автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование рабочего процессаи обоснование параметров бункерного устройствас побудителем скребкового типа для выпускакомбикорма и его компонентов

РГ6 од

о у ФЕВ

На правах рукописи

Горюшинский Игорь Владимирович

Совершенствование рабочего процесса I обоснование параметров бункерного устройства с побудителем скребкового типа для выпуска комбикорма и его компонентов

Специальность 05.20.01 механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 1998

Работа выполнена на кафедре «Механизации производства и переработки продукции животноводства» Саратовского государственного агроинженерного университета

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Коба В.Г., кандидат технических наук, профессор Варгунин В.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Дубинин В.Ф. кандидат технических наук профессор Иванов Ю.А.

Ведущее предприятие

Поволжская Государственная зональная машиноиспытательная станция

Защита состоится 27 февраля 1998 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д-120.04.01 Саратовского государственного агроинженерного университета по адресу: 410740, г. Саратов, ул. Советская, 60, СГАУ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан января 1998 г.

.Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н. профессор

Волосевич Н.П.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Стабильность производства продукции животноводства и птицеводства предусматривает широкое использование комбинированных кормов, сбалансированных по всем видам питательных веществ и микроэлементов и концентрированных кормов.

Индустрия производства названных кормов включает в себя специальные технологические линии. В их состав наряду с целым перечнем специализированных, машин и оборудования (дробилки, вальцы, смесители, дозаторы, грануляторы, конвейеры, нории и т.п.) входят различного назначения бункера и бункерные устройства. Они сглаживают неравномерность внешних и внутренних потоков ингредиентов комбикорма, обеспечивают согласованную работу машин и механизмов непрерывного и дискретного действия, способствуют качественной работе дозаторов. Однако в ряде случаев бункера, силосы и бункерные устройства нарушают технологический процесс производства комбинированных и концентрированных кормов по причине образования сводов.

Известно, что процесс сводообразования зависит от многих факторов, которые обусловлены физико-механическими свойствами используемых материалов, геометрическими параметрами бункеров и силосов, режимно-конструктивными параметрами бункерных устройств, условиями загрузки, хранения и выпуска материалов. Наряду с этим, практика показывает, что устойчивый и надежный выпуск материала из бункерных устройств, а тем более при совмещении операции выпуска с дозированием, может быть достигнут только при сплошном истечении. Такое истечение обеспечивается при площади отверстия выпуска адекватном сечению бункера, силоса. При всяком сужении бункера, силоса, их выпускного отверстия происходит уплотнение материала и стимулируется образование сводов. Следовательно, исследования, направленные на создание условий по обеспечению сплошного истечения в бункере, исключающего негативные явления сводообразования, на оптимальное сочетание гравитационного и принудительного истечения с целыо устойчивого и надежного

выпуска являются актуальными, обеспечивают элементы энергосберегающ технологии и повышают надежность работы бункерного устройства в услови механизации и автоматизации производства комбинированных концентрированных кормов.

Цель работы. Повышение эффективности бункерных устройств побудителем скребкового типа по выгрузке комбикормов и их компонентов пут совершенствования процесса, обеспечивающего энергосбережение и снижен металлоемкости.

Объект и методы исследования — технологический процесс рабо бункерного устройства с побудителем скребкового типа. Ана1 технологического процесса выпуска материала бункерными устройства!* оснащенными скребковыми побудителями, был направлен на выявление резер! его совершенствования путем эффективного сочетания гравитациошк истечения с принудительным выпуском рабочими органами побудите использование потенциальной энергии столба материала в бункере и эффе разуплотнения материала при истечении его в' отверстие, значителы расширение площади выпускного отверстия, моделирование кинемап движения рабочих органов для определения минимально безопасного их ш; взаимодействия различных по размерам рабочих органов и наибольшего количества.

Научная новизна. На основании существующих конструкций бункер! устройств выявлены перспективные направления в их создании, ана технологического процесса работы бункерных устройств, оснащеш скребковыми побудителями, позволил выявить резервы его совершенствова! Разработана новая конструктивно-технологическая схема бункерного устройс с побудителями скребкового типа, защищенная патентом РФ (положитель решение по заявке № 96119132/28 от 24.11.97г.). Обоснованы режт конструктивные параметры представленного бункерного устройства побудителем скребкового типа и предложены аналитические выражения

определения его производительности и потребной мощности. Разработана методика моделирования кинематики движения рабочих органов на персональной ЭВМ для определения оптимального шага рабочих органов с различными их размерами и наибольшего количества рабочих органов на цепном контуре побудителя и реализации результатов исследований.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, предложенное новое техническое решение были положены в основу создания опытного образца бункерного устройства с побудителем скребкового типа. Разработана техническая документация на бункерное устройство.

