Influence of parameters of a screw dispenser on its dosing accuracy

Abstract

BACKGROUND: Strict observance of the number of individual components in the total mass of the feed mixture is necessary in the production of compound feeds. In this aspect, the process of components dosing, performing automatically in modern conditions, has a special role. The paper considers the process of feed components dosing with a screw dispenser, which has a number of advantages over other types of dispensers when supplying bulk feed components. However, its main disadvantage is low accuracy due to the presence of a certain amount of free-falling material. The paper describes theoretical studies that help to adjust the operation of screw dispensers in further.

AIMS: Defining the influence of the design features and operating mode of the dispenser, as well as the physical and mechanical properties of the feed components on the mass of the attachment.

METHODS: The mathematical methods based on physical laws are used in the study. The Mathcad Prime 6.0 computer mathematics system was used for conducting the computational experiment.

RESULTS: As a result of the conducted research, the dependence of the amount of the free-falling material on the height of the fall, the material supply and the velocity of the material particles hovering has been studied. At the same time, it was found that with an increase in the height of the fall, the amount of material in the fall increases exponentially. When dosing components with different physical and mechanical properties at fixed values of the material supply and the fall height, a greater number of free-falling components with a lower soaring speed are observed.

CONCLUSIONS: The study is reasonable to use when weighing small appendages up to 500 g for various kinds of additives. The obtained results of the study will help to adjust the dispenser control program.

Keywords

dispenser / feed mixture / precise dosing / mass / bulk components

References

[1] Ministry of Agriculture of the Russian Federation. The results of the work of the agricultural industry for 2022 were summed up during a meeting of the board of the Ministry of Agriculture and Food Resources of the Nizhny Novgorod oblast on April 7. Accessed 12.05.2023. Available from: https://mcx.gov.ru/press-service/regions/itogi-raboty-apk-za-2022-god-podveli-na-kollegii-ministerstva-selskogo-khozyaystva-i-prodovolstvenny/ (In Russ).

[2] Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. Итоги работы агропромышленного комплекса за 2022 год подвели в ходе заседания коллегии министерства сельского хозяйства и продовольственных ресурсов Нижегородской области 7 апреля. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://mcx.gov.ru/press-service/regions/itogi-raboty-apk-za-2022-god-podveli-na-kollegii-ministerstva-selskogo-khozyaystva-i-prodovolstvenny/

[3] Sabiev UK, Amrin RN, Kushnerik AN. A brief analysis of multicomponent dispensers of bulk feed. Vestnik of Omsk SAU. 2016;2(22):238–241. (In Russ).

[4] Сабиев У.К., Амрин Р.Н., Кушнерик А.Н. Краткий анализ многокомпонентных дозаторов сыпучих кормов // Вестник ОмГАУ. 2016. № 2 (22). С. 238–241.

[5] Mishurov NP. Recommended technologies for the production of compound feeds in farms. Journal of VNIIMZH. 2015;4:6–14 (In Russ).

[6] Мишуров Н. П. Рекомендуемые технологии производства комбикормов в хозяйствах // Вестник ВНИИМЖ. 2015. №4. С. 6–14.

[7] Sysuev VA, Aleshkin AV, Savinykh PA. Feed preparation machines. Theory, development, experiment. Kirov: Zonal Research Institute; 2009. (In Russ).

[8] Сысуев В.А., Алёшкин А.В., Савиных П.А. Кормоприготовительные машины. Теория, разработка, эксперимент. Том 1. Киров : Зональный НИИСХ, 2009.

[9] Syrovatka VI. Machine technologies of preparation of compound feeds in farms. Moscow: GNU VNIIMZH; 2010. (In Russ).

[10] Сыроватка В.И. Машинные технологии приготовления комбикормов в хозяйствах. Москва : ГНУ ВНИИМЖ, 2010.

[11] Vedishchev SM. Improvement of technologies and technical means of preparation and distribution of feed mixtures in agricultural pig-breeding organizations [dissertation]. Tambov; 2018. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://search.rsl.ru/ru/record/01008717393

[12] Ведищев С.М. Совершенствование технологий и технических средств приготовления и раздачи кормосмесей в сельскохозяйственных свиноводческих организациях: дис. ... доктора техн. наук. Тамбов, 2018. [дата обращения: 12.05.2023] Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01008717393

[13] Shestov DA. Analysis of the processes of dosing and weighing of bulk materials. Innovations in agriculture. 2012;1 (1):40–44 (In Russ).

