Совершенствование технологического процесса вибрационного питателя для тонкой подачи сыпучего материала в весовое дозирующее устройство тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Тупольских, Татьяна Ильинична

• Тупольских, Татьяна Ильинична
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тупольских, Татьяна Ильинична

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Вопросы истечения сыпучих материалов из бункеров.

1.2. Вопросы вибрационного перемещения сыпучих мелкозернистых материалов на плоскости.

1.3. Цель и задачи исследования.

2. Теория движения сыпучего материала в системе бункер - лоток под воздействием высокочастотной вибрации.

2.1. Теория истечения сыпучего материала из бункера под воздействием вибрации.

2.2. Теория движения слоя сыпучего материала по вибрирующему лотку питателя.

2.2.1. Выбор координат и допущения при исследовании движения слоя.

2.2.2. Определение условий относительного движения слоя по плоскости: движение вниз, движение вверх и остановка.

2.2.3. Влияние коэффициента сопротивления к на характер движения слоя мелкозернистого материала под воздействием вибрации.

2.2.4. Движение мелкозернистого материала вне плоскости.

2.2.5. Описание движения по вибрационному лотку с использованием теории размерностей.

2.3. Анализ системы бункер - лоток.

ВЫВОДЫ по главе «Теория движения сыпучего материала в системе бункер - лоток под воздействием вибрации».

3. ПРОГРАММА И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Цели экспериментального исследования.

3.2. Физико - механические свойства мелкозернистых материала.

3.3. Экспериментальная установка.

3.4. План эксперимента и методы измерений.

3.5. Методика проведения эксперимента.

3.6. Определение равномерности движения платформы с пробоотборником.

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Экспериментальные исследования истечения мелкозернистого материала из бункерных установок, находящихся под воздействием вибрации.

4.1.1. Погрешность экспериментального определения коэффициента истечения в.

4.1.2. Влияние заполнения бункера на коэффициент истечения в

4.1.3. Зависимость коэффициента истечения вот вертикального вибрационного ускорения и размеров частиц

4.2. Анализ экспериментальных исследований вибрационного перемещения мелкозернистого материала.

4.2.1. Экспериментальное определение коэффициента сопротивления к при вибрационном перемещении

4.2.2. Определение коэффициентов критериального уравнения производительности вибрационного лотка.

4.2.3. Влияние размера частиц на производительность питателя

4.2.4. Соотношение в системе "питатель" между производительно-стями бункера и вибрационного лотка.

4.3. Исследование стабильности производительности бункера.

Выводы по главе «Анализ результатов экспериментальных исследований»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологического процесса вибрационного питателя для тонкой подачи сыпучего материала в весовое дозирующее устройство»

Производство комбикормов - важнейшая отрасль сельскохозяйственного производства. Высокое качество комбикорма можно обеспечить точной дозировкой его составляющих. Дозирование производится весовыми или объемными дозаторами в зависимости от требуемой точности. Ценные составляющие комбикорма: минеральные вещества, микроэлементы и витамины требуют весового дозирования по причине требуемой высокой точности дозирования. Зоотехнические требования точности дозирования составляющих комбикормов предусматривают, что для ингредиентов, входящих в рецепт в количестве более 30%, точность дозирования должна составлять ±1,5%; для ингредиентов, входящих в рецепт в количестве от 10% до 30% -±1,0%; от 3% до 10% - ±0,5%; менее 3%> ±0,1%; -. Микродобавки в рецептах почти всегда составляют менее 3% веса кормов, следовательно точность их дозирования должна быть ±0,1%.

Столь высокие требования к точности дозирования можно обеспечить оптимальной конструкцией дозирующих устройств, одним из главных составляющих которых является система бункер-питатель. Назначение питателя обеспечить равномерную и стабильную во времени подачу продукта на весоизмерительное устройство дозатора. Если дозатор работает в линии производства комбикормов, то в функции питателя входит включение и выключении подачи материала на весоизмерительное устройство с мгновенным прекращением подачи.

Вибрационные питатели с бункером и электромагнитным возбуждением являются наиболее приемлемыми для указанных целей, поскольку просты, не имеют трущихся частей, полностью автоматизированы.

