Обґрунтування параметрів малогабаритної дробарки для подрібнення фуражного зерна з дослідженням енергетичної ефективності

Abstract

У кваліфікаційній роботі проведено комплексне інженерно-технологічне дослідження молоткових дробарок, що застосовуються у процесах підготовки фуражного зерна для тваринницьких господарств. Обґрунтовано актуальність підвищення ефективності подрібнення кормових матеріалів у сучасних умовах індустріалізації тваринництва, де значна частка експлуатаційних витрат припадає на енергозабезпечення технологічних процесів. Розглянуто конструктивні особливості, принцип дії та техніко-економічні характеристики універсальної молоткової дробарки типу КДУ-2, що широко використовується у складі кормоцехів. Детально проаналізовано елементи її робочої камери, роторно-молотковий механізм, аспіраційні та транспортні системи, а також конструкції ножового та подаючого вузлів. Наведено огляд вітчизняних і зарубіжних моделей дробарок, їх класифікацію, порівняльні експлуатаційні параметри та тенденції розвитку ринку в Україні, ЄС і США. У роботі виконано розрахунок основних конструктивних параметрів дробарки: геометрії ротора, кількості та маси молотків, напруженого стану підвісних елементів, енергетичних витрат на подрібнення та потужності приводу. На основі аналізу властивостей різних видів фуражного зерна (ячменю, вівса, жита, пшениці, кукурудзи) визначено ступені здрібнення та залежності зміни енергоспоживання від необхідної дисперсності продукту. Отримані результати дозволили встановити можливість зниження встановленої потужності електродвигуна без втрати якісних показників помелу, що забезпечує економію електроенергії та підвищує ресурс обладнання. Результати дослідження мають прикладне значення для модернізації існуючих кормоцехів, підвищення енергоефективності обладнання та проєктування технологічних ліній з підготовки кормів у фермерських та промислових господарствах.

The qualification thesis presents a comprehensive engineering and technological study of hammer mills used in the preparation of forage grain within livestock production systems. The relevance of optimizing the grinding process is substantiated by the growing share of energy consumption in feed preparation and the increasing demands for uniformity and quality of mixed feeds in modern industrial livestock farming. The work investigates the structural features, operating principles, and performance characteristics of the universal hammer mill KDU-2, widely used in feed-processing units. Detailed analysis is provided for the machine’s crushing chamber, rotor–hammer assembly, aspiration system, feeding mechanism, and knife cutting unit. An overview of Ukrainian and foreign hammer mills is presented, including their classification, design differences, technical parameters, and current development trends in Ukraine, the EU, and the USA. The research includes engineering calculations of key design parameters: rotor geometry, hammer mass and configuration, stress analysis of suspension elements, energy demand for grinding, and required drive power. Based on the physical-mechanical properties of major forage crops (barley, oats, rye, wheat, and maize), the degree of grinding and its influence on energy consumption is quantified. The obtained results demonstrate the possibility of reducing the installed motor power without compromising the quality of grinding, which leads to lower energy consumption and higher operational efficiency. The findings of this research are practically valuable for upgrading existing feed-processing equipment, increasing the energy efficiency of hammer mills, and designing modern feed preparation lines for both small-scale farms and large industrial livestock enterprises.