[14] Шестов Д.А. Анализ процессов дозирования и взвешивания сыпучих материалов // Инновации в сельском хозяйстве. 2012. № 1 (1). С. 40–44.

[15] Lyalin EA. Substantiation of the main design and technological parameters of a spiral-screw feed dispenser [dissertation]. Perm; 2019. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41472660

[16] Лялин Е.А. Обоснование основных конструктивно-технологических параметров спирально-винтового дозатора комбикормов: дис. ... кандидат техн. наук. Пермь, 2019. [дата обращения: 12.05.2023] Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41472660

[17] Sadov VV. Substantiation of the structure and composition of technological lines for the production of compound feeds in agricultural enterprises [dissertation]. Barnaul; 2017. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://search.rsl.ru/ru/record/01008705706

[18] Садов В.В. Обоснование структуры и состава технологических линий для производства комбикормов в сельскохозяйственных предприятиях: дис...доктора техн. наук. Барнаул, 2017. [дата обращения: 12.05.2023] Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01008705706

[19] Fedorenko IYa. Technological processes and equipment for the preparation of feed. Moscow: Forum; 2015. (In Russ).

[20] Федоренко И.Я. Технологические процессы и оборудование для приготовления кормов. Москва : Форум, 2015.

[21] Fufachev VS. Improving the efficiency of the functioning of the feed unit by improving the technological process and working bodies of the dispenser [Abstract of the dissertation]. Kirov; 2009. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://search.rsl.ru/ru/record/01003466261

[22] Фуфачев В.С. Повышение эффективности функционирования комбикормового агрегата путем совершенствования технологического процесса и рабочих органов дозатора: автореф. дис. … кандидат техн. наук. Киров, 2009. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01003466261

[23] Patent RUS №2146220 / 15.08.95. Nef P, Byuler K. Mikrodoziruyushchee ustrojstvo. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU2146220C1_20000310

[24] Патент РФ № 2146220 / 15.08.1995. Нэф П., Бюлер К. Микродозирующее устройство. [дата обращения: 12.05.2023] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2146220C1_20000310

[25] Patent RUS №2486479 / 27.06.13. Byul. №18. Kurdyumov VI, Artem’ev VG, Baryshov AO. Dozator — smesitel’ sypuchih materialov (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/ RU2486479C1_20130627

[26] Патент РФ № 2486479 / 27.06.2013. Бюл. № 18. Курдюмов В.И., Артемьев В.Г., Барышов А.О. Дозатор — смеситель сыпучих материалов [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2486479C1_20130627

[27] Patent RUS №2746166 / 08.04.21. Byul. №10. Kovaleva OV, CHichigin AS, Kamnev KA, et al. SHnekovyj dozator dlya sypuchih komponentov. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU2746166C1_20210408

[28] Патент РФ № 2746166 / 08.04.2021. Бюл. № 10. Ковалева О.В., Чичигин А.С., Камнев К.А., и др. Шнековый дозатор для сыпучих компонентов. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2746166C1_20210408

[29] Patent RUS №2213709 / 10.10.03. Byul. №28. Eremenkov VV, Subbotin KYU, Postnikov VV. Pitatel’ sypuchih i komkuyushchihsya komponentov stekol’noj shihty. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU2213709C2_20031010

[30] Патент РФ № 2213709 / 10.10.2003. Бюл. № 28. Еременков В.В., Субботин К.Ю., Постников В.В. Питатель сыпучих и комкующихся компонентов стекольной шихты. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU2213709C2_20031010

[31] Patent RUS №2235978 / 10.09.04. Byul. №25. Garanin LP, Brekhov GV, Kucenko GV, et al. Vesovoj dozator diskretnogo dejstviya dlya vzryvoopasnyh poroshkoobraznyh materialov. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://patenton.ru/patent/RU2235978C1

[32] Патент РФ № 2235978 / 10.09.2004. Бюл. № 25. Гаранин Л.П., Брехов Г.В., Куценко Г.В., и др. Весовой дозатор дискретного действия для взрывоопасных порошкообразных материалов. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://patenton.ru/patent/RU2235978C1

