измельчителей. В результате продолжаются поиски конструкции универсальной измельчающей машины, имеющей низкие энергетические и эксплуатационные затраты при высоком качестве получаемого продукта.

В результате совместной работы ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА имени Н. В. Верещагина» и ФАНЦ ФГБНУ Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого был предложен измельчитель центробежно-роторного типа с ножевыми рабочим органом [15; 16]. Конструкция и принцип работы которого будет представлен ниже.

Целью проводимых исследований являлась оценка конструктивных параметров и технологических режимов работы, выявленных в ходе анализа, предложенной конструкции измельчителя роторно-центробежного типа на качество получаемого продукта - измельченного зерна, энергетических показателей и производительности.

Материалы и методы

Исследования конструктивных параметров и режимов работы, предлагаемой конструкции устройства для измельчения зерна роторно-центробежного типа на энергетические, качественные и эксплуатационные показатели осуществлялись на материально-технической базе ФГБОУ ВО «Вологодская ГМХА имени Н. В. Верещагина» в 2017 и 2018 годах [17; 18; 19; 20]. Общий вид экспериментальной установки измельчителя центро-бежно-роторного типа изображен на рисунке 1.

При этом устройство для измельчения зерна роторно-центробежного типа (рис. 2, а) состоит из неподвижного корпуса 1 с загрузочным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса соосно установлены два вращающихся смежных диска: верхний 4 (рис. 2, б) и нижний 5 (рис. 2, в). На рабочей поверхности нижнего диска 5 выполнены кольцевые выступы 6, а на рабочей поверхности верхнего диска 4 установлены ножи 7, которые выполнены в виде ромба с малыми углами заточки относительно больших диагоналей, причем наружный ряд ножей 8 образует сепарирующую поверхность, изменение угла наклона которых позволяет бесступенчато регулировать степень измельчения материала. Нижний диск 5 имеет в радиальном направлении сквозные пазы 9, выполненные под наклоном в сторону, противоположную направлению вращения данного диска. Нижний диск 5 укреплен на фланце приводного вала 10 и приводится во вращение посредством установленного на нем шкива 11. Верхний диск 4 жестко закреплен к неподвижному корпусу 1. В верхней части неподвижного корпуса установлена приемная камера 12, которая образована вертикальными стенками. Приемная камера 12 в верхней части сообщена с загрузочным патрубком 2 и посредством радиальных окон 13 связана с рабочей камерой 14, представляющей собой пространство между дисками 4 и 5.

Рабочий процесс измельчения зерна в устройстве роторно-центробежного типа осуществлялся следующим образом. Поступающее зерно подвергается механическому воздействию первой режущей пары, далее под действием центробежных сил предварительно измельченный материал двигается по сквозным пазам к следующей

паре. А далее измельченное зерно - дерть, достигнув наружного ряда ножей 8, которые образуют сепарирующую поверхность, проходит в зазор между ножами 8 и под воздействием воздушного потока, создаваемого вращающимся нижним диском 5, выходит из корпуса 1 через выходной патрубок 3.

Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки для измельчения зерна центробежного-роторно типа Fig. 1. General view of the experimental machine for grinding grain centrifugal-rotary type

a)

б)

в)

Рис. 1. Общий вид: устройства для измельчения зерна центробежного-роторно типа (а) [15];

верхнего диска

Для предварительной оценки работоспособности конструкции и определения диапазона варьирования параметров измельчителя использовалась методика однофакторного эксперимента. Одним из таких исследований явилось определение частоты вращения нижнего диска измельчителя на качество получаемого продукта. При этом результаты разбора проб измельченного зерна (дерти) и построен-ныепо этим даннным графики помольных характеристик сравнивалась с близкой по производитель-

ности к экспериментальной установке молотковой дробилкой «ЗУБР-1», имеющей частоту вращения молоткового ротора - 2 830 мин-1 и деку решета, установлененную на средний помол.

Для достижения поставленной цели исследования по установлению взаимодействий факторов и поиску оптимальных режимов работы измельчителя зерна центробежно-ротрного типа на энергетические, технологические и качественные показатели работы для сокращения объема проводимых исследований

осуществляли с помощью методики планирования многофакторного эксперимента [21; 22; 23].

Анализ предлагаемой конструкции центро-бежно-роторного измельчителя, а также исследова-

ний по измельчению зерновых материалов резаньем и аналогичных измельчителей [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12], позволил выделить ряд факторов, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1. Наименование, размерность, условное обозначение и регулирование факторов Table 1. Name, dimension, symbol and method of changing factors

Факторы/ Наименование/ Размерность/ Варьирование фактора/

Factors Name Dimension Variation of factors

х1

х2

хз

х4

х5

хб

х?