Опытный образец бункерного устройства с побудителем скребкового типа испытан и внедрен в цехе комбикормового производства Алексеевского комбикормового завода (Самарская обл.).

Апробация. Основные результаты исследований докладывались на научно-технических и региональной научно-практической конференциях РГОТУПС 1996г, СГАУ 1997г., администрация Самарской обл. 1997г., на объединенном заседании кафедр СГАУ 1997 г.

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 12-ти печатных работах общим объемом 2,4 пл.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 132с. включает введение, четыре раздела, общие выводы, содержит 58 рис., 5 таблиц, список литературы 105 наименований иЗ приложений.

Содержание работы Введение

1. Состояние механизации процесса хранения и выпуска материалов.

Цель и задачи исследования

В указанных разделах показана актуальность избранной темы, проведен анализ бункерных устройств, на основе которого предложена классификация бункерных устройств для кормов. Намечено перспективное направление совершенствования бункерных устройств со скребковыми побудителями.

Изучению процесса гравитационного истечения материала из бункеров емкостей посвящены работы отечественных и зарубежных ученых PJL Зенков Л.В. Гячева, В.Г. Коба, В.А. Богомягких, B.C. Горюшинского, И.И. Кочаново Э.В. Дженике, Р. Квапила, П.О. Берга и др.

Исследованиями бункерных устройств с принудительной выгрузке материала занимались A.A. Омельченко, В.Г. Коба, B.C. Горюшинский, М.1 Тищенко, В.Д. Прохоренков, А.Г. Амельянец и др., ими получены ценнь рекомендации по совершенствованию рабочего процесса этого оборудования.

Однако технологический процесс выпуска материала из бункерно! устройства настоятельно требует его улучшения путем совершенствования к; отдельных операций, так и процесса в целом, использования потенциально энергии столба материала для синхронизации гравитационного истечения принудительным выпуском, снижения пускового момента на приводе.

Поэтому исследованиями было намечено решить следующие задачи:

дать классификацию бункерных устройств применительно к выгруз! комбикорма и его компонентов и на основе ее анализа,обосновать перспективну конструктивно-технологическую схему бункерного устройства с побудителе скребкового типа;

провести теоретические исследования технологического процесс бункерного устройства, позволяющие определить конструктив» технологические параметры;

разработать лабораторный образец бункерного устройства дг обоснования его основных параметров, обеспечивающих энергосбережени высокую производительность и снижение пускового момента на привод;

создать экспериментальный образец бункерного устройства побудителем скребкового типа для проверки некоторых теоретически положений с выбором основных режимов работы;

разработать техническую документацию, изготовить опытны образец бункерного устройства и испытать его в производственных условиях;

дать оценку эффективности использования предложенного бункерного устройства.

2. Теоретические исследования бункерного устройства с побудителем скребкового типа на выпуске комбикормов и их компонентов

Нами рассмотрены особенности технологического процесса наиболее характерных конструктивных схем бункерных устройств со скребковыми питателями, оснащенных рычажными побудителями на выгрузке сухих и влажных кормовых масс.

Учитывая недостатки рассмотренного технологического процесса конструктивных схем бункерных устройств, предложено усовершенствование. Стенки бункера предлагаемой схемы являются продолжением внешних стенок желоба (рис.1). Для разделения места выгрузки от емкости бункера установлены плоские козырьки, закрывающие звездочки цепного контура, а рычаги после шарнира цепного контура имеют продолжение в виде чистика (с длиной, вписывающейся в поворот консольного скребка питателя), трасса движения которого размещается над скребками побудителя. Такая конструктивная схема позволила избавится от накопившегося у выхода из бункера материала, который чистиком рычажного побудителя переносится к месту входа скребков в бункер. Однако предложенная конструктивная схема бункерного устройства, обеспечивая увеличение полезного объема бункера и улучшая циркуляцию материала в бункере, не исключает напрессования материалом гнезд звездочек.

Таким образом, технологический процесс выгрузки материала из бункерного устройства со скребковым питателем, оснащенным побудителем, обладает целым рядом существенных недостатков. Столб материала бункера, воздействуя на многочисленные элементы питателя и побудителя, вызывает значительный их износ. Из-за неравномерного распределения плотности материала по высоте засыпки бункера объективно создается неравномерность выгрузки материала из бункера. Отделение части материала от монолита его в

бункере, происходящие под слоем материала, сопровождается высокс энергоемкостью. Это также является причиной отсуствия механизл восстановления работоспособности бункерного устройства, наполненно! материалом при обрыве цепи контура, поломки крепления скребков, соединена побудителя и т.п. без удаления материала, что сопряжено с большими затратам ручного труда, потерей времени и содержимого бункера. На приводе бункерно1 устройства велик пусковой момент.

