авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Обоснование параметров вертикального шнекового конвейера с оребренным кожухом для транспортирования сыпучих материалов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Черненко Геннадий Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЕРТИКАЛЬНОГО

ШНЕКОВОГО КОНВЕЙЕРА С оребренным

кожухом для транспортирования

сыпучих материалов

Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы

(коммунальное хозяйство и сфера услуг)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Шахты - 2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ЮРГУЭС).

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Адигамов Касьян Абдурахманович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Исаков Владимир Семенович
доктор технических наук, профессор Першин Виктор Алексеевич
Ведущая организация – НПП “Интор”, г. Новочеркасск

Защита состоится «_24_» декабря 2010 г. в _1000_ часов на заседании диссертационного совета Д212.313.01 при Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса по адресу: 346500, г. Шахты Ростовской области, ул. Шевченко, 147, ауд. 2247.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса.

Текст автореферата размещен на сайте ЮРГУЭС: http: www.sssu.ru

Автореферат разослан: «_23__» ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Куренова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Предприятия коммунального хозяйства и сферы услуг призваны удовлетворять самые разнообразные потребности населения. Для их успешного функционирования они должны быть оснащены современным технологическим оборудованием, в том числе транспортирующими машинами и устройствами.

Шнековые (винтовые) конвейеры применяются для транспортирования пылевидных, порошкообразных, мелкокусковых насыпных и других грузов. По виду трассы эти конвейеры могут быть горизонтальными, наклонными и вертикальными. Возможно сочетание вертикального и горизонтального конвейеров, наклонного и горизонтального конвейеров и др.

Простота конструкции и сравнительно невысокая стоимость, малая трудоемкость работ по их изготовлению, возможность транспортирования грузов без потерь и без загрязнения окружающей среды, обеспечение безопасных условий труда – все это обусловило широкое применение шнековых конвейеров во многих отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, на предприятиях сферы услуг и коммунального хозяйства.

Основными недостатками шнековых конвейеров являются сравнительно низкая производительность и высокая энергоемкость транспортирования. В первую очередь эти недостатки относятся к вертикальным шнековым конвейерам.



Анализ литературных источников показал, что практически отсутствуют публикации по изучению влияния конструкции кожуха вертикального шнекового конвейера на процесс транспортирования материала, тогда как у горизонтальных шнековых конвейеров именно модификация кожуха (желоба) посредством оребрения его внутренней поверхности позволяет оптимизировать параметры и режимы работы таких конвейеров. В связи с этим, исследование влияния конструкции кожуха на работу вертикального шнекового конвейера является актуальной задачей.

Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение производительности и уменьшение энергоемкости процессов транспортирования материала вертикальным шнековым конвейером. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:

  • анализ условий применения шнековых конвейеров в коммунальном хозяйстве и на предприятиях сферы услуг, изучение их конструкций и требований, предъявляемых к шнековым конвейерам;
  • изучение результатов ранее выполненных научных исследований вертикальных шнековых конвейеров, определение направлений их дальнейшего развития;
  • исследование механизма взаимодействия транспортируемого материала вертикального шнекового конвейера с оребренным кожухом;
  • исследование влияния угла установки ребер кожуха на транспортирующие качества вертикального шнекового конвейера, обоснование рационального значения этого угла;
  • исследование влияния числа заходов ребер кожуха на производительность вертикального шнекового конвейера;
  • определение энергоемкости процесса транспортирования материала шнековым конвейером с оребренным кожухом;
  • разработка усовершенствованной конструкции шнекового конвейера.

Предметом исследования является процесс транспортирования материалов вертикальным шнековым конвейером с оребренным кожухом.

Объектом исследования является вертикальный шнековый конвейер с оребренным кожухом.

Методология и методы исследования. Для решения поставленных в диссертации задач использовался экспериментально-аналитический метод исследований, позволяющий получить результаты, адекватные действительности. При этом реализованы методы планирования эксперимента, математического моделирования, поискового конструирования. Проводились стендовые испытания экспериментальных образцов.

Научная новизна:

  • теоретически установлено, что оребрение внутренней поверхности кожуха вертикального шнекового конвейера повышает движущую силу транспортируемого материала по спирали;
  • получена аналитическая зависимость для определения оптимального угла установки ребер на внутренней поверхности кожуха при применении шнеков с различным шагом навивки спирали;
  • теоретически установлено влияние окружной силы шнека на процесс транспортирования материала, доказано, что при оребрении кожуха окружная сила способствует перемещению материала по спирали.

