Impact elements of feed grinder: a review

The article deals with the issue concerning the working bodies of technological equipment designed for grinding pieces and particles of feed raw materials. The most profiTable feed raw materials are by-products and waste materials of animal origin, which have a valuable high-protein content. An alternative way of mandatory waste disposal is their processing, including mechanical grinding to obtain feed products. In the process of grinding, particular importance is given to the working bodies, with the help of which the raw material is directly divided into parts. In this case, the destruction of the feed material often occurs by means of impact. Impact phenomena have proven to be highly effective in the process of intense cracking and chipping, which leads to the desired separation of the crushed particles into smaller ones. However, it is found that crushers have insufficient efficiency of impact elements. The work analyzes the processes of impact grinding from the standpoint of a number of scientific hypotheses, theories, modeling, simulation, experience and approbation, presented in various scientific publications. When studying and improving the theory of impact, attention is paid to nonlinear problems, cracking, modernization of the theory of brittle fracture, diagrams of force changes during impact force, impact equations, wave theory of impact, peridynamic theory. It should be noted that the main scientific results are directly reflected in the improvement of the design features of hammers. It has been revealed that the main improvement in the design of impact elements is in the direction of increasing the efficiency of working surfaces and developing the combination of impact with cutting, abrasion and crushin

Technologies for the Rational Use of Animal Waste: A Review

Animal waste can serve as a raw material source for feed preparation, and can also be used, after appropriate processing, as fuel, fertilizer, biogas, and other useful products. In addition, the practical use of these wastes eliminates their mandatory disposal. Recycling animal waste is a feature of the circular economy, leading to environmental sustainability. In this regard, we conducted a search and review of contemporary scientific publications from open sources, including publications and data from Internet portals, Web of Science, Scopus scientometric databases, websites of patent offices, libraries, and reading rooms. It has been found that animal by-products are desirable for use in combination with vegetable protein sources. The 15 most relevant types of animal waste and their use are indicated based on current scientific publications. Moreover, 13 types of feed of animal origin, along with their purposes and descriptions, are also identified. Current scientific publications and research on the processing of insects into feed; the use of bird droppings, meat, and bone and bone meal; and the processing of seafood waste, bird waste, and eggshells are reviewed. As a result, firstly, the most important types of technological equipment involved in animal waste processing technologies, particularly devices for drying, grinding, and mixing, are analyzed and discussed. Secondly, technologies for processing waste into useful products of animal origin are analyzed and discussed

Analysis of the state of the food industry

The object of research: The paper examines the management of the strategic development of enterprises, it is worth noting the planning of the implementation of certain strategies, forming them in parallel and choosing the most important and cost-effective for enterprises. Investigated problem: А methodology for selecting effective strategies of dairy industry enterprises has been developed, which includes a number of stages: expert assessment of consumer products properties of the studied enterprise and its main competitors; assessment of the volume of gross profit and cost of production at the studied enterprise; expert assessment of the level of innovation of the products of the studied enterprise and competitor enterprises; assessment of the prestige of the products of the studied enterprise and competitor enterprises; selection of competitive strategies based on a comparative analysis of the proposed strategies. The main scientific results: In the course of the study, the author calculated 4 variants of the medium-term economic strategy for KokshetauGormolzavod LLP, determined the level of consumer properties of dairy products of the enterprise, cost estimates for the production of dairy products in the base year, the level of product innovation. The area of practical use of the research results: The competitiveness of a country is crucially interconnected with the competitiveness of national companies, both in domestic and foreign markets. Accordingly, the categories of competitiveness of a product, company, industry, region and country are interconnected. The fundamental basis of industry competitiveness is the competitiveness of products, which is influenced by factors such as consumer price and cost. The author introduces the third factor of product competitiveness – innovativeness, understood as the introduction of novelty into products, due to which additional competitive advantages can be created. Innovative technological product: Innovative products are products that meet international quality standards, forming additional competitive advantages over similar products. The authors adapted the method of assessing the competitiveness of consumer goods to dairy products by introducing the factor "Level of innovativeness" instead of the factor "Level of sales organization" and introduced as indicators of the factor "Level of innovativeness": the range of dairy products, packaging (packaging), safety, social suitability, manufacturability, image, service, informativeness. Just such indicators affect competitiveness. Scope of the innovative technological product: The fundamental basis of industry competitiveness is the competitiveness of products, which is influenced by factors such as consumer price and cost. The author introduces the third factor of product competitiveness – innovativeness, understood as the introduction of novelty into products, due to which additional competitive advantages can be created . The article presents an analysis of the food industry market according to the Agency of the Republic of Kazakhstan on Statistics, the main share of meat and meat product producers as of 01.02.2021. Meat products are now regarded as high-risk products that carry both biological and chemical dangers. The International Epizootic Bureau (OIE) and Codex Alimentarius papers include guidelines for the use of a risk-based approach to animal products. The OIE documents, on the other hand, primarily concern the veterinary welfare of farm animals, but in the Codex Alimentarius they relate to the completed product and are seen as relevant to human health. The technology aspect is not particularly addressed in these texts, but it is crucial in managing both individual hazards and their aggregate, allowing to produce products with guaranteed shelf-life safety as well as safety for human health and epizootic well-being. The success of the nation's socioeconomic development program will be greatly influenced by the quality, variety, and availability of food, which should be prioritized as a national effor