[33] Patent RUS №2281803 / 20.08.06. Byul. № 23. Baranov NF, Fufachev VS. Dozator sypuchih materialov. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[34] Патент РФ № 2281803/ 20.08.2006. Бюл. № 23. Баранов Н.Ф., Фуфачев В.С. Дозатор сыпучих материалов. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[35] Patent RUS №2011411 / 08.02.91. Vasilenko NV, Ivashov EN, Orinichev SM, et al. Dozator sypuchih materialov. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[36] Патент РФ № 2011411/ 08.02.1991. Василенко Н.В., Ивашов Е.Н., Ориничев С.М., и др. Дозатор сыпучих материалов. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[37] Patent RUS №2287263 / 20.11.06. Byul. №32. Muhin VA, Shestera YuV, Akul’shin AA, et al. Bunker-dozator sypuchih kormov. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[38] Патент РФ № 2287263/ 20.11.2006. Бюл. № 32. Мухин В.А., Шестера Ю.В., Акульшин А.А., и др. Бункер-дозатор сыпучих кормов. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[39] Patent RUS №2742563/ 08.02.21. Byul. №4. Sidorkin VI, Novikov NN, Gajbaryan MA, et al. SHnekovyj dozator tverdyh mineral’nyh udobrenij. (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[40] Патент РФ № 2742563/ 08.02.2021. Бюл. № 4. Сидоркин В.И., Новиков Н.Н., Гайбарян М.А., и др. Шнековый дозатор твердых минеральных удобрений. [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

[41] Martynenko YaF. Industrial production. Moscow: Kolos; 1975. (In Russ).

[42] Мартыненко Я.Ф. Промышленное производство. Москва : Колос, 1975.

[43] Kukta GM. Machines and equipment for the preparation of feed. Moscow: Agropromizdat; 1987 (In Russ).

[44] Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. Москва : Агропромиздат, 1987.

[45] Sergeev AG, Bulatov SYu, Nechaev VN, et al. Evaluation of the characteristics of the dosing system of feed components in farm conditions. Agrarian Scientific Journal. 2020;8:93–99. (In Russ).

[46] Сергеев А.Г., Булатов С.Ю., Нечаев В.Н., и др. Оценка характеристик системы дозирования компонентов комбикорма в условиях хозяйства // Аграрный научный журнал. 2020. № 8. С. 93–99.

[47] Korolkov VG. Simulation model of the process control system for dosing feed components. Natural and mathematical sciences in the modern world. 2014;16:67–73. (In Russ).

[48] Корольков В.Г. Имитационная модель системы управления процессом дозирования компонентов комбикорма // Естественные и математические науки в современном мире. 2014. № 16. С. 67–73.

[49] Mezhgosudarstvennyj standart GOST 10223-97 «Dozatory vesovye i diskretnogo dejstviya», obshchie trebovaniya, vveden 1 iyulya 1999. (In Russ).

[50] Межгосударственный стандарт ГОСТ 10223-97 «Дозаторы весовые и дискретного действия», общие требования, введен 1 июля 1999 г.

[51] Khailis GA, et al. Mechanical and technological properties of agricultural materials. Lutsk: LGTU; 1998 (In Russ).

[52] Хайлис Г.А. и др. Механико-технологические свойства сельскохозяйственных материалов. Луцк : ЛГТУ, 1998.

[53] Melnikov SV. Methods of studying the physical and mechanical properties of agricultural plants. Moscow: VISKHOM; 1960 (In Russ).

[54] Мельников С.В. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. Москва : ВИСХОМ, 1960.

[55] Strojmekhanika. Oborudovanie dlya raboty s sypuchimi materialami proizvodstva razlichnyh suhih smesej [internet] (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: https://www.stroymehanika.ru/article_3.php

[56] Строймеханика. Оборудование для работы с сыпучими материалами производства различных сухих смесей [internet] [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: https://www.stroymehanika.ru/article_3.php

[57] Skorosti pnevmotransportirovaniya i skorosti vitaniya nekotoryh materialov. [internet] (In Russ). Accessed 12.05.2023. Available from: http://asp-hpz.narod.ru/load/kursovye_proekty/skorosti_pnevmotransportirovanija_i_skorosti_vitanija_nekotorykh_materialov/7-1-0-68

[58] Скорости пневмотранспортирования и скорости витания некоторых материалов [internet] [дата обращения 12.05.2023] Режим доступа: http://asp-hpz.narod.ru/load/kursovye_proekty/skorosti_pnevmotransportirovanija_i_skorosti_vitanija_nekotorykh_materialov/7-1-0-68

[59] Bulatov SYu, Nechaev VN, Sergeev AG, et al. Results of studies of weight dosing of feed ingredients. Machinery and equipment for the village. 2021;1(283):20–24. (In Russ).

[60] Булатов С.Ю., Нечаев В.Н., Сергеев А.Г., и др. Результаты исследований весового дозирования ингредиентов комбикорма // Техника и оборудование для села. 2021. № 1 (283). С. 20–24.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector