CC BY
11
4. Иванов Н.И., Никифоров А.С. Основы виброакустики. Санкт-Петербург. Политехника, 2000. 482 с.
5. Морозов С.А., Чукарин А.Н., Финоченко Т.А. Экспериментальные исследования шума и вибрации при местном упрочнении деталей шарико-стержневым упрочнителем // Мониторинг. Наука и технологии. 2019. № 1 (39). С. 65-69.
6. Чукарин А.Н., Щерба Л.М. Обеспечение комфортных условий труда при виброударной отделочной обработке фасонных деталей за счет снижения вибраций и шума // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении: сб. ст. по мат-лам Всерос. науч.-техн. конф. Нижний Новгород; Арзамас, 2002. С. 352-355.
7. Морз Ф. Колебания и звук. М.-Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1949. 497 с.
Исаев Александр Геннадьевич, канд. техн. наук, докторант, isaev278@mail.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет
A SPECIAL DEVICE FOR MANUAL PROCESSING OF WELDS BY THE SHSUMETHOD
A.G. Isaev
Considering that the technological process of SHSU during manual processing is intensively used in various branches of mechanical engineering, it seems advisable to design a special stand and acoustic calculation for a wide range of configurations of rod structures, which allows to achieve compliance with sanitary standards in the operator's working area. Since ensuring safe working conditions is important when strengthening the welds of rod structures. The article presents the descriptive part of the design of a special device. The design scheme of the noise protection system of core structures is presented. Comparisons of theoretically calculated and experimentally determined tests of the noise protection system in production conditions are presented. The presented results showed the implementation of sanitary noise standards in the entire normalized frequency range.
Key words: ball-rod hardener, sound pressure levels, noise spectra, welds, frame structures, rod structures.
Isaev Alexander Gennadievich, candidate of technical sciences, doctoral student, isaev278@mail.ru, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University
УДК 621.926.6
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-170-175
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССЕ СМЕШЕНИЯ В ПНЕВМОСМЕСИТЕЛЕ
Ю.М. Фадин, О.М. Шеметова, Е.Г. Шеметов
В статье рассматривается пневматический смеситель как один из наиболее сложных и малоизученных смесителей для смешивания сухих смесей. Такие смесители полностью соответствуют экологическим и производственным нормам, не наносят вреда здоровью сотрудников, а по своим техническим характеристикам ничем не уступают механическим смесителям. А также рассмотрено влияния некоторых параметров процесса смешивания на качество приготавливаемых смесей, а именно рассматривалось влияние времени смешивания, концентрации ключевого компонента. Приведено графическое сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей коэффициента неоднородности от времени. Основными параметрами, определяющими геометрические и эксплуатационные характеристики смесителя, являются давление, расход газа, диапазон подъема материала.
Ключевые слова: пневмосмеситель, смешивание, строительные смеси, смеситель, совершенствование.
Первичных этапом в технологическом процессе производства сухих смесей является смешивание, которое влияет на показатель качества готового продукта. Смешивание, это процесс, который уменьшает неоднородность многокомпонентной смеси. От однородности смеси
170
зависят многие факторы (механические, физические и химические свойства) и внешний вид готового изделия. Первичная цель смешивания, это получения многокомпонентной смеси с высокой степенью однородности компонентов и его равномерного распределения по камере смешения в смесителе.
Для получения качественных многокомпонентных смесей необходимо правильно выбрать смесительный узел, от которого будет зависеть, насколько качественно будет происходить смешивание. Рассмотрев рынок смесителей и их достоинства с недостатками, можно сделать вывод, что: механические смесители (лопастные, барабанные и т. д.) имеют широкий спектр преимуществ. И все же, несмотря на все положительные качества, есть и отрицательные, которые нельзя игнорировать, такие как: высокая энергоемкость, металлоемкость, износ рабочих органов и необходимость защиты движущихся механизмов от пыли [2, 10, 14, 15].
Исходя из данного анализа, мы обратили внимание на инновации в сфере пневматического смешивания, где преимуществами такого оборудования является металлоёмкость, которая ниже чем у механических смесителей, отсутствие движущихся частей и достаточно высокая производительность.
В связи с развивающейся перспективой использования пневматических смесителей можно наметить несколько направлений развития данных смесителей [6, 4, 9].
К перспективным направлениям для дальнейшего развития разработок пневмосмеси-телей можно отнести:
достижение новых технологических возможностей смесительного оборудования за счет эффективного конструирования смесительной камеры;
введение высокотехнологичных режимов воздействия на компоненты сухих смесей;
повышение качества гомогенизации смеси;
снижение металлоёмкости смесительного оборудования.
Исходя из данных перспектив для развития, мы предлагаем свою конструкцию пнев-мосмесителя которая направлена на повышение качества готового продукта за счет увеличения степени однородности путем интенсификации процесса смешивания.
Принцип действия пневмосмесителя для сыпучих материалов со спиральной энергонесущей трубкой (рис. 1) основывается на перемешивании сухих строительных смесей в воздушно-вихревом потоке.
Компоненты для перемешивания, подаются в корпус 1 пневмосмесителя для сыпучих материалов со спиральной энергонесущей трубкой через загрузочные патрубки 6. В корпусе 1 материал подхватывается энергоносителем, например, сжатым воздухом, подающимся одновременно с материалом и истекающим из отверстий в спиральной энергонесущей трубке 4, которая закреплена при помощи держателей 5. Так как отверстия спиральной энергонесущей трубки 4 расположены равномерно, в шахматном порядке, и оси отверстий направлены вверх под углом 30°-35° относительно вертикальной плоскости спиральной энергонесущей трубки 4, в корпусе 1 создается хаотично-вихревой поток воздуха, за счет чего происходит интенсивное перемешивания компонентов. В коническом днище 2 создается разряжение, и после цикла перемешивания готовая смесь выходит через выгрузочный патрубок 3 в осадительное устройство (на рисунке не показано).
Такое решение способствует повышению степени однородности готового продукта за счет интенсификации процесса смешивания, что дает возможность повысить качество и получать сухие смеси с высокой степенью распределения ключевого компонента.
Смешивание состоит из нескольких факторов. Они условно делятся на несколько
групп:
1) фактор полученной смеси (коэффициент трения частиц, физико-химические свойства компонентов, удельный вес материалов, соотношение компонентов одного к другому);
2) фактор смесителя (воздействие энергоносителя на материал, конструкция смесителя, заполнение камеры смешения);
3) факторы процессов смешивания (время смешивания, способ смешивания, режимы и технологические параметры процесса).
Конечным результатов влияния всех факторов будет изменение соотношения одного компонента к другому, изменение распределения концентрации компонентов (однородность смеси) происходящих для отдельных моментов процесса переменной, принимающей то или иное значение с определенной степенью вероятности. В этом случае процесс идет от начального случайного распределения компонентов к упорядоченному [1].
Качественное контролирование смешивание можно производить по ключевой составляющей - равномерного распределения компонентов в двухкомпонентной системе. Классическим методом контролирования распределения компонентов в смеси является метод, предложенный А.М. Ластовцевым для определения коэффициента неоднородности по одному ключевому компоненту [2]:
С0 \ п-1 ' ( )
где С0 - концентрация по массе компонента при идеальном его распределении; Сг - отдельные значения концентрации по массе одного из компонентов в пробах; п - число взятых проб.
Рис. 1. Пневмосмеситель для сыпучих материалов со спиральной энергонесущей трубкой Время, необходимое для создания однородной смеси, рассчитывается следующим об-
разом:
I
итх 14 п
чт
(2)
Для проверки данного расчета смесителя после проведения эксперимента были получены кривые плотности распределения частиц ключевого компонента для полного цикла, которые позволяют рассчитать изменение коэффициента неоднородности смеси в процессе перемешивания. По результатам эксперимента построена кривая отклика для полного цикла перемещений всего исходного количества ключевого компонента в смесителе. На рис. 2 показаны кривые реакции системы при соответствующих значениях объема нагрузки V и интенсивности циркуляционного движения. Среднее время пребывания частиц ключевого компонента за полный цикл определяется по формуле:
(1|)
где Qob - объемный расход материала.