Отримання формули, що описує взаємодії дрібнодисперсних частинок з потоком газу, що розширюється, в псевдозрідженому шарі

The interaction of fine particles with an expanding gas flow under fluidization conditions is considered. The objects of study are finely dispersed materials, their single particles, gas flow in a fluidized layer. The study used the laws of dynamics and hydrodynamics, the classical laws of mechanics, as well as mathematical methods for the analytical solution of equations. It is emphasized that when a particle moves upwards in a gas jet, three forces act on it: the resistance force Fc, the gravity force P, and the Archimedes force A. As a result, the motion of a fine particle in an expanding gas flow is described taking into account the law of dynamics. During the study, an analytical equation was obtained to determine the velocity of a particle during its rise and fall in a gas jet. During the study, an analytical equation was obtained to find the height of the particle ascent depending on the gas flow rate for given geometric parameters of the gas flow. The obtained formulas can be used in the process of studying the process of convective drying of finely dispersed materials for various design parameters of the dryer. In practice, as a rule, there are various empirical formulas that describe such interactions of particles for specific parameters, which make it difficult to generalize them. In this work, the correctness of the assumed conditions necessary for the analytical solution of the differential equation of particle motion is proved. As a result, formulas were obtained that make it possible to determine the velocity of a particle in a gas jet and the height of its rise depending on the gas flow rate. On the basis of these formulas, graphic dependences of the gas velocity in the jet on the height Vg=f(Z), as well as the dependences of the height of the particle rise hm on the air flow rate in the jet L at different jet expansion angles α=15°; α=20°; α=30° are plotted. It was found that with an increase in the height Z in an expanding jet, the gas velocity in the jet Vg decreases, with an increase in the air flow rate in the jet L, the height of the particle rise hm increases. These formulas are the basis for further consideration of the movement of particles in a fluidized layer in the process of convective drying of fine materials for its intensification of the drying processРозглянуто взаємодію дрібнодисперсних частинок з потоком газу, що розширюється, в умовах псевдозрідження. Об'єктом дослідження служили дрібнодисперсні матеріали, їх поодинокі частинки, потік газу в псевдозрідженому шарі. У дослідженні використані закони динаміки та гідродинаміки, класичні закони механіки, а також математичні методи аналітичного вирішення рівнянь. Робиться акцент на тому, що при русі частинки вгору в струмені газу на неї діють три сили: сила опору Fc, сила тяжіння P та сила Архімеда А. В результаті описано рух дрібнодисперсної частинки в газовому потоці, що розширюється, з урахуванням закону динаміки. Під час дослідження отримано аналітичне рівняння для визначення швидкості частки під час її підйому та падінні в струмені газу. Під час дослідження отримано аналітичне рівняння знаходження висоти підйому частки залежно від витрати газу при заданих геометричних параметрах газового потоку. Отримані формули можуть бути використані під час дослідження процесу конвективного сушіння дрібнодисперсних матеріалів при різних конструктивних параметрах сушарки. Насправді, зазвичай, зустрічаються різні емпіричні формули, що описують подібні взаємодії частинок при конкретних параметрах, що утруднюють їх узагальнення. У цій роботі доведено коректність допущених умов, які необхідні для аналітичного рішення диференціального рівняння руху частинок. В результаті отримані формули, що дозволяють визначити швидкості частинки струменя газу та висоти його підйому залежно від витрати газового потоку. На підставі цих формул побудовані графічні залежності швидкості газу в струмені від висоти VГ=f(Z), а також залежності висоти підйому частинки hm від витрати повітря в струмені L при різних кутах розширення струменя α=15°; α=20°; α=30°. Виявлено, що при підвищенні висоти Z в струмені, що розширюється, знижується швидкість газу в струмені Vr, при підвищенні витрати повітря в струмені L збільшується висота підйому частинки hm. Ці формули є основою при подальшому розгляді руху частинок у псевдозрідженому шарі в процесі конвективного сушіння дрібнодисперсних матеріалів для інтенсифікації процесу сушінн

