автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация получения смесей на роторных модулях

РГ6 0#ЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Р V " •;., ,

' На правах рукописи

_„

Евсеев Алексей Владимирович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСЕЙ НА РОТОРНЫХ

МОДУЛЯХ

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов

и производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

ТУЛА 13')?,

Работа выполнена с Тульском государственном университете.

Научный руководитель: академик, доктор технических паук,

профессор И. А. Клусов

Научный консультант: кандидат технических наук,

доцент Л. ¡1. Лукаш ,

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки н техники Г'Ф,

док юр технических наук, профессор Н. Л. Усенко

г технических наук, старший научный сотрудник А. А. Мураиюа

Ведущее предприятие: АО "Рсксм-ТЛ" (г. Тула)

Защита диссертации состоится ! июля ¡998 г. и 14 час. па заседании диссертационного совета Д 063.47.04 " Тульского государственного ушюерситета но адресу: 300600, г. Тула, нр. Ленина, 92 (учебный корпус № 9, ауд. 101).

С диссертацией можно ознакомится г> 3 шуш отеке университета.

Автореферат разослан " мая 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного сопи,.'.

Д. Т. Н., проф--;ЧОр • - ■

1-'

у

у,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

На современном этапе промышленного развития обществом предъявляются всё более высокие требования к качеству смесевых изделий и их стоимости. Это в свою очередь, приводит к использованию новых теоретических подходов и прогрессивных технологий, применение которых позволит обеспечить не только высокий уровень качества готовой продукции, но и высокую экономическую эффективность всего производства в целом. Очень часто на практике оказывается, что потребителя, а следовательно и производителя смеси интересует наличие определённого компонента в строго ограниченном объёме смеси (часто но ГОСТ), так, например,'для медицинских препаратов таким объёмом может стать объём (масса) одной или более таблеток, драже и т.п., в которых содержание конкретного вещества определяет его единичное потребление, дозу жёстко ограниченную лекарственным воздействием и необходимую в получении. Можно привести множество примеров, когда потребители, заказчики смесей производимых однотипными технологическими процессами, накладывают различные требования по содержанию ключевых компонентов в единице объёма смеси.

Таким образом, очевидно, что во многих частных случаях, на различных типах производства сыпучих смесей потребительский уровень качества, а именно определённое содержание ключевого компонента в заданном объёме смеси необходимое для удовлетворительного использования или функционирования данного объёма смеси в реальной практике должен определять подход к качественному анализу производимых сыпучих продуктов. Одним из таких анализов может служить методика приготовления смесей детерминированным способом, построенная на зависимостях сочетающих в себе качество конечного продукта (смеси) с возможностями оборудования для её произволстпа. -

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ обосновывается необходимостью удовлетворения всё более возрастающих требований потребителей смесевой продукции к обеспечению тонного содержания ойределённых компонентов в заданных потребителем объемах в широких пределах используемых соотношений составляющих смеси при одновременном повышении общей экошмическс й эффективности, универсальности и безопасности производства в целом. Поэтому разработка детерминированного способа формирования однородности смеси, а также исследование процесса на реализующей его конструкции. смесительной ' установки, позволяющих в значительной мере предопределять качество получаемой смеси путём широкого варьирования технологическими параметрами оборудования для её приготовления становятся актуальными.

ЦЕЛЫО РАБОТЫ явдяется создание автоматизированного процесса детерминированного формирования однородности смесей на роторных модулях.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулированы и решены следующие ЗАДАЧИ:

1. Установление предпосылок создания и использования устройств, реализующих детерминированный способ формирования смеси сыпучих компонентов.

2. Разработка математической модели предлагаемого процесса и определение нового критерия оценки качества смесей.

3. Создание экспериментальных стендов дозирования и смешения предлагаемым способом.

4. Экспериментальное исследование стендов дозирования и смешения.'

5. Установление адекватности результатов экспериментальных исследований данным теоретических расчётов.

6. Разработка инженерной методики проектирования автоматизированных смесительных модулей.