компоновкой элементов питателя

Нами разработано бункерное устройство с побудителем скребкового тш по патенту РФ (положительное решение по заявке № 96119132/28 от 24.11.97г.) двух вариантах, позволяющее избежать перечисленные недостатки.

Бункерное устройство работает следующим образом (рис. 2). Створки шарнирно навешаны на бункере 2, закрепленном на раме, на которой установл« цепной контур 3, смыкаются. В бункер засыпается материал. После это] включается привод (на рис. не показан) цепного контура 3, на которс закреплены рабочие органы 4 с заданным шагом, состоящие из отвальнс поверхности 5 и ножевого полотна 6. Створки бункера размыкаются и матери; падает на дно 7 бункера, по которому перемещаются рабочие органы сбрасывается ими на транспортер 8 и выносится к месту назначения. Пос. завершения разгрузки материала створки 1 бункера снова смыкаются, а прив< цепного контура 3 выключается. Для предотвращения самопроизвольно истечения материала с дна бункера периметр последнего меньше периметра е

дна. Причем защита цепного контура от попадения на него материала и пыли осуществляется за счет специальных соединительных кронштейнов, которыми крепятся рабочие органы к цепи контура.

При истечении из бункера независимо от высоты засыпки материал, разуплотняясь, сбрасывается на транспортер с постоянной насыпной плотностью.

I

Бункерное устройство работает в следующем порядке (рис.3). В бункер 1, смонтированный на раме цепного контура 2 загружается материал, который попадает на дно 3 бункера, вытекая через щелевое отверстие бункера на его дно. Периметр последнего превышает периметр бункера на величину, которая обусловлена наименьшим углом естественного откоса материала из группы материалов, предназначенных для рассматриваемого бункерного устройства, предотвращая самопроизвольное истечение материала на транспортер. В щелевое отверстие вводятся быстросъемные рабочие органы 4 с заданным шагом, которые состоят из отвальной поверхности 5 и ножевого полотна 6. Они соединены между собой и цепным контуром шарнирно. Включением привода цепного контура материал рабочими органами выносится из бункера и сбрасывается на транспортер. Глубина внедрения рабочих органов в полость бункера не превышает 25...30 мм. По завершению выгрузки материала на цепном контуре устанавливается быстросъемный рабочий орган с глубиной внедрения, не превышающей половину ширины бункера с зазором безопасности. Цепной

контур, оснащенный таким рабочим органом, осуществляет полную очис бункера от остатков материала.

Регулирование производительности бункерного устройства осуществля! для первого варианта предложенной конструктивной схемы высотой рабо органов и их количеством, а второго варианта шириной щелевого отверст* количеством рабочих органов.

Наличие определенного количества рабочих органов в бункер устройстве взаимосвязано с шагом рабочих органов на цепи его побудит Учитывая трансформацию рабочего органа на криволинейных участках цеш контура, существует мйннмально-допустимый шаг между соседними рабоч органами, дальнейшее уменьшение которого приведет к аварийной ситуа (возникает столкновение соседних органов). В тоже время увеличение г рабочего органа свыше минимально-допустимой величины ведет к уменьше: количества рабочих органов, что в конечном итоге снижает производительное целом бункерного устройства.

Для оперативного выбора этого шага в условиях сочетания рабочих орп с различными параметрами на фоне изменяемых габаритов цепного контура н предложена кинематическая модель побудителя, на основе которой разрабо' методика определения ограничений шага рабочих органов. Эта мо; обеспечивает расчет траектории движения рабочих органов в режиме реалы времени с выводом графической информации на дисплей или прин

5

Рис.3 .Предлагаемое бункерное устройство

Программа расчета позволяет визуально проследить движение двух соседних рабочих органов и путем выбора расстояния между ними определить условия безаварийного движения.

Предложенное бункерное устройство может быть использовано в качестве дозатора на сыпучих и связных материалах, а также в режиме загрузчика этих материалов. В каждом из указанных случаев производительность бункерного устройства имеет свою особенность.

При использовании бункерного устройства в качестве дозатора сыпучих компонентов комбикорма (рис.4), определяя производительность, исходят из следующих соображений. При заполненном бункере компонент комбикорма истекает из щелевого отверстия по периметру бункера под углом естественного откоса. Сечение материала, истекшего из бункер, представляет собой прямоугольный треугольник, высота которого является шириной щелевого отверстия. Основание треугольника зависит от ширины щелевого отверстия и от угла естественного откоса.

на сыпучих материалах

Тогда производительность бункерного устройства, используемого в качестве дозатора для сыпучих материалов, можно записать:

0>д = [<?-с + в V 2 1ёр]ир0 п , (1)

где в - ширина щелевого отверстия, м; (5 - угол естественного откоса, выгружаемого материала, град; р0 - плотность (насыпная) материала, кг/м! ;

п - количество рабочих органов на цепном контуре питателя; с - глуби внедрения рабочего органа в полость бункера, м, с=0,025...0,03 м; и скорость рабочих органов, м/с.

