Повышение производительности конических мельниц за счет использования внешних колебаний

Введение. В условиях растущих требований к эффективности переработки зерновых культур актуальной задачей становится повышение производительности мельничного оборудования. Одной из ключевых проблем является неравномерная подача зерна в зону размола. Предлагается использование внешних колебаний, совпадающих с резонансной частотой зерна, для повышения равномерности подачи и ориентации зерен, что может сократить время обработки. Цель исследования. Определить влияние внешнего колебательного воздействия на динамику движения и ориентацию зерна ячменя при подаче в конические мельницы для повышения производительности и энергоэффективности процесса размола. Материалы и методы. Для получения необходимых для расчета данных проводилось численное моделирование, модальный анализ в ANSYS, определение собственных частот колебаний зерна ячменя. Результаты исследования. Проведено теоретическое обоснование. Выведены уравнения движения зерна по колеблющейся поверхности загрузочного бункера, рассчитана средняя скорость движения зерна ячменя с учетом внешнего колебательного воздействия. Выполнена экспериментальная проверка: лабораторная установка с вибромотором и измерительной системой. Проведено сравнение времени размола зерна с включением и без включения внешнего колебательного воздействия. Моделирование показало, что при воздействии колебаний с частотой 4 394 Гц средняя скорость движения зерна возрастает с 0,70 до 0,96 м/с (рост на 27 %). Эксперимент подтвердил снижение времени размола партии зерна на 23,89 %. Вычислена экономия энергозатрат: снижение до 20,96 % по сравнению с режимом без внешнего колебательного воздействия. Обсуждение и заключение. Результаты демонстрируют, что применение внешнего колебательного воздействия, синхронизированного с собственной частотой колебаний зерна, значительно повышает производительность мельниц за счет улучшенной подачи и ориентации материала. Метод доказал энергоэффективность и может быть масштабирован на промышленные установки.