автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка и исследование гибких вибрационных модулей для объемного дозирования порошковых материалов

Р Г Б ОД

..¡Al. <qn/, MIHICTEPCTBO ОСВ1ТИ УКРА1НИ ¿ 7 "Wn дЩавний УН1ВЕРСИТЕГ "ЛЬВ1ВСЬКА ПОЛ1ТЕХН1КА"

На правах рукопису

ШОЛОВ1Й 0р1й Петрович

удк 621.867

Р03Р0БКА ТА Д0СЛ1ДЖЕНШ ТНУЧКИХ В1БРАЦ1ЙНИХ МОДУЛ1В ДЛЯ ОБ'бМНОГО дозування ПОРОШКОВИХ MATEPIMIB

05.13.07 - Автоматизац1я технолог1чних цроцес1в та виробництв

Автореферат

дисертац!,! на здобуттл вченого ступеня кандидата техн1чних наук

Льв1в - 1993

робота виконана на кафедр! автоматизаци та комплексно! ме-хан!зац11 ыапшнобудування державного ун1верситету "львхвська по-л!те:£н1ка".

науковий кер1вник науковийконсультант

офхгдйн! алоненти

кандидат техн!чних наук, доцент б.о. пов1дайло

доктор техн1чних наук, професор, академ!к укра1н та м1жнародно! дкадеми 1нформатизац11 в.о. погр1бний

доктор техя1чшх наук, професор, голубець в.м.

кандидат тахн1чних наук, доцент савицький в.к.

пров1дне п1дцриемство - ат "галичфарм", м. льв1в

захист в!дбудеться " 2? " тла-с^к- 1994 р. 'о / ь год. на зао1данн! спец!ал1зованой рада код.06.01 державного унхверси-тету "львхвоька пол1техв1ка" (290646, м.льв1в, вул. устияновича, 5, 51 аудатор!я 10-го корпусу).

3 дисертацхею могяа ознайомитись в науков!й б1бл!отец1 унз,-версжгету (вул. професореька, 1).

ваш вадгук на автореферат у двог экземплярах, засв1дчени1 печаткою, просимо направляти вченому секретарю спец1ал1зовано! ради к04.06.01 за адресов: 290646, м.льв1в, вул. с.бандери, 12, аудитор!я 226 гол. корпусу).

автореферат роз!сланий

.1994 р.

вчений секретар спец1ал1зовано! пади, кандидат техн1чних наук ю.з. вашкурак

Актуальн1оть проблеми. Дозування порошкових матер1ал1в (ПН) широко використовуеться в р1зних галузях народного гооподаротва. В багатъох технолог1чних процесах дозування е одн1ею з основних операц1й. Як1сть готово! продукцП га рац1ональн1 витрати сиро-вшш у б1лыпост1 залежать в!д правильна! вибору дозуючого облад-нання та орган1зацП процесу дозування.

Одшш з основних напрямк1в в орган1зац11 процесу дозування е максимальна механ1зац1я та автоматизац!я виробяичого потоку при забезп9ченн1 в1дпов1дного скорочення циклу дозування, п1дви-щення контролю за станом сум1шей, точного дотримання задано1 рецептура та маси вих1дно1 дози. Автоматизац1я процесу дозування сприяе скороченню допом1зкного часу, забезпечуе простоту керувйн-ня дозаторами, зникуе соб1варт1сть продукцП.

Д1апазон вих1дних доз, необх1дн1сть дотримання певних тех-нолог1чних вимог при дозуванн1, обумовлке викориотання в бага-тьох галузях промисловост! дозуючих пристро!в, р!зних за конст-рукц!ею та способом дозування. Найб1льш -широке розповеюдження отримали два способи дозування: ваговий та об'емний. Використан-ня об'емного способу сугтево спрощуе процес дозування, однак характеризуешься значною похибкою маси вих1дних доз, що в багатьох технолог1чних процесах виробництва обмежуе його викориотання .

Результата! роботи об'емяих дозуючих пристро!в залежать в1д коливання ступеня ущ!льнення ПМ у дозуючих емкостях (Д6),. викли-каного зм!нами вм!сту вологи, гранульованого складу, форш час-тинок та 1ншх показник1в. Для отришння результатов з м1н1мвль>-ною похибкою необх1дно забвзпэчжги сталу 1нтенсивн1сть потоку, швидк1сть та коеф!ц1ент заповнення де порошковими матер!алами з р!зними властивостями. Стаб1л1зац11 перэрахованих фактор1в можна досягти, використовуючи динам!чну д1ю'в!брац11. ЗмЛнюючи 'аилл:!-ТУДУ, частоту та. траекторий коливань робочого органа (РО), можна впливати на структуру, шару Щ, 1нтенсивн1сть взаемодИ м!ж частниками та швида1сть 1х налравленого руху у дозуючих системах.

