Теория и оборудование детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, доктор наук Евсеев Алексей Владимирович

• Евсеев Алексей Владимирович
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Евсеев Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ, ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ научно-технической проблемы

1.1.1 Получение гетерогенных смесей заданного качества

1.1.2. Инженерно-технологическая классификация сыпучих материалов

1.2. Анализ объекта исследования. Способы и устройства усреднения

и смешивания. Области применения, достоинства и недостатки

1.3. Анализ предмета исследования

1.3.1. Известные теории усреднения и смешивания

1.3.2. Критерии оценки качества смесей и их связь со способами

и устройствами

1.4. Перспективы развития способов и устройств усреднения и смешивания. Нонмиксинг и нонмиксеры

1.5. Предпосылки создания оборудования детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей и теории нонмиксинга

1.6. Приоритеты развития современных технологий и оборудования приготовления смесей

1.6.1. Необходимость улучшения и управления качеством получаемых гетерогенных смесей

1.6.2. Необходимость улучшения (качественного технологического перехода) технико-экономических параметров оборудования для приготовления гетерогенных смесей

Глава 2. ТЕОРИЯ НОНМИКСИНГА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОРОДНОСТИ СМЕСЕЙ

2.1. Нонмиксинг

2.1.1. Основные положения теории нонмиксинга

2.1.2. Классификации нонмиксинговых смесевых компонентов, продуктов и устройств

2.1.2.1. Новая классификации гетерогенных смесевых компонентов (сред)

2.1.2.2. Классификация устройств для синтеза смесей

2.1.3. Нонмиксинговые технологии и оборудование для получения многокомпонентных гетерогенных смесей

2.2. Математическое моделирование процессов синтеза смесей при детерминированном формировании их однородности

2.2.1. Математическое моделирование процессов синтеза смесей из малых партий

2.2.1.1. Математическая модель синтеза смесей с заданными свойствами из малых партий компонентов

2.2.1.2. Математическая модель формирования смеси с заданными характеристиками из имеющихся малых партий многокомпонентных смесей при условии создания общей партии наибольшего объема

2.2.1.3. Математическая модель формирования смеси с заданными характеристиками из имеющихся малых партий многокомпонентных смесей при условии полного их использования

2.2.2. Математическая модель определения гарантированной точности содержания компонентов в смеси, составленной конвейерным нонмиксером независимо от вероятностного закона распределения доз компонентов

2.2.3. Регрессионная математическая модель численного исследования вероятностных характеристик качества гетерогенной смеси получаемой на нонмиксере выдаваемых дозаторами компонентов с увеличением числа доз

2.2.4. Построение многофакторных регрессионных математических моделей загрузки сыпучего материала барабанным роторным питателем на основе экспериментальных данных

2.3.Компьютерная программа расчёта качественных показателей смеси гетерогенных компонентов (сред) полученной детерминированным способом SMDET1 в среде Pascal

Основные результаты и выводы по второй главе

Глава 3. КРИТЕРИАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ НОНМИКСИНГА

3.1. Критерии на основе оценки N числа точек идеального смеси

3.1.1. Критерий оценки N для двухкомпонентной смеси

3.1.2. Критерий оценки N для многокомпонентной смеси при условии нормальности распределения масс (объемов) микродоз компонентов

3.2. Критерий оценки минимальной дозы многокомпонентной гетерогенной смеси заданного качества в зависимости от точности

работы дозирующих устройств

3.3 Критерий оценки качества нонмиксинга для эффективной единицы смесевой продукции с учетом стабильности работы дозирующих устройств

3.4. Двухпараметрический функциональный критерий оценки качества гетерогенных смесей во взаимосвязи с точностью работы дискретных дозирующих устройств

Основные результаты и выводы по третьей главе

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ТЕОРИИ НОНМИКСИНГА

4.1. Реализация многофакторного эксперимента и анализ результатов исследования загрузки сыпучего материала барабанным роторным питателем

4.2. Экспериментальное исследование шестипозиционного роторного нонмиксера, оснащенного роторными коническими дозаторами для приготовления премиксов

4.2.1. Шестипозиционный роторный нонмиксер

4.2.2. Роторный конический питатель

4.2.3. Определение производительности шестипозиционного роторного нонмиксера

4.2.4. Определение качественных показателей смеси

4.3. Исследование экспериментальных установок дозирования шнековыми питателями и нонмиксинга в бироторном нонмиксере

на примере пищевых добавок

4.3.1. Экспериментальные установки и методика проведения исследований

4.3.2. Алгоритм исследования точности дозирования компонентов шнековыми питателями

4.3.3. Обработка опытных данных

4.3.4. Оценка качества смесей пищевых добавок

4.4. Экспериментальное исследование дозирующих устройств и процесса нонмиксинга трубчатых длинномеров на конвейерном нонмиксере

4.5. Экспериментальная проверка параметров работы роторного питателя двойного дозирования порошкообразных компонентов

4.6. Сравнительная характеристика экспериментальных исследований стохастического и детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей

Основные результаты и выводы по четвертой главе

Глава 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОНМИКСЕРОВ

5.1. Проектирование конвейерных нонмиксеров

5.1.1. Общие принципы синтеза конвейерных нонмиксеров

5.1.2. Методика проектирования конвейерного аппарата на заданный нонмиксинг трубчатых длинномеров. Структура конвейерного нонмиксера

5.1.3. Расчет основных параметров конвейерного нонмиксера

для штучных компонентов

5.2. Проектирование роторных и бироторных нонмиксеров

5.2.1. Конструкторские схемы роторного и бироторного нонмиксеров

5.2.2. Компоновка и проектирование узлов роторных и бироторных нонмиксеров

5.2.2.1. Проектирование рабочего ротора

5.2.2.2. Проектирование некоторых узлов роторных и бироторных нонмиксеров

5.2.3. Методики проектирования питателей для нонмиксеров

5.2.3.1. Специфика проектирования роторных питателей

5.2.3.2. Некоторые аспекты проектирование шнековых питателей для роторных и бироторных нонмиксеров

5.2.4. Интегральная номограмма для определения основных характеристик роторных и бироторных нонмиксеров

Основные результаты и выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ТЕРМИНОВ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение З

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теория и оборудование детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Приготовление однородных по составу гетерогенных смесей из порошкообразных, зернистых или штучных компонентов, является распространенным технологическим процессом, широко используемым в различных отраслях промышленности.

Смесевая продукция зачастую характеризуется широким диапазоном соотношений компонентов, до 1:20 и выше, и состоит из материалов, обладающих различными физико-механическими и химическими свойствами. Эти обстоятельства делают невозможным обеспечение упорядоченной структуры и гарантированного уровня показателей качества смеси при использовании существующих традиционных технологий смешения, которые ориентированы на стохастическое, вероятностное формирование однородности. Также отсутствует класс машин, способный на практике осуществить детерминированное формирование однородности получаемых смесей, в том числе и при соотношении компонентов свыше 1:10. Современные требования, предъявляемые к смесевым продуктам продиктованы не только отраслевыми стандартами, но и постоянно меняющимися предпочтениями конечного потребителя, что в свою очередь, ужесточает соответствующие технические и технологические регламенты на продукцию, а иногда делает невозможным их реализацию при использовании традиционных технологий смешения.

Например, в пищевой и комбикормовой промышленностях необходимо выдержать заданное соотношение белково-минеральных и витаминных компонентов в пищевых смесях и добавках для обеспечения полноценного и сбалансированного питания; в инструментальной промышленности при производстве алмазного абразивного инструмента весьма важно для получения его высокой стойкости обеспечить равномерное распределение алмазных зерен по всему объему рабочего слоя; в фармацевтике особенно необходимо более точное содержание эффективных компонентов в единице потребления (таблетке, драже) при формировании точных доз лекарственных препаратов, в ОПК при формировании стабильных зарядов порохов из малых партий; в химической, горно-рудной, металлургической, строительной и других отраслях промышленности для обеспечения высокоэффективного конечного использования смесевых продуктов.

Также в настоящее время во многих отраслях промышленности наблюдается тенденция увеличения доли используемой смесевой продукции. Рынок смесей различного применения в РФ постоянно увеличивается и его ежегодный рост, по разным оценкам [227-231], составляет от трех до пяти процентов в год.

В современных условиях, когда становиться востребованным все более высокий уровень качества смесевой продукции необходимо создавать новые виды оборудования для обеспечения реализации возрастающих потребностей потребителя [129-131].

Вместе все эти объективные факторы делают особенно актуальными разработки новых технологических машин, обеспечивающих детерминированное формирование однородности получаемых на них гетерогенных смесей, при значительном улучшении их качества до гарантированного уровня, высоких соотношений компонентов от 1:20 и выше, и высокой сбалансированной производительности.

Наиболее перспективным направлением в решении данной научно-технической проблемы является создание нового класса технологических машин - нонмиксеров, которые реализуют технологию детерминированного формирования однородности получаемых гетерогенных смесей более высокого качества и с высокими соотношениями компонентов.

Согласно постановлению Правительства РФ № 328 об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности» от 15 апреля 2014 года на период до 2024 года включительно, при участии Министерства образования и науки РФ, научно-практические результаты, полученные в данной работе, полностью соответствуют требованиям подпрограмм 2,5,7,10,13 и 14 данной программы. Работа выполнена в соответствии с хоздоговорными работами № 661601 (от 01.06.16) и № 661801 (от 06.11.18) с НПП «Вулкан-ТМ» (г. Тула) и госбюджетными научно - исследовательскими и опытно - конструкторскими работами по темам 34-10 «Совершенствование технологического оборудования с целью повышения производительности и надежности» (2011-2015 гг.) рег.№ 01201177958 и 21-16 "Научные основы создания систем автоматизированного статистического контроля качества штучной и нештучной продукции в массовых производствах" (2016-2020 гг.) рег.№ 115071310083.

Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует паспорту специальности 05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы (машиностроение)» по следующим пунктам: п. 1. «Разработка научных и методологических основ проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов; механизации производства в соответствии с современными требованиями внутреннего и внешнего рынка, технологии, качества, надежности, долговечности, промышленной и экологической безопасности»; п. 3. «Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и агрегатов и их взаимосвязей при комплексной механизации основных и вспомогательных процессов и операций»; п. 4. «Методологические основы формирования количественной и качественной структуры парка машин и агрегатов в зависимости от функционального назначения, организационно-производственных и технологических параметров региональных и природно-климатических условий производства».

