автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса для выпуска компонентов комбикорма

О I .".ИЗ -5-П-Т

Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса для выпуска компонентов комбикорма

Специальность 05.20.01 механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 1998

Работа выполнена на кафедре «Механизации производства переработки продукции животноводства» Саратовского государственно] агроинженерного университета и производственной базе ОА «Промжелдортранс» (г. Самара)

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники Р< доктор технических наук, профессор Коба В.Г

кандидат технических наук, доцент Горюшинский В.С

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие - Департамент сельского хозяйства и продовольств! Администрации Самарской обл.

Защита состоится 24 апреля 1998 г. в 12 часов на заседаю: диссертационного совета Д-120.04.01 Саратовского государственно! агроинженерного университета по адресу: 410740, г. Саратов, ул. Советская, 60, СГАУ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан 23 марта 1998 г.

доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

Дубинин В.Ф Киров Ю.А.

Ученый секретарь диссертационного совета дл.н. профессор

Волосевич Н.П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Общеизвестно, что значительная часть компонентов комбикорма относится к связным, трудносыпучим материалам. Поэтому компоненты комбикорма, как правило, хранят в бункерных устройствах, оснащенных побудителями. Последние, активно влияя на характер цвижения материала в бункере, обеспечивают его принудительный выпуск. Залогом устойчивого и надежного выпуска материала из бункеров является :плошное истечение, которое особенно предпочтительно при совмещении зпераций выпуска и дозирования.

Практика показывает, что в технологических линиях мукомольной, сомбикормовой, химической промышленности и строительстве широко 1спользуются бункерные устройства цилиндрической формы. Их побудители >тличает компактность, высокая точность траектории движения с наличием начительной скорости и передача больших усилий. В их конструкции аключены значительные резервы совершенствования, что выводит их на более ¡ысокий уровень конкурентоспособности по сравнению с другими формами ¡ункеров.

Одним из перспективных направлений в создании бункерных устройств вляется оптимальное сочетание гравитационного и принудительного [стечения, вынос процесса отделения материала от содержимого бункера в ону, где отсутствует давление вышележащих слоев материала, или оно в начительной степени погашено, повышение надежности бункерных устройств |утем уменьшения количества элементов, взаимодействующих с материалом, [спользование в качестве побудителя лопастного колеса в сочетании со целевым выпускным отверстием по всему периметру бункера. В связи с этим овершенствование технологического процесса и обоснование параметров ункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса, беспечивающих стабилизацию качественных и улучшение технико -кономических показателей бункерных устройств цилиндрической формы

путем упрощения конструкции и энергосбережения, представляется актуальной задачей.

Цель работы. Повышение эффективности цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса за счет совершенствования технологического процесса, обеспечивающего упрощение конструкции и энергосбережение.

Объект исследований - технологический процесс работы цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса на компонентах комбикорма.

Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на основе известных законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования и производственные испытания проводились в соответствии с действующими ГОСТами и разработанными частными методиками.

Научная новизна.

дано математическое описание перемещения компонентов комбикорма по отвальной поверхности различной формы рабочего органа побудителя бункерного устройства, позволяющее получить аналитические выражения для расчета режимно - конструктивных парамеггров и определения производительности этого устройства;

- выявлены экспериментальными исследованиями зависимости, позволяющие определить рациональные параметры цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса для выпуска компонентов комбикорма.

Новизна конструктивно-технологических схем и технических решений по бункерному устройству, являющихся объектом исследований, подтверждена положительным решением по заявке на патент РФ № 96117427 / 28 от 21.01.98 г.

Практическая ценность. Полученные результаты исследований позволили создать эффективную конструктивно-технологическую схему

цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса для выпуска компонентов комбикорма, а также для восстановления их сыпучести при слеживании.

Разработанное бункерное устройство обеспечило снижение энергоемкости выполнения технологических операций, материалоемкости по :равнению с аналогами.

Апробация. Основные результаты исследований докладывались на тучно-технической, региональных научно-практических конференциях. ГГАУ, Саратов 1997 г., Дом науки, Пенза 1997 г., Администрация Самарской )бл. Самара 1997г., Администрация Самарской обл., Российская Академия ;ельскохозяйственных наук г. Кинель Самарской обл. 1997 г., на объединенном ;аседании кафедр СГАУ 1998 г.

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 12-ти гечатных работах общим объемом 2,58 п.л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из (ведения, четырех разделов, общих выводов и приложения. Основная часть одержит 119 страниц, включающая 34 иллюстрации, 3 таблицы. Список итературы содержит 105 наименований, в том числе 8 на иностранном языке.

Содержание работы

Введение содержит краткое изложение состояния исследуемой ароднохозяйственной задачи, сущность выполненной работы, основные оложения, выносимые на защиту.