В случае использования в бункерном устройстве связных материал дозирование осуществляется с учетом размещения на цепном контуре побудите двух типоразмеров рабочих размеров: с внедрением в полость бункера величину с=0,025...0,03 м и на половину ширины бункера с зазор! безопасности (рис.5).

на связных материалах

Производительность бункерного устройства с дозированием связи материалов определяется по формуле:

(Зд= [в (В - ДВ)п, /2 + в 2 п2 /2 ХяР] ,иро , (2;

где В - ширина бункера, м; ДВ - зазор безопасности между рабочими органаи расположенными на противоположных ветвях цепного контура, м, ДВ=0,01 ПЬП2 - количество рабочих органов с внедрением в полость бунке соответственно до 0,025...0,03 м и до половины его ширины. Формулы 1 и действительны при высоте рабочего органа Ь, близком к ширине щелевс отверстия. Обычно Ь меньше в на 0,003.. .0,005 м.

При выполнении рабочего органа с условием Ь«в определеь производительности осуществляется с учетом следующего. Рабочий орг; находящийся на дне бункера под слоем материала работает в режиме побудите

сплошного волочения, что вызывает послойное вовлечение вышележащих слоев материала рабочим органом в направлении его перемещения. Отсюда производительность рабочего органа следует определять исходя из суммирования производительности рабочего органа, работающего в режиме дозатора и с учетом вовлекаемого потока. В соответствии с исследованиями Коба В.Г. высота вовлекаемого слоя определяется

Ьв = ЗтЯ/ 4я { Кб, (3)

где { и Кб - соответственно коэффициенты трения материала о стенки бункера и бокового давления; я - ускорение силы тяжести, м/с2, я =9,81 м/с2.

Тогда производительность бункерного устройства, работающего в режиме загрузчика, определяется:

Оз = (}д + (^п, (4)

где (}п - производительность рабочих органов побудителя, получаемая за счет вовлекаемого слоя материала, кг/с.

В свою очередь производительность бункерного устройства за счет вовлекаемого слоя подразделяется в зависимости от глубины внедрения рабочих органов:

0п = (¿п, +С>п2= 3 р0-о3 щс / Кб + 3 р0т)3 п2 (В - ДВ) / 8 ю, (5)

В целом производительность бункерного устройства, работающего в режиме загрузчика, составит:

Оз = ро 1> [Ь(В - АВ)п! /2 + Ь2 п2 /2 +- 3 т)2 гпс / 4ц( К6 + + 3 р0 и2 п2 (В - ДВ) / 8 Кб] , (6)

Побудитель скребкового типа бункерного устройства относится к машинам непрерывного транспорта с горизонтальной трассой. Основная доля энергии в этом типе побудителей затрачивается на преодоление сопротивлений движению несущего и тяговых элементов.

Полное сопротивление движению рабочих органов побудителя бункерного устройства складывается с учетом первых двух составляющих рациональной

формулы академика В.П. Горячкина для плуга и сопротивления перемещена материала по дну бункера и по отвальной поверхности рабочего органа.

Т= (/с-шр^ + кр-а- в + Тп) п , (7)

где /с - коэффициент трения материала дна с материалом рабочего органа; шр масса рабочего орган, кг; кр - коэффициент, характеризующий способность пласт материала, извлеченного из полости бункера, сопротивляться деформации, кг/м' а и в - соответственно ширина и высота пласта (срезаемая из полости бункер стружка), м.

Определение значения тягового усилия, необходимого для преодолена сопротивления передвижению тела волочения, начнем с рассмотрения схем действия сил на отдельно взятую частицу материала (рис.6), которая пр установившемся режиме движения рабочего органа находится под влияние нормальной силы N. силы трения материала об отвальную поверхность рабочи органа и силы трения материала о дно бункера.

Уравнение статического равновесия примет вид: /И+/тя соБ(а + р1>=0 К-/тч зт(а+р!)=0,

где / - коэффициент трения материала об отвальную

поверхность и о дно бункера; ш - масса частицы материала, кг; а - угол установки отвальной поверхности рабочего органа к направлению трассы движения контура цепи, град; р, - угол между направлением трассы движения и направлением абсолютной скорости частицы, град. После преобразования получим:

,/V

N = /mq/ Vl/CP+l), (9)

-i /

Обозначим кт=1 / Vl/(/2+l),

С учетом уравнения (9) находим усилие, необходимое для преодоления сопротивления перемещению частицы материала в рабочем органе

Тп = / mq sina / кт + /2 mq cosa / кг - / mq cospi , (10)

Усилие, необходимое для перемещения тела волочения рабочим органом, определяем путем замены массы частицы материала на массу тела волочения.