Степень разработанности выбранной темы. Попыток выстроить единую целостную теорию детерминированного формирования однородности смесей гомогенных и гетерогенных компонентов до сих пор не предпринималось. На практике, в шестидесятые годы прошлого века в ВНИИТе и МИХМе (г. Москва) под руководством А.В. Чувпило и Ю.И. Макарова были созданы усовершенствованные червячно-лопастные смесительные аппараты непрерывного действия, позволяющие существенно повысить качество смеси на одной из традиционной конструкции смесителя за счет формирования тонкодозированных потоков составляющих компонентов и внедрения их друг в друга во время непрерывного транспортирования в аппарате [129-131,181-183]. Качественные показатели получаемых на них электротехнических смесей существенно улучшились и достигли уровня в 2-4% по коэффициенту вариации, но и соотношение компонентов в данных смесях было невысоким, не более 1:10. Однако современные запросы потребителей требуют улучшение данных показателей до уровня 0,5-1,5%, 1:100 и выше соответственно. Теоретическое обоснование детерминированного формирования однородности смесей рассматривались в работах Баранцевой Е.А. [36,37] Верлоки И. И. [207], Капрановой А.Б. [103-105], Макарова Ю.И. [129-131], Мизонова В.Е., Першина В.Ф. [157-160], Подгорнова Ю.И. [212] и др., но оно сформулировано как возможное и рекомендательное и дальнейшего теоретического продолжения и практической реализации не получило. Следует отметить, что при этом не было попыток создания машин и аппаратов, реализующих на практике процессы детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей, за исключением работы [160], в которой они также рассмотрены как предположительные. Многими учеными, в том числе и зарубежными Arratia Р.Е., Gayle J.B., Khan Z.S., Otake T., K. Stange [191,203,208,210,214] предпринимались многочисленные попытки управления различного рода процессами дозирования непосредственно перед процессом смешения, что позволяло не только получать смесевые продукты более высокого качества, но и в некоторой степени управлять процессом в целом, но качественного перехода от вероятностного формирования однородности смеси в пользу детерминированного не производилось.

Поэтому автором был разработан комплекс новых технологий (теория и оборудование) приготовления гетерогенных смесей - «нонмиксинг», исключающий вероятностное формирование однородности смеси и непосредственно операцию смешения, и заключающийся в упорядоченном равномерном распределении микродоз компонентов (элементов, единиц) по всему объему получаемой смеси. В целом в работе изложены научно обоснованные технические, и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Целью работы является разработка машин и научное обоснование их конструкторско-технологических параметров для приготовления гетерогенных смесей с большими соотношениями компонентов и высоким гарантированным уровнем показателей качества.

Для достижения цели решались следующие основные задачи:

1. Разработаны основные положения и методологические подходы теории детерминированного формировании однородности гетерогенных смесей (нонмиксинга), определены принципы классификации и поиска вариантов структуры эффективных технических устройств для её реализации, а также разработаны новые функциональные классификации компонентов и оборудования для производства из них смесей.

2. Созданы универсальные структурные схемы нонмиксера и нонмиксинга для синтеза эффективных технологий и разработки новых конструкций нонмиксинговых машин - нонмиксеров. Разработаны новые типовые конструкции нонмиксеров для реализации теории детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей.

3. Разработаны математические модели получения смесей заданного качества на проектируемые новые типовые конструкции нонмиксеров и критерии, описывающие взаимосвязи между техническими параметрами дозирующих устройств и нонмиксеров и их влиянием на показатели качества получаемых смесей, а также параметрами их конечного использования. Созданы методы синтеза смесей из малых партий и критерии оценки их качества.

4. Проведены экспериментальные исследования на новых типовых конструкциях дозаторов и нонмиксеров, проанализированы результаты показателей их работы, в том числе и для повышения производительности.

5. Разработаны инженерные методики проектирования типовых -конвейерных, роторных и бироторных нонмиксеров.

6. Внедрены в производство и учебный процесс типовые конструкции нонмиксеров, реализующих технологии детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей.

Объект исследования: конвейерные, роторные и бироторные нонмиксеры, реализующие технологии детерминированного формирования однородности получаемых на них гетерогенных смесей с гарантированным уровнем показателей качества.

Предмет исследования: взаимовлияние и взаимосвязи между физико-механическими характеристиками смешиваемых компонентов, техническими параметрами дозирующих устройств и типовых конструкций нонмиксеров, реализующих технологии детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей с большими соотношениями компонентов и высокими конечными показателями их качества.

Методы исследования, использованные в работе, заключаются в сочетании аналитических и экспериментальных исследований процессов дозирования и нонмиксинга гетерогенных смесей с использованием

математических, компьютерных и натурных моделей. Построение математических моделей и процессов базировалось на методах теории вероятностей, линейного программирования и общих физических законов. Дифференциальные и интегральные зависимости решались численными методами, в том числе с помощью вычислительных систем. При проведении экспериментальных исследований процессов дозирования и нонмиксинга использовались специальные стенды, современная измерительная аппаратура и приборы, а также регрессионный анализ, статистические методы обработки результатов экспериментов и современное программное обеспечение.

Научные положения выносимые на защиту:

1. Предложенные методологические подходы и теоретические положения формирования качества гетерогенных смесей при детерминированном формировании их однородности; принципы классификации и поиска вариантов структуры для синтеза функциональных устройств при его реализации;

2. Разработанные новые типовые конструкции нонмиксеров, реализующих технологии детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей;

3. Определение производительности и точности дозирующих устройств, а также принципы работы нонмиксеров во взаимосвязи с конечными показателями качества получаемых на них смесей;

4. Разработанные математические модели получения смесей заданного качества на проектируемых нонмиксерах; результаты аналитических и экспериментальных исследований, их количественные и показатели качества;

5. Обоснованные критерии оценки показателей качества смесей, описывающие взаимосвязи между техническими параметрами дозирующих устройств и нонмиксеров, и показателями качества получаемых гетерогенных смесей, а также параметрами их конечного использования; критерии и оборудование для получения и использования смесей малых партий;

6. Разработанные методики проектирования конвейерных, роторных и бироторных нонмиксеров.

Научная новизна состоит в разработке теоретических положений детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей порошкообразных, зернистых и штучных компонентов, для научного и методологического обоснования технических и технологических решений, включающих совокупное рассмотрение структур, функций и параметров дозирующего оборудования и нонмиксеров во взаимосвязи с высокими конечными показателями качества получаемых на них гетерогенных смесей с большими соотношениями составляющих компонентов и эффективным результатом их использования, представленных следующими научными результатами:

1. Впервые разработана технология детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей и создана

методологическая основа поиска и синтеза новых типовых конструкций автоматизированных нонмиксинговых машин для её реализации.

2. Создано математическое и критериальное обоснование технологии упорядоченного распределения микродоз и единиц компонентов в гетерогенных смесях во взаимосвязи технологических параметров дозирующих устройств и нонмиксеров с гарантированными показателями качества получаемых на них смесей и конечным эффективным результатом их использования.

3. Предложены новые критерии оценки качества гетерогенных смесей применительно к вновь разрабатываемым техническим и технологическим решениям, в том числе при синтезе смесей из малых партий.

4. Представлены инженерные методики проектирования конвейерных и роторных нонмиксеров, реализующих технологию детерминированного формирования однородности гетерогенных смесей.

Практическая значимость. Разработаны новые типовые конструкции нонмиксеров, на примере конвейерного для приготовления смесей трубчатых изделий из малых партий, роторного для приготовления премиксов к комбикормам различной номенклатуры и бироторного для изготовления минеральных и органических смесей пищевых добавок и инструментальных абразивных смесей, позволяющие получать гетерогенные смеси более высокого качества и соотношений компонентов по сравнению с приготавливаемыми на традиционных конструкциях миксеров. На способы получения смесей, конструкции нонмиксеров и дозирующих устройств получено 5 патентов на изобретения (патенты РФ №№ 2129911, 2271243, 2708780, 2707998, 2749267) и свидетельство на программу для ЭВМ № 2020662591.

Реализация результатов работы. Конструкции нонмиксеров, их режимные и геометрические параметры, методики и критерии оценки качества получаемых на них гетерогенных смесей, разработанные инженерные методики проектирования дозирующих устройств и нонмиксеров переданы для практической реализации и нашли применение в ЗАО «Реком-ТЛ» и ООО «Биохим-ТЛ», (премиксы), АО «Болоховский завод сантехзаготовок», ООО «ГИПЕРИОН» и ООО «Аврора» (производство строительных смесей и строительство), АО «Риддер» (алмазно-металлические инструментальные смеси), АО «Тулахлебопродукт», ООО «Тульский хлебокомбинат» и Филиал ООО «Пивоваренная компания «Балтика» - Тульский пивзавод» (пищевые смеси), НПП «Вулкан-ТМ» (тиксотропные и легирующие смеси), АО «Тульский патронный завод» г. Тула, ФКП «Алексинский химический комбинат», г. Алексин, а также используются в учебном процессе на кафедрах Политехнического института Тульского государственного университета. За научные достижения в соавторстве «Получение высококачественных пороховых, порошковых и мелкозернистых смесей» присуждена премия им. С.И. Мосина за 2003 год.

Степень достоверности и апробация работы. Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждается глубокой и детальной проработкой литературных источников по теме диссертации, постановкой разноплановых экспериментов, применением современных инструментальных методов их анализа и математической обработкой его результатов.

Основные научные положения диссертации, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на международных научно-технических конференциях (МНТК): ежегодной очно-заочной МНТК «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (г. Тула, ТулГУ, 2010-2020 гг.), на II Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, профессора Попова В.И. «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (22-24 сентября 2004 года, Воронеж), на 2-ой Международной научно-технической конференции «Автоматизация и приборостроение: проблемы, решения» (Севастополь, 11-15 сентября 2017 года), на Международной конференции «Scientific research of the SCO countries: synergy and integration» (Minzu University of China, 25 января 2019 года, Пекин), на II-IV Международных конференциях «Mechanical Science and Technology Update» и XIV Международной научно-технической конференции «Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines» (Омск, 20182020 гг.), на Двенадцатой научно-практической конференции «Инновационные технологии и технические средства специального назначения» (БГТУ «Военмех», Санкт - Петербург, 20 - 22 ноября 2019 года), на Международном конкурсе изобретений и дизайна IIDC 2020 (Гонконг, 4 декабря 2020 года, Золотая Медаль)

Публикации. По теме диссертации и основным результатам опубликована 31 научная работа: 11 из них в индексируемых базах Scopus и Web of Science, 16 в перечне ВАК, получено 4 патента на изобретения РФ и свидетельство на программу для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и общих выводов, библиографического списка из 232 наименований и приложений. Работа содержит 238 печатных страниц, 83 рисунка, 24 таблицы. Общий объем работы составляет 297 страниц. Объем приложений 44 страницы.

В приложениях представлены материалы и документы, свидетельствующие о практическом использовании и новизне результатов исследований и разработок автора, а также дополнительные материалы, отражающие специфику решаемой проблемы.

Глава 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ, ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе проведен обзор состояния производства смесей традиционными методами, систематизированы литературные и патентные данные по данному научно-техническому направлению, рассмотрены особенности математического моделирования процессов приготовления смесей из компонентов с различными физико-механическими свойствами и проанализированы существующие традиционные конструкции смесительных аппаратов и основные критерии оценки качества получаемых на них смесей.

1.1. Анализ научно-технической проблемы.

1.1.1. Получение гетерогенных смесей заданного качества.

Смесевые изделия различных фракций состояний и назначений занимают значительную долю рынка во многих отраслях промышленного производства. Наиболее высока она в химической, строительной, пищевой, фармацевтической, металлургической, электротехнической и других отраслях промышленности, а также в ОПК.