подача зерна/ кг/сек /

the grain flow kg/sec

sec

мм / mm

шт. / piece

частота вращения / rotational speed

открытие сепарирующей поверхности/ the opening of the separating surface число ножей на первой ступени измельчения/ the number of blades on the first stage of grinding число ножей на второй ступени измельчения/ шт. /

number of knives in piece

the second stage of

grinding состояние ножей/ condition of knives

Наличие вставки/ part installation

изменение частоты вращения частотным преобразователем вала электродвигателя лопастного питателя /changing the speed of the frequency converter of the motor shaft of the blade conveyor изменение частоты вращения частотным преобразователем вала электродвигателя / changing the speed of the frequency converter of the motor shaft

установка зазора между плоскостями соседних ножей образующих сепарирующую поверхность

регулирование количества ножей верхнего диска на первой ступени измельчения / adjusting the number of blades of the upper disc at the first grinding stage

регулирование количества ножей верхнего диска на второй ступени измельчения / adjusting the number of blades of the upper disc at the second grinding stage

затупившиеся или новые ножи / bluntornew knives

добавлением или удалением вставки (рис. 4) в радиальные каналы (рис. 2) распределительной чаши нижнего диска/ adding or removing an insert (fig. 4) in radial channels (fig. 2) distribution of the Cup bottom disc

направление вращения

Рис. 3. Настройка открытия сепарирующей поверхности Fig. 3. Setting the opening of the separating surface

Рис. 4. Общий вид вставки с размерами Fig. 4. General view of insert with dimensions

При проведении многофакторного эксперимента за критерии оптимизации принимались: потребляемая мощность у1, в кВт, ипроизводитель-ность у2, выражаемая в кг/сек. А также критерии, оценивающие качество измельчаемомого продукта, которые прописаны в зоотехнических требованиях к концентированных кормам согласно ГОСТ 9268-90, ГОСТ 13299-71 и других. К таким показателям, непосредственно зависящим от результатов работы измельчающего устройства, относят крупность или модуль помола, процентное содержание в помоле

частиц более 3 мм, целых зерен и пылевидной фракции.

При этом рассев проб дерти и его оценку осуществляли с помощью ситового анализа.

Замер и запись показателей потребляемой мощности осуществлялся при помощи счетчика электрической энергии Меркурий 221, подключенного к ПК через интерфейс USB в CAN/RS-232/RS485 (рис. 5). Мгновенный контроль показателей отслеживался измерительным комплектом К-505.

Рис. 5. Комплект измерительного оборудования при проведении исследований Fig. 5. A set of measurement instruments in research

Производительность измельчителя у2 и подача материала в измельчитель x1 контролировалась с помощью секундомера и рассчитывалась как соотношение массы измельчаемого материала ко времени его измельчения или времени истечения из бункера соответсвенно.

При проведении экспериментов в качестве измельчаемого зернового материала применялся ячмень кондиционной влажности одного сорта и года.

Обработку данных однофакторного и многофакторного эксперимента осуществляли с помощью пакета программ MSExcel и StatGrapЫcs.

Результаты Предварительное исследование измельчителя зерна центробежно-роторного типа, осуществленное с помощью однофакторного экперимента, показало, что процентное содержание остатков на сите в зависимости от частоты вращения ротора, изменяемого в пределах от 505 до 1 167 мин-1 варьировалось

пределах 20 %. При этом содержание фракции менее 0,8 мм составляет 5,91...10,93 %, тогда как дерти, полученной на молотковой дробилки «ЗУБР-1», 39,55 %. Также следует отметить, что с ростом частоты вращения центробежно-роторного измельчителя степень помола уменьшается только до частоты в 842 мин-1 и в дальнейшем ее колебания незначительны. Сопоставление данных рассева дерти молотковой дробилки «ЗУБР-1» и предлагаемой конструкции центробежно-роторного измельчителя также показывает, что в гранулометрическом составе, получаемом на измельчителе зерна центробеж-

но-роторного типа, содержание в помоле частиц более 3 мм составляет 10,99 % при 505 мин-1, а при

1 167 мин-1 составляют 5,18 %, тогда как в молотковой дробилке их содержание минимально - 0,22 %.

Графики помольных характеристик измельчителя зерна роторно-центробежного типа в зависимости от частоты вращения имеют более выпрямленную линию Ш в отличие, от помольной характеристики, полученной на молотковой дробилке, где наблюдается сильная выпуклость в результате минимального содержания частиц с размером более

2 мм.

Таблица 2. Расчетные значения модуля помола центробежно-роторного измельчителя при различных частотах вращения и молотковой дробилки «ЗУБР-1»

Table 2. The calculated values of the grinding module of the centrifugal-rotary crusherat different speeds and hammer crusher« ZUBR-1»

ЗУБР-1 / Измельчитель зерна роторно-центробежного типа / Crusher grain centrifugal-rotary type

ZUBR 1 Частота вращения, мин-1/ Rotational speed, min-1

505 675 842 1 003 1167

Модуль

помола / The 1,173 2,177 1,969 1,835 1,868 1,838

module grind

R„ %

80

P„ %

60 40 20 0

.......... 1003 мин1 -♦- 1167мин' -•- ЗУБР-1 /ZUBR-1

Рис. 2. Изменение полных помольных характеристик «по минусу» зависимости от частоты вращения ротора измельчителя зерна роторно-центробежного типа и молотковой дробилки «ЗУБР-1» с настройками для среднего помола Fig. 6. Complete change of grinding characteristics «in minus» depending on the rotor speed of the grain chopper rotor-centrifugal type and parameters of the hammer mill «ZUBR-1» for medium grinding

мм / mm

- 505 мин'1 -*- 675 мин' ................... 842 мин 1

На следующем шаге проводилипоисковое исследование по установлению связей между выбранными нами факторами на критерии оптимизации потребляемой мощности у1 и производительности измельчителя у2 с использованием методики планирования многофакторного эксперимента [20]. Результаты ситового анализа позволили установить отсутствие в помоле целых зерен, но процентное содержание частиц более 3 мм варьировалось в пределах

0,4.60,8 %. Таким образом получаемый корм не соответствует зоотехническим требованиям для некоторых групп животных по процентному содержанию частиц с размером более 3 мм. Поэтому на данном этапе исследования наиболее значимым критерием для оценки качества получаемого продукта является процентное содержание частиц более 3 мм у3.