Розробка математичного опису механічних характеристик взаємопов'язаного багатодвигунного електроприводу сушильної установки

More than 60 % of electric energy in industry and agriculture is consumed by an electric drive. In a number of production mechanisms, machines and aggregates of various industries, synchronous rotation of several electric motors connected to each other mechanically, electrically or technologically is needed. This requires the use of more complex methods of controlling electromechanical systems, since two or more electric motors must work in concert for one load, which, in turn, entails the use of a new element base, power and control, allowing to implement these technological cycles of work. The object of research is a three-motor electromechanical system interconnected and operating according to the “electric working shaft” (EWS) system. The main fundamental difference from earlier works is that they consider a system of coordinated rotation of only two asynchronous motors, respectively, only one misalignment angle between two asynchronous motors was taken into account. At the same time, the conclusions of the moments and currents of the motors were significantly simplified. In the proposed study, the number of consistently (synchronously) rotating motors from three and above is taken into consideration. In this case, the number of misalignment angles is assumed to be equal to the number of engines, that is, three involved in rotation. The analytical expressions of the basic electromechanical relations of the “electric working shaft” system with the regulation of the supply voltage are developed. A method is proposed for calculating the statistical characteristics of the regulated EWS system, which is easy to use and allows calculations in a wide range of rotor misalignment angles at various engine loadsБолее 60 % электроэнергии в промышленности и сельском хозяйстве потребляется электроприводами. В ряде производственных механизмов, машин и агрегатов различных отраслей промышленности необходимо синхронное вращение нескольких электродвигателей, соединенных между собой механически, электрически или технологически. Это требует применения более сложных методов управления электромеханическими системами, поскольку два или более электродвигателей должны работать согласованно на одну нагрузку, что, в свою очередь, влечет за собой использование новой элементной базы, питания и управления, позволяющих реализовать эти технологические циклы работы. Объектом исследования является трехдвигательная электромеханическая система, взаимосвязанная и работающая по системе “электрический рабочий вал” (ЭРВ). Основное принципиальное отличие от более ранних работ состоит в том, что в них рассматривалась система согласованного вращения только двух асинхронных двигателей, соответственно, учитывался только один угол несоосности между двумя асинхронными двигателями. При этом выводы о моментах и токах двигателей были значительно упрощены. В предлагаемом исследовании учитывается количество последовательно (синхронно) вращающихся двигателей от трех и выше. В данном случае количество углов несоосности принимается равным количеству двигателей, задействованных во вращении, то есть трём. Разработаны аналитические выражения основных электромеханических отношений системы “электрический рабочий вал” с регулированием напряжения питания. Предложен простой в использовании метод расчета статистических характеристик регулируемой системы ЭРВ, который позволяет проводить расчеты в широком диапазоне углов несоосности ротора при различных нагрузках двигателяПонад 60 % електроенергії у промисловості та сільському господарстві споживається електроприводами. У ряді виробничих механізмів, машин та агрегатів різних галузей промисловості необхідно синхронне обертання декількох електродвигунів, з'єднаних між собою механічно, електрично або технологічно. Це вимагає застосування більш складних методів управління електромеханічними системами, оскільки два або більше електродвигунів повинні працювати узгоджено на одне навантаження, що, в свою чергу, тягне за собою використання нової елементної бази, живлення та управління, що дозволяють реалізувати ці технологічні цикли роботи. Об'єктом дослідження є тридвигунова електромеханічна система, взаємопов'язана та працююча за системою "електричний робочий вал" (ЕРВ). Основна принципова відмінність від більш ранніх робіт полягає в тому, що в них розглядалася система узгодженого обертання тільки двох асинхронних двигунів, відповідно, враховувався тільки один кут несоосності між двома асинхронними двигунами. При цьому висновки про моменти та струми двигунів були значно спрощені. У запропонованому дослідженні враховується кількість послідовно (синхронно) обертових двигунів від трьох і вище. В даному випадку кількість кутів несоосності приймається рівною кількості двигунів, задіяних в обертанні, тобто трьом. Розроблено аналітичні вирази основних електромеханічних відношень системи "електричний робочий вал" з регулюванням напруги живлення. Запропоновано простий у використанні метод розрахунку статистичних характеристик регульованої системи ЕРВ, який дозволяє проводити розрахунки в широкому діапазоні кутів несоосності ротора за різних навантажень двигун