Основополагающие исследования и фундаментальные теоретические наработки в области приготовления гомогенных и гетерогенных смесей принадлежат таким признанным корифеям отечественной науки, как Ю.И. Макарову, А.А. Александровскому, А.В. Чувпило, Э.Э. Кольман-Иванову, В.В. Кафарову, Ф.Г. Ахмадиеву, А.М. Ластовцеву, Дорохову И.Н., современным российским ученым: Е.А. Баранцевой, А.Б. Капрановой, Мизонову В.Е., В.Ф. Першину, М.Ю. Таршису и др., а также видным зарубежным научным работникам: R.L.Carr, Stange K., Otake T., Kitaoka X., Ashton M.D., Gayle J.B., Fan L.T., Shin S.H., Griffin M.J., Marinescu, loan D., Wang S. Li и многим другим. Практически все учёные и исследователи отмечают высокую сложность процессов смешения гетерогенных сред, а в ряде случаев констатируют невозможность их описания с помощью математического аппарата. Однако, большинство сходится во мнении, что существуют два метода смешения, обеспечивающих распределение компонентов по всему объёму аппарата - случайный (вероятностный) и упорядоченный (детерминированный) [1-4,32-43,46,47,74,75,78,82,85,86,103-110,116,121,122,124,129-131,138,157-160,162,165-169,174,176,181-184,186,191 201,206-208,212-217,223,224,226]. При реализации первого смешиваемая совокупность компонентов, в результате пространственного перемещения частиц по случайным траекториям, приводится в состояние, описываемое законом распределения, соответствующее равновесию для выбранного смесительного устройства и режимов его работы. При реализации упорядоченного метода смесительное устройство размещает компоненты смеси в объёме без пространственного перемещения или с ним, направленно формируя смесь, закон распределения компонентов в которой характеризуется узким интервалом варьирования. До недавнего времени,

этот метод был трудно осуществим, но приближённо реализовался в ряде аппаратов [129,144,145,150-154,181-183].

Основная проблема современного промышленного производства смесей различных фракций и состояний заключается в том, что практически всё традиционно используемое смесительное оборудование использует только вероятностные методы (способы) формирования однородности смесей. Теоретические разработки, которые описывают эти сложные физико-механические процессы, происходящие внутри смесительных машин и агрегатов, также опосредованно связывают стохастические входящие и выходящие параметры системы: компоненты - смеситель - смесь. Это обстоятельство не позволяет в конечном итоге напрямую управлять данными процессами, а вся технологическая цепочка не позволяет получать смесевую продукцию заданного качества. Математическое описание и сопровождение также носит в большей степени рекомендательный характер со слишком высоким разбросом выходных параметров смесей.

1.1.2. Инженерно-технологическая классификация сыпучих материалов.

В классификации, предложенной Э.Э. Кольман-Ивановым [116,117,166, 224], под сыпучим материалом (или сыпучим телом) подразумевают дисперсную систему, состоящую из твердых частиц произвольной формы, находящихся в контакте. Пространство между частицами заполнено газом, а иногда, частично, и жидкостью. В зависимости от диаметра d частиц сыпучий материал может быть в следующих состояниях: пылевидном ^ < 0,05 мм); порошкообразном (0,05 мм < d < 0,5 мм); мелкозернистом (0,5 мм < d < 2 мм); крупнозернистом (2 мм < d < 10 мм); кусковом ^ > 10 мм).

В соответствии с этим - сыпучим материалом является продукция многих производств, в том числе и таких крупнотоннажных, как производства удобрений, строительных материалов, пластмасс, моющих средств, соды, красителей. Сыпучие материалы получают измельчением твердых веществ, выделением из суспензий, сжиганием газов, кристаллизацией, добычей из естественных карьеров, шахт. Физико-механические свойства сыпучего материала, определяющие его динамическое поведение н структурообразование, изучены пока слабо.

Динамическое поведение сыпучего материала нельзя оценить какой-то одной характеристикой. В связи с этим при классификации сыпучих материалов приходится использовать комплексные показатели, состоящие из нескольких физико-механических характеристик. Северодонецкий филиал НИИхиммаш предложил РТМ 26-01-129-80, где для классификации сыпучих материалов применительно к процессам, связанным с их перемещением, используется комплексный показатель

Л = 4Т ф

С Рн(1 - ф)'

где 10- начальное сопротивление сдвигу сыпучего материала, рн - насыпная плотность материала, ф - угол внутреннего трения сыпучего материала.

В зависимости от величины ^ все сыпучие материалы при этой

классификации подразделяются па три класса (несвязанные, связно-текучие и связные), каждый из которых, в свою очередь, делится на две группы. По физико-механическим свойствам сыпучие материалы каждого класса заметно различаются, поэтому их следует перерабатывать (смешивать, дозировать, хранить, транспортировать) в оборудовании определенного типа. В основу классификации сыпучих материалов применительно к процессам измельчения по РТМ 26-01-129-80 положены модуль упругости частиц и коэффициент размалываемости. По этим показателям сыпучие материалы разделяют на четыре группы (волокнистые, упругопластичные, пластичные, хрупкие). И в этом случае сыпучие материалы каждой группы следует измельчать в соответствующем оборудовании определенного принципа действия [166].

Однако, по мнению профессора Платонова П.Н. [162] до настоящего времени отсутствуют общепринятые характеристики сыпучего материала, однозначно не определены его свойства, отсутствуют обоснованные методы и приборы для определения параметров и оценки сыпучих материалов.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Евсеев Алексей Владимирович, 2021 год

щ, т -

N -

-

а -1 -а -

5 -

^ -

1. Александровский, А.А. Исследование процесса смешения и разработка аппаратуры для приготовления композиций, содержащих твердую фазу : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / А.А. Александровский. - Казань, 1976. - 48 с.

2. Александровский А.А., Кафаров В.В., Дорохов И.И. Машины и аппараты химической технологии. - Казань, 1975.

3. Александровский А.А., Кузнецов К.Н. Исследование процесса смешения гетерогенных композиций. - ЦНИИНТИ, 1973.

4. Александровский А.А., Ланге Б.Ю. Статистический анализ качества гетерогенных смесей / Труды Казанского ХТИ, 1969. вып.29, ч.2, с.86-103.

5. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М. Наука, 1976. - 280с.

6. Антипенко В.С., Кац Г.Б., Петрушов В.А. Модели и методы оптимизации параметрических рядов машин.- М.: Машиностроение, 1990.

7. Анциферов В. Н., Анциферова И. В. Особенности процессов спекания с использованием наноразмерных твердосплавных порошков (научный обзор) // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2015. Т. 17, № 2. С. 66-77.

8. Артоболевский И.И., Клусов И.А., Прейс В.Ф. Основы теории автоматических систем роторного типа // Сборник докладов 2 международного конгресса теории машин и механизмов. Варшава, 1969.

9. А.с.956991 МКИ G 01 F 11/10. Устройство для дозирования легковоспламеняющихся сыпучих материалов / Клусов И.А., Лукаш А.Н. и др. СССР. - № 2933131/18-10; 26.05.80; Опубл. 07.09.82; Бюл. №33.

10. А.с.1580214 G 01 N 1/18, В 01 F 3/18. Способ усреднения сыпучих материалов в непрерывном потоке и устройство для его осуществления / Дьяченко Н.С. и др.; Опубл. 23.07.90. Бюл. №27.

11. А.с. 889075 B 01 F 3/18 Установка для приготовления смеси сыпучих материалов / Горобец В.И. и др.

12. А.с. 562724 G 01 F 13 00 Устройство для дозирования сыпучих материалов / А. В. Козюра, Е. М. Кузнецов и А. В. Чувпило. Опубл. 22.07.77., Бюл. 23.

13. А.с. 912248 B 01 F 3/18 Смеситель порошкообразных веществ непрерывного действия / Галерштейн Д.М. и др.; Опубл.15.03.82., Бюллетень № 10.

14. А.с. 826596 B 01 F 3/00 Установка для смешивания порошковых материалов / Гугунашвили Г.А. и др.; Опубл. 30.06.86., Бюллетень № 24.

15. А.с. 1442252 B 01 F 3/00 Устройство для транспортирования и перемешивания сыпучих материалов / Кулаков Н.К. и др.

16. А.с. 709153 B 01 F 15/04 Устройство для составления смеси заданного состава / Френкель Ю.Г. и др., 1980.

17. А.с. 700186 B 01 F 15/04 Способ управления процессом приготовления многокомпонентной смеси / Дубровский С.А. и др., 1979.

18. А.с. 347070 B 01 F 3/18 Способ определения качества смешения сыпучих материалов / Венцюс Л.И. и Ярашюнас К.И.; Опубл. 10.08.72.

19. А.с. 1017376 B 01 F 3/18 Способ усреднения сыпучих материалов в непрерывном потоке / Сметана А.З. и др.

20. А.с. 1200956 B 01 F 3/18 Способ усреднения партии сыпучих материалов / Куницын Б.М. и др.

21. А.с. 1562016 B 01 F 3/18 Способ контроля качества перемешивания сыпучих материалов / Ванда Л.К., 1990.

22. А.с. 2022253 B 01 F 3/18 Способ определения качества смешения / Максимов А.И. и др.; 0публ.28.04.92.

23. А.с. 2034639 B 01 F 3/18 Способ усреднения партии гранулированного сыпучего материала / Шашкин Н.В. и др., 1990.

24. А.с. 1662665 B 01 F 3/18 Устройство управления процессом приготовления смеси заданного состава в поточных технологических линиях / Архипов Н.Ф.,1991.

25. А.с. 2414363 B 01 F 15/04, G 01 F 23/00 Франция. Устройство для приготовления смеси в изменяемых пропорциях по частям. Опубл. 14.09.79.

26. А.с. 2416050 B 01 F 15/04 Франция. Регулируемый дозатор точного дозирования. 0публ.5.10.79.

27. А.с. 5427986 B 01 F 15/02 Япония Устройство для подачи смеси с постоянным расходом и напором. / Тнёда К. Опубл.13.09.79.

28. Ахмадиев Ф.Г., Александровский А.А // Современные аппараты для обработки гетерогенных сред. Межвузовский сборник. с.74-79. - Л.: ЛТИ, 1984.

29. Ахмадиев Ф.Г.. Александровский А.А., Семенов И.П. Теоретические основы химич. технологии, т.12, №2, с.256-261, 1978.

30. Ахмедпашаев А.У. Технология изготовления порошковых фасонных фрез холодным прессованием // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2013. С.46-52.

31. Багрянцев Г.И. и др. Повышение равномерности подачи сыпучих материалов шнековым питателем / Журнал Хим. пром., № 2, с.144, 1990.

32. Бакин М.Н. Об экспериментальных распределениях частиц сыпучих компонентов в разреженных потоках / М.Н. Бакин, И.И. Верлока, А.Б. Капранова // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. Иваново. - 2015. Т. 23, № 10. - C. 70-72.