7. Установление унифицированного параметрического ряда автоматизированных смесительных модулей.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ обоснопывается на применении индуктивных методов выявления общих закономерностей функционирования процессов, обеспечивающих упорядоченное расположение компонентов в смеси при условии оптимизации полученных результатов положениями теории вероятностей методами интегрирования и. дифференцирования ' и дедуктивных методов исследования экспериментальных стендов при сопоставлении их с результатами численного моделирования.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

• постановку и методы решений задач получения смесей сыпучих материалов с заранее предопределёнными качественными показателями (детерминированный способ);

■ модель процесса детерминированного формирования однородности смеси, корректную для предлагаемых Конструкций питателей и смесителя;

• обоснованную методику определения качества смесей с использованием условного критерия, определённого не только параметрами смеси, но и возможностями смесителя;

■ ~ инженерную методику проектирования автоматизированных

смесительных модулей;

■ установленный конетрукторско-унифицированный параметрический ряд автоматизированных смесительных модулей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается: е в разработке и обосновании нового метода детерминированного формирования однородности смеси н установлении ею закономерностей;

® в создании оригинальной математической модели процесса с

детерминированным формированием однородности смеси; « в предложении новой методики определения качества смеси и нового условного критерия еС оценки;

♦ в обоснованном выборе геометрических и технологических параметров роторного модуля способного в автоматическом режиме приготавливать смесь новым способом при условии рациональности показателей его работы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы заключается в:

♦ разработке и создании конструкций экспериментальных стендов, которые обеспечивают исследование процессов дозирования и смешения сыпучих компонентов детерминированным способом в широком диапазоне изменения технологических и конструктивных параметров,

4 проведении экспериментов подтверждающих соответствие результатов численного анализа процессов данным экспериментальных исследований;-

♦ установлении оптимальных конструктивных и функциональных характеристик для проектирования роторных смесительных модулей.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, выводов И РЕКОМЕНДАЦИИ подтверждается корректностью' постановки задач, объёмом экспериментальных данных, полученных б стендовых условиях, с применением современных средств измерений п методой исследования," корректным применением методов теории р.ероятьэстей и математической статистики при обработке и аналюс эк-,«. орментгльимх дапнь;/.. теоретическим обоснованием прорех;^ш.п:-: ио.снпчегки'. процессов,

удовлетворительной сходимостью расчётных данных с экспериментальными.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы предложены на внешний и внутренний рынок РФ. Реализующая способ роторная конструкция смесителя принята на опытные производства фирм "Реком-ТЛ" (премиксы) и "Риддер" (алмазный инструмент) в Туле.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ- Результаты исследований и основные материалы работы докладывались на 31-33 научно-технических конференциях преподавательского состава Тульского государственного университета (г.Тула, 1995-1997гг.), международной научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии пищевых производств" (г. Сянкт-Пегербург, 1993г.), международной научно-технической конференции "Прогрессивные методы проектирования технологических процессов, станков и инструментов" (ТулГУ, Тула, 1997г.), научных ссминэ'рах ТулГУ (г. Тула, 1995-1998гг.), технических советах фирм "Реком-ТЛ" и "Риддер" (г. Тула, 1596-1998гг.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации и оснознпм результатам-опубялкоззпо 6 научных работ, 4 сданы в печать.

СТРУКТУРА И . ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертационная . работа состоит--из введения, семи глав п заключения. Изложена на 186 страницах машинописного' текста, включает 53 рисунка, 25 таолиц и список использованных источников нз 124 нанменовашм.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В разделе 1 "Обзор состояния теории . смещения сыпучих материалов" рассмотрены вопросы об используемых способах оценки качества смеси и о моделях процессов смешения. Основополагающие исследования и фундаментальны^ теоретические наработки в области приготовления смесей из сыпучих компонентов или с их использованием принадлежат таким признанным корифеям отечественной науки, как Ю.И. Макаров, A.A. Александровский,. A.B. Чувпило, В.В. Кафаров, Ф.Г. Ахмадиев, A.M. Ласювцев, Дорохов И.Н., а также Carr R.L., Stange К., Otake Т., Kitaoka X., Ashtoii M.D., Gayle J.B. u-многим другим.

К настоящему времени известны различные варианты оценок: с учётом интенсивности сегрегации,, с учётом, максимальной и текущей поверхностен раздела между компонентами, с учётом долей компонентов в смеси, разнообразные соотношения сраднеквадратичеекого ■ отклонения концентрации или содержания компоньктор ддя совершенно несмешанной смеси, для раидомшшзовашюй смеси, для смеси в текущий момент времени. Известны, также, предложения иснользог-агь 'дня оценки - однородности смеси удельные веса компонентов, ■ сумму кг-адратов элементов строки матрицы дисперсионного анализа, параметр ье-центральности, характеризующий степень приближения распределения концентраций в смеси с заданными 'техническими условиями, коэффициент характеризующий степень хаотичности смеси, определитель матрицы вероятностей перехода, получаемой при использовании ячеечных моделей методом цепей Маркова и т.д.