Визначення середнього розміру попередньо подрібнених вологих частинок кормів у молоткових подрібнювачах

In the conditions of farms, it becomes necessary to grind feed that has a different degree of moisture. Therefore, the choice of universal working bodies is the object of research, and the theoretical determination of the average size of pre-crushed feed particles is of great scientific and practical importance and is a problem that needs to be solved. Proceeding from this, a constructive-technological scheme of a grinder with a universal grinding working body is proposed. The grinding apparatus is equipped with a hammer working body which has cutting edges. In this case, hammers with cutting edges crush the wet mass, and also create an air flow and work as flow accelerators at high speed. As a result of theoretical studies, the steps for arranging these working bodies were determined. Analytical expressions are obtained for determining the average length of pre-crushed feed particles depending on the distance between the faces of replaceable knife working bodies, i.e. from the step of arranging them in rows. At the same time, the calculation results showed that with a distance between the faces of replaceable hammers of 20 mm, the value of the average length of the grinded particles was 38.38 mm. The average size of pre-crushed particles from feed raw materials intended for farm animals was 37.64 mm, i. e. the difference between theoretical and actual value is only 2.0 %. This proves the reliability of the obtained analytical expression, which provides the determination of the main parameter of the grinding working body, i. e. spacing of radial knives in rows. The proposed method of determining the average length of crushed particles allows theoretically finding and planning the required particle sizeВ умовах сільського господарства виникає необхідність подрібнення кормів, що мають різну ступінь вологості. Тому вибір універсальних робочих органів є об’єктом дослідження, а теоретичне визначення середнього розміру попередньо подрібнених кормових частинок має важливе науково-практичне значення і є проблемою, яку необхідно вирішити. Виходячи з цього, запропоновано конструктивно-технологічну схему подрібнювача, що має універсальний подрібнюючий робочий орган. Подрібнюючий апарат має молотковий робочий орган, що має ріжучі грані. При цьому молотки з ріжучими гранями подрібнюють вологу масу, створюють повітряний потік і при високій швидкості працюють як прискорювачі потоку. У результаті теоретичних досліджень було визначено кроки розміщення цих робочих органів. Отримані аналітичні вирази визначення середньої довжини попередньо подрібнених кормових частинок залежно від відстані між гранями змінних ножових робочих органів, тобто від кроку розміщення їх у рядах. При цьому результати розрахунку показали, що при відстані між гранями змінних молотків 20 мм значення середньої довжини подрібнених частинок дорівнювало 38,38 мм. Середній розмір попередньо подрібнених частинок з кормової сировини, призначеної за рецептурами для сільськогосподарських тварин, становив 37,64 мм, тобто різниця між теоретичним та дійсним значенням становить лише 2,0 %. Це доводить достовірність отриманого аналітичного виразу, що забезпечує визначення основного параметра робочого органу, що подрібнює, тобто кроку розміщення радіальних ножів у рядах. Запропонований спосіб визначення середньої довжини подрібнених частинок дозволяє теоретично знаходити та планувати необхідну крупність частино

