Концентрированные корма являются важнейшим управляющим ресурсом продукционной функции в животноводстве. Зерновые корма дают максимальный эффект в составе комбикормов, наиболее энергоемким процессом приготовления которых является измельчение. Основными недостатками широко распространенных в комбикормовой промышленности и хозяйственных условиях для измельчения зерна молотковых дробилок является высокая энергоемкость и не удовлетворительные помольные характеристики, не отвечающие требованиям ГОСТ и зоотехническим рекомендациям по содержанию пыли и остатку целых зерен на решете ш3мм рассева[1,2].
Выполненные в последние годы исследования и предложенные технические решения измельчителей позволяют существенно улучшить энерготехнологические характеристики процессов измельчения. Однако они ориентированы на уменьшение числа ударов при высоких рабочих скоростях [3,4].
Авторы выполненных исследований и схематических решений, начиная с научной школы С.В. Мельникова и последних публикаций, уделяют основное внимание «организации» процесса в устройствах различной конструкции не касаясь физики процессов деформирования[5]. 
Учет упруго-вязких свойств зерновок основных кормовых культур обозначил перспективу разработки процесса их измельчения в решении ступенчатого наращивания разрушающих напряжений и дефектов прочности. В результате чего наметились два пути реализации наращивания внутренних напряжений: постепенное воздействие на зерновку дисковым рабочим органом или ступенчатое (вальцами, затем молотками) (рисунок 1) [6]. 
Производительность вальцовой пары определяется (рисунок 1а) из геометрических и кинематических соображений по формуле [1]:

 кг·с^-1,     (1)

где - длина вальцов, м;
- рабочий зазор, мм принимается в зависимости от помола: мелкий – (01…0,2), средний – (0,2…0,3), крупный (0,5…0,8);
- скорость продукта в зазоре равная , м/с;
- плотность продукта, кг/м³;
- коэффициент заполнения мелющего пространства, (0,1…0,3).

                                              а                                                   б

а) деформация зерновки гладкими вальцами при щ₁=щ₂; д-рабочий зазор; б-угол защемления; d_Э-эквивалентный диаметр зерновки; R_В-радиус вальца;

Мощность на привод вальцов вычисляется по формуле [2]:

, Вт     (2)

где б-угол защемления, град;
- прочностная характеристика деформируемого слоя, Па;
d_Э-эквивалентный диаметр зерновки, мм;
R_В-радиус вальцов, мм.
Анализ приведенных зависимостей даёт общее представление об энергетике процесса, однако оценка значимости и взаимодействий факторов весьма затруднительна.
Для выбора факторов модели процесса выполнена их экспертная оценка по энергоемкости и модулю помола по известной методике [8].
Для выяснений мнений экспертов была разработана анкета (таблица1), к которой прилагалась схема двухступенчатого измельчения зерна предлагаемой конструкции (рисунок 1а). В состав экспертов вошли профильные специалисты СКНИИМЭСХ и АЧИИ.

Таблица 1 – Анкета экспертной оценки факторов работы двухступенчатого измельчителя зерна

обозначение фактора	наименование фактора и единицы измерения	интервалы (уровни) варьирования		место фактора (мнение специалиста)
		нижний	верхний	модуль помола	энергоемкость
1	2	3	4	5	6
Х1	влажность зерна, %	10	12
Х2	подача, г/с	200	600
Х3	зазор между вальцами, мм	1	3
Х4	скорость рабочей поверхности вальцов, м/с	5	11
Х5	рабочая скорость молотков, м/с	35	45
Х6	количество пакетов молотков на барабане, шт	2	6
Х7	культура	-	+
Х8	число отражающих секций дек	2	6*

* – концентрирующие или рассеивающие секции дек
Результаты опроса специалистов сведены в таблицы 2 и 3 – алгоритм для определения коэффициента конкордации, в которых k – число факторов, m – число специалистов – экспертов.

В результате расчетов определены суммы  и разности  по формуле [3]:

,      (3)

где .

Таблица 2 – Алгоритм расчета коэффициента конкордации по модулю помола

Специалисты (m)	Факторы (k)								Приме чание
	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8
1	4	2	1	8	7	3	8	6
2	7	6	1	2	3	4	5	5
3	3	6	1	4	2	5	7	8
4	6	7	5	4	2	1	8	3
5	2	-	1	3	5	6	4	-
6	7	3	1	4	2	5	8	6
7	7	6	4	2	1	3	8	5
8	7	3	2	4	1	5	8	6
Суммы	43	33	16	31	23	32	56	39	L=34
Разности	9	-1	-18	-3	-11	-2	22	5
	81	1	324	9	121	4	484	25	S=1049

Коэффициент конкордации рассчитывался по зависимости [4] [8]:

     ₍₄₎

После вычисления коэффициента конкордации оценивали его значимость по  – критерию Пирсона, равному [8]

     ₍₅₎

Табличные значения  критерия с числом степеней свободы  равны соответственно для уровней значимости: 0,10; 0,05; и 0,01 – 12,017, 14,067 и 18,475, что ниже полученного значения =21,85.
Таким образом, коэффициент конкордации значительно отличается от нуля и можно утверждать, что согласованность экспертов не является случайной.
По результатам опроса и критериальной оценки их значимости строим диаграмму рангов факторов по энергоемкости (рисунок 2).