Для сокращения объема проводимых исследований использовалась матрица дробного фактор-

ного эксперимента типа 27-2. Факторы с диапазонами их варьирования представлены в таблице 3.

Анализ данных многофакторного дисперсионного анализа данных ANOVA (таблица 4) и по-лученныхпри этом уравнений регрессии (1), (2) и (3) позволил сделать вывод, что полученные модели являются статистически значимыми и могут описать происходящие процессы на уровне не менее 95 %.

ух = 3,89 + 0,12х1 + 0,2х2 - 0,15х3 + 0,30х5 -- 1 , 3 х6 + 0, 2 8хххз + 0, 1 2 ххх5 - 0,2 8 х2 х4 +

+0, 1 4хз х6 - 0, 1 8хз х7 + 0, 1 2 х4х7; у2 = 0,021 + 0,004хх + 0,003х2 - 0,001х3 +

+0,002х6 + 0,002 х^х 2 - 0, 0 0 1 хххз +

+0, 0 0 1 х2 хз + 0, 0 0 1 х2 х4; Уз = 13,1 + 1.71Х! - 3,38х2 - 5,6х3 + 2,4х4 +

+5 , 7 5 х5 + 8,8 8х6 - 2 , 6х7 + 3 , 0 1 ххх4 -

—1 , 6 8х2 х6 - 8, 1 6хз х6 + 3 , 2 хз х7.

Таблица 3. Факторы и уровни их варьирования Table 3. Factors and levels of variation

Нормированные уровни варьирования факторов/ Normalized levels of factor variation Факто ры / Factor

X1 X2 Хз Х4 Х5 Хб Х7

-1,0 +1,0

0,02 3

0,03 8

800 2,5 1200 3,2

9 3

18

9

«старые» /

old «новые»/ new

есть / yes нет / no

Таблица 4. Результаты дисперсионного анализа моделей

Наименование / Name У1 У2 Уз

P-value 0,0000 0,0000 0,0000

Errord.f. 20 18 20

Stnd. Error 0,465 0,0015 4,214

R-squared

94,26

95,64

95,89

Результаты поиска компромиссного решения по снижению количества потребляемой энергии у1 и процентного содержания частиц более 3 мм у2 с увеличением производительности у3 измельчителя зерна центробежно-роторного типа были осуществлены с помощью пакета программ StatGrapЫcs. Оптимальные значения факторов полученные при достижении компромиссного решения на выбранном

диапазоне варьирования факторов представлены в таблице 5. При этом достижение поставленных целей по количеству потребляемой мощности у1 от минимального значения составит 76 % (2,59 кВт), а производительность измельчителя у2 от максимального значения - 86 % (0,032 кг/с) при минимальном содержании частиц с размером более 3 мм у3 -100 % (0 %).

Таблица 5. Оптимальные значения факторов полученные в пакете программ StatGraphics Table 5. Optimal values of factors obtained in the StatGraphics software package

Фактор / Factor X1 X2 Хз Х4 Х5 Х6 Х7

Нормированное значение / Normalized value 1 1 1 0,057 -1 1 1

Поисковые исследования рабочего процесса измельчителя, осуществленные с помощью методики планирования эксперимента (рис. 7), позволили выявить наиболее значимые факторы, влияющих на производительность, энергетические и качествен-

ные показатели работы, а также отредактировать диапазоны варьирования некоторых факторов. На заключительном этапе исследования измельчителя зерна центробежно-роторного типа осуществлялся поиск оптимальных значений факторов (таблица 6).

Таблица 6. Факторы и уровни их варьирования Table 6. Factors and levels of variation

Нормированные уровни варьирования факторов/ Normalized levels of factors variation Факторы / Factors

Х1 Х2 Х3 Х5

-1 1,36 600 1,6 18

0 2,29 900 2,5 12

+1 3,03 1200 3,2 9

В качестве критериев оптимизации на заключительном этапе принимали: содержание в помоле частиц более 3 мм y3 и содержание в помоле пылевидной фракции y4.

Поиск оптимальных значений отсортированных факторов при достижении желаемых результатов критериев оптимизации центробежно-роторным измельчителем зерна был использован композици-

Таблица 7. Данные дисперсионного анализа ANOVA

Из анализа трехмерных графиков поверхностей отклика (рис. 8, рис. 9, рис. 10 и рис. 11) следует, что:

- минимальное энергопотребление у1 наблюдается при зафиксированном факторе х2 =1 при снижении значений факторов х1, х3 и х5. В выбранном диапазоне варьирования у1 изменяется от 0.10 кВт;

- максимальная производительность измельчителя у2 достигается при фиксации факторов х1, х3 и х5 на верхнем уровне варьирования, а фактора х2 на нулевом уровне. В выбранном диапазоне варьирования у2 изменяется от 0.2 кг/мин;

- снижение содержания частиц с размером более 3 мм у3 наблюдается при увеличении фактора х2 и снижении х1 при зафиксированном на верхнем уровне варьирования фактора х5. В выбранном диапазоне варьирования у3 изменяется от 0.3 %;

- содержание пылевидной фракции в дерти уменьшается при увеличении х2 и снижении уровня варьирования факторов х5 и х1 при зафиксированном значении х3 = 1. В выбранном диапазоне варьирования у4 изменяется от 0.25 %.