Исследование процессов, происходящих в бункере и на питателе при воздействии вибрации на находящийся в них мелкодисперсный зернистый материал, необходимо для создания новых конструкций вибрационных питателей и совершенствовании имеющихся.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Тупольских, Татьяна Ильинична

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Из всех применяемых питателей для тонкой подачи сыпучих мелкозернистых материалов вибрационный питатель, состоящий из бункера и лотка, соединенных между собой плоскими пружинами, и электромагнитного вибратора, статор которого закреплен на корпусе бункера, а ротор на лотке, позволяет обеспечивать требуемую точность весового дозирования.

2. Определено, что объект бункер - лоток - электромагнитный вибратор представляет собой систему "питатель", функциональной целью которой является равномерная по времени подача материала в весоизмерительное устройство.

3. Сыпучий мелкозернистый материал под воздействием вибрации при моделировании представлен "псевдожидкостью", что позволило применить гидромеханические законы истечения из боковой щели бункера. Коэффициент истечения в зависит от вибрационного ускорения и находится в пределах

1 2 0,005.0,035 с в диапазоне вибрационного ускорения а = 2.18 м/с и приведенного диаметра частицы сыпучего материала de = 0,1 .3,0 мм.

4. При теоретических исследованиях вибрационного перемещения слоя толщиной до 0,02 м сыпучего мелкозернистого материала, использовалась модель "материальная точка", на которую воздействует дополнительная сила сопротивления, пропорциональная вибрационной скорости. Такая модель позволила найти, что при cot = 0.7Г/2 возможно движение назад, а при тг/2 < cot < 2ж всегда выполняются движение вперед или остановки, с учетом угла наклона лотка к горизонту, угла направления колебаний и коэффициента трения материала о лоток.

5. По экспертным оценкам выявлены факторы, которые на основе методов теории подобия и размерностей позволили получить зависимость производительности лотка в виде степенной функции от частоты и амплитуды колебаний, направления колебаний, наклона дна лотка к горизонту, поперечного сечения слоя и коэффициента трения сыпучего материала о материал лотка.

109

6. Экспериментально найдено, что при значениях вертикального вибл рационного ускорения а = 2.14 м/с достигается цель системы "питатель" -равномерная по времени подача сыпучего материала с коэффициентом вариации 1,9.3,9%. При постоянной подаче мелкозернистого материала в бункер, производительность вибрационного питателя остается стабильной в течение более 10 часов и не зависит от параметров окружающей среды. Стабильность подачи позволяет использовать систему бункер-лоток как автономный дозатор.

7. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложен метод расчета, позволяющий при заданной производительности и свойствах дозируемого материала, определить рациональные параметры вибрационных питателей для различных сельскохозяйственных машин и машин смежных отраслей промышленности.

110

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тупольских, Татьяна Ильинична, 2002 год

1. Алферов К.В., Зенков Р.Л. Бункерные установки.— М.: Машгиз, 1955. — 308с.

2. Анохин П.К. Избранные труды. М.: Наука, 1978. 83. 8*

3. Антипов С.Т., Валуйский ВЛ. Определение скорости осевого перемещения частиц сыпучего материала во вращающемся барабане// Механика сыпучих материалов. Одесса. 1991. С. 169.

4. Баранова А.Б. Исследование влияния сводообразования на истечение сыпучих материалов: Дис. . канд. техн. наук. — Ростов-на-Дону (РИСХМ), 1973.—107с.

5. Бауман В.А. Исследование вибрационного питателя// Сб. тр. Ленинградского института механизации строительства. М.-Л.: Стройиздат, 1939.

6. Белецкий В.Я. Теория и расчет сит с прямолинейными качаниями. -М.: Заготиздат. 1949. -188 с

7. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. — М.:Изд. "Мир", 1974. — 447 с.

8. Берг Б.А. Движение материальной точки по колеблющейся наклонной плоскости с трением // Теория, конструкция и производство с.-х. машин. М.-Л. Сельхозгиз, 1935. т. 1 -С. 504 - 530.

9. Берг Б.А Движение материальной точки по наклонной плоскости с трением, совершающей круговое поступательное движение // Теория, конструкция и производство с.-х. машин. М.-Л. Сельхозгиз, 1936. т.З -С. 522-539

10. Блехман И.И. Исследование процесса вибросепарации и вибротраспортировки // Инженерный сборник. -М.: 1952. -т.11. -С. 12-79.

11. Блехман И.И. Теория вибросепараторов и ее связь с теорией некоторых других новых вибрационных машин// Механика и расчет машин вибрационного типа. -М.: Изд-во АН СССР. 1957. -С49-67.

12. Блехман И.И. К вопросу о расчете вибраторов для погружения и извлечения свай и шпунтов. Гидротехническое строительство. -1957. -№2 -С. 32-33.

13. Блехман И.И., Гортинский В.В., Птушкина Г.Г. Движение частицы в колеблющейся среде при наличии сопротивления сухого трения (К теории вибрационного разделения сыпучих смесей) Изв. АН СССР ОТН. Механика и машиностроение. 1963. -№4. -С. 31-41.

14. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Задача о движении частицы вверх по наклонной вибрирующей плоскости // Вопросы динамики и прочности. -Рига: Изд-во АН Латв. ССР. -1963. -Вып. 10 -С. 39-40. .

15. Блехман И. И., Джанелидзе Г. Ю. Вибрационное перемещение. — М.:Наука, 1964,— 410с.

16. Блехман И. И. Метод прямого разделения движений в задачах о действии вибрации на нелинейные механические системы. — Изв. АН СССР, МТТ. 1976, №6.—С. 13-27.

17. Богомягких В.А. Теория и расчет бункеров для зернистых материалов. — Ростов-на-Дону: Изд. Ростовского университета, 1973. — 152 с.

18. Богомягких В.А., Пахайло А.И., Кунаков B.C., Крамаренко А.Н., Рева

19. A.Н. Статистическая теория истечения сыпучих тел. — Ростов-на-Дону: Изд. РГУ, 1998, — 147 с.

20. Богомягких В.А., Вороной Н.С., Кунаков B.C., Пахайло А.И., Трембич

21. B.П. Теоретические основы расчета сводоразрушающих устройств бункеров сельскохозяйственного назначения: ВНИПТИМЭСХ.-Зерноград, 1998.122 с.

22. Вибрации в технике/Справочник в 6 т.— М.: Машиностроение, 1981, т. 4.—93 с.

23. Герасимова Н.А. Исследование рабочего процесса кормораздатчика для птицы//Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. -1963. -№5

24. Гончаревич И.Ф. Основные зависимости скорости вибротранспортирования от параметров вибрирования //Известия АН СССР, ОТН. Механика и машиностроение. -№3. —1962.

25. Гончаревич И.Ф. К вопросу определения режимов вибротранспортирования массовых грузов // Вопросы конвейерного и рельсового транспорта в горной промышленности: Сб. тр. ИГД им. А.А.Скочинского/Госгортехиздат. -М., 1963

26. Гончаревич И.Ф., Крюков Б.И., Алотин JI.M. К теории вибрационного транспортирования слоя материала с учетом действующих сопротивлений //Вопросы механизации в горной промышленности, Сб.тр. Вып. 13. -Недра. -Караганда, 1964

27. Гончаревич И.Ф., Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологии. —М.: Наука, 1981.—319 с.

28. Гортинский В.В. К вопросу о послойном движении продуктов измельчения зерна на сите рассева // Сообщ. Pi реф. ВНИИЗ. М., 1959. -Вып.5. - С. 36-52

29. Гортинский В.В. Теоретические основы послойного движения продуктов измельчения зерна на сите рассева // Тр. ВНИИЗ. М., 1960. -Вып.39. - с. 19-29.

30. Гортинский В.В. Послойное движение продуктов измельчения зерна при сепарировании на плоских ситах // Тр. ВНИИЗ. -М., 1963. -Вып.42. -С. 19-28

31. Гортинский В.В. Современные проблемы теории и техники сепарирования зерна и продуктов его переработки // ТР. ВНИИЗ. М., 1974.-Bbin.78.-C. 1-8

32. Гячев Л.В. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах. — М.: Машиностроение, 1968. — 184 с

33. Гячев Л.В. Основы теории бункеров. — Новосибирск: Издательство Новосибирского университета, 1992. — 311 с

34. Дьячков В.К. Исследование вибрационных конвейеров и питателей с различными типами приводов// Применение вибротехники в горном деле. Сб.тр. /Госгортехиздат, -М., 1960.

35. Жариков Е.У. О путях повышения скорости транспортирования и к.п.д. виброконвейеров, имеющих механический вибратор направленного действия //Труды НПИ т. 136 -РИО ИЛИ. -Новочеркасск. -1963. С. 125-131

36. Жуковский Н.Е. Заметка о плоском рассеве // Соб. Соч.- т.З -М.: ГТТИ, 1949. С.146-147.