Практически все учёные и исследователи отмечают высокую сложность процессов смешения сыпучих материалов, а ь ряде случаев констагируюг .невозможность их описания с помощью математического 'аппарата. Однако, большинство сходится во мнении, что существуют два

о

метода смешения, обеспечивающих распределение компонентов по всему объёму аппарата - случайный (вероятностный) и упорядоченный. При реализации первого смешиваемая совокупность компонентов, в результате пространственного переметения частиц по случайным траекториям, приводится в состояние, описываемое законом распределения, соответствующим равновесию для выбранного смесительного устройства и режимов его работа. При реализации упорядоченного метода смесительное устройство размещает компоненты смеси в объёме без пространственного перемещения, т.е, направленно формирует смесь, закон распределения компонентов в которой характеризуется узким интервалом варьирования. Считается, что этот метод трудно осуществим, но он приближённо реализуется в ряде аппаратов.

В разделе 2 "Особенности производства смесей сыпучих материалов" освещены особенности и проблематика реальных производств сыпучих материалов. С целью Выявления их наиболее важных преимуществ и недостатков предложено в свете современного развития общества классифицировать производства по уровню автоматизации используемых процессов и оборудования на:

1. Неавтоматизированное или механизированное производство. Автоматизация процессов смешения отсутствует, в редких случаях применяются примитивные или. упрощенные конструкции типовых смесителей, что можно определить как некое подобие механизации труда.

2. Полуаптоматгаированное производство. Процессы смешения полностью механизированы или автоматизированы. Загрузка смесителей и вспомогательных машин (дробилок, сушилок и т.п.) осуществляется срушую или механизирована. Система управления обычно несложна и устанавливается на ка'-здыЯ отдельный агрегат. .

3. Автоматизированное производство. Следует рассматривать как единый высокопроизводительный и высокоавтоматизированный технологический комплекс.

Показаны возможности существующих способов смешения и реализующих их устройств. Так, по мере увеличения уровня автоматизации: - .

" значительно увеличивается производительность смесительного и

вспомогательного оборудования; " качество получаемых продуктов резко улучшается с максимальных 30% при ручном труде, до 2-15% при полуавтоматизированном, однако на автоматизированных высокопроизводительных смесительных комплексах наблюдается некоторое снижение качества смесей до 2,58% при периодических процессах смешения и 3-6% при непрерывных; ■ значительное увеличение затрат электроэнергии на единицу конечной продукции и резкое возрастание массы смесительных устройств при переходе к каждому следующему, более высокому, уровню автоматизации;

" заметное увеличение необходимых производственных площадей, .

особенно для автоматизированного оборудования; . * большую универсальность оборудования начальных уровней автоматизации по отношению к уникальному, зачастую совершенно специфичному, более высоких характеристик автоматизирования;

Взрыво- и пожароопасность существующих процессов смешения обусловлена двумя взаимодополняющими факторами - пилением и большим трением частиц компонентов во время смешивания.

В разделе 3 "Предпосылки создан»:.*; автоматических роторных смесителей" подчеркнуты нгдееггта г-.оомнос гных слособос формирования однородна., гь смесей. Гюк.саао, чю иеисии.гог^лн- ия практике позволяет нолучгт:, нпшучгл« ¡.г.ч-.хт:;-,,' о..:г -.•елгс:«'.п*

величиной коэффициента вариации Кс=1,5...2,0%, чаще это значение находится в пределах Э...6%, при этом качественные показатели остаются величинами случайными и практически не управляемыми. .

Предложен. перспективный способ детерминированного формирования однородности смесей сыпучих материалов, позволяющий •упорядочение располагать отделённые от потоков ыикрообъёмы компонентов в смеси. и за счёт этого управлять её качественными характеристиками (Рис.1)..