Практическая ценность:

  • по результатам исследований разработана оригинальная конструкция вертикального шнекового конвейера;
  • разработан, изготовлен и успешно испытан в лабораторных условиях опытный образец вертикального шнекового конвейера, который может быть использован в качестве прототипа при проектировании аналогичных конвейеров для различных условий применения.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждается одобренными научной общественностью результатами теоретических и экспериментальных исследований, созданием усовершенствованной конструкции вертикального шнекового конвейера, положительными результатами его испытаний.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно- технических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты, 2008-2010 гг.), на научно-технических конференциях Шахтинского института (филиала) Южно-Российского государственного технического университета (г. Шахты, 2008-2010 гг.), на V международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (г. Пенза, 2009г.), на Х Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля b диагностики» (г. Новочеркасск, 2009 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии» (г. Шахты, 2010 г.).

Внедрение результатов диссертационной работы.

Результаты исследований внедрены в закрытом акционерном обществе сферы услуг ЗАО «Прогресс», г. Шахты.

Полностью работа обсуждалась и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры «Прикладная механика и конструирование машин» ЮРГУЭС с участием ведущих преподавателей кафедр «Машины и аппараты бытового назначения» и «Математика», а также представителей других вузов и организаций.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации составляет 135 страниц текста с рисунками и таблицами.

Диссертация выполнена на кафедре «Прикладная механика и конструирование машин» Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрены области применения шнековых конвейеров различного назначения, в том числе на предприятиях коммунального хозяйства и сферы услуг. Дано описание известных конструкций шнеков и шнековых конвейеров, а также способов их изготовления. Выполнен анализ опубликованных работ по исследованию шнековых конвейеров.

Установлено, что многообразие конструкций шнековых транспортирующих механизмов, а также их основных геометрических и конструктивных параметров обусловлено широким ассортиментом перемещаемых материалов, имеющих различные физико-механические свойства. Спектр транспортируемых материалов настолько широк, что механика и кинематика движения различных материалов при взаимодействии с рабочими органами шнековых конвейеров может быть описана различными теориями.

Значительное количество исследований как отечественных, так и зарубежных авторов, посвящено изучению процесса транспортирования сыпучих материалов вертикальным шнековым конвейером. К ним можно отнести работы Л.М. Александра, Д.Н. Башкатова, А.М. Григорьева, Е.М. Гутьяра, Б.А. Катанова, В.И. Мурашова, В.А. Евстратова, U. Rimann, W. Suhadi, J.D. Parsons и др.

В большинстве этих работ транспортируемый материал рассматривается в виде материальной точки, перемещающейся по винтовой поверхности спирали шнека, что вполне обосновано, так как процессы транспортирования объемов сыпучих материалов еще недостаточно изучены, хотя некоторые работы в этом направлении известны.

Несмотря на большое количество публикаций по транспортированию материалов вертикальным шнековым конвейером, в них практически не рассматривается влияние конструкции кожуха, в частности, его оребрение, на производительность и энергоемкость процесса транспортирования сыпучих материалов, хотя эти вопросы представляют несомненный интерес и требуют специального изучения.

Во второй главе выполнены аналитические исследования процесса перемещения материала вертикальным шнековым конвейером с оребренным кожухом. При этом в теоретическом плане были рассмотрены следующие вопросы: влияние угла установки ребра кожуха на транспортирующую способность шнекового конвейера, влияние окружной силы спирали шнека на процесс транспортирования материала, энергоемкость и производительность процесса транспортирования сыпучих материалов вертикальным шнековым конвейером с оребренным кожухом.

Кинетическая энергия частицы материала, находящейся на шнеке, может быть определена из выражения:

, (1)

где т – масса частицы; - абсолютная скорость частицы.

  Схема скоростей Из схемы-2

Рисунок 1 – Схема скоростей

Из схемы скоростей (рис. 1) видно, что абсолютная скорость образует с переносной скоростью угол , который является углом подъема винтовой линии, по которой движется частица материала в абсолютном движении, и чем больше этот угол, тем больше .





(2)

Из выражения (2) следует, что осевая скорость перемещения материала также зависит от величины угла :

(3)

Исследование выражения (2) позволило установить, что величина угла в меньше мере зависит от угла подъема спирали шнека , но в большей степени от отношения угловых скоростей материала и шнека .

Так, при изменении угла подъема спирали в диапазоне (10-25) градусов и отношения в диапазоне (0,05-0,20), оказалось, что уровень роста угла в зависимости от отношения угловых скоростей материала и шнека в 1,86 раза больше, чем от величины угла (рис. 2).

 Уровни роста угла  в-17

Рисунок 2 - Уровни роста угла в зависимости

от угла (---) и от отношения ()

Отсюда следует, что для увеличения угла необходимо повышать угловую скорость материала относительно шнека. Одним из вариантов решения этого вопроса является оребрение внутренней поверхности кожуха.