33. Бакин М.Н. Совершенствование процесса смешивания сыпучих материалов в новом аппарате с подвижной лентой : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.17.08. - Ярославль, 2014. - 18 с.

34. Бакин М.Н., Капранова А.Б., Верлока И.И. Современные методы математического описания процесса смешивания сыпучих материалов // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 5-5. - С. 923-927.

35. Баранов В.Т., Воробьёв А.П. Закономерности смешивания сыпучих материалов в цилиндрическом барабане. ТОХТ, №6, 1973.

36. Баранцева, Е. А. Моделирование и оптимизация процессов смешивания сыпучих материалов : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.17.08, 05.13.01. - Иваново, 2010. - 34 с.

37. Баранцева Е.А. Нелинейные модели процессов непрерывного смешения сыпучих материалов / Е.А. Баранцева, Д.А. Пономарев, В.Е. Мизонов, Н. Berthiaux // Труды XVI Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-16», т.10. Санкт-Петербург. 2003. C.116-117.

38. Барташев Л.В. Технико-экономические расчёты при проектировании и производстве машин.- М.: Машиностроение,1973.

39. Барышникова, С.В. Разработка новых конструкций и методов расчета устройств для непрерывного дозирования сыпучих материалов : дис. ... канд. техн. наук / С.В. Барышникова. - Тамбов, 1999. - 183 с.

40. Блиничев В.Н., Глобин, А.Н. Дозирующие устройства / - Саратов: Вузовское образование, 2017. - 344 c. - ISBN 978-5-906172-13-6

41. Борщев В. Я. и др. Усреднение сыпучих материалов: способы, конструкции, математическое описание // вестник ТГТУ. 2018. Том 24.

42. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. - М.: Химия. 1969.

43. Бойко А.Г., Деева В.С., Романишин А.Е., Слободян С.М. Анализ дозаторов потока неоднородных сыпучих сред // Вестник АГАУ. - 2015.

- № 8. - С. 135-139 . - ISSN: 1996-4277

44. Василевская А.В., Плинер Ю.Л. Оценка степени гомогенизации при различной массе контрольных проб. - М.: Металлургия, 1973.

45. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и её инженерные приложения. - М.: Наука, 1991.

46. Верлока И. И. Совершенствование процесса смешивания сыпучих материалов в аппарате гравитационного типа : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 05.17.08, - Иваново, 2018. - 34 с.

47. Видинеев Ю.Д, Степчук Л.Я., Микульский В.В. Научные предпосылки к созданию высокоточных объёмных дозаторов непрерывного действия // Труды международной научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве». - Минск.

- 2015. - С. 105-116. - УДК: 631.3:62 - 189.2

48. Власов А.М. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий: Справочник/ А.М. Власов. - М.: ДеЛипринт, 2003.-176 с.

49. Воловельская С.Н. Нелинейная корреляция и регрессия. Киев: Техника, 1971. - 216с.

50. Г.Л. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления // 2017. Изд-во Лань, Т.1, с. 417-440.

51. Глобин, А.Н. Дозирующие устройства: монография / А.Н. Глобин. -Саратов: Вузовское образование, 2017. - 344 c. - ISBN 978-5-906172-13-6

52. ГОСТ 30513-97. Инструмент абразивный и алмазный.

53. ГОСТ Р 51899-2002. Комбикорма гранулированные. Общие технические условия.

54. ГОСТ 9268-2015 Комбикорма-концентраты для крупного рогатого скота. Технические условия.

55. ГОСТ 18221-99. Комбикорма полнорационные для сельскохозяйственной птицы. Технические условия.

56. ГОСТ 20.39.108-85. Комплексная система общих технических требований. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора.

57. ГОСТ 27879-88. Линии автоматические роторные и роторно-конвейерные. Общие технические требования.

58. ГОСТ 26582-85. Машины и оборудование продовольственные. Общие технические условия.

59. ГОСТ Р 54425-2011. Машины и оборудование для пищевой промышленности. Смесители лопастные. Требования по безопасности и гигиене.

60. ГОСТ EN 454-2013. Машины и оборудование для пищевой промышленности. Смесители планетарные. Требования по безопасности и гигиене.

61. ГОСТ EN 13389-2013. Машины и оборудование для пищевой промышленности. Смесители с горизонтальными валами. Требования по безопасности и гигиене.

62. ГОСТ 8032-89 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел».

63. ГОСТ Р 52356-2005. Премиксы. Номенклатура показателей.

64. ГОСТ Р 51095-97. Премиксы. Технические условия.

65. ГОСТ 9231-80. Смесители лопастные двухвальные. Технические условия.

66. ГОСТ 8.579-2002 Требования к количеству фасованных товаров в упаковках любого вида.

67. ГОСТ Р ИСО 15534-3-2007. Эргономическое проектирование машин для обеспечения безопасности. Часть 3. Антропометрические данные.

68. Гокун В.Б. Агрегатирование и унификация в машиностроении. - М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1970.

69. Гинзбург И.А.., Первозванский А.А. Перемешивание и перемешивание сыпучих материалов в наклонной вращающейся трубе / ТОХТ, 1992, № 4, С.540.

70. Деева В.С., Романишин А.Е., Слободян С.М. Анализ дозаторов потока неоднородных сыпучих сред // Вестник АГАУ. - 2015. - № 8. - С. 135139 . - ISSN: 1996-4277

71. Демский А.Б. Оборудование для производства муки, крупы и комбикормов. - М.: ДеЛипринт, 2005.-760с.:ил.

72. Демский А.Б. Комплектные зерноперерабатывающие установки малой мощности/ А.Б. Демский. -: ДеЛипринт, 2004. - 264 с.

73. Дёмин О.В., Смолин Д.О., Першин В.Ф. Оценка качества смеси сыпучих материалов на основе анализа их цифровых изображений // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 2.

74. Дурнев, А. С. Применение теории цепей Маркова к моделированию процесса смешивания в гладком вращающемся барабане / А. С. Дурнев, В. Ф. Першин // Вестник Тамб. гос. техн. ун-та. - 2013. - Т. 19, № 4. - С. 783 - 792.

75. Евсеев А. В. Автоматизация приготовления смесей на роторных модулях: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 1998. 193с.

76. Евсеев А.В. Математическая модель процесса детерминированного формирования однородности смеси сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.11. Ч.1. С. 92-100.

77. Евсеев А.В. Новый критерий оценки качества смесей сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.11. Ч.1. С.139-147.

78. Евсеев А.В. Нонмиксинг // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып.9. С.27-36.

79. Евсеев А.В. Проектирование роторных дозаторов для детерминированного формирования однородности смесей сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.12. Ч.1. С.23-33.

80. Евсеев А.В. Экспериментальные исследования процесса детерминированного формирования однородности смеси сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.12. Ч.1. С.151-158.

81. Евсеев А.В. Классификация нонмиксинговых смесевых продуктов и устройств // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 3. С.82-88.

82. Евсеев А.В. Лобанов А.В. Оценка качества смеси порошковых материалов для изготовления алмазного инструмента на основе физической модели // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 3. С.88-94.

83. Евсеев А.В., Лукаш А.Н. Технологические процессы и аппараты для производства смесевых изделий // Известия Тульского государственного университета, спецвыпуск «Творческое наследие В.Ф. Прейса», ТулГУ, Тула, 2006, с. 113-117.

84. Евсеев А.В., Парамонова М.С. Нонмиксинговые технологии и оборудование для получения многокомпонентных смесей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.8. Ч.2. С.188-194.

85. Евсеев А.В., Парамонова М.С. Постановка задачи математического моделирования процесса детерминированного формирования однородности смеси сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып.8. Ч.2. С.203-208.

86. Евсеев А.В., Парамонова М.С., Прейс В.В., Лобанов А.В. Экспериментальная проверка математической модели детерминированного формирования однородности смеси для алмазного инструмента // Цветные металлы. - 2019. - №1 (913). С.78-87. Doi: 10.17580Ztsm.2019.01.12

87. Евсеев А.В., Парамонова М.С. Проверка гипотезы нормальности распределения масс дозируемых микрообъемов сыпучих компонентов роторными питателями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып.6. Ч.1. С.475-483.

88. Евсеев А.В., Соколова О.В. Некоторые рекомендации по проектированию и изготовлению роторных дозирующих модулей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып.7. С.416-419.

89. Евсеев А.В., Чураков С.В., Паршина А.Г. Методика и порядок проведения исследования механизма загрузки сыпучего материала со шлюзовым барабаном // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып.9. С.50-55.

90. Евсеев А.В., Чураков С.В., Лапина В.А. Обработка опытных данных исследования механизма загрузки сыпучего материала со шлюзовым барабаном // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып.9. С.73-82.

91. Евсеев А.В., Паршина А.Г., Лапина В.А. Анализ математических моделей механизма загрузки сыпучего материала шлюзовым дозатором // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып.10. С.

92. Евсеев А.В., Соколова О.В., Парамонова М.С. Проверка адекватности математических моделей механизма загрузки сыпучего материала шлюзовым дозатором и их анализ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып.10.

93. Евсеев А.В., Лукаш А.Н. Развитие методов математического моделирования детерминированных процессов смешения // Сборник

тезисов докладов Международная конференция посвященная 150-летию со дня рождения С.И. Мосина, г.Тула, 13-16 апреля 1999 г. «Репроникс Лтд.», с.125... 127.

94. Евсеев А.В., Чураков С.В. Роторный смесительный модуль для получения сыпучих материалов // Сборник научных трудов. Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием. Выпуск 2.; ТулГУ, г. Тула , 1999 г., с. 268-272.

95. Евсеев А.В., Лукаш А.Н., Малиновский А.В. Нонмиксинговые автоматизированные технологии смешения сыпучих материалов // Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий: Сб. научных трудов. / Под научн. ред. В.В. Прейса. ТулГУ. - Тула: «Гриф и К0», 2002 г., с.100-105.

96. Евсеев А.В., Лукаш А.Н., Лобанов А.В. Бироторная машина для приготовления сыпучих смесей // Сб. науч. труд. "Теоретические основы проектирования технологических систем и оборудования автоматизированных производств", вып. №3, ВГТА, Воронеж, 1998.

97. Зайцев, А. И. Теория и практика переработки сыпучих материалов / А. И. Зайцев, Д. О. Бытев, В. Н. Сидоров // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. - 1988. - Т. 33, № 4. - С. 390.

98. Зегдинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. - М.: Наука, 1976, с.390.

99. Зинченко В.Ф. и др. Дозирование трудносыпучих материалов / Журнал Хим.пром., 1988, №3, с.171.

100. Зинченко В.Ф. и др. Критерий оценки свойств текучести сыпучих материалов./ Журнал Хим.пром., 1986, №5, с.298.

101. Иванов А.А. Проектирование систем автоматического манипулирования миниатюрными изделиями. - М.: Машиностроение, 1981.

102. Ивков А.Г., Криворотов А.А. Оценка качества смешения порошкообразных хим. продуктов при помощи цвет. индикатора / Журнал Хим. пром., 1984, №9, с. 561.