1. Состояние механизации процесса выпуска компонентов омбикорма из бункерных устройств, цель и задачи исследований.

В разделе на основе анализа литературных источников и опыта работы по сследуемой задаче выделены существующие технические средства [еханизации выпуска материалов , бункеров и бункерных устройств.

Намечено перспективное направление совершенствования илиндрических бункерных устройств с побудителями типа лопастного колеса.

Исследованиями гравитационного истечения материалов из бункеров и емкостей занимались отечественные и зарубежные ученые P.JI. Зенков, JI.B. Гячев, В.Г. Коба, В.А. Богомягких, B.C. Горюшинский, И.И. Кочанова, Э.В. Дженике, Р. Квапил, X. Таубманн и др.

Вопросам принудительной выгрузки кормовых материалов из бункерных устройств посвящены работы A.A. Омельченко, В.Г. Кобы, B.C. Горюшинского, М.И. Тищенко, В.Д. Прохоренкова, А.Г. Амельянца, В.Ф. Злобина, И.В. Горюшинского и др., которые могут служить основой рекомендаций по совершенствованию технологического процесса рассматриваемых устройств.

Следует отметить, что технологический процесс выпуска материала из бункерных устройств имеет существенные недостатки, как в целом, так и по составляющим его операциям, приводит к значительным издержкам в конструкциях этих устройств. Совершенствование технологического процесса на наш взгляд должно идти по пути упрощения конструкции бункерных устройств, поиска новых решений в сочетании элементов бункера и побудителя, широкого использования быстросъемных рабочих органов различного назначения, оптимального сочетания гравитационного и принудительного выпуска материала, выноса операции отделения материала от содержимого бункера в зону, где отсутствует давление столба материала или оно значительно снижено.

Исходя из этого, исследованиями было намечено решить следующие задачи:

дать классификацию бункерных устройств применительно к выгрузке компонентов комбикормов и на ее основе обосновать перспективную конструктивно технологическую схему бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса;

провести теоретические исследования по обоснованию конструктивно технологической схемы бункерного устройства;

выполнить экспериментальные исследования по выявлению влияния конструктивно-режимных параметров бункерного устройства на его качественные и энергетические показатели;

создать экспериментальный образец бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса для проверки некоторых теоретических положений с выбором основных параметров и режимов работы, обеспечивающих энергосбережение, высокую производительность; изготовить экспериментальный образец бункерного устройства, испытать его в производственных условиях;

дать оценку эффективности использования предлагаемого

устройства.

2. Теоретические исследования бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса на выгрузке компонентов комбикормов.

Анализ технологического процесса работы цилиндрических бункерных устройств показал ряд преимуществ перед другими формами этих устройств, позволил сформулировать технические и зоотехнические требования к этому виду оборудования для достижения оптимальных показателей его работы. Существующие бункерные устройства не отвечают предъявляемым требованиям по энергозатратам и по универсальности выпускаемых материалов.

Нами разработано цилиндрическое бункерное устройство с побудителем типа лопастного колеса (положительное решение по заявке на патент РФ 96117427 / 28 от 21.01.98г.), которое полностью соответствует предъявляемым требованиям.

Бункерное устройство работает следующим образом (рис.1). Компонент комбикорма засыпается в бункер, в котором корпус 1 бункера отделен от его дна 2 щелевым отверстием по всему периметру. Через щелевое отверстие компонент высыпается на неподвижное дно 2 вне корпуса бункера и занимает в течении прямоугольный треугольник с углом естественного откоса

характерным этого компонента. При включении привода вращающийся диск 3, установленный на неподвижной оси 4 перемещает рабочие органы 5, которые введены через щелевое отверстие в полость бункера. При этом компонент, скользя по отвальной поверхности рабочих органов, смещается к краю дна бункера и сбрасывается в приемную воронку, откуда компонент поступает в транспортные средства.

Одним из критериев оценки работы бункерных устройств на выпуске является наличие остатков материала, которые снижают их полезный объем. На выпуске органических и химических веществ их остаток в бункере может служить очагом гниения, порчи для первых и спекания и химической реакции для вторых, особенно при смене материала. Эти явления в конечном итоге приводят к возникновению и зарождению сводов. Поэтому указанный критерий оценки особенно важен на выпуске компонентов комбикорма.

Рассмотрим параметры и режимы работы цилиндрического бункерного устройства, влияющие на величину остатка материала в бункере. Пусть дуга ОАВ окружности радиуса а рабочего органа побудителя отнесена в момент времени I к системе координат ХОУ (рис.2). Эта дуга (ОАВ) вращается в плоскости ХОУ против часовой стрелки с угловой скоростью со.

Уравнение дуги указанной окружности в принятой системе координат имеет вид:

(х-а? + уг=а2 (1)

Соотношения, связывающие декартовы координаты (х ; у) точки плоскости с полярными координатами (г ; ср) этой же точки, как известно, имеют следующий вид:

х = г созф ; у = г Бшср (2)

Разложим вектор скорости и по векторам касательной и нормали, в т. А к окружности с центром в т. О'

и = итх+ и„п (3)

Запишем уравнение (3) в координатной форме и, решив систему уравнений, найдем:

и,= йш(2 соэ2ф соз2ср + зт22ф)

и„=асо(2соэ2ф з1п2ср - эт4ф 12) (4)

Предположим, что напряжения, возникающие в сыпучем материале при движении рабочего органа побудителя пропорциональны динамическому напору ро2/2. Тогда можно записать

тп = ари2т/2 , ст„ = а р и2„ / 2, (5)

где а - коэффициент пропорциональности; р - плотность материала; тп, ст„ - касательные и нормальные напряжения. Материал скользит по отвальной поверхности рабочего органа при:

тп>/а„ от= ип V/, (6)

де / - коэффициент трения материала об отвальную поверхность рабочего органа.

В зоне отвальной поверхности рабочего органа побудителя, где не (ыполняется неравенство (6), т.е. т„ < / ап , скольжение вдоль дуги будет >тсутствовать. Материал передвигается отвальной поверхностью рабочего

органа по кругу, что обуславливает наличие остатка материала в бункере после его опорожнения.

Радиус застойной зоны может быть определен, зная угол ф, при котором выполняется условие (6).

Подставив уравнение (4) в уравнение (6), решив которое можно получить искомый угол <р :

2 соэ^ф соб2Ф + зт22ф = V/ (2 соз2ф зт2ф - Бнйф 12) (7)

Искомый радиус ОМ застойной зоны находится решением равнобедренного треугольника ОМО' по теореме косинусов, углы при основании которого равны ф, а боковые стороны - а.

ОМ = V 2а [1 - со$(к - 2ф)] (8)

Решая уравнение (7), получим

ф* = ап^ V) (9)

Таким образом найден угол образования застойной зоны, который зависит от коэффициента трения отвальной поверхности о материал. Чем выше коэффициент трения, тем больше остатка материала в бункере, что хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Для уменьшения застойной зоны, ее полной ликвидации и для оснащения бункерного устройства компактными рабочими органами имеют место технические средства:

1. В центре цилиндрического бункера устанавливается конус. Естественно, напрашивается диаметр его основания выполнять радиусом, равным радиусу застойной зоны. При этом угол конуса принимается большим угла естественного откоса. В противном случае остаток материала будет залегать на поверхности конуса. Недостатком такого решения является уменьшение полезного объема бункера и отсутствие активной очистки конуса, что на влажных и липких материалах вызывает значительные трудности.

2. Рассмотрим распределение материала в бункере. В самом

деле, приняв высоту засыпки бункера за единицу и разбив его радиус на относительные величины 0,1 г; 0,2 г; 0,3 г; 0,4 г; 0, 5г ; 0,6 г; 0,7 г, 0,8 г и 0,9 г получим, соответственно, в зонах, ограниченных указанными значениями, наличие материала в относительных единицах: 7г0,01; 7:0,04; я0,09; тс0,16; 7:0,25; 710,36; 7x0,49; л0,64; тт0,81 и во всем бункере л 1,00. Логично предположить, что вынос материала из этих зон должен быть соответственно соотнесен указанным значениям наличия материала в них. Следовательно, высота отвальной поверхности рабочего органа в полости бункера должна быть переменной соотносительно наличию материала в каждой зоне. Тогда из каждой зоны будет выноситься ровно столько материала, сколько этому подобает без нарушения равновесия наличия материала по зонам.

Исходя из минимальных энергетических затрат на выпуск материала из бункера, высота отвальной поверхности рабочего органа в бункере должна быть переменной, возрастающей от центра к его периферии в соответствии с распределением материала по площади дна бункера. С учетом прочностных характеристик отвальной поверхности минимальная высота отвальной поверхности может быть принята равной 3 мм.

При производстве комбикорма цилиндрическое бункерное устройство с побудителем указанного типа может быть использовано в двух вариантах: для дозирования компонентов комбикорма и в качестве их загрузчика. При этом производительность рассчитывается исходя из различных предпосылок.

Для дозирования и загрузки инертных материалов, застойная зона которых не влияет на их исходные качества, может быть использован рабочий эрган с перемещением в полость бункера на глубину 0,025.. .0,03 м.

Производительность рабочего органа на инертных компонентах составит три в да Ь (рис.3) с учетом исследований Злобина В.Ф.

С!ир=(вс + в2 ^р / 2) р0 со гп , (10)

'де в и с - соответственно ширина щелевого отверстия и глубина перемещения )абочего органа в полость бункера, м; (} - угол естественного откоса материала,

в град; Ь - высота рабочего органа,м; г„ - приведенный радиус

центра тяжести сечения истекаемого материала, м; со - частота вращения подвижного диска, '/с; р0- насыпная плотность, кг/м3

Производительность цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса на инертных материалах в режиме дозаторов определится по формуле:

С}«=Р...рП, (11)

где п - число рабочих органов на лопастном колесе (подвижном диске).

На трудносыпучих компонентах для эффективной работы цилиндрического бункерного устройства во избежании остатка материала в бункере глубина перемещения рабочего органа может достигать центра вращения лопастного колеса (подвижного диска) (рис.4). Однако с учетом рассуждений о распределении материала в полости бункера с достаточной точностью можно считать значимым сечение истекаемого материала в бункере по отвальной поверхности рабочего органа, начиная с 0,4 радиуса бункера от его центра, т.к. рабочий орган до длины 0,4 радиуса бункера фактически не имеет транспортирующей способности из-за незначительной ее высоты. Тогда, с учетом изложенного, рабочий орган с перемещением до середины бункера будет иметь производительность:

0тР = [в2 с1ёр / 2 + вс + в (0,6гб-с) / 2]рэ со г„', (12)

Производительность цилиндрического бункерного устройства с указанным типом побудителя на трудносыпучих ингредиентах комбикорма составит:

От =[(йс+в2с1ёр/2)(п-1)гп+(е2с1ёр+бс+0!бв г6) гп7 2] р0 ю , (13)

где гб - радиус бункера;

гп' - приведенный радиус центра сечения истекаемого материала при увеличенной длине рабочего органа, м. Для нахождения приведенного радиуса достаточно найти координаты центра тяжести перемещаемого по отвальной поверхности рабочего органа компонента комбикорма в какой-либо системе координат.

гл

+

Рис.3. К расчету производительности рабочего органа на инертных компонентах комбикорма

У

0 ■г.

t'n

t

Т 0,6 -гг

Рис. 4. К расчету производительности рабочего органа на трудносыпучих ингредиентах комбикорма

Координаты центра тяжести перемещаемых по отвальной поверхности рабочего органа масс определяются по формуле

х = j j ox ds / М ; v =J J pyds/M , (14)

ds ds

где ds - элемент площади фигуры, м2;

р - поверхностная плотность, кг/м2 (масса единицы площади), р = const. M = pJjds = pS (15)

s

где S - площадь фигуры, м2.

Радиус гп параллелен ОХ, поэтому для его определения достаточно вычислить координату х.

С учетом вышеизложенного

х = J j х ds / S (16)

Рассматриваемая фигура состоит из треугольника и прямоугольника. Ее ощадь составит:

S = <?с + в2 ctgP / 2 = в(с + в ctgP / 2) (17)

С учетом (16) координата центра тяжести рассматриваемой

фигуры составит для инертных компонентов:

х = (2е2 с1ё2р (3 + с2 + 2 ее с^р) / (2с + в с1ЁР) (18)

В этом случае для инертных компонентов приведенный радиус перемещаемых по отвальной поверхности рабочего органа масс составит: г6 (2с + е ^Р) + ( 2е2 /3 + с2 ■+ 2 ее ^Р)

г„ =--(19)

2с + е

Тогда с учетом (19), производительность цилиндрического бункерного устройства на инертных компонентах после преобразования составит: в

<3и= — [г6(2с + в с1ёР) + ( 2 в2 с1Б2р /3 + 2 вс с1ёр)] р0соп (20)

2

Вычислим двойной интеграл для определения г£ - приведенного радиуса центра тяжести формулы (13), для этого определим уравнения прямых, ограничивающих фигуру

х - 0,4 г6 у х - г6 у-в

-=--=- (21)

0,6ге - с в в ^Р - в После преобразования и подстановки получим:

1 ] хёБ = 1/2 (в3с1ё2р /3 - в2 г б с^Р - ее2 + 2 в гб с) (22)

Окончательно х = г'п получим, исходя из (22) и (12):

(в3^2р/3 - в2 г6 - вс2+ 2 в г6с)

(23)

(в2 с1§Р + вс + 0,6 в Гб) С учетом (23) запишем производительность рабочего органа на трудносыпучих ингредиентах:

<Зтр= (в3йё2р/3 - 0,5 в2 г - 0,5 ее2 + в г6 с) р0 оз (24)

В целом с учетом (20) и (24) производительность для цилиндрического бункерного устройства на трудносыпучих ингредиентах комбикорма составит С> = [(в г6 с + в2 г б ^Р /2 + в3^2р/3 + в2 с ^р)(п - 1) + +(е3^2р/3 - 0,5 в1 г6 ^Р - 0,5 вс2 + в с гб)] р0 со (25)

В третьем разделе «Экспериментальные исследования бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса» изложены программа и методика экспериментальных исследований, описание экспериментальных установок, характеристика компонентов комбикормов, результаты и анализ экспериментальных исследований.

Программа в соответствии с задачами исследований включала выявление влияния режимно-конструктивных параметров рабочих органов бункерного побудителя на его производительность, энергоемкость и остаток компонентов в бункере.

Анализ зависимости производительности бункерного устройства от ширины щелевого отверстия показал близость экспериментальных данных и теоретических предпосылок.

Характер изменения производительности от изменения ширины щелевого отверстия соответствует зависимости, обусловленной изменением площади сечения треугольника за счет его высоты и основания при истечении компонентов из щелевого отверстия под углом естественного откоса под действием сил гравитации (рис.5).

3.2 2.6 24

го

Рис.5. Зависимость производительности рабочего органа от ширины щелевого отверстия в,----мясокостная мука, —травяная мука,- -комбикорм, —отруби

,—...< У*" г

1

С ь*

С и

0035 0.043 0.045 0.050 0.055 6-М

При этом установлено, что изменение ширины щелевого

отверстия почти не влияет на энергетику выпуска компонентов из бункерного устройства. Это свидетельствует о том, что бункерное устройство с побудителем типа лопастного колеса обладает высокими эксплуатационными характеристиками, позволяющими производить плавное регулирование его производительности практически при постоянной энергоемкости.

При изучении влияния шага рабочего органа на оценочные показатели работы бункерного устройства (рис.6) установлено, что на интенсивность изменения производительности побудителя существенное влияние оказывает вид компонента и его физико-механические свойства, плотность, гранулометрический и морфологический состав, угол естественного откоса, внутренний и внешний угол трения и т.п.

N.

Мэ Ы< Ж

160 1« 120 100 со 60 40

О 01 02 03 01 № Об 0Г и 09 10 Ь

а

/

А '' \ /

\ \ , /

1

\ ✓ /

А / V

£ \ 1 /

"а /

Рис.6. Зависимости производительности <3 (а) и знергоэмкости Иуд (б) от величины шага рабочих органов I,----мясокостная мука, —комбикорм, —отруби

?

Так, на комбикорме при шаге 0,09 м, 0,12 м, 0,19 м, 0,25 м, 0,45 м и1 м производительность составляет соответственно 2,9 кг/с, 4 кг/с, 3,25 кг/с, 3,00 кг/с, 2,00 кг/с и 1,65 кг/с, на отрубях соответственно 3,0 кг/с; 3,5 кг/с; 2,97 кг/с; 2,62 кг/с; 1,99 кг/с и 0,62 кг/с, а на мясокостной муке соответственно 5,55

кг/с; 6,37 кг/с; 6,2 кг/с; 5,75 кг/с; 3,63 кг/с и 1,3 кг/с. Разный характер интенсивности изменения производительности побудителя бункерного устройства можно объяснить следующими соображениями. Учитывая автономность рабочего органа, можно проследить его эффективность, исходя из шага, сравнивая производительность побудителя в пересчете на один рабочий орган (побудитель с одним рабочим органом в расчет не принимается из-за образования устойчивых сводов). Производительность при шаге 0,09 м, 0,12 м, 0,19 м, 0,25 м и 0,45 м соответственно составляет на комбикорме 0,5 кг/с; 0,8 кг/с; 0,8 кг/с; 1 кг/с; 1 кг/с; на отрубях - 0,5 кг/с; 0,7 кг/с; 0,75 кг/с 0,84 кг/с; и 1 кг/с и на мясокостной муке- 0,92 кг/с; 1,27 кг/с; 1,55 кг/с; 1,9 кг/с; 1,8 кг/с.

Согласно исследованиям Х.И. Тахтамышева при выпуске материала из бункера наблюдается его разуплотнение. В процессе истечения в сыпучем теле образуются так называемые динамические своды, которые при замедлении выпуска компонента могут превратиться в статические. При этом интенсивность образования и разрушение устойчивых сводов зависит от скорости истечения. Она в свою очередь, очевидно, взаимосвязана с интенсивностью перемещения рабочего органа по дну бункера. Чем меньше шаг рабочих органов, тем более равномерно происходит истечение компонента из бункера, а, следовательно, в полости бункера происходит разрушение динамических сводов и, наоборот, замедление этого процесса приводит к образованию статических сводов, наглядным доказательством существования которых является оснащение побудителя одним рабочим органом.

Замедление истечения компонента в бункере приводит к его уплотнению в зоне работы отвальной поверхности рабочего органа, что вынуждает более активного использования последнего. Это подтверждается приведенными выше данными эффективности побудителя в пересчете на один рабочий орган, т.е. при наличии малого шага между рабочими органами в зоне их действия наблюдается низкая плотность материала, близкая к насыпной и, наоборот,

динамические своды реализуются в статические, плотность материала повышается.

В зависимости от вида материала, его физико-механических, свойств эта интенсивность разрыхления характерна каждому из них индивидуально, что можно проследить по графику зависимости удельной энергоемкости процесса выпуска материала от величины шага рабочего органа. Так, самый низкий показатель энергоемкости процесса выпуска комбикорма падает на шаг 0,25 м; отрубей на шаг 0,19 м; а мясокостной муки - на шаг 0,12 м.

Таким образом, с точки зрения производительности наибольшая эффективность побудителя достигается при шаге рабочих органов 0,12 м на всех исследуемых материалах. Энергосбережение при выпуске обеспечивается на мясокостной муке при шаге 0,12 м, на отрубях при шаге 0,19 м, на комбикорме соответственно 0,25 м.

Многочисленные поисковые опыты по перемещению* рабочего органа в полость бункера, проведенные нами, показали с очевидностью, что наиболее эффективным является сочетание рабочих органов с различной величиной перемещения. Так, при шаге рабочего органа 0,25 м устанавливались рабочие органы с величиной перемещения 0,03 м и один с изменяемой (рис.7). Материалы исследований свидетельствуют, что при этом происходит медленное нарастание производительности.

Ма

ВгС кг 115

II2

103

106

103

100

__ —А

1 1— N ч

/ Л Г >

( ( \ \

/ г' V к

/ ' Л

/

1 г

^ч» 'V

\

\

\

- \

80! № а

011 (Я м 117 С»

0Р5 ОН? орд 011 0,13 0.15 о/? си 6

Рис.7. Зависимости остатка материала в бункере 0 и энергоемкости процесса выпуска Ыуд

от величины перемещения рабочего органа в полость бункера с,----мясокостная мука,

—комбикорм, —отруби

Величина перемещения рабочего органа в полость бункера, как [оказывают зависимости, благотворно влияет на наличие остатка материала в ункере после его выпуска. Так, в диапазоне изменения величины перемещения абочего органа от 0,03 м до 0,17 м на отрубях, комбикорме и мясокостной [уке достигалось снижение остатка материала соответственно от 2,3 кг до 0,1 г; от 3,3 кг до 0,2 кг и от 7,25 кг до 0,3 кг. Это говорит о высокой ффективности предлагаемого приема.

Угол естественного откоса мясокостной муки при этом в некоторых тучаях достигает 80...90°, имеет место несимметричная форма конуса, что ожет быть вызвано способом загрузки: дождем или потоком.

Физико-механические свойства представленной группы материалов шсокостная мука, комбикорм и отруби) имеют значительные отличия. Этим эъясняется различие в конфигурации графиков зависимости удельной гергоемкости выпуска материалов от величины перемещения рабочих органов полость бункера. Если с увеличением перемещения рабочего органа в полость анкера от 0,03 до 0,1 м на отрубях удельная энергоемкость растет юпорционально, то перемещение рабочего органа на величину свыше 0,1 м шводит к замедлению этого процесса из-за уменьшающегося объема .формации материала.

Оснащение побудителя рабочими органами с величиной перемещения 33м и одним с величиной внедрения 0,17 м позволяет почти исключить таток материала в бункере без существенного изменения энергоемкости юцесса в сравнении с побудителем, оснащенным рабочим органом с ремещением только на 0,03 м.

Анализ результатов исследований по выявлению влияния частоты ащения рабочих органов на оценочные показатели работы бункерного

1од величиной перемещения рабочего органа в полость бункера понимается наименьшее .стояние от торца рабочей части отвальной поверхности, находящийся в бункере до >иметра последнего.

с побудителем типа лопастного колеса подтвердил теоретические посылки в отношении производительности (рис.8) с увеличением частоты до 0,8 '/с, что соответствует линейной скорости 1,6 м/с. Дальнейшее увеличение частоты вращения приводит к снижению интенсивности роста производительности. Это объясняется тем, что при частоте вращения свыше 0,8 '/с линейная скорость перемещения компонентов рабочими органами побудителя начинает превышать гравитационную скорость истечения.

побудителя----мясокостная мука,—травяная мука, —комбикорм, —отруби

При этом истекаемый материал из бункера не успевает заполнить пространство между рабочими органами, что приводит к снижению производительности.

Анализ графиков изменения удельной энергоемкости показал значительное снижение ее при повышении частоты вращения. Так, с увеличением частоты вращения с 0,2 1/с до 0,8 '/с линейная скорость на диаметре дна бункера соответственно 0,4 м/с и 1,6 м/с наблюдается нелинейное снижение энергоемкости на всех компонентах. При дальнейшем увеличении частоты вращения падение энергоемкости прекращается и намечается ее увеличение, что объясняется снижением производительности.

Таким образом, частота вращения рабочих органов побудителя не

юлжна превышать 0,8 '/с (линейная скорость 1,6 м/с). Известно, что линейная жорость вращающегося скребка питателя в цилиндрическом бункерном устройстве фирмы «Букау Вольф» под названием «Блендомат» не превышает . ,6 м/с.

В указанных пределах изменения частоты вращения рабочих органов юбудителя потребная мощность на вращение хорошо апроксимируется 1Мпирической формулой:

3 _

И=ц V© (26)

де (X - коэффициент пропорциональности.

По материалам экспериментальных исследований для отрубей, омбикорма, травяной и мясокостной муки коэффициент ц соответственно 314, 82, 463 и 582 Вт с'1/3. Максимальное относительное расхождение потребной гощности по данным экспериментов и по предлагаемой формуле не превышает % при изменении частоты вращения от 0,2 до 0,8 1/с.

В четвертом разделе «Производственная проверка передвижного илиндрического бункерного устройства, внедрение и экономическая оценка езультатов исследований» представлены результаты хозяйственных спытаний бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса в одготовительном цехе Алексеевского комбикормового завода Самарской обл.

Испытания показали: производительность при выпуске мясокостной муки вставила 1...35 т/ч, отрубей - 1...18 т/ч; неизвлекаемый остаток компонентов бункере отсутствовал; мощность, расходуемая при выпуске на привод -ясокостной муки 0,5...0,7 кВт, отрубях 0,5...0,6 кВт, производительность при ыхлении мясокостной муки до 3 т/ч, а мощность на привод при рыхлении 7...0,95 кВт.

Прошла технологическую проверку на выпуске муки цилиндрическая анкерная установка с побудителем типа лопастного колеса для загрузки уковозов. Диаметр бункера -2 м, диаметр его дна - 2,4 м, емкость бункера

составляет 5 т, установленная мощность -2,2 кВт, время выпуска муки - 6...8

Общие выводы

1. Анализом состояния механизации процесса выпуска материалов из бункерных устройств выявлено, что наиболее перспективными при производстве комбикорма являются цилиндрические бункерные устройства с побудителем типа лопастного колеса, которые обладают существенными резервами по их совершенствованию. Цилиндрические бункерные устройства с побудителем типа лопастного колеса позволяют значительно упростить конструктивную схему, найти оптимальное сочетание гравитационного истечения с принудительной выгрузкой для снижения энергоемкости процесса выпуска компонентов из бункера, их побудители отличает компактность, высокая точность траектории движения, частота вращения рабочих органов и передача больших усилий, что потенциально создает предпосылки для рыхления и восстановления сыпучести слежавшихся компонентов комбикорма.

С учетом выбранного направления обосновано и изготовлено цилиндрическое бункерное устройство с побудителем типа лопастного колеса, новизна которого подтверждена положительным решением по заявке на патент РФ № 96117427/28 от 21.01.98 г. Предложенное техническое решение положено в основу создания лабораторного и производственных образов устройства.

2.Теоретические исследования технологического процесса цилиндрического бункерного устройства с побудителем типа лопастного колеса позволили:

- определить застойную зону в бункере при использовании рабочих органов побудителя, выполненных в виде дуги;

- проанализировать использование форм рабочих органов побудителя, их влияние на оценочные показатели работы бункерного устройства и наметить пути совершенствования технологического процесса выпуска материала;

мин.

- получить аналитические зависимости производительности щлиндрического бункерного устройства, функционирующего на инертных :ыпучих и связных трудносыпучих компонентах комбикорма.