37. Журавлев А.Н. Теоретические основы послойного движения сыпучего тела по ситам и вибрирующим поверхностям // Тр. ВНИИЗ. -М., 1963. -Вып.42. С.29-46.

38. Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 411 с.

39. Заика П.М. Вибрационные зерноочистительные машины. М.'Машиностроение. 1967. -142 с.

40. Иванова Е.Ф. Исследование движения сельскохозяйственных сыпучих материалов в трубах и бункерах: Дис. . канд. техн. наук. — Ростов-на-Дону (РИСХМ), 1968,—217с.

41. Иванова Е.Ф. Закономерности гидравлического истечения сыпучего материала из асимметричного бункера с прямоугольным поперечным сечением //Механика сыпучих материалов: Сб. статей/ РИСХМ. -Ростов-на-Дону, 1969.-С. 16-28.

42. Ильченко В. Д. Определение скоростей вибротранспортирования сыпучих материалов//Автоматизация сельскохозяйственных машин и технологических процессов/ Тр. ВИСХОМ.-М.Д967. Вып.50. С. 247-253.

43. Кемниц Ю.В. Математическая обработка зависимых наблюдений. — М.: Недра, 1970.—94 с.

44. Косилов О.Н. Вибровязкие свойства некоторых насыпных сельскохозяйственных материалов/ТВ кн.: Исследование рабочих органов сельскохозяйственных машин. — Ростов-на-Дону, 1967. — 345 с

45. Кретов И.Т. и др. Метод расчета пропускной способности аппарата с вращающимся барабаном при подаче воздуха через плотный движущийся слой зернистого продукта // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 1983. -№4. - с. 95-97.

46. Кретов И.Т., Валуйский В.Я., Абдель Х.С., Сербулов Ю.С. Оптимальное распределение зерна поперечным сечением вращающегося барабана // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 1986. - №3. - С. 64-66.

47. Крюков Б. И. Исследование поведения насыпного материала на вибрирующей шероховатой поверхности //Известия ВУЗов. Горный журнал. -1963.-№1.

48. Крюков Б.И. Динамика вибрационных машин резонансного типа. — Киев:Наук. думка, 1967. — 210 с.

49. Лавендел Э.Э. Синтез оптимальных вибромашин. — Рига: Зинатне, 1970.— 252 с.

50. Левенсон Л.Б. Теория и расчет конвейера с прямолинейным возвратным поступательным движением // Вестник инженеров. 1917. -№ 1-2. С. 3-29.

51. Левенсон Л.Б. Машины для обогащения полезных ископаемых, вып.1 Плоские подвижные грохоты. Л.: Изд-во ин-та «Механобр». 1924. - 147 с.

52. Левенсон Л.Б. Машины для обогащения полезных ископаемых. М.-Л.: Госмаштехиздат, 1933. -864 с.

53. Левенсон Л.Б., Цигельный П.М. Дробильно-сортировочные машины и установки для переработки каменных материалов. -М.: Госстройиздат, 1952. -428 с.

54. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. -М.-Л.: Сельхозгиз, 1955.-764 с.

55. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. — М.: Физматгиз, 1962. — 111с.

56. Литвинов А.И. Исследование вибробункера для зерноуборочного комбайна. Труды ВИСХОМ, вып.35, М., 1962

57. Литвинов А.И. Исследование процессов работы вибробункера для зерноуборочного комбайна. Автореферат дис. .канд.техн.наук: 05.20.01 -М.Д962.-22 С.

58. Литвинов А.И. Уравнения теории движения потока тел и их приложения //Тракторы и сельхозмашины. -№5. -1977. -С.25-27.

59. Литвинов А.И. О средних значениях скорости и времен пребывания в полостях рабочих органов сельхозмашин. Депонир. ЦНИИТЭИ Тракторосельхозмаш. №23 -С. 17

60. Литвинов А.И. Динамика потока тел. — Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1979, —94 с.

61. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Теоретическая механика.- ч.З -М.-Л.: ОНТИ, 1934. -580 с.

62. Малкин Н.Р. Об инерционных грохотах // Зап. ЛГИ.-Л., 1937. т. 10. -Вып. 3.-С. 42-46.

63. Макмак Н.А. Об истечении сыпучего материала из щелевого бункера с обтекателем//Механика сыпучих материалов: Сб. статей/ РИСХМ. -Ростов-на-Дону, 1969.-С.29-3 8.