КонструкцИ сучаоних вид1в в10рац!йних дозатор1в (ВД) ор1-ентован!, як правило, на ПМ певних ф1зико-механ1чних характеристик (®!Х), в!дхилення яких в1д заденет норм, викликае знижеяня точност! дозування. Для рац1онально! побудови ВД для'ПМ необх1д-но виявити основн! звконом!рност1 процесу дозування, вотановити оптимальн! режими роботи та параметри дозуючих прястро!в, як! б забезпечили ефективну роботу ВД для ЕМ з р1зними ШХ.

Тому е актуальним досл!дження процесу в!брад1йного об'емно-

го дозування ГМ та створення на йог<з ochobí в!ррац!йних дозато-р1в як! б гарантували високу точн!оть та продуктивн1сть для широкого д!апазону зм!н ВВС дозованого продукту, еколог!чну чистоту процесу, мали б можлив!сть швидкого переналагодкення, викли-' каного зм!нами технолог!чного процесу та умов експлуатац!!.

Актуалън1сть робота п1дтверджена ц!льовою комплексною нау-ково-техн!чною програыою "Гнучк! виробнич! системи та робототех-н!чн! комплекси" на 1986-1990р. в рамках яко! воне виконувалась.

Метою робота е розробка принцшйв побудови таучких в1брац!-йних модул1в для об'емного дозування Ш на ochobí анал!зу напруженого стану ПМ у Д6 та параметр1в процесу в1брац!йного трано-поргувакня Ш при лрямол1н1йних та ел1птичних траектор!ях коли-вань робочого органа.

Для досягнення поставлено! мети необх!дно вир!шти наступи! задач!: розробити модел1 напруженого стану ИМ у де при грав!та-цШноыу вит!канн1 та при в!Срац!йному збудкенн! потоку; розробити методику вибору оптимальних параметр!в Д6 на основ! анал!зу напруженого стану ПМ з р!знши SMX у Д5; досл!дити вплив !нтен-сивност! вертикально! складово! в!брацН на повед!нку ПМ та зм1-ну його ШХ; встановити значения коеф1ц!ент!в прилипания при в!брац!йному транспортуванн! Ш моношаром р!зно! товщини та во-jiorocTi; знайти оптимальн! параметри режиму в!брац!йного транс-портування ПМ при прямол!н!йних та ел!птичних траектор!ях коли-вань РО; досл!дити точность вих!дних доз гнучкого в1брац!йного дозуючого модуля (ГВДМ) для статично! та динам1Чно! де; розробити конотрукц!ю гнучкого в!брац!йного модуля для об'емного дозування ПМ, використовуючи принципи побудови на основ! системного анал1зу коясгрукхивних елемент!в ГВДМ.

Метода досл!джень. В дисертац1йн!й робот! використовувались теоретичн1 та експериментальн! метода досл1джень. Теоретичн! до-сладження виконан! на основ! Teopií механ1ка оуцХльних середовищ та теорП коливань механ!чних систем. Для розв'язку диференц!й-них р!внянь, як! описували модел! напруженого стану ПМ у Дв, ви-користовували метод вар!ац!1 стало! (метод Лагранка). Експериментальн! дослгджвння проводились на установках, розроблеяих на кафедр! автоматизецП та комплексно! механ!зац!1 машинобудування (АкМ) Державного Ун!верситету "Льв!вська пол!техшка" (ДУ"ЛП") . та екопер&шентальному зразку в!брад!йного дозуючого модуля з ви-користанням оучасно! контрольно-вим!рювально! апаратури. Результата досл!джень опрацьовувались на ЕОМ.

Наукова новизна дисертацН та основн! положения, як! вино-сятьоя на захист.

1. Розроблен! модел! напрукеного стану Ш у Д6 при грав!-тац!йному вит!канн1 та при "в!брац!йному збудженн! потоку.

2. Розроблена методика вибору оптималышх параметр1в Д6 на основ! анал!зу напруженого стану ГМ з р!зними 3№С.

3. Встановлея! значения коефщ1 ент!в прилипания при в!бра-ц!йному транспортуванн! ГШ моношаром р!зно! товщини та вологос-т!.

4. Визначен! оптимальн! параметри режиму в1брац!йного тран-опортування ПМ при прямол!н!йних та ел!птичних траектор!ях коли-вань РО.

5. Розроблена конструкц!я гаучкого в!брац!йного модуля для об'емного дозування Щ з використанням зтртщщЦв побудови на основ! системного анал!зу конструктивних елемент!в ГВДМ..

Практична ц!нн!сть. Отриман! результата дэють змогу створю-вати в!брац1йне дозуюче обладиання для розфасовки ПМ в автоматичному режим!. На основ! теорэтичних та експериментальних даних роботи розроблений ефективний гнучкий в!брац!йний модуль для об'емного дозування ПМ, який працюючи в оптималышх режимах, за-безпечуе точн!сть вих!дних доз на р!вн! вагових дозатор!в для широкого д!аггазону зм!н ЗМХ ПМ та еколог!чно чистий процес дозування токсичних речовин, в1дпов!дае оучасним вимогам гнучкост1. .

Реал1зац!я та вггровадження результат!в роботи. Основн! тео-ретичн1 та практичн! результати дисертац!йно! роботи використо-вувались в рамках госпдогов!рно! роботи N4939 "Досл1дження, роз-робка та виготовлення пристрою регулювання подач! токсично! ре-човини в!брац!йного дозуючого модуля", виконано! в науково-дос-л!дн!П лабораторН (НШГ-40) ДУ"ЛП", в як1й дасертант брав безпо-середню участь. В результат! був розроблений експериментальний зразок в!брац!йного дозуючого модуля для розфасовки токсично! речовини для проявления кольорово! к!нопл1вки, який був впрова-джений на телев!з!йному техн!чному цвнтр1 .телепад1окошан!1 "Ос-танк!но" м. Москви. Ця робота проводилась в рамках ц!льовоТ комплексно! науково-техн!чно! програми "Гнучк1 виробнич! системи та робототехн!чн! комплекси" на 1986-1990 р.

Апробац!я. Дисертац!йна робота обговорювалась на розпирено-му зас!данн! кафедри АКМ ДУ"ЛП" тд головуванням академ!ка УкрАШ та М1кнародно! Академ!! 1нформатизац1Х, доктора техн1чних наук, професора Погр!бного В.О.

OcHOBHi результата роботи допов!дались та ооговорювались на республ1канськ!й науково-техн1чн!й конференц!! "Автоматизац!я та д!агностика технолог!чних процесйв" (м.Луцьк* 1990р.). на Шжна-родгЯй на уяово-твжн! чв1й конфервнц11 " Бдо'Ъконалення та розвиток вик!нчувалъно-зачисно!, ф1н!шно! та поверхнево-пластично! оброб-ки деталей" (м.В!шиця, 1992р.), на 1-му Мжнародному, оимпоз!ум! укра!нських !нкенер1в-мэхан1к!в у Львов!, 1993р.

Публ1кац!Г по робот!. По тем! дисертацП опубл!ковано 9 ро-01т, у тому числ! 1 пчтент на винахода та 2 авторськ! св!додтва.

Структура та оОсяг дисертацИ. Дйсертац!я складаеться з вступу, трьох розд!л!в, завершения, викладених на 106 стор!нках машинописного' тексту, списку л!тератури з 113 найменувань, 1лю-стративного матер !алу на 4-1 листах та додатк1в.

КОРОТКИЙ 3MICT РОЁОТИ

У вступ! (розд!л 1) обгрунтована актуальн!сть проблеми. На основ! результатов огляду л!тературних джерел зформульован! мета та задач1 досл1даення. Проанал!зован! результата досл1джень, в!~ дображен1 в роботах Блехыана I.I., В!д!неева Ю.Д., Ган!ева P.S., Гончаревича I.e., Гячева Л.В., Джен!ке Е.В., Зенкова Р.Л., Каталимова A.B., Лавендела Е.Е., Орлова С.П., Пов1дайло В.О., Потураева Б.Н., Рагульск1са K.M., С1л!на P.I., Червоненка А.Г. те !нпш. Наведена наукова новизна отриманих в дисертацИ результата та виклад0н1 положения, як1 виносятьоя на захист. Представлен! в1домост! про апробац1ю роб1т i публишцП.

У другому розд1л! проведено анал1з напрукеного стану ПМ у де.при грав!тац!йному вит!канн1 та при в!брац1йному збудженн! потоку на ochobI модел! сипучого середовица, в як!й перерозпод1л-напружень в1д0уваеться внасл!док в1дкривання випускного отвору

де.

В основу запропоновано! модел! покладена модель А.Камлимо-ва, оок1лькн враховус л!н!йну залежнХсть дотичких-иапружень в!д рад1ально1 координата та в!дквдае лряпущення, що вертикальн1-на-пруяення незм1нй1 у поперечному nepepisi. Вит1кання матер1алу розглядаеться як процес неперервного утворення та руйнування агрегатная структур з наявн1етю пульсац!йних характеристик поля напружень те деф»рмац1й, зм!на яких зд1йснюегься в межах активного та.пасивного граничим стая!в.