103. Капранова А. Б. Деаэрация сыпучих сред в совмещенных со смешением процессах : автореферат дис. ... доктора физ.-математических наук : 05.17.08.. - Иваново, 2009. - 33 с.

104. Капранова, А.Б. Моделирование критерия качества смеси в объеме барабанно-ленточного устройства / А.Б. Капранова, М.Н. Бакин, И.И. Верлока // Хим. и нефтегаз. машиностроение. - 2018. - № 5. - С. 3-9.

105. Капранова, А.Б. Способы описания движения твердых дисперсных сред в различных плоскостях для сечений смесительного барабана / А.Б. Капранова, М.Н. Бакин, И.И. Верлока, А. И. Зайцев // Вестник Тамб. гос.техн. унта, 2015. - Т. 21, № 2. - С. 296-304.

106. Капранова, А.Б. Стохастическое описание процесса формирования потоков сыпучих компонентов в аппаратах со щеточными элементами /

А.Б. Капранова, И . И . Верлока // Теор. основы хим. технологии. - 2018. - Т. 53, № 5. - С. 1-15.

107. Каталимов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. - Л.: Химия, 1990, с.240.

108. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Арутюнов С.Ю. Системный анализ процессов химической технологии. Процессы смешения и измельчения сыпучих материалов. - М.: Наука, 1985.

109. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. и др. Современные проблемы создания новых технологий переработки сыпучих материалов / Журнал Всесоюзного химического общества. 1990, №6, с.733-744.

110. Кафаров В.В., Глебова М.Б. Математическое моделирование основных процессов хим.производств. - М.: Высшая школа, 1991,с.400.

111. Клусов И.А. Проектирование роторных машин и линий. - М: Машиностроение, 1990, 316 с.

112. Клусов И.А, Технологические системы роторных машин. - М: Машиностроение, 1976.

113. Клусов И.А., Прейс В.Ф. Комплексная автоматизация производства на базе систем роторных машин // Механика машин. - М.: Наука, 1971.

114. Ковальчук Ю.М. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. М.: Машиностроение. 1984. 143с.

115. Кокс Д., Льюнс П. Статистический анализ последовательностей событий. Перевод с англ. - М.: Мир, 1969, с.312.

116. Кольман-Иванов Э.Э. Машины-автоматы химических производств. -М.: Машиностроение,1972.

117. Конструирование и расчет машин химических производств: Учебник для машиностроительных вузов / Ю. И. Гусев, И. Н. Карасев, Э. Э. Кольман-Иванов и др. - М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.

118. Кошкин Л.Н. К вопросу о классификации технологических процессов и рабочих машин. «Литейное производство», № 4, 1953.

119. Кошковский С.С. и др. Исследование процесса смесеобразования сып. материалов в центробежном смесителе-дегазаторе / Хим. и нефт. машиностроение, 1984, № 4, с.26.

120. Крушевский А.В. Справочник по экономико-математическим моделям и методам. - К: Техника, 1982.

121. Ластовцев А.М. О критерии эффективности процесса смешения твёрдых тел // Тезисы докладов НТК - МИХМ, №7, 1950.

122. Леонтьева А.И. Оборудование химических производств. Часть 1. Учебное пособие. - Тамбов, Изд-во ФГБОУ ВПО "ТГТУ", 2012. - 232 с.

123. Ленин В.И. Лучше меньше да лучше / газета «Правда» № 49, 4 марта 1923 года.

124. Лобанов А.В. Совершенствование технологии изготовления алмазных абразивных инструментов: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 1998. 171с.

125. Лукаш А.Н., Стрельников В.Л., Шадский Г.В., Евсеев А.В. Роторная технология приготовления пищевых смесей. // Тезисы докл. к международ. науч.-техн. конференции "Ресурсосберегающие технологии пищевых производств", СпбГАХПТ, Санкт-петербург,1998.

126. Лукаш А.Н., Шарапов Ю.М., Ильичев А.А. Устройство для дозирования сыпучих и жидких веществ // Машиностроитель. - М.: Машиностроение, 1984, №7,с.23.

127. Лукаш А.Н., Евсеев А.В., Чувпило А.В. Развитие технологий и оборудования для приготовления смесей сыпучих материалов // Изв. ТулГУ, сер. Машиностроение, вып.5, г. Тула, 2000 г., с.218.224.

128. Лысенко К.В., Орлов В.И. К оценке качества смесей // Сборник научных трудов Моск. институт химич. машиностроения. М.: МИХМ,1975.

129. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. - М: Машиностроение, 1973.

130. Макаров Ю.И. Процессы и аппараты химической техники. Системно -информационный подход. - М.: МИХМ, 1977. с.143-148.

131. Макаров, Ю.И. Основы расчета процессов смешения сыпучих материалов. Исследование и разработка смесительных аппаратов : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Ю.И. Макаров. - М., 1975. - 35с.

132. Макевнин М.П. Исследование движения сыпучих материалов во вращающихся барабанах : дис. ... канд. техн. наук / М.П. Макевнин. -М., 1963.

133. Марюта А.Н., Шупов Л.П. Метод оценки дисперсии параметра продукта на выходе технологических объектов // Обогащение руд черных металлов, 1975, вып.4, с.264-276.

134. Математическая статистика / Под ред. А.М. Длина. М: Высшая школа, 1975.- 398с.

135. Методические рекомендации МР 4-81. Методы построения параметрических и типоразмерных рядов деталей и сборочных единиц общемашиностроительного применения / ВНИИНМАШ. - М., 1981. -41 с.

136. Налимов В.В. Теория эксперимента, М.: Наука, 1971. - 208с.

137. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. - М.: Химия, 1981.

138. Нистратов, В.И. Исследование машин барабанного типа для получения двухслойных гранул и разработка методов их оптимизационного проектирования : дис. ... канд. техн. наук / В.И. Нистратов. - М., 1980. -169 с.

139. Овчинников А. И. Материалы для абразивного инструмента. Обзор // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. Вып. 7. С.41-68.

140. ОСТ 26-01-526-72 «Смесители периодического действия. Типы и основные параметры»

141. Патент 2006278 РФ. Смеситель для сыпучих материалов / Черноземов А.А. Опубл. 30.01.1994.

142. Патент 2129911 РФ. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, И.А. Клусов, А.В. Евсеев. Опубл. 10.05.99. Бюл.№13.

143. Патент 2271243 РФ. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, А.В. Евсеев, Т.А. Овчинникова, К.В. Власов, О.В.Карпухина. Опубл. 10.03.06. Бюл.№7.

144. Патент 2333032 РФ. Смеситель нанопорошков с сыпучими материалами / Шелудяков Е.П. Опубл. 10.09.2008. Бюл. №25.

145. Патент 2406563 РФ. Смеситель наночастиц с сыпучими материалами / Шелудяков Е.П. Опубл. 20.12.2010. Бюл. №35.

146. Патент 2525192 РФ. Способ приготовления твердосплавной шихты с упрочняющими частицами наноразмера / Шарин П. П. и др. Опубл. 10.08.2014.

147. Патент 2542241 РФ. Способ непрерывного приготовления многокомпонентных смесей сыпучих материалов / Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф., Поляков Б.Е.; опубл. 14.10.2013.

148. Патент 2586126 РФ. Смеситель сыпучих материалов гравитационного типа / А.И. Зайцев и др. Опубл. 10.06.2016, Бюл. № 16.

149. Патент 2620387 РФ. Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов / А.И. Зайцев и др.. Опубл. 25.05.2017, Бюл. № 15.

150. Патент 2621225 РФ. Смеситель сыпучих материалов гравитационного типа / А.Е. Лебедев и др. Опубл. 01.06.2017, Бюл. № 16.

151. Патент 2624477 РФ. Усреднитель партий сыпучего материала / Долгунин В. Н. и др. / Опубл. 04.07.2017. Бюл. № 19.

152. Патент 2648885 РФ. Вибрационный смеситель / Шушпанников и др. Опубл. 28.03.2018. Бюл. №10.

153. Патент 2656319 РФ. Способ смешения сыпучих материалов и автоматическое усторойство для его осуществления / Фомин А.Н. Опубл. 04.06.2018. Бюл. №16

154. Патент 2704192 РФ. Компактный дозатор-смеситель сыпучих материалов / Костюченко М.Н. Опубл. 24.10.2019. Бюл. №30.

155. Патент 2708780 РФ. Роторный питатель для сыпучего материала / А.В. Евсеев. Опубл. 11.12.19. Бюл. №35.

156. Патент 2707998 РФ. Способ получения смеси из сыпучих компонентов и устройство для его осуществления / А.В. Евсеев. Опубл. 03.12.19. Бюл. №34.

157. Першин В.Ф. и др. Двухстадийное непрерывное дозирование при производстве и использовании углеродных наноматериалов / Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. №6. С. 12- 14.

158. Першин, В.Ф. Исследование, разработка и методика расчета режимных и геометрических параметров машин барабанного типа : дис. ... канд. техн. наук / В.Ф. Першин. - М., 1979.

159. Першин В.Ф. и др. Математическая модель смешивания сыпучих материалов в лопастных смесителях // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 154.

160. Першин, В.Ф. Методы расчета и новые конструкции машин барабанного типа для переработки сыпучих материалов : дис. ... д-ра техн. наук / В.Ф. Першин. - М., 1994. - 428 с.

161. Петрухин И.В. Корма и кормовые добавки. Справочник. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 156 с.

162. Платонов П.Н. Материалы П-ой Всесоюзной конференции «Механика сыпучих материалов». ОТИПП им. Ломоносова, Одесса, 3, 1971.

163. Прейс В.Ф. К вопросу о классификации автоматических поточных линий и рабочих машин // В сбор. трудов «Автоматизация в машиностроении», Машгиз, Киев - Москва. 31-36с.

164. Производство и использование премиксов / К. М. Солнцев, С. С. Васильченко, В. А. Крохина и др.]; Под ред. К. М. Солнцева. - Л. : Колос : 1980. - 288с.

165. Плинер Ю.А., Василевская Л.В. Оценка качества смешения частично упорядоченных смесей. - М.: Металлургия, 1975.

166. РД РТМ 26-01-129-80 Машины для переработки сыпучих материалов. Методы выбора оптимального типа питателей, смесителей и измельчителей.

167. Свиридов, М.М. Исследование движения сыпучего материала на внутренних устройствах машин с вращающимся барабаном : дис. ... канд. техн. наук / М.М. Свиридов. - М., 1976.

168. Селиванов, Ю.Т. Расчет и проектирование циркуляционных смесителей сыпучих материалов без внутренних перемешивающих устройств / Ю.Т. Селиванов, В.Ф. Першин. - М. : Машиностроение-1, 2004. - 120 с.

169. Сокольчик П.Ю., Сташков С.И., Малимон М.В. Прогноз и управление качеством гетерогенных сыпучих смесей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология, Пермь, 2013. С.64-83.

170. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1972.

