Відомі різні способи силового впливу на матеріал, що переробляємо. Найпоширеніші механічні способи подрібнення, які відзначаються простотою, надійністю і високою продуктивністю обладнання.

В окремих випадках застосовують подрібнення, яке ґрунтується на електророзрядній (електровибуховій, електрогідравлічній), ультразвуковій, кавітаційній (утворення порожнин всередині рідини під час  руху відносно інших тіл), декомпресійній дії на матеріал шляхом швидкої зміни високих низьких температур і навіть світловими променями від квантового генератора. Так, ультразвуком і світловими променями можна обробляти матеріали, які дуже важко піддаються звичайним механічним способам. Проте ці та деякі інші у більшості випадків пов'язані з необхідністю використання відносно складного обладнання і є низькопродуктивними та енергомісткими.

За особливостями взаємодії між робочими органами і перероблюваним матеріалом слід виділити такі основні способи подрібнення: роздавлювання, перетирання, розбивання і різання. Загальна суть їх не залежить від характеристик матеріалу, що переробляється. Проте реакція останнього на силові дії при цьому може бути різною (рис. 2.15).

а                              б                                     в                                  г

Рис. 2.15. Основні способи подрібнення кормів:

а – роздавлювання; б – перетирання; в – розбивання; г – різання.

 

Роздавлювання (рис. 2.15, а). Під дією нормальних статичних зусиль N матеріал піддається двобічному стисканню. У ньому виникають внутрішні напруження стискання (у напрямку дії зусилля) та розтягування (у напрямках, перпендикулярних до перших). Якщо внутрішні напруження перевищують межу міцності матеріалу, він деформується у всьому об’ємі і руйнується.

Перетирання (рис. 2.15, б). У цьому випадку під дією відносно незначних нормальних зусиль перероблюваний матеріал притискається до робочої поверхні або затискується між двома поверхнями, а потім дотичні зусилля Т руйнують його, зміщуючи одні частки матеріалу відносно інших.

Розбивання (рис. 2.15, в). Руйнування матеріалу відбувається в результаті динамічного навантаження протягом дуже короткого відрізку часу.

При різанні (рис. 2.15, г) перероблюваний матеріал піддається локальному деформуванню в результаті зусиль, що передаються кромкою (вершина двогранного кута) ножа. Завдяки цій особливості різання є найекономічнішим за витратами енергії способом подрібнення, особливо в разі переробки матеріалів, що відрізняються пружністю та пластичністю.

Енергомісткість процесу подрібнення залежить від багатьох факторів: фізико-механічних властивостей (міцність, крихкість, однорідність і вологість перероблюваного матеріалу, розмір та форма кусків); способів подрібнення; стану робочих органів машини тощо.

Тому аналітичним шляхом встановити цю залежність між витратами енергії на подрібнення та цими показниками можна лише у загальному вигляді. Дослідженнями в цьому напрямку почали займатися давно.

У 1867 р. німецький вчений П. Ріттінгер висунув гіпотезу, згідно з якою робота А_S , що витрачається на подрібнення матеріалу, пропорційна величині новоутвореної поверхні

,                                                     (2.18)

де      f_s – коефіцієнт пропорційності.

DS – новоутворена поверхня, м².

Гіпотеза (2.18) – перший закон подрібнення або закон поверхонь.

Робота А_V також пропорційна об’єму тіла V

                                                                                                                                                                      ,                                               (2.19)

де      f_V - коефіцієнт пропорційності;

V - об’єм тіла, що деформується, м³.

Залежність (2.19) названа другим законом подрібнення або законом об’ємів.

У 1940 р. російський вчений П.А. Ребіндер запропонував комбіновану формулу роботи подрібнення, яка получила назву третій закон подрібнення

                                            (2.20)

Виходячи з формули (2.20) С.В. Мельников (1952 р.) запропонував емпіричне рівняння для визначення роботи на подрібнення при певних допущеннях, а саме

                                  (2.21)

де      А_Т – теоретична величина роботи, що витрачається при подрібненні матеріалу, кДж/кг;

с_V – постійний коефіцієнт, що розмірність питомої роботи, кДж/кг, пружних деформацій при вибраному методі механічного навантаження;

с_S – постійний коефіцієнт, що має розмірність і фізичний смисл питомої роботи, кДж/кг, утворення нових поверхонь при подрібненні 1 кг матеріалу;

А_под – розрахункові затрати роботи, кДж/кг;

с₁, с₂ – дослідні коефіцієнти, які знаходять по таблицях в залежності від типу подрібнення і виду матеріалу.