0ск1льки тиск на дно та ст!нки де залеииь в!д <ШХ ПМ та

чистота обробки !х поверхояь, то у заггропоговану ыодвль (Зуда

введена сила щегглвння Ш 1з ст1нками, яка враховуе адгезивн1 властивост1 ПМ та ступ1нь иорсткост1 поверпи ст1нок Д5. Особливо ця залежн!сть проявляется при високих та вузьких Де (гЛ)>5). де вплив цих фактор!в мае вир!шальне значения у встановлэнн1 ве-.:шчини та розпод!л1 напрукень [ 1).

Враховуючи експериментально обгрунтоване припущення про ствл1сть горизонтальних напрукень у поперечному перар1з! та л1-н!йн1сть зм1ни дотичного напруження в!д максимуму на ст!нц1 Д6 до нуля на ос1

I* I*

I = Т° = б Гп-г ,

гго гго г го VI I* о о

'а гакож умову гранично! р!вноваги Мора-Кулона

(б -б )а+4Т2 = а1п2ф(б +б )2

де т , тш - дотичн! напруження у шар1 Ш та б1ля ст1нки де

гго гго .

в!дпов3.дно; 1>, г , Ъ - л!нШи координата; б - горизонтальна

О Г* О

напруження у перрр1з1, який розглядався; I,,- коефд.ц1ент тертя ПМ до ст1нки Д6; (Гц=гйФ ); 1 - коеф1ц!ент внутр1шнього тертя (f=tgф"), розглядалась р1вновага елементарного диску нескХнчено мало! товщини й1

V + ?г + 5а ■ Рб> +ГТВ .

го 20 гхо

де 1ндекси характеризуют^ силов1 фактори, як! анал1зуються.

При в!дносн1й вологост! пов1тря б!лыпе 50Я5 акгив1зуиться

сили ¡цеплення У ПМ з1 от1нкою де, як1 залежать в!д адгезивних в

влаотивостей ПМ, шорсткост1 стЗлон та форми ДБ:

1=71. в ал и

Силу Рдд ПМ до ст!нок Де визначали за формулою:

4я2Ббгооз9

Рад =-5- 42:

де б - середне' значения величини поверхневого натягу р!дини! г -рад1ус частинок ПМ; 8 - крайовий кут змочування поверхн1; а -коеф1ц1ент шорсткост! поверхн!, який визначали як:

cos ß '

де $ - середне значения косинуса крутизна м!крорельефу поверхн1 ctihok дб.

Враховуючи значения силових фактор!в, отримали р!вняння: , р ей . БС '<16 4Яброоз8Г,,

И— - Т Г°- а 1 ' »

яке з врахуванням зам!н перетворилось в л!н!йне неоднор!дне ди-фвренц!йнв р1вняння 1-го порядку:

ал + v = А1+ v

Викориетовуючи метод варДацИ стало! (метод Лагранжа) знай-шли загальний розв'язок р!вняння. Поставивши граничн! умови 0; о та розкривши зам1ни, отримали формулу для визначення горизонтального напруження:

41,.

----— - 17' р 4-бяооа8 .

На основ!лрийнято! модел! напрукеного стану ПМ було проведено числове моделювання впливу вологост! Ш Vi та параметр!в Д6 (Z, D) на величину б^^ для активного та пасивного напрукеного отан!в. ,

В подалыпих досл!давннях основна уваг|дгрид!лялась пасивно-

му напруженому стаду ПИ у ДБ (б' >б ), оск1льки виникнення зато Z9

висань та утворення склеп!нчастих структур, як! р1зко знижукть точн1сть вих!дния доз, найб!лыл ймов1рн1 саме при даному напру-кеному стан! [21.

За допомого» запропоновано! модел! було проведено числове моделювання впливу зм!ни сп!вв!диошення параметр!в Д6 (Z/D), адгезивних сил, ступеня шороткост! та стану поверхонь ст!нок Д6 (г!дроф1льна, звичайна, г!дрофобна) на величину бгв для пасивного напрукеного стану.

Викориетовуючи формулу для визначення 0го були отриыан1 граф!чн! эалезшоот! для знаходяення оптимальшх д!аметр1в Д6 (рио. 1). Зони, розм1Ден1 праворуч кривих, характеризують пасив-ний стан (6r"o>6io), зона л!воруч кривих - актнвний стан.

На основ! данах про величину б для конкретних Щ та стану

ГО

поверхонь де (1за стр!лков (рис. 1) можна визначити кригич-ннй д!едэтр D, виде якого 1снуе активний напруженйй стан, сприя-тлавий для забезпечення нормального процвсу дозування при отв-тичному полож9ш1 де. . Експэриментальн! досл!даення засв1дчили в!рог1дн1сть теоретичних рвзульгат1в (крив!, зображен! пунхтир-нш л!н!я№1). .