Масса тела волочения может быть определена для бункерного устройства, работающего в режиме дозатора:

Мд = ро/2 h sina /2 , (11)

в режиме загрузчика

Мз = ро I2 h кз sina /2 + 3 ро Р х>2 кз sina /8q/ Кб (12)

где кз - коэффициент, учитывающий возвратимые потери материала от пересыпания через отвальную поверхность рабочего органа при в >>h кз = 0,7.. .0,9; / - длина цепи рабочего органа, м.

Находим усилие, необходимое для преодоления сопротивления перемещению тела волочения рабочим органом в режиме дозатора

Tn=po/h/2q sin2a / 2кт + ро /2 h ^q sin2a / 4кт -

- ро/ h í1 q cos Pi sina /2 , (13)

в режиме загрузчика

Тп = ро/ h Р кз q sin2a / 2кт + Зро /2 г>2кз sin2a /8 Кб кт + / кз q sin2a / 4кт+Зро/ I и2кз sin2a / 16 Кб кт-ро/ h Z2 q кз cos Р) sina /2 -Зро Z2 и2кз cos (31 sina /8кв кт, ('

Известно, что при перемещении цепи побудителя на приводной звездо возникают динамические силы, вызванные пульсирующим характером движе цепи. Они увеличивают общую нагрузку, действующую на тяговый элемент. Тогда полное расчетное усилие составит для бункерного устройства в режиме дозатора

Тд = (/mp-q+ крд h + ро/ h^q sin2a/ 2кт + po f Z2 h q sin2a/ 4кт-

- po / h Z2 q cos Pi sina / 2)n + 60mq u2

/ z2tz , (

в режиме загрузчика

Тз = (/mp-q + кр а в + ро/ h ^q sin2a

/ 2кт + Зро Z2 г)2кз sin2a / 8 Кб кт + +ро/2 h I2 q sin2ct / 4кт+Зро Z2 /и2кз sin2a/16 Кб кт - ро/ q h Z2 кзсоэ рг

■ sina /2 - Зро Z2 и2кз cos Pi sina/8 кв кт) n + 60mq u2 / zHz , (

i

где mq- приведенная масса элементов побудителя, кг; z и tz- сооТветстве

количество зубьев на приводной звездочке и шаг цепи, м. Мощность электродвигателя потребная для реализации полного расчел усилия на приводе составит для бункерного устройства в режиме дозатора:

Nff=[(/mp-q + кр a h + ро/ h Z2q sin2a / 2кт + ро f h Z2 q sin2a / 4кт -

- po / h Z2 q cos p! sina / 2)n + 60mq x>2 / z2tz] • v /Ю3т|зт|п , в режиме загрузчика:

N3=[(/mp-q+Kpae+po/ h Z2q sin2a/2Kx+ Зро Z21)2кз sin2a / 8 Кб кт + +po f h Z2 q sin2a / 4кт+Зро Z2 / и2кз sin2a / 16 Кб кт - ро/ q h Z2 кз cos pr • sina/2 - Зро Z2 \>2K3 cos Pi sina/8K6KT)n + 60mqu2/ z2tz /103г|зг|п, где г)з и т*|п - соответственно КПД ведущей звездочки и привода побудит«

В третьем разделе «Экспериментальные исследования

бункерного устройства с побудителем скребкового типа» изложены программа исследований, описание экспериментальных установок, методика проведения опытов, характеристика комбикормов и их компонентов, результаты и анализ экспериментальных исследований.

В соответствии с задачами исследований в программу входило выявление влияния формы бункера, режимно-конструктивных параметров рабочих органов бункерного побудителя на его производительность и тяговое сопротивление.

Из рис.7 видно, что с увеличением угла установки отвальной поверхности рабочего органа а с 35° до 55° растет его производительность и тяговое сопротивление. Причем увеличение производительности рабочего органа в указанном диапазоне изменения угла а на мясокостной муке на 30% соответствует росту тягового сопротивления в три раза. Аналогичные изменения оценочных показателей происходят и на других составляющих комбикорма.

Рис.7. Зависимости производительности 0 и Т тягового сопротивления рабочего органа от его угла а,—-мясокостная мука,—зерно, — комбикорм, -травяная мука,---отруби

Киносъемкой процесса выпуска материала с использован:

контрастных частиц установлена причина этого явления. При угле устано отвальной поверхности рабочего органа свыше 45° имеет место перевалива частиц материала через указанную поверхность, так как силы, перемещаю1 материал перпендикулярно отвальной поверхности, превышают си обеспечивающие скольжение по названной поверхности. В тоже вр( уменьшение угла а менее 40° приводит к увеличению габаритов рабочего орг что в конечном итоге ведет к снижению количества рабочих органов на г побудителя и падению производительности бункерной установки. Таким обра рекомендуемым углом установки отвальной поверхности рабочего органа еле; считать от 40° до 45°.

При изучении влияния глубины внедрения сочленения отваги поверхности с ножевым полотном рабочего органа в полость бункера оценочные показатели работы бункерного устройства установлено (рис.8.), производительность рабочего органа в диапазоне внедрения от 20 до 60 м; отрубях, комбикорме, мясокостной и травяной муке соответственно состав от 0,45 до 0,65 кг/с, от 0,5 до 0,8 кг/с, от 0,83 до 1,05 кг/с, от 0,55 до 0,75 кг/с интенсивность изменения - 44% , 60% , 26% и 36%. Однако это увелич производительности достигнуто ценой роста сопротивления соответственн 300%, 270%, 240% и 259%. Это свидетельствует о том, что внедрение сочлен в полость бункера не является оптимальным решением, позволяющим операт регулировать производительность рабочего органа из-за увеличиваюя энергоемкости выпуска материла в целом. В тоже время из графика в! внедрение сочленения в полость бункера на глубину до 0,03 м сопровожд; незначительным ростом сопротивления. Интенсивность роста сопротивл составляет Ю..12% , а на зерне менее 5%. Эта особенность хорошо согласуе исследователями Тищенко М.И., Прохоренкова Р.Д., Амельянца А.] обобщающими результатами исследований академика Коба В.Г. Упомяну исследованиями установлено, что давление материала вдоль стенок бу) меньше, чем в его центре. Поэтому периферийное расположение побуд

наиболее оптимально из-за потребности меньшей мощности для протаскивания материала вдоль стенок бункера.

Q а

ois 0.75 Q65 0.55 0.45

T

н

so АО Ъ° 20 -Ю

QCM Q02 Q03 0.04 OOS С М

Рис.8. Зависимости производительности Q и тягового сопротивления Т рабочего органа от глубины внедрения в плоскость бункера сочленения отвальной поверхности с ножевым полотном —мясокостная мука, ----зерно, — комбикорм, — травяная мука, — отруби

Дальнейшее увеличение внедрения сочленения приводит к резкому увеличению тягового сопротивления. Поэтому рекомендуется побудитель формировать рабочими органами, имеющими различную величину внедрения, причем для выполнения функции побудителя - полной выгрузки материала из бункера необходимо оснащение побудителя быстросъемными рабочими органами, достигающими середины бункера. Такое решение обеспечивает наименьшую энергоемкость и полноту выпуска материла из бункера.

График зависимостей (рис.9) показывает производительность и тяговое сопротивление от ширины щелевого отверстия в.

QCM 002. G03 0G4 OOS С M

При изменении ширины щелевого отверстия интенсивность изменени производительности рабочего органа и его сопротивление перемешенш различна. На отрубях с увеличением ширины щели от 10 до 60 мм рос производительности рабочего органа достигает от 0,18 до 0,36 кг/с, т.е. в два раз а на зерне с увеличением ширины щели от 10 до 40 мм изменен! производительности составляет от 0,29 до 0,375 кг/с, т.е. только 27,5%, ч: обусловлено физико-механическими свойствами материла.

о

кг Г

Л5 ач аз аг

Т к

26 20 -12 А

^

/ 1

/

— ■

-- — - — .V

--- • —

ао-1 аоа о.оз шм о.оз оае g ц

1 / 1

// ■1 /

/ У? *У „ у /

охи аог е.аз ам аоэ сюв

$ м

Рис.9. Зависимости производительности (2 и тягового сопротивления Т рабоч« органа от высоты щелевого отверстия — мясокостная мука,--зерно, --комбикорм, —отруби

Зерно по своим свойствам близко к идеально сыпучему. По этой причине несу способность отвальной поверхности резко снижается, происходит пересып; зерна через эту поверхность. Особенно это явление прогрессирует при увелич< щели от 0,03 до 0,04 м. Дальнейшее увеличение ширины щели привод самопроизвольному истечению зерна с дна. Рост производительности рабо

органа на других материалах с увеличением ширины щелевого отверстия адекватен изменению этого показателя на отрубях и подтверждает картину происходящего. С увеличением ширины шелевого отверстия параллельно происходит рост основания сечения истекаемого материала, что приводит к нелинейному изменению производительности. Это хорошо согласуется с величиной производительности, определяемой по формулам 1,2,6.

Сопоставление графиков зависимостей производительности и тягового сопротивления рабочего органа от изменения ширины щелевого отверстия показывает различную интенсивность их роста. В связи с применением рабочего органа высотой 0,01 м последний использовался в режиме загрузчика, т.к. ширина щелевого отверстия превышала высоту рабочего органа в 4...7 раз. При увеличении высоты щелевого отверстия от 0,01 до 0,03 м рост сопротивления движению рабочего органа на отрубях, на комбикорме, мясокостной муке и на зерне, соответственно на 250%, 215%, 205% и 230%. Дальнейшее увеличение ширины щелевого отверстия в сопоставимом диапазоне от 0,030 до 0,06 м вызывает сопротивление перемещению рабочего органа соответственно на отрубях, комбикорме, мясокостной муке 300%, 450%, 400%, что согласуется с уравнением (16).

Таким образом, наиболее эффективным способом регулирования производительности бункерного устройства является изменение ширины щелевого отверстия. Высота отвальной поверхности рабочего органа выбирается с учетом ширины щелевого отверстия и может быть меньше ее не более 0,02...0,03м.

Незначительная ширина щелевого отверстия (0,050...0,1м), образованного створками бункера, обеспечивая полное истечение материала из него, позволяет избежать резкого увеличения тягового сопротивления рабочих органов побудителя и снижения его производительности (рис.10). Дальнейшее раскрытие створок приводит к увеличению сопротивления перемещению материала и падению производительности. Это объясняется тем, что створки активнее начинают выполнять роль стенок бункера. При указанной выше ширине щелевого

отверстия (0,05...0,1м) материал, истекая из отверстия, разуплотняе Рабочие органы имеют контакт с рыхлым материалом.

При увеличении ширины щелевого отверстия в бункере происхс параллельно и уплотнение материала путем воздействия на него высоты засы при уже наполненном пространстве между створками и дном бункера.

Наибольшая эффективность выпуска материала достигается при шир щелевого отверстия 0,05...0,1м. В этих пределах действенным способ стимулирования истечения материала из бункера оказалось ступенч. увеличение ширины щелевого отверстия на 0,5° (метод Горюшинского B.C. № 442774). Следует отметить, что этот вариант бункерного устройства позво: снизить пусковой момент на приводе его до рабочего за счет последователь! включения сначала рабочих органов побудителя на холостом ходу, за открытия щелевого отверстия бункера. Этим обеспечивается плавное увеличе рабочей нагрузки на привод.

Т н

то

40

so 20 то

Рис.Ю.Зависимости производительности и тягового сопротивления рабочего органа от ширины щелевого отверстия между

створками ----мясокостная мука,-- зерно,

— комбикорм, — травяная мука,---отруби

В четвертом разделе «Производственная проверка бункерного устройс внедрение и оценка результатов исследований» приведены результ хозяйственных испытаний бункерного устройства с побудителем скребкоЕ

типа в цехе комбикормового производства Алексеевского

комбикормового завода Самарской обл.

При испытании было выявлено: производительность бункерного устройства составляла на комбикорме от 1 т/ч до 34 т/ч, на зерне от 1 т/ч до 40 т/ч; остаток материала при выпуске его из бункера: на комбикорме, зерне - отсутствовал; мощность привода бункерного устройства на комбикорме, зерне не превышала на максимальной производительности соответственно 0,72, 0,73 кВт, на минимальной производительности - соответственно 0,61, 0,63 кВт; невозвратимых и возвратимых потерь на всех материалах не было.

Базовым для сравнительной оценки работы бункерного устройства был принят серийный бункер-дозатор кормораздатчика РКС-3000 М. Испытаниями установлено, что диапазон регулирования производительности у сравниваемых машин увеличен в более чем в 4 раза, а потребляемая мощность снижена в 2,2 . раза в пользу испытуемого.

Общие выводы

1. На основе анализа рассмотренных схем бункерных устройств наиболее перспективными в комбикормовом производстве являются бункерные устройства с побудителем скребкового типа, в которых имеются значительные резервы по их совершенствованию. Бункерные устройства с этим типом побудителей позволяют существенно упростить их конструктивную схему, более полно использовать потенциальную энергию столба материала (высоту засыпки) бункера для снижения энергетики процесса выгрузки, снизить неравномерность выгрузки материала и обеспечить уменьшение пускового момента на приводе.

На основании изложенного и теоретических предпосылок разработана новая эффективная конструктивно-технологическая схема бункерного устройства с побудителем скребкового типа.

2. Теоретические исследования рабочего процесса бункерного устройства с побудителем скребкового типа позволили:

построить кинематическую модель побудителя скребкой

типа бункерного устройства, позволяющую рассчитать траекторию движе рабочих органов в режиме реального времени с выводом графического матер на дисплей или на принтер, и обеспечивающую выбор оптимальных парамет рабочих органов, исключающих аварийные ситуации при их работе;

-получить теоретическую производительность бункерного устройс работающего в режиме дозатора (1)(2) загрузчика (6);

-произвести тяговый и энергетический расчет с получением уравне: тягового сопротивления бункерного устройства, работающего в режиме дозат (15), загрузчика (16) и определение мощности привода бункерного устройсп зависимости от его назначения (17), (18).