64. Олевский В.А. Кинематика грохотов. -М: Металлургиздат. 1941.-247 с.

65. Осмаков С.А. Приближенный способ определения средней скорости движения частицы по горизонтальной вибрирующей поверхности //Известия ВУЗов. Строительство и архитектура, №5, 1958.

66. Сергеев П.А. Исследование поведения насыпных материалов при вибрационной транспортировке //Известия АН СССР, ОТН, Механика и машиностроение. -№5. —1960.

67. Скорик И.А. Некоторые результаты экспериментального исследования истечения зерновых материалов из бункеров//Механика сыпучих материалов: Сб. статей/РИСХМ. -Ростов-на-Дону, 1969.-с.39-47.

68. Скорик И.А. Исследование истечения зернистых материалов из бункера: Дис . канд. техн. наук. —Ростов-на-Дону (РИСХМ), 1969. —189 с

69. Спиваковский А.О. Конвейерные установки. Часть 2. Качающиеся конвейеры. - Харьков-Днепропетровск: ГНТИ Украины, 1933. -211с.

70. Терсков Г.Д. Движение тела по наклонной плоскости с продольными колебаниями // Теория, конструкция и производство с.-х. машин. т.З (Теория) - М. -Л.: Сельхозгиз, 1936. - С. 490-521.

71. Терсков Г. Д. Движение материала на транспортере с гармоническими продольными колебаниями // Вестник инженеров и техников. 1940. -№10

72. Терсков Г.Д. Движение материала на транспортере с гармоническими продольными колебаниями (при наличии отрыва) // Вестних инженеров и техников. -1941.- №5.

73. Урбах В.Ю. Биометрические методы. «Наука», 1964. С. 263.

74. Хроликов В.М. О движении частицы по чешуйке колеблющегося плоского чешуйчатого решета //Проектирование рабочих органов сельскохозяйственных машин РГУ-Ростов-на-Дону, 1967. -С. 124-131.

75. Чайковский Б.И. О некоторых закономерностях послойного сухого трения твердых тел// Тр. Кишиневского СХИ. -т.ЗЗ.- Вып.1. -1964.-С.5-30.

76. Членов В.А. Виброкипящий слой. М.: Наука, 1972. -343 с.

77. Чукарин Н.А. Движение частицы по колеблющейся наклонной плоскости// Комплексная механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства: Сб. статей / PHCXML Ростов-на-Дону, 1978.- С.75-82.

78. Щиголев Б.М. Математическая обработка наблюдений. — М.: Физматгиз, 1962.—С. 14-15.

79. Юл Д.Э., Кендэл М.Д. Теория статистики. Перевод с 14-го английского издания. Госстатиздат ЦСУ СССР, М.: 1960.

80. Berry P. Basic Theory of low acceleration oscillating conveyors //Jornal of agricultural enginiring reseach/ -№3. -1959.

81. Bottcher S. Beitrag zur Klarung der Gutbewegung auf Schwingrinnen / Fordern und Heben. Helf 3, 4, 5.131958.- s. 11-24.

82. Forden und Heben.- 1961. M« 5, 6 / K.H. Wehmeier.

83. Hudt, Helwig, Johanes, Joachim. Die Schwingrinne ein Hilfsmittel fur die Kornerforderung // Landtechnik Forschung. -1962.-№3

84. Jung R. Die Gleitbewengung auf der schwingenden Eben. Forshung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens. Band. 18. -1952. - № 1.

85. Klockhaus W. Fordergeschwindigkeit von Schwingrinnen und Schwingsieben, Erdol und Kohle, 1952. № 8.

86. Kroll W. Uber das Verhalten von Schuttgut in loticht schwingenden Gefassen. Forschung auf dem Gebiete des ingenieurwesens. 1954. - № 1.

87. Kroll W. Fiesserscheinungen an Hauf werken in schwingenden Gefassen-Chemic Ingenieur. Technik. -№1. -s. 6-19

88. Lingner G. Forderrinnen. Die Fordertechnick. 1912. - Helf 2.

89. Seidel H. Die Wurfbewegung von Schuttgut auf der schwingwn Ebene // Bergbautechnik. 1958. - №№ 8, 9. - s. 3-27.

90. Wehmeier K.H. Untersuchungen zum Fordervorgang auf schwingrinnen // Fordern und Heben. 1961. - Seite 317B327 (Teil 2).