Положение тары относиттсльно неподзижных питателей На поз:щ!И Щ по^пря На позиции

1-го шпателя 2то штзт&ля

•<31

> = 0

а

-- 7 -" •-'

дч>-2гУЗ

02

ЛОЗ

3-го гспатмя

тф

¡^•Гэ

^--Т.

.<Р = 4Я+2Л9

ь

Тг.ра с готовой смесью

Рис.1. Схема детерминированного формирования однородности смеси из

трёх компонентов в соотношении 1:!: 1. где: мел'годлскреткые потоки сыпучих компонентов; /\СН - отделённые от потоков микрообъёмы; •

Яо - радиус ёмкости для смеси;

Ф и 1ш - теомегрическне параметры микрообъёмов в ёмкости; Лф - фаза смещения микрообъёмов при упорядоченной укладке. Разработана конструкция автоматизированного роторного смесителя для реализации предлагаемого способа смешения (Рис.2).

Рис.2. Схема роторного модуля дня получения смеси сыпучих компонентов детерминированным способом.

1де: 1 - главный вал ротора, 2 - несущий диск ротора, 3 - неподвижный зубчатый венец, 4 шестерни, 5 - валы рабочих органов, 6 -радиальные отверстия в несущем диске ротора, 7 - подставки под ёмкости для смеси, 8 - цилиндр несущий карусель огеекагелей, 9 -

отсекателн микрообъёмов компонентов, 10 - ёмкости для смеси. 11 -питатели, создающие потоки сыпучих компонентов, 12 неподвижный стакан.

В разделе 4 "Математическая модель процесса детерминированного формирования однородности смеси" рассматриваются вопросы по созданию обобщённой математической модели ' процессов детерминированного формиррвания однородности смеси сыпучих материалов (Рис.3.).

А1 В|

1 » 1 А)

» К

А? : • 1

Аз в, В2 N в?

ь

'«Г. -

Ь2

к.

'' V

Рис.3. Плоская модель одного из сечений двухкомпонентной смеси сформированной детерминированным способом.

На вертикальном сечении задана упорядоченная по горизонтали и вертикали клеточная структура, состоящая из микрообъёмов ключевою (красных клеток) и наполнителя (белых клеток). На плоскости выделяются элементарные ячейки, например А1А2В1В2, А1Л'гЕЗIВ'г и А|А2В]В2, в которых соотношение масс микрообъёмов компонентов осгаё1ся постоянным и равным:

1Пк

q ~ —— - const

;. Мц

где; пи - масса микрообъёма ключевого компонента, Мб - масса микрообъёма наполнителя.

Моделирование осуществляется при следующих условиях: \ 1. Упорядоченное местоположений ыикрообъСмо? ключевого компонента

•обеспечивается системой приводов питающих устройств выдающих микрообъемы и емкостей для приёма микрообъёмов, т.е. расстояния между условными центрами масс микрообъёмов ключевого компонента одинаковы кцк по ширине, так и по высоте шш настолько мало различаются, что этими погрешностями можно пренебречь.

2. Массы микрообьшов ключевого компонента являются случайными величинами и нормально распределены' рколо математического ожидания iao со среднеквадратнческим-ошюпещюм со.

3. Объём смеси содержащий одни м.икроабъём ключевого компонента и наполнитель а соответствия ■ со смессвой пропорцией называется условно точкой идеального смешения и является единичным элементом смесц' пригодным в единственном ¡щи' множественном числе к использованию па функциональному назначению смеси.

4. В точке идеального смешения весь объём, кроме объема, занимаемого ключевым компонентом, занят наполнителем (балластом).

Проведённые экспериментальные исследования процесса позволяют утверждать некоторые положения, нашедшие отражение при математическом . моделировании процесса детерминированного формирования однородности смеси сыпучих компонентов. Например: • качество получаемых * смесей, при использовании общепринятых критериев оценки, в большей степени зависит-от величины разброса значений микрообъёмов компонентов выдаваемых питателями;

положение микрообъёмов компонентов в смеси можно обозначить как строго упорядоченное, так как элементарные физические процессы перемещения микрообъёмов от питателей до их окончательного местоположения на поверхности смеси процесс исключительно детерминированный и различия в его повторениях имеют крайне малые значения, которыми можно пренебречь, по крайней мере эго вполне можно обеспечить совершенной системой приводов в купе с автоматизированной системой управления;

отказ авЛра от вероятностного формирования однородности смеси .н тем' не менее использование при математическом моделировании аппарата теории вероятности можно объяснить тем, что организация,

захват и выдача, микрообъёмов сыпучих компонентов процессы

*

сложные и мало изученные, поэтому для их анализа наиболее целесообразным на современном этапе представляется использование методов вероятностного анализа, однако как подтверждают проведённые экспериментальные исследования пространственное расположение мнкрообъёмов как случайной величины является строго упорядоченным или почти таким, что позволяет в известной степени прогнозировать или заранее определять наиболее важные свойства готовых смесей, а именно детерминированность однородности сформированной смеси и возможность управления её качеством в заданных пределах отклонения случайной величины - размеров мнкрообъёмов ключевого компонента в точках идеального смешения (эффективных выборках потребительского использования); таким образом, процесс детерминированного формирования однородности смеси .сыпучих компонентов процесс далеко не идеальный, однако уже становится возможным в принципе ооеснечеси^ тех или иных окончательных свойств смеси при условии

автоматизированного управления процессами организации пОтокоз компонентов и формирования из них конечной смеси.

Нас интересует Число точек идеального смешения, в которых соотношение компонентов (красных и белых квадратов) будет выполнено с заданной заранее»!очностью с высокой вероятностью. Это позволит обозначить минимальный объём элементарной эффективной выборки использования смеси конкретным потребителем, что собственно и. является целью моделирования процесса. Такую предварительную оценку можно провести при условии, что значение го отклонено от пю на величину, большую, чем на заданную е:

2

е я

Используя преобразованное, для числа точек идеального смешения N неравенство Чебыш.-са:'

# =

с2' 2 о ща

+ 1, '

где б - точность содержания ключевого компонента ъ эффективной выборке использования; а - вероятность невыполнения услозня;

то и сто - параметры случайной величины - массы микрообъёмов ключевого компонента (определены для шпателя). Находнм более точную оценку N. Считаем, что пи - нормально распределённые случайные иелпчшид с яшшостью вероятности:

.Л*-'«,?)2 ' • " "

б -1, V,. .

.Тогда в общем случае численное решение вышеизложенного условия примет вид: '

от, +т2... + т^

N

'Откуда при малом а:

Ы =

-т.

(5т0

= 1 -а.

/т(1-аг)2о"02 /гег,

2т\5г 2тг03г '

Значение N определено более точно, чем по неравенству Чебышева.

Очевидно, что во многих частных случаях, на различных типах произЕОДстза сыпучих смесей потребительский уровень качества, а именно определённое содержание ключевого компонента в определенном объёме смеси необходимое для удовлетворительного использования ' или функционирования данного объёма смеси в реальной практике должен определять подход к качественному анализу производимых сыпучих продуктов. Поэтому была разработана новая методика определения качества смеси сыпучи?: компонентов, построении на зависимостях предлагаемой математической подели. В данном случп.е, число элементарных точек идеального смешения N представляющих' собой ¡'ыозрку эффективного (потребительского)'использования и обладающую свойствами сиггемы с заранее определенными показателями 8, юч, сто и а могут стать критерием оценки качества смеси сыпучих компонентов.

Можно, считать смесь качестгешюн, если:

где ЛА1 - обьем элементарной выбор;;1.*, эффективного использования о пр г дел яем о й п отр е б ите л я м и:

тк , и Б

\

Рк Рн

- объём выборки состоящей из N точек идеального смешения, где m к, Me - массы микрообъёмов ключевого компонента и наполнителя в точке идеального смешения;

рк, рн - насыпные. плотности ключевого (полезного, определяющего) компонента и наполнителя;

N - число точек идеального смешения, из которых состоит выборка.

Если учесть, что входящие параметры roo, cru и т.д. зависят от свойств и возможностей механической системы питателя-дозатора, а а и N (или его объёмный, массовый или другой эквивалент) определяются потребителями, то -манипулируя данными величинами но полученным зависимостям для N и Vo можно получить оптимальные или просто возможные -условия производства смеси с закладыьаемьшн свойствами при условии соблюдения технологического фактора 5 определяемого функционированием ■ всею - устройства • для реализации детерминированного способа формирования однородности смеси.

Таким образом, качественной следует считать смесь, в которой для данных условий со использования выполняете* условие:

Vu Ж

( , , \

У Р/с , Рн

Т.е. размер _ точки идеального щешешм не пргиышаег размера эффективной выборки использования пли меньшего в N раз, что является удовлетворительным, причем, чем больше К, тем болез качественную смесь мы можем получить.

Очевидно, что с случае, когда, это условие (равенство) и; выполнягтея на практике следует осуществлять плтатииши (создающие мелкодиснестные потоки сыпучих компонентов) более мелкук .дискретизацию потоков, с цглыо уменьшения размера точи! и^еаль.чо^ смешения или группы точек в случаях когда эю потребуется.

В разделе 5 "Экспериментальное исследование стендов дозирования и смешения" приведены результаты экспериментальной проверки адекватности созданной теоретической модели реальным процессам дозирования и смешения.

Одной из целей проводимых экспериментов ставилась проверка гипотезы нормальности распределения случайной величины - массы1 (объёма) микрообъёмов компонентов выдаваемых питателями. В дальнейшем это накладывало на математическую' модель процесса детерминированного формирования однородности смеси определённые ограничения. Закон распределения должен был быть известен. Проверка гипотезы нормальности распределения генеральной совокупности поводилась по большой при п > 30 выборке из неё.

Проверка результатов экспериментов по дозированию различных сыпучих компонентов осуществлялась с помощью критериев Пирсона и Фишера. Уровень значимости а принимался равным 0,05.

Экспериментальная проверка процесса смешения подтвердила правомерность допущений принятых при его математическом моделировании и обозначила удовлетворительную сходимость результатов экспериментов с данными теоретических расчётов. Отклонения содержания ключевого компонента в выборке использования не превышали 5=0,5... 1,5% при а=0,01 и при условии точности выдачи питателями микрообъёмов компонентов в 2..3%. Однако достижение таких высоких результатов оказалось возможными при наличии числа точек идеального смешения в выборке N>10, то есть выборка с такими свойствами а и 5 оказывается достаточно большой - Г» до 500мГ и более, при весовом соотношении компонентов в смеси свыше 1:50. Это обусловлено некоторыми временными трудностями г; оргашппцпи мелкодискретных потоков компонентов с. дискретами п 10 и менее мГ,

хотя в принципе доказана возможность, получения смесей высокого качества (при использовании в качестве критерия оценки качества смеси Ус) с Ус до 1%, а также управления (варьирования) качеством конечных смесевых продуктов.

В разделе 6 "Методика проектирования роторного смесителя" описана инженерная методика проектирования питателей, основных " элементов конструкции и схема компоновки из них с использованием СУ автоматизированного роторного смесителя. Здесь также представлена сравнительная характеристика проектируемой роторной машины с наиболее распространенными и употребительными конструкциями смесителей. Даны некоторые рекомендации по изготовлению смесительного роторного модуля, основанные на проведенных экспериментальных исследованиях стендов дозирования и смешения.

В разделе 7 "Перспективы использования и усовершенствования роторных смесителей" обоснован и приведён, созданный для упрощения проектирования, универсальный параметрический ряд роторных смесительных машин, рассмотрены возможные конструкции смесителей для реализации детерминированного способа формирования однородности смесей и перспективы использования роторных смесительных модулей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ II ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

В диссертационной работе решена научная задача теоретического обоснования, разработки и моделирования процессов детерминированного формирования однородности смесей сыпучих материалов, позволяющих получать смесевые продукты с заранее определёнными свойствами, напрямую связанные с параметрами смесителя и в наибольшей степени удовлетворяющие потребителя. В целом г.-.гом'шгированна'; технология .детерминированного формирования . однород'.юсп! с-.'.гсеГс <■ ыпу-ш.ч материалов на роторных модулях охнрзюо;.¡подана ча.; и-л-саехгпшйз, тек

как в результате ей внедрения могут быть решены актуальные задачи повышения качества приготавливаемых смесей прн одновременном повышении технико-экономической эффективности их производства.

Основные выводы, научные и практические результаты сводятся к следующему:

1. Разработана новая автоматизированная технология приготовления смесей сыпучих материалов детерминированным способом, исключающим вероятностный характер формирования однородности;

2. Создана математическая модель процесса детерминированного формирования однородности смесей, позволяющая связывать качественные характеристики смесевых продуктов с технологическими показателями смесителя. Обоснована ' необходимость дедуктивного проектирования смесительного оборудования для производства смеси • заданного качества;

3. Предложена нов&т методика оценки качества смеси, основанная на зависимостях модели процесса и наиболее приближенная к реальному потребителю. В качестве критерия оценки-качества смеси используется условие Ун 2: Уо, в котором в виде объёма Уи берётся единичная выборка эффективного . использования смеси потребителем с определёнными для неб свойствами, а объём Уо определяется Числом условных точек Идеального смешения обеспечивающим данные свойства смеси прн " использовании смесительного устройства с определёнными возможностями организации потоков компонентов;

4. Доказана адекватность результатов моделирования данным экспериментальных исследований процессов дозирования и смещения. Проверка результатов экспериментов дозирования подтвердила правильность глготезы нормальноптк распределения случайной величины - масс мнкрообгйчов ключевого компонента в точках

* идеального смешения. Проверка проводилась с помощью критериев

•Пирсона и Фишера при уровне значимости а = 0,05 и при числе выборок п = 50. По результатам экспериментальных исследований стендов смешения получено отклонение содержания ключевого компонента в выборках использования в пределах 1,0% при их массе 500 мг (N>10), при уровне а - 0,01. Получена удовлетворительная сходимость результатов экспериментальных , исследований с теоретическими; отклонения не превысили 10%. Причины расхождения - автор прежде всего видит в несовершенстве системы приводов экспериментальных стендов, погрешностями работы которых при моделировании процесса пренебрегали;

5. Установлены рациональные сочетания режимных и геометрических параметров автоматизированного роторного модуля, реализующего предлагаемую технологию. Так автоматический роторный модуль для производства премиксов имеет диаметр начальной окружности ротора 600 мм, диаметр ёмкостей для смеси (рабочих позиЬий) 160 мм и при

~ точности содержания ключевого компонента 1% в- 300 мг смеси (соотношение компонентов 1:60) производит до 60 кг смеси в час;

6. Рассчитан, параметрический ряд роторных смесителей, с целью облегчения их проектирования и внедрения в различных отраслях промышленности с необходимыми для каждого конкретного случая характеристиками точности и производительностью. Так первые члены ряда могут быть использованы в инструментальной или фармацевтической промышленности, а последние в металлургической или горнорудной, при чём производительность модулей может составлять от 3...4 кг до 5000...7000 кг смеси в час, а точность содержания ключевого компонента в выборках использования от 0,5% до 6... 10% соответственно.

7. Созданы инженерное мгъолнш щ роторны.ч смесительных модулей ч роторные п:пчп«л:. и, исзсэляюодс на осмозс

рекомендаций выбирать соответствующий модуль из параметрического ряда с дальнейшим уточнением его качественно-производительных и . режимных параметров.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

1. Васин 13.М., Евсеез А.13. Технология получения многокомпонентных смесей сыпучих материалов.// Тезисы докладов - Тула: ТулГУ, 1996, с.38-39.

2. Клусов И.А., Васин В.М., Евсеев A.B. Анализ методов получения многокомпонентных высококачественных смесей сыпучих материалов. -Тула: ТГУ, 1996, с. 141 -144.

3. Евсеев A.B., Лукаш А.Н., Лобанов A.B., Шевченко Л.В. Бироторная машина для приготовления сыпучих смесей.// Сб. науч. труд. "Теоретические основы проектирования технологических систем и оборудования автоматизированных производств", вып. КаЗ, ВГТА, Воронеж, 1993, с.35-42.

4. Лукаш А.Н., Васин ВМ., Евсеев A.B. Новый метод моделирования процессов смешения сыпучих материалов. // Тезисы докл. :с международ, науч.-техн. конференции "Прогрессивные методы проектирования технологических процессов, станков и инструментов", ТулГУ, Тула, 1997, с.62.

5. Лукаш Л.Н., Стрельников В.Л., Шадский Г.В., Евсеев A.B. Роторная технология приготовления пищевых смесей. //Тезисы докл. к международ. науч.-техн. конференции "Ресурсосберегающие технологии пищевых производств", СпбГАХПТ,С\> ¡-Петербург, 1998, с.70-74.

Ь. Заявка на патент РФ 4SI07352 Способ смешен;;;: сын;,чих компонентов и устройство т*я его реализации. 'A.Ii. ¡'.Л.

IOiycoB, A.C. Овчинников, A.B. Евсеев, приоритет от 21 апреля ¡998 г.