Розробка вихрового вітрового приладу

The relevance of the research is related to the development of a new type of renewable energy source ‒ a vortex wind device with a vertical axis of rotation without wind guidance mechanisms. The main purpose of the study is to develop a vortex wind turbine using mathematical modeling of vortex motion and laboratory experiments on the model. The object of the study is a vortex wind device consisting of a concentrator with curved channels, inside which there is a wind wheel, and a vertical pipe mounted on the concentrator. The calculations are based on the method of modeling large vortices with the solution of averaged Navier-Stokes equations. As a result of the research, the velocity distribution in the concentrator, inside the structure and the discharge pipe were obtained. The computational experiment shows that the narrowing channels of the concentrator create a stable vortex motion inside the structure and the vertical pipe. The methods used for calculating turbulent flows allow to study aerodynamic processes in wind turbines with a vortex effect. The absence of a rotary mechanism reduces the risks of breakdowns of rotational elements due to their absence. The concentrator perceives the wind flow from any side and creates a vortex motion inside itself due to curved channels. The outlet openings of the curved channels are directed to the blades of the wind wheel, which increases the maximum transfer of wind flow energy to the blades of the wind wheel. The vortex motion inside the concentrator creates a steady rotation of the wind wheel. An additional important point is the removal of the exhaust air flow from the vortex wind device. Existing wind farms have wind guidance mechanisms, which complicates the design, a stable rotation mode of the wind wheel is not created. All these problems of operating stations can be solved with the help of a vortex wind deviceАктуальність дослідження пов’язана з розробкою нового виду відновлюваного джерела енергії ‒ вихрового вітрового апарату з вертикальною віссю обертання без механізмів вітронаведення. Основною метою дослідження є розробка вихрового вітрогенератора з використанням математичного моделювання вихрового руху та проведення лабораторних експериментів на моделі. Об’єктом дослідження є вихровий вітроагрегат, що складається з концентратора з криволінійними каналами, всередині якого встановлено вітроколесо, і вертикальної труби, встановленої на концентраторі. Розрахунки базуються на методі моделювання великих вихорів з розв’язком усереднених рівнянь Нав’є-Стокса. В результаті проведених досліджень отримано розподіл швидкостей в концентраторі, всередині конструкції та нагнітальній трубі. Обчислювальний експеримент показує, що звужувані канали концентратора створюють стійкий вихровий рух всередині конструкції та вертикальної труби. Використані методи розрахунку турбулентних течій дозволяють досліджувати аеродинамічні процеси в вітроустановках з вихровим ефектом. Відсутність поворотного механізму знижує ризики поломки обертових елементів через їх відсутність. Концентратор сприймає потік вітру з будь-якого боку і створює всередині себе вихровий рух за рахунок вигнутих каналів. Вихідні отвори криволінійних каналів спрямовані до лопатей вітроколеса, що збільшує максимальну передачу енергії вітрового потоку до лопатей вітроколеса. Вихровий рух всередині концентратора створює рівномірне обертання вітроколеса. Додатковим важливим моментом є відведення потоку відпрацьованого повітря від вихрового вітрового пристрою. Існуючі вітроелектростанції мають механізми вітронаведення, що ускладнює конструкцію, тому що не створюється стабільний режим обертання вітроколеса. Всі ці проблеми роботи станцій можна вирішити за допомогою вихрового вітряного пристро