  Схема сил, воздействующих на-20

Рисунок 3 – Схема сил, воздействующих на частицу материала при работе

шнекового конвейера с оребренным кожухом

На рис. 3 показана схема взаимодействия частицы транспортируемого материала со спиралью шнека и ребром кожуха.

Под воздействием спирали 1 вращающегося шнека частица материала вступает в контакт в точке К с неподвижным ребром 2, которое установлено внутри кожуха под углом . При этом сила сопротивления перемещению частицы материала по шнеку, направленная вдоль спирали вниз, вызывает в точке контакта реакцию ребра на действие этой силы в виде нормальной и тангенциальной составляющих. Нормальная составляющая отталкивает частицу материала от ребра, т.е. оказывает положительное воздействие на ее перемещение по спирали вверх, а тангенциальная составляющая прижимает частицу материала к спирали и, тем самым, тормозит ее. Следовательно, необходимо, чтобы имела максимальное значение, а - минимальное.

Это условие выполняется, если ребро кожуха установлено перпендикулярно спирали шнека.

Рисунок 4 - Схема к определению угла установки ребра кожуха

Из схемы на рис. 4 получена формула для определения угла при применении шнеков с различным углом подъема спирали:

. (4)

На основе анализа схемы, показанной на рис. 3, составлено выражение для определения силы, движущей частицу материала по спирали вверх:

, (5)

где R - радиус шнека; g – ускорение свободного падения: пр – число заходов ребра кожуха; - коэффициенты трения материала по шнеку и кожуху.

Расчеты, выполненные по выражению (5), показывают, что оребрение кожуха увеличивает движущую силу частицы материала в 1,10-1,48 раза по сравнению с гладким кожухом.

Энергоемкость транспортирования материала вертикальным шнековым конвейером можно оценить величиной потребляемой мощности и удельной энергоемкостью. На основе анализа затрат мощности на подъем материала шнеком и преодоление сил трения по шнеку и кожуху получено выражение для определения требуемой мощности:

, (6)

где - вес материала, находящегося на шнеке.

Разделив требуемую мощность на производительность шнекового конвейера, получим удельную энергоемкость транспортирования материала.

Исследование выражения (6) показало, что потребляемая шнеком мощность имеет близкую к линейной зависимость от угловой скорости шнека и практически не зависит от угла подъема спирали в исследованном диапазоне.

В третьей главе приведены методики исследования процесса перемещения материала вертикальным шнековым конвейером с оребренным кожухом, описаны экспериментальный стенд и измерительная аппаратура, показана технология изготовления оребренных кожухов.

Экспериментальный стенд был разработан на базе сверлильного станка модели НС-12 (рис.5), имеющего следующие технические характеристики:

частота вращения шпинделя, мин-1 - 100300;

мощность электродвигателя привода шпинделя, кВт - 0,6.

Регулирование частоты вращения шнека в указанном диапазоне производилось изменением величины напряжения электрического тока при помощи электронного регулятора и контролировалось тахометром. Потребляемая электродвигателем экспериментального стенда мощность измерялась ваттметром типа Д-551, который прошел поверку в установленные сроки.

В качестве транспортируемого материала при проведении экспериментов использовался сухой песок крупностью до 1,0 мм, а также гранулированный полиэтилен с диаметром гранул 1,8-2,0 мм.

 Схема экспериментального-34

Рисунок 5 - Схема экспериментального стенда:

1 – шнек, 2 – кожух, 3 – шпиндель, 4 – станина, 5 - шаровая опора, 6 – электродвигатель,

7 - клиноременная передача, 8 – загрузочное устройство,

9 – лоток, 10 – мерная емкость, 11-ребро кожуха

Эксперименты проводились с использованием однозаходных шнеков с углом подъема спирали 12°42 и 25°24 в комплекте с оребренными кожухами с углом установки ребра 20°, 35°, 50°, 70°, 90°. Для сравнения использовались также гладкие кожухи (рис. 6).

 кспериментальные кожухи: а)-35

Рисунок 6 Экспериментальные кожухи:

а) гладкий ; б) оребренный

Об эффективности работы шнекового конвейера судили по объему материала, перемещенного из зоны загрузки в зону выгрузки.

При обработке экспериментальных данных и оценке сопоставимости полученных результатов с теоретическими зависимостями использовался экспериментально-аналитический подход с использованием методов математической статистики.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса транспортирования материала вертикальным шнековым конвейером с оребренным кожухом. Проводились эксперименты по определению скорости загрузки оребренного кожуха транспортируемым материалом, по определению влияния угла установки и числа заходов ребер кожуха на производительность шнекового конвейера, по определению энергоемкости транспортирования материалов шнековым конвейером с оребренным кожухом.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.