3. Экспериментальные исследования бункерного устройства с побудите, скребкового типа дали возможность:

-подтвердить теоретические предпосылки о повышении интенсивно роста производительности и сопротивления перемещению рабочего орг побудителя скребкового типа бункерного устройства, в результате увеличе: ширины щелевого отверстия от 10 до 60 мм на мясокостной муке и отрубях, от до 70 мм на комбикорме и от 10 до 40 мм на зерне рост производительно рабочего органа достигнут соответственно почти в два с половиной раза, в , раза, в два раза и на 27,5% , а сопротивление перемещению соответственно раз, 5,5 раз , 6,5 раз и 4,7 раз;

- установить, что с точки зрения повышения эффективности использова: предлагаемого бункерного устройства высота рабочего органа не может 61 менее ширина щелевого отверстия на 20...30 мм, ширина щелевого отверс между створками бункера от 50 до 150 мм, линейная скорость рабочего органа должна превышать 0,5 м/с, угол захвата рабочего органа а должен лежат: пределах 40...45° величина внедрения рабочего органа в полость буак наиболее эффективна на глубину 25...30 мм, учитывать время хране! мясокостной муки в бункерном устройстве, шаг рабочих органов побудит принимается с учетом безаварийного режима его работы, увеличение шага свы

этого значения приводит к снижению производительности бункерного

устройства.

4. Производственные испытания бункерного устройства с побудителем скребкового типа показали, что бункерное устройства работоспособно на всех сыпучих и связных ингредиентах комбикорма (с изменением производительности в широких пределах от 1 т/ч до 40 т/ч. При этом неравномерность изменения производительности не превышала 5 %.

5. По сравнению с базовым вариантом бункером-дозатором кормораздатчика РК-3000М предлагаемое бункерное устройство имеет улучшенные качественные и технико-экономические показатели: неравномерность изменения производительности в среднем уменьшается 1,4 раза; удельные энергоемкость и металлоемкость снижаются в 5...20 раз и в 4 раза соответственно ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения одного бункерного устройства составит 13633 тыс. руб. (в ценах 4 кв. 1997 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Горюшинский B.C., Горюшинский И.В. Бункерный питатель для плохосыпучих навалочных грузов. Железнодорожный транспорт, 1995 №6.с.40.

2. Горюшинский B.C., Горюшинский И.В. К вопросу анализа работы бункерного питателя на зерновых грузах. Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта. Тезисы докладов 4.1 РГОТУПС., М., 1996.С.105...110.

3. Горюшинский И.В. Классификация и анализ бункерных устройств для комбикормов и их компонентов. Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте. Межвузовский сборник научных работ вып. 13. Самара 1997.0ft..

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

5. Третьяков Г.М., Горюшинский И.В., Варламов A.B. К методике определе уплотнения сыпучих грузов в бункерах. Взаимодействие институте предприятий транспорта в области подготовки специалистов и науч] исследований. Межвузовский сборник научных работ вып. 12, Са.\ 1997.с.25...26.

6. Горюшинский B.C., Горюшинский И.В. Повышение эффективно складского хозяйства сельского производителя «Повышение и перспект социально-экономического развития Самарской обл. Материалы региональ научно-практической конференции. Том 1 Самара 1997. с.235.,.237.

7. Горюшинский B.C., Третьяков Г.М., Горюшинский И.В. Анг технологического процесса работы цилиндрических бункерных устрой Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте. Межвузовс сборник научных работ вып.13. Самара 1997.С.38...43

8. Горюшинский B.C., Третьяков Г.М., Горюшинский И.В. Моделирова кинематики питателя бункерного устройства для выбора его парамет Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспорте. Межвузовс сборник научных работ вып. 13. Самара 199?.с.52...59

9. Горюшинский И.В. Бункерное устройство. Механизация погрузо1 разгрузочных работ на транспорте. Межвузовский сборник научных р; вып. 13. Самара 199?.с.43..,49

10.Горюшинский И.В. К определению производительности бункер! устройства с питателем скребкового типа. Механизация по грузе разгрузочных работ на транспорте. Межвузовский сборник научных р; вып.13. Самара 1997.C.49...52

11 .Горюшинский И.В. Эффективность складского хозяйства сельа производителя. Механизация погрузочно-разгрузочных работ на транспо Межвузовский сборник научных работ вып.13. Самара 1997,с. 65... 67

12.Горюшинский B.C., Горюшинский И.В. Бункерное устройство многоцеле] назначения. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1 №1.с.30...31