Обсуждение

Результаты предварительных исследований позволили установить, что увеличение окружной скорости рабочих органов приводит к пропорциональному снижению содержания в дерти частиц более 3 мм и росту пылевидной фракции. Однако в сравнении с молотковой дробилкой содержание пылевидной фракциии в дерти в 3,6.6,7 раз меньше

онный план Бокса-Бенкина второго порядка для четырех факторов.

После исключения из полученных моделей (4), (5), (6) и (7) малоэффективных факторов были получены скорректированные данные дисперсионного анализа ANOVA (таблица 7). Из анализа которых следует, что все полученные модели адекватны и достоверны на 95 % уровне значимости.

при полном отсутствии целых зерен в обоих случаях. Что говорит о возможности получать на измельчителях, работающих по методу скола и резанья, более качественного продукта, чем на молотковых дробилках, однако для хода дальнейших исследов-ний следует решить вопрос с содержанием частиц более 3 мм. Наложение полных помольных характеристик при частотах вращения ротора 842, 1 003 и 1 167 мин-1 и минимальном изменении процентного содержания частиц более 3 мм при этих значениях говорит о необходимости поиска оптимальных режимов работ в диапазоне от 800 до 1 200 мин-1.

Изменение частоты центробежно-роторного измельчителя позволит регулировать степень измельчения продукта в зависимости от зоотехнических требований, предъявляемых к различным группам животных. Полученная на измельчителе зерна центробежно-роторного типа дерть по своим характеристикам соответствует крупному и среднему помолу. В то время как помол, получаемый на молотковой дробилке, более близок к мелкому. Отмеченное наблюдение говорит о том, что дисперсия рассеивания случайной величины о в случае исследования помола зерна, полученного на измельчителе роторно-центробежного типа, выше и как следствие в дальнейшем возможна более плавная регулировка модуля помола. В итоге внедрение и использование частотного регулирования электропривода для измельчителя зерна роторно-центробежного типа сделает ее применение универсальным.

Table 7. ANOVA variance analysis data

Наименование / Name yi У2 Уз У4

P-value 0,0000 0,0001 0,0000 0,0000

Error d.f. 22 21 20 21

Stnd. error 0,953 0,364 0,626 3,805

R-squared 81,22 67,43 76,92 88,15

y1 = 7,5 39 + 1,71 7x1 - 0,82 2x2 - 2,712x| - 0,9 4x3 x5 ;

y2 = 2,09 6 + 0,3 78xx - 0,52 5x2 + 0,39 1x1x3 - 0,62 9x2 - 0,405x2; y3 = 2,2 3 5 - 0,5 78x2 + 0,5 76x3 - 1,403x2 - 0,75 1x2 - 1,078x2 x3 - 0,744x2 ; y4 = 3 1,748 + 5,872 x1 - 2,82 1x3 - 5,3 58x2 xs - 1 5,994x2 - 3,42 2x2.

производительность у,, кг/сек / productivity у„ kg/sec - содержание в помоле частиц более 3 мм у„ % / content in grinding of particles more than 3 mm y„ % Рис. 7. Двумерные сечения поверхности отклика Fig. 7. Two-dimensional sections of the response surface

Contours of Estimated Response Surfase

У,

^т о,о-2,о ШЗШ 2,0-4,0 4,0-6.0 шm 0,0-3,0 ¡ШЖ 8,0-10,0

-°'6 -W 0,2 0,6

подача зер,т {Л;) / ташЫ

1 '

«рс*

6,5

¿F

Рис. 8. Трехмерный график поверхностей отклика потребления измельчителем электроэнергии y1 при зафиксированном значении фактора х2=1 Fig. 8. Three-dimensional graph of the response surfaces of the energy consumption of the shredder y1 at a fixed value of the factor x2=1

Рис. 9. Трехмерный график поверхностей отклика производительности измельчителя y2 при зафиксированном значении фактора х5=1 Fig. 9. Three-dimensional graph of the surfaces of the response capacity of the grinder y2 at a fixed value of the factor x5=1

',) f grain

Рис. 10. Трехмерный график поверхностей отклика содержания в помоле частиц более 3 мм y3 при зафиксированном значении фактора х5=1 Fig. 10. Three-dimensional graph of the response surfaces of the content of particles in the grinding of more than 3 mm y3 at a fixed value of the factor x5=1

Рис. 11 . Трехмерный график поверхностей отклика содержания в помоле пылевидной фракции y4 при зафиксированном значении фактора х3=1 Fig. 11. Three-dimensional graph of the response surfaces of the content in the grinding of the dust fraction y4 at a fixed value of the factor x3=1

Результаты поискового исследования конструкции центробежно-роторного измельчителя и режимов его работы с использованием методики планирования многофакторного эксперимента говорят о том, что исследуемый измельчитель в выбранном диапазоне факторов является недогруженным; использование вставок x7 в распределительной чаше нижнего диска не оказывает желаемого положительного влияния на качество получаемого продукта и технологические параметрыизмельчителя у1 и у2; количество ножей на второй ступени x5 является более значащим фактором влияния на выбранные критерии оптимизации по сравнению с количеством ножей на первой ступени x4; также отмечается, что при снижении общего количества ножейнаблюдает-сяснижение потребляемой мощности и количества частиц с размером более 3 мм и росте производи-тельностиизмельчителя; выбранные в данном исследовании диапазоны варьирования факторов позволяют получать только средний и грубый помол; зазор сепарирующей поверхности и техническое состояние ножей являются одними из важнейших факторов, оказывающие влияние на выбранные критерии оптимизации у1, у2 и у3.

Результаты поиска оптимальных значений факторов при желаемом результате значений критериев оптимизации (таблица 5), выполненных с помощью пакета программ StatGraphics, показывают, что при подаче зерна x1 - 0,038 кг/сек., частоте вращения x2 - 1 200 об/мин, зазоре сепарирующей поверхности x3 - 3,2 мм, числе ножей на первой ступени x4 - 6 шт., а на второй ступени x5 - 9 шт., а также использовании «новых» ножей х6 и без вставок в распределительной чаше x7 - достигается по-

требляемая мощность у1 в 2,59 кВт при производительности у2 - 0,032 кг/сек и полном отсутствии в помоле частиц более 3 мм у3. При этом общее достижение результатов по предъявленным параметрам, составляет 87,8 %, что свидетельствует о необходимости измения диапазонов варьирования факторов для поиска оптимальных значений критериев у1, У2 иу3.

По результатам проведенного исследования и поиска оптимальных значений факторов было принято решение для факторов подачи материала x1, частоты вращения ротора x2 и величины открытия сепарирующей поверхности х3 расширить интервал варьирования, а от установки вставки x7 в распределительной чаше нижнего диска отказаться вообще или провести дополнительные исследования с измененной формой и размерами вставки х7. При этом число ножей на внутреннем кольце x4 ограничить - 3 шт., а состояние ножей x6 - новые. Также рассмотреть возможность исследования различных углов заточки ножей.

Исследования по поиску оптимальных значений факторов измельчителя зерна центробежно-роторного типа с использованием методики планирования многофакторного эксперимента и обработки полученных данных с помощью пакета программ Statgraphics позволило определить влияние выбранных факторов на критерии оптимизации и определить оптимальные конструктивно-технологические параметры работы измельчителя зерна роторно-центробежного действия. Так наилучшее качество дерти (содержание частиц более 3 мм - 0 % и пылевидной фракции - не более 10 %) достигается при частоте вращения ротора х2 = 0, (900 об/мин), числе

установки ножей х5 = -1 (18 шт.), а также при минимальной подаче зернового материала х1 = -1 (1,36 кг/мин) и величине открытия сепарирующей поверхности х3 = -1 (1,6 мм) при этом потребляемая мощность составит 1,5 кВт, а производительность -1,41 кг/мин.

Заключение

Предлагаемая конструкция центробежно-роторного измельчителя зерна с ножевым рабочим органом позволяет получать продукт с более низким содержанием пылевидной фракции чем в молотковой дробилке. В результате проведенных предварительных, поисковых и исследований по выбору оптимальных режимов работы с использованием методик однофакторного и планирования многофакторного эксперимента производительность измельчителя зерна центробежно-роторного

типа составила 1,41 кг/мин (0,0235 кг/сек), а потребляемая мощности - 1,5 кВт при соответствии получаемого продукта ГОСТ 9268-90. Изменение частоты вращения и подачи зернового материала позволяет регулировать содержание частиц с размером более 3 мм и пылевидной фракции, тем самым влияя на значение модуля помола и подбирая качество дерти, подходящее для всех зоотехнических требований. Оптимальными конструктивными решениями будут следующие: количество ножей на первой ступени - 3 шт., количество ножей на второй ступени - 18 шт., установка зазора сепарирующей поверхности - 3,2 мм, отсутствие вставок в радиальных каналах распределительной чаши нижнего диска, а также использование новых ножей. При затоплении ножей содержание пылевидной фракции повышается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Булатов С. Ю.,. Нечаев В. Н., Савиных П. А. Разработка дробилки зерна для крестьянских хозяйств и результаты исследований по оптимизации её конструктивно-технологических параметров. Нижегородский государственный инженерно-экономический институт, Княгинино, 2014. 156 с.

2. Дружинин Р. А. Совершенствование рабочего процесса ударно-центробежного измельчителя : дис. канд. техн. наук. Воронеж, 2014. 169 с.

3. Миронов К. Е. Повышение эффективности процесса измельчения зерна с обоснованием параметров рабочих органов дробилки ударно-отражательного действия: диссер. канд. техн. наук. Княгинино, 2018. 142 с.

4. Иванов В. В. Совершенствование режимов работы дискового измельчителя кормового зерна : дис. канд. техн. наук. Зерноград, 2014. 132 с.

5. Пушкарев А. С. Повышение эффективности процесса измельчения зерна путем применения рабочих органов с режущими элементами криволинейной формы : Автореф. канд. техн. наук. Барнаул, 2018. 22 с.

6. Савиных П. А., Булатов С. Ю., Миронов К. Е., Нечаев В. Н. Разработка и использование методики определения оптимального положения загрузочного окна дробилки зерна ударно-отражательного действия // Пермский аграрный вестник. № 1 (21), 2018. С. 4-14.

7. Савиных П. А., Нечаев В. Н., Нечаева М. Л. Молотковая дробилка со смещенным вентилятором // Сельский механизатор. 2017. № 1. С. 48.

8. Солнцев Р. В. Центробежный измельчитель зерна // Вестник Алтайского аграрного университета. Выпуск № 4 (66), 2010. С. 76-80.

9. Сысуев В. А., Алешкин А. В., Савиных П. А. Кормоприготовительные машины. Теория, разработка, эксперимент. Том I. Киров : Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2008. 640 с.

10. Сергеев Н. С. Центробежно-роторные измельчители фуражного зерна : дис. ... докт. техн. наук. Челябинск, 2008. 315 с.

11. Фомин В. В. Снижение энергоемкости и повышение однородности измельчения зерна в малогабаритном центробежно-роторном измельчителе : Автореф. дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 2010. 23 с.

12. Шагдыров И. Б. Обоснование параметров многоступенчатой дробилки фуражного зерна : дис. . канд. техн. наук. Челябинск, 1988. 220 с.

13. Мельников С. В., Вагин Б. И., Андреев П. А. и др. Механизация животноводческих ферм. М. : Колос, 1969. 440 с.

14. Палицын А. В. Иванов И. И. Разработка и поисковые результаты исследований измельчителя роторно-центробежного типа фуражного зерна для крестьянских хозяйств // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: Мосоловские чтения: материалы международной научно-практической конференции. Мар. гос. ун-т. Йошкар-Ола, 2017. Вып. XIX. С. 284-289.

15. Сухляев В. А., Молин А. А., Мезляков И. Н. (2014). Патент № 146644, Российская Федерация, МПК В02С 13/00 (20.10.2014). Устройство для измельчения сыпучих материалов. Бюл. № 29.

16. Савиных П. А., Сайтов В. Е., Сухляев В. А., Иванов И. И., Палицын А. В., Кузнецов Н. Н. Патент № 2656619 Российская Федерация, МПК В02С 13/00 (06.06.2018) Устройство для измельчения сыпучих материалов. Бюл. № 16.

17. Иванов И. И., Палицын А. В., Савиных П. А. Теоретические и практические аспекты исследования экспериментального измельчителя фуражного зерна роторно-центробежного типа // Агроэкологические и организационно-экономические аспекты создания и эффективного функционирования экологических стабильных территорий: материалы мат-лы Всероссийской. научно-практ. конф. Чебоксары, 2017. С. 653.

18. Савиных П. А., Исупов А. Ю., Кузнецов Н. Н., Иванов И. И. Оценка влияния различных режимов работы измельчителя зерна роторно-центробежного типа на качество получаемого продукта // Энергосберегающие агротехнологии и техника для северного земледелия и животноводства: монография /под общей редакцией В.А. Сысуева. Киров: ООО «Кировская областная типография», 2018. С. 269-274.

19. Савиных П. А., Палицын А. В., Иванов И. И. Исследование измельчителя фуражного зерна роторно-центробежного типа с различными рабочими органами // Молочнохозяйственный вестник. № 2 (26). II кв. 2017. С.119-129.

20. Ivanov I. I., Palitsyn A. V., Savinykh P. A., Isupov A. Yu. Результаты практических исследований экспериментального измельчителя фуражного зерна роторно-центробежного типа // Проблемы интенсификации животноводства с учетом охраны окружающей среды и производства альтернативных источников энергии, в том числе биогаза. Монография под науч. ред. проф. Вацлава Романюка. Фаленты-Варшава, 2018. С. 55-60.

21. Мельников С. В., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Ленинград : Колос, 1980. 168 с.

22. Монтгомери Д. К. Планирование эксперимента и анализ данных (пер. с англ.). Ленинград : Судостроение, 1980. 380 с.

23. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: методы планирования эксперимента (пер. с англ.). М. : Мир, 1981. 520 с.

Дата поступления статьи в редакцию 20.05.2019, принята к публикации 21.06.2019.

Информация об авторах: Савиных Петр Алексеевич, профессор, доктор технических наук, Главный научный струдник лаборатории механизации животноводства

Адрес: Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, 610007, Россия, Киров, у-л. Ленина, д. 166а E-mail: peter.savinyh@mail.ru Spin-код: 5868-9317

Исупов Алексей Юрьевич, кандидат технических наук,

старший научный струдник лаборатории механизации животноводства

Адрес: Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого, 610007, Россия, Киров, ул. Ленина, д. 166а E-mail: isupoff.aleks@yandex.ru Spin-код: 5349-5383

Иванов Илья Игоревич, преподаватель кафедры технические системы в агробизнесе

Адрес: Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н. В. Верещагина, 160555,

Вологодская область, г. Вологда, с. Молочное, ул. Шмидта, д. 2

E-mail: kadyichina@mail.ru

Spin-код: 5074-9360

Заявленный вклад автора: Савиных Петр Алексеевич: общее руководство проектом, анализ данных и дополнение текста статьи. Исупов Алексей Юрьевич: анализ полученых результатов и написание окончательного текста. Иванов Илья Игоревич: проведение экспериментов, анализ полученых результатов и написание первоначального текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

31

REFERENCES

1. Bulatov S. Ju.,. Nechaev V. N, Savinyh P. A. Razrabotka drobilki zerna dlja krest'janskih hozjajstv i rezul'taty issledovanij po optimizatsii konstruktivno-tehnologicheskih parametrov [Development of grain crusher for farms and results of research on optimization of its design and technological parameters], Nizhegorodskij gosudarstvennyj inzhenerno-ekonomicheskij institut, Knjaginino, 2014. 156. p.

2. Druzhinin R. A. Sovershenstvovanie rabochego processa udarno-centrobezhnogo izmel'chitelja [Improving workflow centrifugal chopper. Ph. D. (Engineering) diss.] Voronezh, 2014. 169 p.

3. Mironov K. E. Povyshenie effektivnosti processa izmel'chenija zerna s obosnovaniem parametrov rabochih organov drobilki udarno-otrazhatel'nogo dejstvija [Improving the efficiency of the grain grinding process with the justification of the parameters of the working bodies of the crusher shock-reflective action. Ph. D. (Engineering) diss.], Knjaginino, 2018. 142 p.

4. Ivanov V. V. Sovershenstvovanie rezhimov raboty diskovogo izmel'chitelja kormovogo zerna [The development of operating modes of the disk of the chipper feed grains. Ph. D. (Engineering) diss.], Zernograd, 2014. 132 p.

5. Pushkarev A. S. Povyshenie effektivnosti processa izmel'chenija zerna putem primenenija rabochih organov s rezhushhimi elementami krivolinejnoj formy [Improving the efficiency of the process of grinding grain by the use of the working bodies with the cutting elements of curvilinear form. Ph. D. (Engineering) thesis], Barnaul, 2018. 22 p.

6. Savinyh P. A., Bulatov S. Ju., Mironov K. E., Nechaev V. N. Razrabotka i ispol'zovanie metodiki opredelenija optimal'nogo polozhenija zagruzochnogo okna drobilki zerna udarno-otrazhatel'nogo dejstvija [Development and use of methods for determining the optimal position of the loading window of the grain crusher shock-reflective action], Permskij agrarnyj vestnik [Perm agricultural Bulletin], No. 1 (21), 2018. pp. 4-14.

7. Savinyh P. A., Nechaev V. N., Nechaeva M. L. Molotkovaja drobilka s osmeshhennym ventiljatorom [Hammer mill with a displaced fan],Sel'skij mehanizator [Rural mechanic], 2017. No. 1. 48 p.

8. Solntsev R.V. Tsentrobezhnyj izmel'chitel' zerna [Centrifugal grain shredder], Vestnik Altajskogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai agrarian University], No. 4 (66), 2010. pp. 76-80.

9. Sysuev V. A., Aleshkin A. V., Savinyh P. A. Kormoprigotovitel'nye mashiny. Teorija, razrabotka, eksperiment [Kormoprigotuvannya machine. Theory, development, experiment], Vol. I. Kirov: Zonal'nyj NIISH Severo-Vostoka, 2008. 640 p.

10. Sergeev N. S. Tsentrobezhno-rotornye izmel'chiteli furazhnogo zerna [Centrifugal-rotary feed grain shredders. Dr. Sci. (Engineering) diss.], Cheljabinsk, 2008. 315 p.

11. Fomin V. V. Snizhenie energoemkosti i povyshenie odnorodnosti izmel'chenija zerna v malogabaritnom centrobezhno-rotornom izmel'chitele [Reducing energy consumption and improving the uniformity of the crushing of grain in small sized centrifugal rotary grinder. Ph. D. (Engineering) thesis], Novosibirsk, 2010. 23 p.

12. Shagdyrov I. B. Obosnovanie parametrov mnogostupenchatoj drobilki furazhnogo zerna [Justification of parameters of multistage crushers of feed grains. Ph. D. (Engineering) diss.], Cheljabinsk, 1988. 220 p.

13. Mel'nikov S. V., Vagin B. I., Andreev P. A. i dr. Mehanizacija zhivotnovodcheskih ferm [Mechanization of livestock farms]. Moskow: Kolos, 1969. 440 p.

14. Palitsyn A. V. Ivanov I. I. Razrabotka i poiskovye rezul'taty issledovanij izmel'chitelja rotorno-centrobezhnogo tipa furazhnogo zerna dlja krest'janskih hozjajstv [Development and search results of research of the chopper of rotary-centrifugal type of feed grain for farms], Aktual'nye voprosy sovershenstvovanija tehnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozjajstva: Mosolovskie chtenija: materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Topical issues of improving the technology of production and processing of agricultural products]/ Mar. gos. un-t. Joshkar-Ola, 2017. Vol. XIX. pp. 284-289.

15. Suhljaev V. A., Molin A. A., Mezljakov I. N. (2014). Patent No. 146644, Rossijskaja Federacija, MPK B02S 13/00 (20.10.2014). Ustrojstvo dlja izmel'chenija sypuchih materialov [Device for grinding bulk materials]. Bul. No. 29.

16. Savinyh P. A., Saitov V. E., Suhljaev V. A., Ivanov I. I., Palicyn A. V., Kuznecov N. N. Patent No. 2656619 Rossijskaja Federacija, MPK B02S 13/00 (06.06.2018) Ustrojstvo dlja izmel'chenija sypuchih materialov [Device for grinding bulk materials]. Bul. No. 16.

17. Ivanov I. I., Palitsyn A. V., Savinyh P. A. Teoreticheskie i prakticheskie aspekty issledovanija jeksperimental'nogo izmel'chitelja furazhnogo zerna rotorno-centrobezhnogo tipa [Theoretical and practical aspects of the study of the experimental feed grain chopper of rotor-centrifugal type], Agrojekologicheskie i organizacionno-jekonomicheskie aspekty sozdanija i jeffektivnogo funkcionirovanija jekologicheskih stabil'nyh territorij: materialy

mat-ly Vserossijskoj. nauchno-prakt. konf. [Agroecological and organizational and economic aspects of the creation and effective functioning of environmentally stable territories], Cheboksary, 2017. pp. 653.

18. Savinyh P. A., Isupov A. Ju., Kuznetsov N. N., Ivanov I. I. Otsenka vlijanija razlichnyh rezhimov raboty izmel'chitelja zerna rotorno-centrobezhnogo tipa na kachestvo poluchaemogo produkta [evaluation of the effect of different modes of the grain refiner of the rotary centrifugal type on the quality of the product], Jenergosberegajushhie agrotehnologii i tehnika dlja severnogo zemledelija i zhivotnovodstva: monografija [Energy Saving agricultural technologies and machinery for the Northern agriculture and livestock sectors], In V. A. Sysueva (ed.). Kirov: OOO «Kirovskaja oblastnaja tipografija», 2018. pp. 269-274.

19. Savinyh P. A., Palitsyn A. V., Ivanov I. I. Issledovanie izmel'chitelja furazhnogo zerna rotorno-centrobezhnogo tipa s razlichnymi rabochimi organami [Study of fodder grain grinder rotary centrifugal type with various working bodies], Molochnohozjajstvennyj vestnik [Molochnokonservnyi Bulletin], No. 2 (26), II kv. 2017, pp.119-129.

20. Ivanov I. I., Palitsyn A. V., Savinykh P. A., Isupov A.Yu. Rezul'taty prakticheskih issledovanij jeksperimental'nogo izmel'chitelja furazhnogo zerna rotorno-centrobezhnogo tipa [The results of practical studies of the experimental chopper feed grain rotary centrifugal type], Problemy intensifikacii zhivotnovodstva s uchetom ohrany okruzhajushhej sredy i proizvodstva al'ternativnyh istochnikov jenergii, v tom chisle biogaza [Problems of intensification of animal husbandry, taking into account environmental protection and the production of alternative energy sources, including biogas]. Monografija pod nauch. red. prof. Vaclava Romanjuka. Falenty-Varshava, 2018. pp. 55-60.

21. Mel'nikov S. V., Aleshkin V. R., Roshhin P. M. Planirovanie eksperimenta v issledovanijah sel'skohozjajstvennyh processov [Experiment Planning in researches of agricultural processes]. Leningrad: Kolos, 1980.168 p.

22. Montgomeri D.K. Planirovanie eksperimenta i analiz dannyh (per. s angl.) [Design of experiments and data analysis (transl.from English.)]. Leningrad: Sudostroenie, 1980. 380 p.

23. Dzhonson N., Lion F. Statistika i planirovanie eksperimenta v tehnike i nauke: metody planirovanija eksperimenta (per. s angl.) [Statistics and planning of the experiment in engineering and science: methods of planning the experiment (lane.)]. Moscow: Mir, 1981. 520 p.

Submitted 20.05.2019; revised 21.06.2019.

About the authors: Petr A. Savinyh, Dr. Sci. (Engineering), professor, Chief researcher of the laboratory of mechanization of animal husbandry

Address: Federal Agricultural Research Center of the North-East named after N. V. Rudnitsky, 610007, Russia, Kirov,

Lenin street, 166a

E-mail: peter.savinyh@mail.ru

Spin code: 5868-9317

Aleksej J. Isupov, Ph. D. (Engineering),

Senior researcher of the laboratory of mechanization of animal husbandry

Address: Federal Agricultural Research Center of the North-East named after N. V. Rudnitsky, 610007, Russia, Kirov,

Lenin Street, 166a

E-mail: isupoff.aleks@yandex.ru

Spin code: 5349-5383

Ilya I. Ivanov, Lecturer of the chair of technical systems in agribusiness

Address: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Vologda State Dairy Farming Academy by N. V. Vereshchagin», 160555, Vologda, Vologda, Molochnoe village, Shmidta Str., 2 E-mail: kadyichina@mail.ru Spin code: 5074-9360

Contribution of the authors: Petr A. Savinyh : managed the research project, analysing and suppelementing the text. Aleksej J. Isupov: analyseddata and writing the final text.

Ilya I. Ivanov: implementation of experiments, analyzing and preparation of theinitialversion of the text.

All authors have read and approved the final manuscript.