Рисунок 2 – Диаграмма рангов факторов по модулю помола

Из приведенной диаграммы рангов можно сделать вывод о том, что для дальнейших экспериментальных исследований целесообразно отобрать такие факторы как:
х₃ – зазор между вальцами, мм;
х₅ – рабочая скорость молотков, м/с;
х₄ – скорость рабочей поверхности вальцов, м/с;
х₆ – количество пакетов молотков на барабане, шт;
х₂ – подача, г/с.
Аналогичным образом выполнено ранжирование факторов по энергоемкости.
Таблица 3 – Алгоритм расчета коэффициента конкордации по энергоемкости

Специалисты (m)	Факторы (k)								Приме чание
	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8
1	6	1	7	3	2	8	5	4
2	6	4	5	3	2	1	8	7
3	6	5	3	4	1	2	7	8
4	7	1	4	2	6	3	8	5
5	5	4	3	2	1	7	6	8
6	7	3	1	6	2	5	8	4
7	7	4	3	2	1	5	8	6
8	7	2	3	4	1	5	8	6
Суммы	51	24	29	26	16	36	58	48	L=36
Разности	15	-12	-7	-10	-20	0	22	12
	225	144	49	100	400	0	484	144	S=1546

Коэффициент конкордации равен:

     ₍₆₎

Оценивается значимость коэффициента конкордации по  – критерию Пирсона, равному

    ₍₇₎

Табличные значения  критерия также значительно ниже полученной величины =32,21, следовательно согласованность экспертов не является случайной, что позволяет сроить диаграмму рангов факторов по модулю помола (рисунок 3).

Рисунок 3 – Диаграмма рангов факторов по энергоемкости

Из приведенной диаграммы рангов можно сделать вывод о том, что для дальнейших экспериментальных исследований целесообразно отобрать такие факторы как:
х₅ – рабочая скорость молотков, м/с;
х₂ – подача, г/с;
х₄ – скорость рабочей поверхности вальцов, м/с;
х₃ – зазор между вальцами, мм;
х₆ – количество пакетов молотков на барабане, шт.
Выделенные экспертами факторы управляемые, контролируемые и независимые достаточно полно согласуются с приведенными зависимостями, что позволяет планировать многофакторный эксперимент для выяснения их влияния на критерии оптимизации (энергоемкость и модуль помола), а также оценки влияния значимости взаимодействий, что позволяет приступить к математическому планированию многофакторного эксперимента по рабочей скорости молотков, зазору между вальцами, подачи, скорости рабочей поверхности вальцов, количеству пакетов молотков на барабане.
Попадание в первую пятерку одинаковых факторов с разными рангами позволяет решить компромиссную задачу энерготехнологической оптимизации двухступенчатого процесса измельчения зерна.
Аппроксимация результатов экспериментального определения зависимости коэффициента восстановления от относительной деформации зерновок (рисунок 4) подтверждает их функциональную связь и позволяет назначить диапазон зазора между вальцами х₃ в полнофакторном эксперименте для обоих критериев оптимизации.

Рисунок 4 – График зависимости коэффициента восстановления от относительной деформации

Из графика (рис. 4) видно, что момент разрушения зерновки ячменя находится в пределах 0,3-0,4 высоты зерновки, при этом коэффициент восстановления равен 0,7-0,8. Коэффициент корреляции в серии опытов составил =0,98065.

1. Опрышко В.М. Сравнительная оценка качества продукта при измельчении в молотковой дробилке и ударно-центробежном измельчителе / В.М. Опрышко, В.В. Труфанов, С.И. Щедрин, В.В. Ляпин / Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: Межвузовск. сборник науч. труд. – Вып. 3. – Воронеж, 2007. – с. 267-269.
2. Федоренко И.Я. Влияние числа ударов, необходимых для разрушения зерна на энергетику процесса измельчения / И.Я. Федоренко, С.В. Золотарев, А.А. Смышляев // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2001. – №6. – с. 53–54.
3. Ляпин В.В. Совершенствование рабочего процесса ударно-центробежного измельчителя / Автореф. дис…. канд. техн. наук / Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки. – Воронеж, -  2009. – 18с.
4. Смышляев А.А. Совершенствование рабочего процесса центробежного измельчителя фуражного зерна/ Автореф. дис…. канд. техн. наук / Алтайский государственный технический университет им. Ползунова. – Барнаул, – 2002г. – 23 с.
5. Долгов И.А. Математические методы в земледельческой механике / И.А. Долгов, Г.К. Васильев. – М.: Машиностроение, 1967. – 204 с.
6. Шкондин В.Н.  Особенности деформации зерна рабочими органами измельчителей / А.М. Семенихин, Л.А. Гуриненко, В.В. Иванов, В.Н. Шкондин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – №03(097).  – IDA [article ID]: 0971401003. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/03/pdf/03.pdf, 0,938 у.п.л.
7. Коваленко В.П., Петренко И.М. Механизация технологических процессов в животноводстве. Краснодар, Агропромполиграфист, 2003. 432 с.
8. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. – 2-е изд., перераб. И доп. – Л.: Колос. Ленингр. Отд-ние, 1980. – 168 с., ил.

Все статьи автора «Шкондин Владимир Николаевич»