171. Степчук Л.Я., Микульский В.В. Научные предпосылки к созданию высокоточных объёмных дозаторов непрерывного действия // Труды международной научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве». - Минск. - 2015. - С. 105-116. - УДК: 631.3:62 - 189.2

172. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. - Л.: Химия, 1975. с. 416.

173. Таршис М. Ю. Теоретические основы и методология создания эффективных аппаратов с эластичными рабочими элементами для смешивания сыпучих материалов : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.17.08, - Ярославль, 2009. - 34 с.

174. Техника и технология сыпучих материалов // Межвузовский сборник научных трудов. Ред. Блиничев В.Н. - Иваново, 1991, с.163.

175. Ткаченко В.В. Основы стандартизации. - М.: Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов, 1969.

176. Трофимов, А.В. Исследование движения сыпучих материалов во вращающихся барабанах без внутренних устройств : дис. ... канд. техн. наук / А.В. Трофимов. - М., 1973.

177. Усенко Н.А. Автоматические загрузочные устройства.- М.: Машиностроение, 1990.

178. Феллер У. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. - М. Мир, 1984.

179. Фролов К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиноведения. - М.: Машиностроение, 1984.

180. Чеботарев О.Н. Технология муки, крупы и комбикормов: Учеб. пособие/ О.Н. Чеботарев, А.Ю. Шаззо, Я.Ф. Мартыненко.-М.; Ростов-н / Д:МарТ, 2004.- 688с.:ил.

181. Чувпило А.В. Новое в теории и технике приготовления порошковых смесей. ВНИИЭМ. 1964.

182. Чувпило А.В. Время пребывания и эффект продольного смешения металлических и полупроводниковых порошков // Тезисы докладов отраслевой научной конференции. - С: 1967: с.33-35.

183. Чувпило А.В. Расчёт, конструирование и исследование оборудования производства источников тока. - М.: Энергия, 1968.

184. Чураков С. В. Совершенствование технологического комплекса оборудования для изготовления порошковой проволоки . канд. техн. наук. Тула, 2004. 227 с.

185. Ширко И.В., Сахаров В.А. Феноменологическая теория быстрых движений гранулированной среды, основанная на методах статистич. механики / ТОХТ, 1987, № 5, с.661.

186. Шубин Р. А. Кинетика процессов разделения и перемешивания при сдвиговом течении зернистых материалов: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.17.08, - Тамбов, 2006. - 34 с.

187. Шувалов В. Н. Машины-автоматы и поточные линии. изд.2 - Л.: Машиностроение, 1973.

188. Щеглов В.В. Корма: приготовление, хранение, использование. Справочник. - М.: Агропромиздат, 1990, 95с.

189. Экспертиза кормов и кормовых добавок: учеб. Пособие для вузов/ К.Я. Мотовилов и др. Новосибирский университет. Изд-во, 2004.- 303 с.

190. Юдаев И.В., Глобин А.Н., Плотникова Н.В. Моделирование процессов в шнековом дозаторе // Известия Нижневолжского

агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2018 .- № 4 (52) .- С. 353-360 .- ISSN 2071-9485.

191. Arratia Р.Е., Duong Nhat-hang, Muzzio F.J., Godbole P., Reynolds S. A study of the mixing and segregation mechanisms in the Bohle Tote blender via DEM simulations; Powder Technology, Vol. 164(2006), pp 50-57.

192. Ashton M.D. Valentin F.H.H, Trans. Inst. Chem. Eng., 44, №5, 314, 1966.

193. A V Evseev Accuracy of discrete metering devices in relation with the criterion of formed mixture quality assessment // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1260 (2019) 032014 doi:10.1088/1742-6596/1260/3/032014

194. A V Evseev Automatic mixers for the synthesis of functional mixtures with desired properties from small batches // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1260 (2019) 032015 doi:10.1088/1742-6596/1260/3/032015

195. A V Evseev, M S Paramonova and V V Preis A Quantitative Criterion for Quality Mixing Assessment for the Effective Unit of Mixed Products // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1050 (2018) 012025 doi:10.1088/1742-6596/1050/1/012025

196. A V Evseev, V V Preis and G V Kasatkin Algorithm to optimize the accuracy of the metering devices for obtaining loose material mixture of a given quality // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1260 (2019) 032016 doi:10.1088/ 1742-6596/1260/3/032016

197. Evseev A V 2020 Development of a universal algorithm for designing linear conveyor nonmixers for producing mixes of piece tubular Components J. of Phys.: Conf. Series 1546 (2020) 012010 doi:10.1088/1742-6596/1546/1/012009

198. A V Evseev, V V Preis, N E Proskuriakov 2020 Research of loading of loose components the lock feeder at secondary temporary dispensing for non-mixing automatic machines J. of Phys.: Conf. Series 1546 (2020) 012010 doi:10.1088/1742-6596/1546/1/012010

199. A V Evseev, V A Lapina and G V Kasatkin 2020 Experimental research of the dosing device and the process of nonmixing of tubular long dimensions at the automatic conveyor unit J. of Phys.: Conf. Series 1546 (2020) 012010 doi:10.1088/1742-6596/1546/1/012011

200. Carr R.L., Chem Eng.,(USR), Jannuary. 18.163; February, 1, 69, 1965.

201. Fan L.T., Shin S.H. Stochastic diffusion model of no ideal mixing in horizontal drum mixer. Chem. Eng. Sci. 1979. - v. 34, № 6, p. 811 - 820.

202. Davim P. Machining of Hard Materials. London, Springer-Verlag London Limited, 2011. 211 p.

203. Gayle J.B., Ind. Eng. Chem., 50, 1279, 1958.

204. Gerard Sierksma; Yori Zwols (2015) .Linears and Integer Optimization: Theory and Practice. CRCPress. ISBN 1-498-71016-9

205. Griffin M.J., Solids mixing, London, 1978.

206. Kapranova, A.B. The model of dispersion of particles during their flow from chipping the surface / A.B. Kapranova, I.I. Verloka, A. E. Lebedev, A. I.

Zaitzev // Czasopismo techniczne. Mechanika. - Krakov, Poland, 2016. - V. 113, № 2. - P. 145-150.

207. Kapranova, A.B. The study of the volume fraction of key component in the second phase of the portion mixing by means of the device of gravity type / A.B. Kapranova, I.I. Verloka // J. Chem. Eng. Process Technol. - V. 8. - № 5. - P. 59. (DOI) 10.4172/2157-7048-C1-009.

208. Khan Z.S., Van Bussel F., Schaber M., Seemann R., Scheel M and Di Michiel M. High-speed measurement of axial grain transportin a rotating drum // New Journal of Physics, issue 13 (2011) 105005. Doi:10.1088/1367-2630/13/10/105005

209. Marinescu, loan D., Rowe, W. Brian, Dimitrov, Boris, Ohmori, Hitoshi. Tribology of Abrasive Machining Processes. William Andrew Pub., Elsevier. 2013.

210. Otake T., Kitaoka X., Tohe C., Karary Korary, 25 №3, 178, 1961.

211. Hesse S., Zapf H. Verkettungseinrichtungen in der Fertigungstechnik. Berlin // Verlag Technik, 1970.

212. Podgornyj Yu. I., Martynova T. G., Skeeba V. Yu., Kosilov A. S., Chernysheva A. A., SkeebaP.Yu. Experimental determination of useful resistance value during pasta dough kneading // IOP Conf. Series: Earthand Environmental Science, issue 87 (2017) 082039 - doi: 10.1088/17551315/87/8/082039

213. R. Weinekotter, H. Gericke. Mixing of solids. - Kluwer academic publishers, 2000.

214. Prof. Dr. K. Stange Zur Beurteilung der Güte einer Mischung aus körnigen Stoffen bei bekannten Siebdurchgangslinien der Komponenten // Chemie Ingenieur Technik, 1964, Volume 36, Issue 3, Pages: 296-302. -https://doi.org/10.1002/ cite.330360321

215. Prof. Dr. K. Stange Genauigkeit der Probenahme bei Mischungen körniger Stoffe. Einfluß des Gewichts von Einzelproben // Chemie Ingenieur Technik, 1967, Volume 39, Issue 9-10, Pages: 585-592.-https://doi.org/10.1002/ cite.330390916

216. Verloka I. Stochastic modeling of bulk components batch mixing process in gravity apparatus / I. Verloka, A. Kapranova, M. Tarshis, S. Cherpitsky // International Journal of Mechanical Engineering & Technology (IJMET). -2018. - V. 9, Is. 2. Р. 438-444.

217. Wang S., Li C.H. Application and Development of High-efficiency Abrasive Process // International Journal of Advanced Science and Technology. 2012. Vol. 47. P. 51-64.

218. Статистические данные с информационного ресурса PRO Станки. Раздел «Смесители промышленные» [Электронный ресурс] URL: https: //www. prostanki. com/board/sale/521 (дата обращения: 10.02.2020).

219. Каталог смесительного оборудования компании «АЙРИХ» [Электронный ресурс]

URL: https://www.eirich.ru/ru/tekhnologiia/smesitelnoe-oborudovanie/ (дата обращения: 10.02.2020).

220. Официальный сайт компании «Bühler» [Электронный ресурс] URL: https: //former. buhlergroup. com/europe/ru/9869. htm# (дата обращения: 10.02.2020).

221. Официальный сайт компании ООО «Шанхай» «SIECHI» Промышленное оборудование. Раздел сайта - Продукты и решения для порошковых материалов [Электронный ресурс] URL: http://sieheindustry.com/ru/products/powder.html?yclid=6419871455732332 848 (дата обращения: 10.02.2020).

222. Официальный сайт компании «Bühler», раздел «Инновации» (eng) [Электронный ресурс] URL:

https://former.buhlergroup.eom/europe/ru/515.htm (дата обращения: 10.02.2020).

223. Официальный сайт компании ООО «Биохим-ТЛ». Производство премиксов и комбикормов [Электронный ресурс] URL: http://biohim.com.ru/technology (дата обращения: 10.02.2020).

224. Исторический обзор кафедры «Конструирование аппаратов химических производств» Московского института химического машиностроения [Электронный ресурс] URL:

225. http://v.michm.ru/index.php/Глава 3. ОНИ СОЗДАВАЛИ КАФЕДРУ (дата обращения: 10.02.2020).

226. Официальный сайт компании «ЖАСКО». Оборудование для переработки сельхозпродукции [Электронный ресурс] URL:http://iasko.ru/company/ (дата обращения: 10.02.2020).

227. Официальный сайт Федерального института промышленной собственности - ФИПС, (запрос: «Смесители сыпучих материалов») [Электронный ресурс] URL: https: //fips.ru/iiss/ (дата обращения: 10.02.2020).

228. Официальный сайт Аналитического агентства ROIF Expert. Аналитика рынков смесевой продукции (по отраслям) [Электронный ресурс] URL:https://roif-expert.ru (дата обращения: 10.02.2020).

229. Сайт подразделения РБК - Магазин исследований. Подготовка и продажа аналитических бизнес-материалов по различным отраслям промышленности [Электронный ресурс] URL:https://marketing.rbc.ru (дата обращения: 10.02.2020).

230. Сайт компании ГидМаркет. Проведение маркетинговых исследований. Анализ рынка пищевых добавок в России [Электронный ресурс] URL:https://gidmark.ru/cat1/analiz-rynka:picshevyh-dobavok-v-rossii (дата обращения: 10.02.2020).

231. Материалы строительного портала StroyPlus.ru. Российский рынок алмазного инструмента [Электронный ресурс] URL:https://stroypuls.ru/texnika-i-oborudovanie/30268/ (дата обращения: 10.02.2020).

232. Сайт рейтингового агентства ЯЛЕХАналитика. Инновации в строительном кластере (строительные смеси) [Электронный ресурс] URL: https://raex-a.ru/researches/city/inno г db (дата обращения: 10.02.2020).

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А СУЩЕСТВУЮЩИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СМЕСИ

Сводная таблица А.1 величин [129], предложенных различными авторами в качестве критерия оценки качества гетерогенных смесей

Таблица А.1.

№ п/п Название критерия Формула для расчёта

1. Мера рассеяния М 1 п С М■С 2 С С,=1 п

2. Коэффициент неоднородности Vc -С ■ 5<С.-С г

3. Степень смешивания М М ■ 1 - —• ■ ' (1 - ' ); с2 Р(1 - р) ■ т

4. Степень смешения М М ■ 5; 5о ■ Со (1 - Со) 5о

5. Стандартное отклонение 5 1 П 2 5 1 п -12 С - С )

6. Степень смешения М М ■ 1 - 5 ; М ■ 1 - — 50 15о )

7. Критерий однородности А А ■ г — ^ 5 о,5 2 pqp (^ )р + q (^ )q

log 5о ^ ) ; 5К ■ ё

8. Приведённое стандартное отклонение % 5п ■—; 5о ■>/ р (р -1) 50

9. Коэффициент изменчивости V V ■ — С

10. Коэффициент качества 3 3 ■ С р

11. Относительная дисперсия —р _ 1 р ё 1-рр^ рур (1 + С2р ) + qyq (1 + С2р )

12. 2 Дисперсия Яи с2 с2 ¿2. с Рд £И = £ - £д; £д = — т

13. Степень перемешивания М ^ , 100 х F0 - F М = 1п-; -= —- х 100 F

14. Полнота перемешивания и F и = aAF = — Fo

15. Степень перемешивания М М = ^ 1 1 £0 _ 1 £

16. Интенсивность сегрегации Зс о2 о2 J _ £а _ £Ь Са х СЬ Са х СЬ

17. Степень смешивания М М = £ - £д ; £02 = Р (1 - Р); £Д = р (1" Р) £ 0 — £ т

18. Мера неупорядоченности ц „ ^ЕыГ2. „2 = К1 (V — Рг)2 Ц О 5 „ I „2 г=1 Рг

19. Параметр нецен- Л 2 тральности Л 2 К2 (V — рг )2 Л2 = п ^ г Уг) г=1 Рг

20. Степень смешения Ф ф = VI3 (Zi — ^0 )2; 2г = 2агс8Ш^; г=1 ^0 = 2агсБт^Р~

Примечание. Для удобства в таблице принято единое обозначение одинаковых величин, а не так, как они даются авторами. Здесь:

£0 - среднее квадратическое отклонение концентрации ключевого компонента в пробах (СКВО) для совершенно несмешанной смеси;

- СКВО при рандомальном состоянии смеси, т.е. при максимально возможном в статистическом смысле смешении; 8И - истинное значение СКВО смеси; £ - измеренное значение СКВО; g - вес пробы;

р, g - фактическое весовое относительное содержание компонентов в смеси; (dэ)р; (dэ } -эффективный средний размер частиц в пробах соответственно

для компонентов р и д;

Ср; Cq - коэффициенты отклонения веса частиц для компонентов р и q

V =—р. • С ^ р

^ у у

у р ' q у

У р, У q - средние значения веса частиц, отнесённые к числу частиц компонентов р и q;

Р - поверхность раздела между компонентами к моменту их анализа; Р - максимально возможная поверхность раздела между компонентами; х - доля неперемешанной смеси; а - коэффициент пропорциональности;

и - вероятность того, что хотя бы один из элементов данной поверхности раздела попадёт в выделенный элементарный объём; АР - элемент поверхности раздела между компонентами; т - число частиц в пробе;

V - кратчайшее расстояние между частицами компонентов;

ц - среднее число произвольных точек в единице рассматриваемой площади среза пробы;

К1 - число клеток, на которое разбивается рассматриваемая площадь; 2

% - величина критерия Пирсона со степенью свободы К1, которая превышается с вероятностью а;

V - наблюдаемая частота появления / -го компонента; р! - заданная частота появления / -гокомпонента;

V - среднее значение частоты появления величины для данной серии опытов;

К2 - число смешиваемых компонентов;

К3 - число степеней свободы, равное количеству отбора проб минус число наложенных связей при обработке опыта;

—а, 5Ь - СКВО концентрации компонентов соответственно по а и Ь; Са, Сь, - среднее значение концентраций компонентов а и Ь в пробах.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАГРУЗКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА БАРАБАННЫМ РОТОРНЫМ

ПИТАТЕЛЕМ

Материалы экспериментов были разработаны автором и соавторами [75,89-91,94,184], с целью й проверки различных гипотез теоретической и практической производительности питателей и являются исчерпывающей информацией однофакторного анализа и использованы для дальнейшего многофакторного анализа процессов дозирования представленных в п.4.1. Представлен экспериментальный стенд (рис.Б.1,Б.2,табл.Б.1) роторного барабанного питателя для дозирования сыпучих материалов, на примере металлических порошков (легантов, табл.Б.2) методом временного отделения микродоз компонентов от выдаваемого дозатором потока в нонмиксерах. Методика проводимых исследований базируется на различии фактической и теоретической производительности, которые связываются безразмерным коэффициентом выдачи

к - О-

в - О '

где Оф - эмпирическое (фактическое) значение производительности приданной окружной скорости барабана У0Кр ; ОТ - расчётное

(теоретическое) значение производительности.

Сущность используемой методики заключается в отборе (посредством пробоотборника) из непрерывного потока материала (подаваемого шлюзовым барабанным питателем) дискретных доз за промежутки времени М, определении их масс т-, расчёте по ним фактической производительности Оф- и сравнении её с теоретическим значением ОТ, в результате чего вычисление коэффициента выдачи кв- становится очевидным [43,47,81,94,129].

Рис. Б.1. Схема экспериментального стенда: 1 - бункер; 2 - корпус питателя; 3 - шлюзовый барабан; 4 - выпускная воронка питателя; 5 - отсекатель пробоотборника; 6 - направляющая

воронка; 7 - контейнер для сбора порошка; 8 - привод питателя; 9 -привод пробоотборника; 10 - станина; 11 - карусель отсекателей; 12 -вал пробоотборника; 13 - карусель контейнеров

Стенд содержит следующие основные узлы: узел дозирования, узел отбора проб, аппаратуру управления.

Узел дозирования включает в себя пирамидообразный бункер; питатель со шлюзовым барабаном; привод питателя с механическими передачами, обеспечивающий плавное регулирование частоты вращения; бесконтактный оптический датчик, вырабатывающий импульсные сигналы пропорционально частоте вращения барабана. Опыты проводились на барабанах с различной нарезкой пазов (табл.Б.1). Сектор захвата питателя равен «130°, сектор выдачи « 90°. В качестве упругого предохранительного элемента корпуса использовалась пластина из резины повышенной твёрдости типа ТМКЩ-П с поперечным сечением 5x50 мм, в состоянии покоя не пропускавшая даже тонкодисперсные порошки при полностью заполненном бункере. Углы наклона (от вертикали) задней и боковых стенок бункера - по 45°, передней - 30°. Стабилизация давления материала в бункере над барабаном питателя не применялась, сводообразование не наблюдалось.

Таблица Б.1.

Номер барабана № 1м 2ср 3кр

Диаметр барабана Об, мм 30 30 30

Длина барабана Ьб 50 50 50

Число ячеек 1 12 8 5

Радиус ячейки Я(0, мм 2,5 4 6

Глубина ячейки Н, мм 3 4 6

Площадь ячейки с 2 5, мм 12 24 52

Рабочий объём 3 Vб , мм 7200 9600 13000

Узел отбора проб содержит привод и собственно карусельный пробоотборник [47,94,142]. Пробоотборник включает в себя вал с закреплёнными на нём элементами привода и каруселью, содержащей диск с отсекателями и направляющими воронками, а также диск с контейнерами для сбора материала. Отсекатели представляют собой призмы треугольного профиля с углом при вершине 30°. Карусель имеет число позиций гк = 18, из них пятнадцать - рабочие, а три - располагаются в секторе разгона-торможения. На одном из дисков карусели установлен специальный упор, воздействующий на концевой выключатель, что позволяет карусели совершать за цикл ровно один оборот. Пробоотборник установлен под выходным отверстием выпускной воронки питателя таким образом, что

поток материала попадает в центр контейнера, вершины отсекателей проходят на минимально возможном расстоянии от края выпускного отверстия.

Аппаратура управления включает: стабилизатор напряжения, блоки задания скоростей для привода питателя и привода пробоотборника, а также счётчик импульсов, регистрирующий сигналы, поступающие с оптического датчика узла дозирования.

Опыты проводились на материалах в воздушно-сухом состоянии в отапливаемой лаборатории при температуре окружающего воздуха 17-19 °С.

Проведение экспериментов осуществлялось в следующем порядке. Первый этап - настройка стенда. Частота вращения карусели регулировалась блоком задания скорости и настраивалась по секундомеру таким образом, чтобы один оборот совершался за 1 минуту, т.е. пк = 1 об/мин. Отсюда следует, что длительность отбора одной дозы составила

60 60 „ „

=-=-= 3,33 с . Частота вращения барабана регулировалась

пк2к 1 X 18

посредством блока задания скорости и контролировалась по электронному табло счётчика импульсов. Каждая позиция карусели и каждый контейнер были пронумерованы, в дальнейшем соблюдалось строгое соответствие их номеров. Масса каждого контейнера была определена с точностью до 0,01 г и зафиксирована.

Рис. Б.2. Общий вид экспериментального стенда

Второй этап - проведение опытов. В бункер узла дозирования аккуратно по центру засыпали исследуемый материал. Объём засыпаемого в бункер материала составил примерно 4500 см . На нижний диск карусели устанавливали контейнеры для сбора порошка. Далее включением питания запускали одновременно оба привода и начинался цикл дозирования материала. Считали, что при прохождении первых двух позиций карусели скорости барабана питателя и пробоотборника достигали своего

261

установившегося значения и с третей позиции начинался нормальный отбор доз порошка. После прохождения одного оборота карусель на последней позиции своим упором воздействовала на концевой выключатель, осуществляя тем самым торможение и полную остановку приводов. Таким образом, получали 15 контейнеров, заполненных материалом при нормальной установившейся скорости как барабана, так и карусели. Частицы материала, осевшие на гранях отсекателей и на верхнем диске карусели вокруг направляющих воронок, мягкой кистью сметались в соответствующий контейнер. Далее аккуратно снимали с карусели заполненные контейнеры. После производилось взвешивание контейнеров с порошком на весах с точностью до 0,01 г, в результате чего определялась и фиксировалась в протоколе эксперимента собственная масса материала за вычетом массы контейнера. Было произведено 9 экспериментов (серий опытов): 3 материала на 3-х барабанах - таблицы Б.1,2. Каждый эксперимент состоит из нескольких групп опытов. Одной группе соответствует своя окружная скорость барабана. Опыты производились на 10 скоростях. В каждой группе для большей достоверности результатов опыт повторялся три раза. В одном опыте получалось по 15 зарегистрированных навесок, в одной группе - по 45, в сериях из 10 групп - по 450 значений. В результате опытов было получено более 4000 зарегистрированных значений навесок.

Результаты эксперимента [89-91,94,184].

1) Линейные модели не прошли проверку на пригодность ни по гипотезе о равенстве корреляционного отношения коэффициенту корреляции, ни по гипотезе о равенстве дисперсии адекватности дисперсии воспроизводимости. Модели 1-го порядка дают сравнительно большое отклонение от эмпирической кривой регрессии (остаточные суммы квадратов отклонений). В начале и в конце экспериментального диапазона эти модели завышают истинное значение коэффициента выдачи, а в середине -занижают его. Причём, в начальный момент при У0Кр — 0 , некоторые

линейные модели показывают кв > 1 , что противоречит вероятностному смыслу коэффициента выдачи. Иными словами модели 1-го порядка грубы по сравнению с точностью опытов.2) Модели высших порядков в подавляющем большинстве выдержали проверку на применимость. В пределах экспериментального диапазона окружных скоростей наилучшее приближение к опытным данным показывают модели 4-го порядка (сравн. остаточные суммы квадратов отклонений, графики проходят практически через все эмпирические точки. Квадратичные и кубичные модели проявили вполне удовлетворительное приближение, сравнимое с точностью экспериментов.

3) Регрессионные модели, как и любые другие, должны нести в себе прогностическую функцию. Известно, что по регрессионным зависимостям можно прогнозировать поведение выходного параметра не далее, чем на 10% от исследованного диапазона. С этих позиций модели 4-го порядка мало пригодны, так как за пределами экспериментов их графики начинают

«уходить» вверх, а это претит физическому смыслу исследуемого процесса. Кроме того, в начальный момент при Уокр = 0 некоторые модели 4-го

порядка показывают кв > 1 , что противоречит вероятностному смыслу коэффициента выдачи. Напротив, квадратичные и кубичные модели ведут себя довольно «корректно» в 10%-х пределах за границами экспериментального диапазона скоростей. То есть по ним можно составить прогноз с достаточной для практики степенью точности.

4) С точки зрения практического использования, преимущества оставляем у квадратичных моделей ввиду их сравнительной простоты, вполне удовлетворительной точности и сходимости с экспериментальными данными.

В табл. Б.2. показаны параметры полиномиальных уравнений регрессии для оценки коэффициента выдачи компонентов роторным барабанным питателем в диапазоне окружных скоростей от 0,05 до 0,9 м/с; в таблице также отражены параметры роторных барабанных питателей и исследованных материалов.

Параметры регрессионных моделей загрузки порошков роторным барабанным питателем

Таблица Б.2.

Характеристика барабана Характеристика материала

БЮ2 ГеТ170 кр. РеТг70 млк.

ей нм N к, (и средний размер частицы материала, dср, мм

° г* ь (и о 0,36 0,99 0,24

& Ю площад ячейки, насыпная плотность, р нас , г/см3

£ о к 1,50 2,08 2,12

и1 коэффициент утряски, кутр

1,12 1,24 1,24

а0 = 0,93 а0 = 0,95 а0 = 0,91

1м 12 12 а1 = 0,08 а1 = -0,36 а1 = 0,02

а2 = -0,44 а2 =-0,18 а2 = -0,56

а0 = 0,91 а0 = 0,96 а0 = 0,94

2ср 24 8 а1 = 0,29 а1 = -0,16 а1 = 0,02

а2 = -0,85 а2 = -0,52 а2 = -0,8

а0 = 0,9 а0 = 0,93 а0 = 0,95

3кр 52 5 а1 = 0,34 а1 = 0,15 а1 = -0,14

а2 = -0,98 а2 = -0,84 а2 = -0,63

ПРИЛОЖЕНИЕ В ПРОГРАММА РАСЧЁТА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СМЕСИ ГЕТЕРОГЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ (СРЕД) ПОЛУЧЕННОЙ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ

По результатам моделирования процесса детерминированного формирования однородности смеси была разработана программа расчета ее качественных показателей SMDET1 в среде Pascal. Листинг программы: const pi=3.1416; label 1,2,3,4; var filel: text;

vi,pk,pn,mk,mb,d,d0,alfa,a,b,c,v0,n,n1,z,k:real; x:integer; begin

Assign(file1,'fale1.txt'); rewrite(file1);

writeln(' ПРОГРАММА РАСЧЕТА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СМЕСИ СЫПУЧИХ');

writeln(' МАТЕРИАЛОВ ПОЛУЧЕННОЙ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ SMDET 1.'); 1: writeln;k:=1;

writeln('Введите объем единичной выборки Vi эффективного использования,мм3'); readln(Vi);

writeln('Введите насыпную плотность ключевого компонента(ов) Рк (гр/мм3)'); readln(pk);

writeln('Введите насыпную плотность наполнителя (балласта) Рн (гр/мм3)'); readln(pn);

writeln('Ведите номинальное значение массы микрообъема ключевого компонента(ов)'); miteln^ условной точке идеального смешения mk (гр)'); readln(mk);

writeln('Введите массу наполнителя в условной точке идеального смещения Мб,гр'); readln(mb);

writeln('Для ввода точности выдачи питателем mk в:'); writeln(' единицах (б0,гр) введите - 0'); writeln(' процентах (a,%) введите - 1'); readln(x); if x=0 then begin

writeln('Введите в единицах'); readln(d); end else begin

writeln('Введите в процентах'); readln(a); b:=a/100; d0:=mk*b; end;

writeln('Введите необходимую точность содержания ключевого компонента в Vi -б(%)'); readln(d);

writeln('Введите вероятность события при котором заданная точность не обеспечивается'); readln(alfa); c:=d/100; 2: v0:=mk/pk+mb/pn; writeln;writeln('ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА Vi>=V0'); if vi>=v0 then goto 4;

3: writeln('Необходимо уменьшить объем условной точки идеального смешения.');

writeln('Во сколько раз возможно данное уменьшение при изменении технологических'); writeln('параметров, К ( 2, 2.5, 3, ...). Предыдущее значение К=',к:5:2); writeln('Введите коэффициент К'); readln(k); goto 2;

4: writeln('ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ УСЛОВИЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ'); n:=(pi*(1-alfa)*(1-alfa)*d0*d0)/(2*mk*mk*d*d); writeln;writeln('ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА Vi>=N*V0'); if vi<n*v0 then goto 3;

writeln('ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ УСЛОВИЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ');

n1:=vi/v0;

writeln;writeln(' Смесь по качеству принимается.');

writeln('Vi обеспечивается в n=',n1:6:2,' идеального смешения');

z:=n1/n;

writeln;writeln('Коэффицент запаса качества для данного смесителя'^:6:2); writeln(file1,' РАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СМЕСИ:'); writeln(file1,' ');

writeln(file1,'Vi-обем единичной выборки эффективного использования:'^:13:6,' мм3;');

writeln(file1,'N -число точек идеального смешения в выборке'); writeln(file1,' c заданными свойствами:',n:13:6);

writeln(file1,'n -число точек идеального смешения в расчетной выборке:',^^^); writeln(file1,'mk-номинальное значение массы микрообъема ключевого'); writeln(file1,' компонента(ов) в условной точке идеального смешения^тк^б/гр');

writeln(file1,'Мб-масса наполнителя в условной точке идеального смешения:',тЬ:13:6);

writeln(file1,'V0-объем точки идеального смешения:';у0:13:6,'мм3'); writeln(file1,'б0-точность выдачи тк'^0:13:6,'гр');

writeln(file1,'б -точность содержания ключевого компонента в Vi:',d:13:6); writeln(file1,'A -вероятность отказа'^^^б);

writeln(file1,'z -коэффициент запаса качества для данного смесителя:'^:13:6); writeln(file1,'k =',k:6:2); writeln('Повторить расчет? (1-да, 0-нет)'); readln(x); if x=1 then goto 1; close(file1);

end.

Практическое использование программы представлено в п.2.6.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ В ДВУХПОЗИЦИОННОМ РОТОРНОМ

НОНМИКСЕРЕ

В работах [78,81,84] были рассмотрены возможные конструкции и способы получения смесей заданного качества с высокой вероятностью. Для исследования адекватности математической модели детерминированного формирования однородности смеси [76,85] был разработан опытный стенд (рис.Г.1), на котором проводились эксперименты по дозированию и нонмиксингу премиксов используемых в комбикормовой промышленности [80].

Рис. Г.1. Двухпозиционный роторный нонмиксер) для проведения экспериментов детерминированного формирования однородности смесей

При эксперименте осуществлялся нонмиксинг порошков марганца (II) углекислого, основного, водного (формула МПСО3 • тМп(ОН)2 • ПН2О, далее А), как ключевого компонента, и меди (II) углекислой основной (карбонат меди, формула СиС03, далее Б).

Для оценки качества смесевых изделий в химической пищевой и др. отраслях промышленности используются различные критерии. В приложении А дан подробный анализ критериев, разработанных целым рядом авторов. Было подчеркнуто, что одним из наиболее часто используемых критериев принимается либо среднее квадратичное отклонение а , либо коэффициент неоднородности (вариации) ключевого компонента. В качестве ключевого компонента принимается тот, который имеет наименьшую массу.

Это объясняется тем, что, во-первых, эти критерии являются достаточно простыми и легко вычисляемыми, а, во-вторых, влияние ключевого компонента наиболее значимо на качество смеси. Данный критерий наиболее объективно оценивает качество смеси при смешивании однородных продуктов, например, при усреднении руд, смешивании партий пороха, полученных из различных видов сырья, а также при смешивании только двух компонентов.

Однако для оценки качества премиксов данный критерий является недостаточным вследствие ряда следующих факторов.

Во-первых, например для получения рецептур при изготовлении различных видов изделий используются смеси, включающие, как правило, не менее трех компонентов.

Во-вторых, каждый из компонентов предназначен для получения конкретных органолептических и других характеристик и уменьшение массы любого компонента по сравнению с заданной приводит к ухудшению указанных характеристик или к получению бракованной продукции.

В-третьих, для ряда рецептур многие компоненты, особенно имеющие малые массы, либо равны по массе, либо близки между собой, что делает невозможным назначение ключевого компонента.

Поэтому является актуальной задача установления такого интегрального критерия оценки качества смеси, который учитывал бы отклонение массы от нормы всех составляющих компонентов.