3. Экспериментальные исследования цилиндрического бункерного 'стройства с побудителем типа лопастного колеса показали хорошую ¡ходимость с теоретическими исследованиями и дали возможность установить, [то изменение ширины щелевого отверстия в исследуемых пределах позволяет

наибольшей эффективностью производить плавное регулирование [роизводительности практически при постоянной энергоемкости, «комендуемой частотой вращения рабочих органов побудителя следует читать от 0,7 до 1 '/с (линейная скорость на диаметре дна бункера - 1,4...2 [/с). Изменение высоты засыпки материала в бункере и высоты отвальной оверхности рабочего органа вне бункера не оказывает влияние на оценочные оказатели технологического процесса, наибольшей транспортирующей пособностью обладают рабочие органы побудителя с выпуклой поверхностью, ыполненные по радиусу при отношении отвальной поверхности и дна бункера т 0,4 до 0,6; энергосбережение достигается на мясокостной муке, отрубях и омбикорме на шаге 0,12 м, 0,19 м и 0,25 м, а наибольшая производительность абочих органов побудителя - на шаге 0,12 м для названных выше материалов, еличина перемещения рабочих органов в полость бункера должна быть: один абочий орган до середины бункера с изменяемой высотой отвальной оверхности - от середины бункера до 0,4 его радиуса, исходя из прочностных арактеристик в дальнейшем с плавным нарастанием высоты отвальной оверхности до величины щелевого отверстия с учетом зазора безопасности в ше стенок бункера, а остальные рабочие органы побудителя имеют величину еремещения в полость бункера на 0,025. ..0,030 м.

4. Производственные испытания цилиндрического бункерного устройства побудителем типа лопастного колеса показали, что оно работоспособно на ;ех сыпучих и трудносыпучих связных компонентах комбикорма с

изменением производительности на выпуске от 1 до 35 т/ч, на рыхлении мясокостной муки до 3 т/ч.

5. В сравнении с базовым вариантом бункером-дозатором РК - 03.0000 предлагаемое бункерное устройство имеет улучшенные качественные и технико-экономические показатели: энергоемкость и материалоемкость уменьшены соответственно в 18 раз и 4,6 раза ожидаемый экономический эффект от внедрения одного бункерного устройства составит 3400 руб. в ценах I кв. 1998 г.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Третьяков Г.М. Некоторые пути повышения эффективности железнодорожного транспорта // Проблемы повышения эффективности транспортного комплекса региона. Пенза, 1997 - С. 17-22

2. Третьяков Г.М., Горюшинская Е.В. Комплексный подход при производстве, транспортировке и использовании зерновых грузов - решение некоторых экологических вопросов // Проблемы повышения эффективности транспортного комплекса региона. Пенза, 1997- С. 91-95

3.Третьяков Г.М. Перевозкам элитного и суперэлитного материала -современную техническую базу // Вопросы повышения устойчивости зернового хозяйства в условиях Поволжского региона. Кинель, 1997 - С. 2829 (Тезисы докл. / науч. практ. конф.)

4. Третьяков Г.М., Глуховцев В.В. Повышение эффективности перевозочного процесса элитного и суперэлитного материала продовольственных и кормовых культур // Проблемы и перспективы социально-экономического развитая Самарской обл. Самара, 1997, Т.1 - С. 237-240

5.Горюшинский B.C., Третьяков Г.М., Горюшинский И.В. К вопросу совершенствования бункерных устройств с питателями скребкового типа // Механизация и электрофикация сельского хозяйства - М., 1997 - № 10 - С. 30-31

t. Третьяков Г.М. Существующие средства механизации выпуска комбикорма и его компонентов из бункерных устройств // Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте, Самара, 1997- Вып. 13 - С.25-38 (Межвуз. сб. науч. работ / СаратовГАУ, СамИИТ)

.Третьяков Г.М., Горюшинский B.C. Перевозка зерновых грузов на железнодорожном транспорте // Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте. Самара, 1997 - Вып.13 - С. 3-12 - (Межвуз. сб. науч. работ / СаратовГАУ, СамИИТ)

.Горюшинский B.C., Третьяков Г.М., Горюшинский И.В. Анализ технологического процесса работы цилиндрических бункерных устройств // Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте, Самара, 1997 -Вып. 13 - С.38-43 - (Межвузовский сб. науч. работ, СаратовГАУ, СамИИТ) Горюшинский B.C., Третьяков Г.М., Горюшинский И.В. Моделирование кинематики рабочих органов питателя бункерного устройства // Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте, Самара, 1997 - Вып. 13 - С. 52-59 (Межвуз. сб. науч. работ / СаратовГАУ, СамИИТ) ). Третьяков Г.М. Существующие средства механизации выпуска комбикорма и его компонентов из бункерных устройств // Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте, Самара, 1997 - Вып. 13 - С.25-38 (Межвуз. сб. науч. работ / СаратовГАУ, СамИИТ)

: .Третьяков Г.М. Горюшинский И.В. Варламов A.B. К методике определения уплотнения сыпучих грузов в бункерах // Взаимодействие института и предприятий транспорта в области подготовки специалистов и научных исследований. Самара, 1997 - Вып. 12- С.25-2б(Межвуз. сб. науч. работ) !.Третьяков Г.М., Горюшинский B.C. Новые технологии перевозок зерновых грузов железнодорожным транспортом // Железнодорожный транспорт - М., 1998-№2-С. 15-18