Special Aspects of Using the Wind Power Plants In the Power Supply System

The paper describes special aspects of using the wind power plants (wind turbines) in the power grid. The paper provides the classification and schematic presentation of AC wind turbines, analyzes the role, place and performance of wind power plants in Smart Grid systems with a large share of renewable energy sources. The authors also reviews a detailed analysis of existing AC wind turbines in this paper. Recommendations are given for how to enhance the wind power plants in smart grids in terms of reliability, and introduce the hardware used in the generation, conversion and interface systems into the existing power grid. After the wind power plants had been put online, the relevance of the Smart Grid concept for existing power grids was obvious. The execution of such projects is assumed to be financially costly, requires careful study, and development of flexible algorithms, but in some cases this may be the only approach. The analysis of using wind turbines shows that the structural configuration of wind power plants can be based on the principles known in the power engineering. The approaches may differ, not fundamentally, but in engineering considerations. it is necessary to point out that the method of controlling dual-power machines is quite comprehensive so that their wide use will face operational problems caused by the lack of highly professional specialists in electric drives. Therefore, it seems advisable to use square-cage asynchronous generators in wide applications. The paper shows that as the renewable energy sources are largely used in power grids, there is an issue of maintaining the power generation at a required level considering the variability of incoming wind energy. This results in the malfunctions in the operation of relay protection devices and emergency control automatics (RP and ECA), and the complicated control. Also, the standards of the CIS countries and regulatory documents miss the requirements for the wind turbine protections, taking into account their specialty causing the inefficient standard protective logic, which does not work correctly in a number of abnormal and emergency operating modes, and especially Smart Grid in power grids

Development of Mathematical Description of Mechanical Characteristics of Integrated Multi-motor Electric Drive for Drying Plant

More than 60 % of electric energy in industry and agriculture is consumed by an electric drive. In a number of production mechanisms, machines and aggregates of various industries, synchronous rotation of several electric motors connected to each other mechanically, electrically or technologically is needed. This requires the use of more complex methods of controlling electromechanical systems, since two or more electric motors must work in concert for one load, which, in turn, entails the use of a new element base, power and control, allowing to implement these technological cycles of work. The object of research is a three-motor electromechanical system interconnected and operating according to the “electric working shaft” (EWS) system. The main fundamental difference from earlier works is that they consider a system of coordinated rotation of only two asynchronous motors, respectively, only one misalignment angle between two asynchronous motors was taken into account. At the same time, the conclusions of the moments and currents of the motors were significantly simplified. In the proposed study, the number of consistently (synchronously) rotating motors from three and above is taken into consideration. In this case, the number of misalignment angles is assumed to be equal to the number of engines, that is, three involved in rotation. The analytical expressions of the basic electromechanical relations of the “electric working shaft” system with the regulation of the supply voltage are developed. A method is proposed for calculating the statistical characteristics of the regulated EWS system, which is easy to use and allows calculations in a wide range of rotor misalignment angles at various engine load

Technology of Multi-stage Sterilization of Raw Materials with the Production of Feed Meal of High Biological Value

The article is devoted to the study of the sterilization of waste materials and animal feed meal. It was revealed that at the last stage of waste processing of animal origin, as a result of fine grinding in the crusher, feed meal of low biological value is obtained. As a result of research, a technology of multi-stage sterilization of raw materials has been developed with obtaining feed meal of animal origin of high biological value due to cooking-sterilization (stage 1), drying-sterilization (stage 2), steam sterilization (stage 3). As a result of the final sterilization, i.e. steam sterilization of feed meal from animal waste revealed that when the temperature drops below 110 °C and sterility is not achieved when the warm-up time is less than 25 minutes and when the temperature rises above 134 °C and the warm-up time is more than 50 minutes, the degradation of the sterilized materials begins. It is revealed that the total number of microbes in 1 g of flour is completely eliminated due to the use of multistage sterilization technology