ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 1 2026 194 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Введение Жерновые мельницы относятся к числу старейших и наиболее распространенных типов измельчающего оборудования, история применения которых насчитывает несколько тысячелетий [1, 2]. Несмотря на внедрение с середины XIX века вальцовых станков и молотковых дробилок, жерновые поставы сохраняют свое значение в мукомольной промышленности благодаря специфическому механизму многократного воздействия рабочих поверхностей на зерно, обеспечивающему получение муки с высоким содержанием биологически ценных составляющих [3, 4]. Современные тенденции развития пищевой отрасли, связанные с повышением требований к качеству конечного продукта и одновременно к энергоэффективности оборудования, стимулируют научные исследования, направленные на совершенствование конструкции жерновых установок [5, 6]. С инженерной точки зрения рабочие органы измельчающих машин совершают вращательное движение с окружными скоростями от 4 до 100 м/с и выше, при этом динамические нагрузки на отдельные узлы и машину в целом существенно возрастают с повышением производительности [7–18]. Это обстоятельство предъявляет повышенные требования к динамическим моделям, используемым при проектировании элементов и узлов оборудования. В частности, для жерновых мельниц определяющее значение имеют инерционно-массовые характеристики подвижного жернова, момент инерции которого для промышленных установок может достигать 40…50 кг·м2 [19, 20]. Значительная инерционность жернова приводит к тому, что основная доля потребляемой мощности расходуется не на полезное измельчение зерна, а на поддержание вращательного движения массивного рабочего органа. Динамика вращающихся элементов механизмов и машин, в том числе задачи определения законов движения, реакций в опорах и энергетических характеристик приводов, подробно рассмотрена в классических трудах по теории механизмов и машин [21–24]. Методы аналитического и численного исследования динамических моделей цикловых машин развиты в работах И.И. Вульфсона [25], H. Dresig [26], а также в ряде публикаций, посвященных кинематическому и динамическому анализу технологического оборудования [27–29]. Вместе с тем в указанных исследованиях основное внимание уделяется общим методологическим подходам, тогда как задача выбора рациональных инерционно-массовых и конструктивных параметров рабочего органа жерновой мельницы с позиции минимизации энергопотребления не получила должного освещения. Вопросы проектирования и эксплуатации мукомольного оборудования, включая жерновые поставы, рассматриваются в ряде специализированных изданий [1, 3, 30–32]. Рекомендации по ведению технологических процессов на мукомольных предприятиях, включающие данные о нагрузках на рабочие органы, представлены в [33, 34]. Вопросы технического диагностирования и модернизации оборудования мукомольных заводов обсуждаются в [35, 36]. Тем не менее в доступной литературе отсутствуют систематические исследования, связывающие моменты инерции подвижного жернова с динамическими характеристиками привода, реакциями в опорах и суммарным энергопотреблением установки. Проблема импортозамещения оборудования для предприятий хранения и переработки зерна является актуальной и включена в государственную программу «Развитие сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия» (шифр 01.05 «Техническая и технологическая модернизация, инновационное развитие») [37, 38]. В этом контексте создание отечественных жерновых мельниц с пониженным энергопотреб лением представляет не только научный, но и практический интерес. Анализ данных из научной литературы позволяет сформулировать следующее противоречие: с одной стороны, массивный жернов обеспечивает стабильное равномерное вращение и эффективное измельчение зерна; с другой стороны, его значительный момент инерции является основным фактором избыточного энергопотребления. Разрешение этого противоречия требует разработки научно обоснованного подхода к определению минимально необходимых инерционно-массовых характеристик жернова при обеспечении заданных технологических параметров процесса измельчения.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1