одними: ьо,озн: т:ззпг; гмзвг

о. и

0,04

0,03

о,оэ

0,01

1 /-» / г1 // / // > / Ч г // /У

ц т ' / Р // — / V / / У / 42.

/ й / / // ' / ! / / / / / / V / /! / -

г/ ¿г > г ^^ * , *

№

£00

1200

Рис.1

гвоа

2400

СП. Ра

б = ГО

1- 8

Враховуючи 1нерц!йну силу Р^, яка виникае в результат! ди-нам1чно! дЦ в1брац!1 на ПМ, за допомогою запропонованоГ ' модел! напружеюго стану ПМ у ДВ було встановлено залежн!сть для знахо-двення б при в1брац1йному збудкенн! потоку:

"д-—;---"•]•

Результата числового моделювання впливу 1нтенсивност! в!б-рац11 на зм!ну н^прукеного стану ПМ - для р!зних параметр!в Дв п!дтвердапи ефективну д!ю в!брац!1 [б]. На два порядки змэнш-лось бг<1 у пор!внянн! з умовами грав1тац!йного вит!кання. Змен-шення споетер!галось при зростанн! !нтенсивноот! в!брац!1 (£>1) та чаототи (до 100 Гц). .

В результат! знаходаеняя критичних параметр!в Д6 при в1бра-д!йному зЗудкенн! потоку отримали граф!чн! залежност1 зм!ни д!а-метра Д6 11д величини б (рис. 2).

О 5 10 15 30 Кй, Ра

Рис.2

Характер крквих, як1 направлен! майже вертикально, св!дчить про незалакнХсть б в!д зм!ни д!аыетра Д6, хоч для Ш з виоохи-т Т га та б!льших V крив! в!дашвоться вл1во. Ц! результат п1дкреслкють ефективн!сть використання в!брац!1, яка вводить до м!н1муму ймов!рн!сть утворення динам!чних склеп!нь та зависань Ш у Д6 будь-яких д!аметр1в. В!рог!дн1сть отриманих резулмат!в була п!дтвердиена експериментальними даними (зображено точками).

У третьому розд1л! описана методика та апаратура для експе-риыэнтальних досл!дкень ре«им!в роботи ГЕДМ при прямол!н1йних та ел1птичних траектор!ях коливань РО, представлен! результата до-сл!даень та 1х анал1з-

Досл!дження проводились на установи! з незалекно зЗудауве-ними вертикальними та кутовими холиваннями [8]. Кутов! коливан-ня забезпечувала комб!нована пружна система га чотири електро-магн!ти, вэртикальн! - коливальна система у вигляд! плоских пру-кин та один електромагн!т. Робочим органом служила к!лщева чаша

1Т

у вигляд! замкнуто! дор1жки з лрозорою зовнХшньою ст1нкою." Жив-лення на котушки електромагн!т1в подавалось в1д лабораториях трансформатор1в. К1льк1сн1 та як1сн! показники ампл1туди коли» вань чаш! ф!ксували осцилографом за допомогою двох давач1в .АНС 014-03 та м!кроскопа. Необх1дний зсув фаз м!ж вертикальною та кутовою складовою коливань забезпечували фазорегулятором.

Для вияснэння вшшву пЦльност! частинок ПМ р, його вологос-г! IV та товщини шару $ на зм!ну пористост1 шару Р при р!зн!й 1п-тенсивност1 в1брац!1 провели ряд експериментАв, як1 показали, що п!двищена волог!сть ПМ (Ш0,5%) та велика говшдна шару Ш (5>10 мм) сприяють зростанни аеродинам1чного опору, який виникае в результат! утворення п1д в!бруючим шаром розр!диення.

Проводились також експерименти по вивченим вшшву товщини шару 5 та вологост1 Ш V? на швидк1сть в1бротранопоргування в режим! прямол!н!:йниз: та ел!птичних коливань РО.

В режим1 прямол!н!йних коливань зростання товщини шару 4 та вологост1 Ш Ш призводало до зниження швидкост1 в!бротранспорту-вання. а в!дггов!дно 1 продуктивное т! процесу (31. Для п!двищення цих показник!в будь-яко1 в!брац1йно1 транспортно-технолог1чно1 машини (ВТТМ) було запропоновано под!лити поперечний перер!з РО на оптимальну к!льк1сть транспоргних дор!жок га^, яка назначалась за формулою:

К

т =-,

Ы-5 (1+11)

п

де п - 1ндекс шару ПМ певно! товщини; Ь. - товщина транспортно! дор!кки, мм; Н - висота поперечного перер!зу РО» мм; ¡1 - коеф!-ц!ент стану ПМ при в1брац!1 (¡=(0,2... 1). При максимальному ущ!-льненн! ПМ на дор!кц! ¡1=0,2, а при максимальному розрихленн!, у продес1 в!брокип1ння, - (1=1.

Загальна прсдуктивн!сть установки визначалась як сума про-дуктивностей окреша. дор!жок, як1 обмеквн! поггеречним перер!зом РО висотою Н:

0

1 ч,-

I »1

Граф1чна залеяя!оть 0=1(ш) для 1нтенеивностей режиму в!бро-тршепортувашя 1-5=1; 2-5=1,5; 3-5=2,0; 4-5=3,0; 5-5=4,0; 6-5=5,0 та товщшш шару 5=50 мм (рис. 3), покала, що оптимальна к1льк!сть дор1кок т=(2...6) в залекност! в!д потужност! приводу та умов експлуатац!!»

Л5

й

у

—ч

ю т

Рис.3

В реааш1 ел1птичшх коливань РО досл!даено вплив товщини шару ПМ 5, кут1в зсуву фаз м!ж складовими коливань е, форма тра-екторИ коливань та напрямку 11 об1гашя, вахту велико! ос! ел!пса на швидк!сть в!бротранспортування, встановлен1 оптимальн! параметр® процесу [4]. Досл!даено вЮропервмХцення ПМ на п1дйоы (а>0°) моношаром р1ано! вологоог! V? та -товщини 8.

Проведено пор1вняльний анал1з продуктивностей 0 ВТТМ при вЮротранспортуванн! ПМ моношаром в режимах прямол!н!йних та ел1птичш!х коливань РО, який засв1дчив ефективн1сть ел!птичних коливань, оок1льки лродуктивн1сть О машин при робот! у цих режимах у к1лька рез!в вища у пор!внянн! з ракшами прямол!н!йних коливань.

Викорисговуючи результата експериментальних досл!джень була зроблена спроба описати законом!рн!сть в!бротранспортування шару ПМ на основ! розроблано? теор!! в!бропервм!щення матер!ально! точки, враховуючи ф!зичн! процеси, як! прот!кають у шар! ПМ, зо-крема, ефект зап!знення моменту в!дриву шару ПМ, який спостер!-гався на практиц! [5].

Механ^чн! властивост! шару Ш, який знаходиться у пол! в!брац!йних сил, визначьютьея сукупн!стю реолог!чних параметр!в,

як! збер1гаються незм1нними у широкому адал1тудному д1-алазон1 реким1в в1броперем1щення га при зм1н1 виооти шару. Bel ц! реоло-г!чн1 параметра узагальяовалиоь коеф1ц1ентом прилипания кп, який показу®, що в1дрив шару в-Хдбуваегьея не в момент р!вноот1 по модули нормальних до поверхн1 складових приокорення РО та сили тя-«1ння ( як це мае м1сце в теорИ матер1ально! точки ), а при де-якому б1лыпому приекоренн1

y(te) = g cosa Кд,

де y(to) - нормальна складова прискорення поверхн1 РО в момент в!дриву t шару Ш. '

Еизначення фазового кута ipa моменту початку в!лыюго польо-ту шару Ш, зд1йсяювали за формулою:

К

агоооз

1 +--В-В

nigcosa

У

де и - маса шару Ш на робоч1й поверхн1, ■ = коеф1ц1ент

прилипания.

Зм1на моменту в1дриву за рахунок сили аеродинам1чяого прилипания спричиняе 1 зм1ну моменту зустр!ч1 <рд 1, взагал1, зм1ну рекиму вЮротранспортування. Фазовий кут зустр!ч1 <рэ для р1зних значень кд та £ отримували з р!вняння:

(РаЧ>а)а

8111¥)п(р3-рп >--Г—-4- С08(Р3- С0Б{1а = 0.

Використовуючи методику теоретичного визначення коеф!ц1ента шви-дкоот! Кщ у п'ятиетапному режим! вЮротранспортування та результата експериментальних досл1дкень, був проведений розрахунок коеф1ц1ента прилипання кп для р1зних значень Задаючись значениями Кд, отриманих експериментальним шляхом та похибкою пор!в-няння Кд теоретичного та експериментального в меяах 10%, отрима-ли граф1чну залезн1сть для р1зних значень товщини шару

5, т*:'1-5=5; 2-5=10; 3-5=20;'4-5=30; 5-5=40 (рисч 4), з яко! видно, що зб!льшення товщини шару ПМ 5 спричиняе зростання кобф1ц!ента прилипання кп, а ®1дпов1дно 1 загягуе момент в1дриву шару вантажу в1д псвэрхн! РО, що негативно впливае на швидк1сть в1брац1йного транспортування Ш.

' Досл1длено гочн!сть дозування в1брац1йного дозуичого модуля при звдовненн! статично! та динам!чно! Дб ущ!льненим та розрих-

лени! ПЫ. Встановдено, що поеднавш !нтенсивн1 реяями в!Сротраи-спортуваяня Ш при заловнвнн! Д6 ($>1) та в!брац!йнв збудквння потоку при випорожненн! Д6, отриыали точн!сть дозування з негибкою менше (s=0,066) в!д заданого значения га .шооху продук-тивн!сть.

У четвертому розд!л1 на oohobI анал!зу повед1нки Ш у про-цес! дозування» як складно! ф!зико-механ!чно1 системи (SMC), та викориотання функц1онально-ф!зичного анал!зу об'екта, здпропоно-ваний найб!льш економ1чно виг!дний вар!ант конструкцП гнучкого в!брад1йного модуля для об'емного дозування Ш.

Запропонована блок-схема системного досл!джвння процесу дискретно-цикл1чного дозування Ш, яка може бути використана для розв'язку задач оптим!эац!1, автомагизоввного проектування, ке-рування та створення технолог1чних об'ект!в, а також для синтезу систем "бункер - дозатор - технолог!чне обладнання".

Враховуючи законом!рност! побудови технолог!чних систем, визначен1 к!льк1сн1 характеристики структурниа елеменИв та зв'язк1в ГВДМ. Для досл1даення структура ГВДМ Оули складен! матриц! взаемод1й та на 1х основ! граф!ки у вигляд! точок, як! уто-тожнювали елеченти конструкдИ, з'еднан! л!н1яш..3м!нюючи поло-

Т5

ження точок, з метою отримання м!н!мального числа перетин1в, знайшли попередню сгруктурну схему ГВДМ для Ш.

Для розширення меж пошуку новях техн!чних р1шень при етво-рекн! ГВДМ використовували морфолог!чний метод. В систем1 вид1-ляли характерн1 (морфолог!чн!) ознаки, кожна з яких характеризу-вала конструктивней елемент системи, його властивост!, режим робота, - словом параметри системи, в1д яких залекить вир1шешя задач!. Дал!, по кокн!й вид1лен!й технолог!чн1й ознац1,'складали списки р!зних вар!ант!в техн1чного виконання задач!. Ознаки з 1х вар!ангами розм!щували у форм! таблиц!.. Перебирэоти во! можлив! сукугоост! вар!ант!в, були виявлен! нов! техн!чн! р1шеняя задачей ЯК1 були реал!зован1 в конструкдИ гнучкого в!брац!йного модуля для об'емного дозування ПМ [9] (рис. 5).

Вянористаняя в дан1й конструкцИ комб!новано! прухно! системи незалезсно збуджуваних вертикальних та кутових коливань 3, б, 7, дало змогу гарантувати оптимальн1 резкими роботи ГВДМ для широкого д!апазону зм!н ЗМХ ПМ [7].

Двохтактн! 'ел8ктромагн1гн1 в1брозбудкики дають змогу збэре-гти симетричн!стъ струму, виключають можлив1сть внесения спотво-рень у кивильр^ мережу та п1жвижують потужн!сть ГВДМ.

Комб1ноьа>ий РО 8 у вигляд! к!льцево£ чаш! дае змогу сум1с-тити в ньому дек!лька операц!й: сепарування ПМ; транспортування ПМ на позицию завантекення Д6 з одночасним наданням йому необ-х1дних «К при допомоз! динам!чно? дП в!брац!1; в1дс!кання до-зи; руйнування зв'язк!в м!ж частниками ПМ.

М!рником служить дозуюча емк!сть 1, ¡коротко з'еднана з реактивною масою-2, яка забезпечуе вертикальн! Г8рмон1йн1 коливан-ня де, що сприяе п1двищеншо точност1 вих!дао1. дози.

ЗапобХганню переповнення дозуючим матер!алом бункера-киви-льника 8 служить система контролю р!вня у вигляд! давача контролю р!вня (ДКР) 9 та в!брац1йного опонукача потоку 10.

Для заСезпечення ствб1льного дозування га високо! дродук-тивност1 дозатора дозуюча камера розд!лена по вертикал! к!лькома транспортниш дор!жками 17. •

Повяа в!бро1золяц!я системи досягаеться за рахунок встанов-лення гумових опор 26 у нерухомих точках.

ГВДМ моке працювати як автономно, так i в комплекс! з 1ншш обладнанням, моле забезпечувати, йри необх!дност1, швидкэ пере-налагодкеная на дозування !ншого ПМ та стикування з пристроями будь-якого призначення.

ч

Рис. 5

Продуктивн!сть ГВДМ Q визначаеться за формулою:

2,6UAK_BH

Q =-г-г--, [доэ/о],

(r2+R2+rB)h

де и - частота коливань системи, Гц; Л - ампл1гуда кутових ко-ливань, мм; Кш - коеф1ц!ент швидкост! руху ПМ у дозуюч1й камер!; В - ширина транспортно! дор!жки, мм; Н - висота загального шару ПМ у дозуюч1й камер!, мм:

Н

i=i 1 '

де Sj - висота шару ПМ на !-т!й дор!жц!; г - рад!уо вх1рлого отвору Д6, мм; R - рад!ус вих!дного отвору ДВ, мм; h - висота Д6, мм.

У завершены! зформульован! оеновн! результата досл!джень, подан! дан! про !х викориотання та про додатки.

Додагки м!стять документа про впровадження результат1в робота, фотограф!I•експериментальних установок та зразка ГВДМ, а також програми для моделзовання.

0ch0bhi результата роеоти та висновки

1. Розроблен! модел! напруженого стану Ш у Д6 при грав!та-ц!йному вит!канв! та при в!брац!йному збудженн! потоку. Знайдено анал!тичн! залекност! для визначення величини горизонтального напруження, покладен! в основу методу оптим!зац!1 параметр!в Дв.

2. Розроблена методика вибору оптимальних параметр!в Д6 на основ! анал1зу напрукеного стану ПМ з р!зшши <ШХ.

3. Досл!джено вплив !нтенсивност! вертикально! складово! в!брац!1 на повед!нку та зм1ну ШХ. ИМ. Знайдено граф!чн! залекност! зм!ни rropncTocTi шару ПМ в!д антенсивност! в!брац!1.

Д. Встановлен! значения коеф!ц!ент!в прилипания при Bi6pa-ц!йному транспортуванн! ПМ моношаром р!зно! товщини та вологос-т!.

5. Визначен! оптимальн! параметр! реким!в в!брац1йного транспортування Ш при прямол!н!йних та ел!птичних траектор!ях коливань РО. Вказан! способи п!двищення ефективност! в!бротран-спортування ИМ.

6. Досл!даено точн!сть вих!дних доз ПВ.ЯМ для статично! та динам!чно! де. Встановлен! залекност! середньоквадратичних в!д-хилень маои вих!дних доз в!д зм!ни вологост! та стану дозованих

Iß'

ш.

7. Розроблена консгруюЦя гнучкого в1брац!йного модуля для об'емного дозування Ш з використанням принцип1в побудови на основ i системного анал!зу конструктивных елемент!в ГВДМ.

ПУБЛ1КАЦП

1. Повидайло В.А., Шоловий Ю.П. Автоматизированное вибрационное транспортирование и дозирование порошкообразных сыпучих, материалов // Тезисы докладов республиканской НТК "Автоматизация и диагностика технологических процессов". Луцк, 1990. с. 30-31.

2. Повидайло В.А., Шоловий Ю.П. Вибрационные дозаторы для абразивных порошков // Тезисы докладов международной НТК "Совершенствование и развитие отделочно-зачистной, финишной,и поверхностно-пластической обработки деталей". Винница, 1992. с. 56.

3. ПовДдайло B.D., Шолов1й Ю.П. В1брац1йне транспортування порошкових ыатер!ал1в при прямолшШних коливаннях // Лвтомати-зац1я виробничих процесХв у машнобудуванн! та приладобудуванн!. 1992. Втуок 31, о. 47-50.

4. Пов1дайло В.О., ШоловЛй Ю.П. В1брац1йне транспортування порошкових матер1ал1в при ел!птичних коливаннях // Автоматизац1я виробничих процес!в у машинобудуванн1 та приладобудуванн1. 1992. Випуск 32, о. 42-45.

5. Повидайло В.О,, Шоловий Ю.П., Новицкий Я.М. Гибкие вибрационные транспортно-ориеатируюцие модули // Тезисы докладов республиканской 'НТК "Автоматизация -и диагностика технологических процессов". Луцк, 1990. с. 28-29-

6. Шолов1й Ю.П. 0птим1зац1я парамегр!в дозуючих емкостей евтоматичних в!Срац1йних дозатор!в // Тези доповХд! 1-го М1кна-родаого сишоз!уму укра!нських 1нженер1в-механ1к1в. Льв1в, 1993. с. 287-288.

7. A.c. N 1722784 (СССР), ЯКИ • B23Q 7/10. Загрузочно-раз-грузочное устройство / Повидайло В.А., Шоловий Ю.П.

8. A.c. N 1770263 (СССР), ЫКИ B65G 65/30. Вибрационный бункер для штучных деталей / Повидайло В.А., Шоловий Ю.П.

9. Позитивно р1шешм на видачу патента (Рос1я) по заявц! N 5019120/13 в1д 01.07.91, ШШ B65Q 65/30. Дозатор для порошкових матер!ал!в/ Пов1дайло В.О., Шолов1й Ю.П.