с
0.15 0.1 0.05
К 10
/
/
\ I Ехрег тпепАа/ сиг 'е
А с-а си1а1е11 сиг ve
1 V \\
ч\
N
60
120 150 и 2А0
Рис. 2. Сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей коэффициента
неоднородности от времени 172
Таблица 1
Изменение неоднородности смеси с течением времени перемешивания_
№ Материал Время перемешивания, t Неоднородность материала, %
1 60 14
2 сухая смесь 120 10
3 150 5
4 240 2
Таблица 2 Изменение распределения ключевого компонента с течением времени
№ Материал Время перемешивания, t Распределение ключевых компонентов
1 60 0.15
2 120 0,1
3 150 0,05
4 240 0,01
Согласно кривой плотности распределения времени пребывания (рис. 3), среднее время находится как математическое ожидание значения t в интервале 0<t<tmax.
Вывод. В ходе исследования процесса смешивания сыпучих материалов в пневмосме-сителях были рассмотрены перспективные развития пневмосмесителей, а также была предложена новая конструкцию пневмосмесителя которая направлена на повышение качества готового продукта за счет увеличения степени однородности путем интенсификации процесса смешивания. Было рассмотрено влияние времени смешивания, концентрация ключевого компонента на однородность получаемых смесей и приведена графическая зависимость коэффициента неоднородности от времени.
Список литературы
1. Корнеев В.И. Сухие строительные смеси М: РИФ «Стройматериалы», 2010. 320 с.
2. Дергунов С. А. Сухие строительные смеси (состав, технология, свойства): учебное пособие. Оренбург: ОГУ, 2012. 106 с.
3. Шеметова О.М., Фадин Ю.М. Анализ технических средств для смешения сухих строительных смесей // Сб. статей Международная научно-техническая конференция молодых ученых. 2000. С. 3012-3015.
4. Богданов В.С. Механическое оборудование предприятий промышленности стройматериалов. учеб. пособие. Белгород: БелГТАСМ, 1996. 102 с.
5. Шеметова О.М., Фадин Ю.М. Сухие строительные смеси и смесительное оборудования для их производства // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2020. №12. С. 145-150.
6. Денисов Г.А. Производство и использования сухих строительных смесей // Сухие строительные смеси. 2011. С. 14-18.
7. Орехова Т.Н., Агарков А.М., Голубятников А.А. Направления конструктивно-технологического совершенствования пневмосмесителей для производства строительных материалов // Научный альманах. 2015. №3. С. 124-127.
8. Фадин Ю.М., Шеметова О.М. Применение пневматических смесителей в строительстве // Сб. статей Механизация и автоматизация строительства. 2020. С. 250-254.
9. Фадин Ю.М., Шеметова О.М. Анализ технических средств для смешения сухих строительных смесей // Сб. статей национальной конференции, посвященной 50-тилетию кафедры механического оборудования БГТУ им. В.Г. Шухова. 2020. С. 148-151.
10. Fadin Yu.M., Shemetova O.M., Voronov V.P., Shemetov E.G. Pneumatic mixer with a spiral energy-carrying tube // Environmental and Construction Engineering: Reality and the Future. 2021. С.333-339.
11. Пневмосмеситель для сыпучих материалов со спиральной энергонесущей трубкой: пат. 204403 U1 / Фадин Ю.М., Воронов В.П., Шеметова О.М., Шеметов Е.Г., Лазько Е.В. -Опубл. 10.11.2020.
Фадин Юрий Михайлович, канд. техн. наук, доцент, _fadin.y@mail.ru, Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,
Шеметова Ольга Михайловна, аспирантка, olga95kizilova@gmail. com, Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,
Шеметов Евгений Геннадьевич, аспирант, zshemetov@yandex.ru, Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
RESEARCH OF THE MIXING PROCESS IN A PNEUMATIC MIXER Уи.М. Fadin, O.M. Shemetova, E.G. Shemetov
The article discusses the _ fundamentals of particle behavior in a toroidal grinding chamber of a ^ jet mill, which allow one to determine the profile of tangential _ flow velocities and the boundary size of a particle with the radius of its equilibrium trajectory, at a given height of the grinding chamber. An analytically obtained relationship _ for determining the tangential speed of the air _ flow in the grinding zone, taking into account the amount of air supplied at the exit _ from the nozzle of the energy carrier.
Key words: pneumatic mixer, mixing, building mixtures, vortex mixing, mixer, improvement.
Fadin Yuri Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, fadin.y@mail.ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,
Shemetova Olga Mikhailovna, postgraduate, olga95kizilova@gmail.com, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,
Shemetov Evgeny Gennadievich, postgraduate, zshemetov@yandex.ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov
