Некоторые рекомендации по проектированию и изготовлению роторных дозирующих модулей Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.922; 621.921.34

НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ИЗГОТОВЛЕНИЮ РОТОРНЫХ ДОЗИРУЮЩИХ МОДУЛЕЙ

А.В. Евсеев, О.В. Соколова

Рассмотрены вопросы повышения надежности работы роторных питателей сыпучих материалов, металлических порошков с различными физико-механическими свойствами. Сформулированы основные рекомендации, необходимые для обеспечения качества рабочих поверхностей и покрытий, применяемых при изготовлении данного вида питателей в роторных и бироторных смесительных автоматах.

Ключевые слова: рабочие поверхности, смесь, дозатор, роторная машина, покрытия рабочих поверхностей, сыпучий материал, детерминированного формирования однородности смесей.

Данная статья посвящена решению возможных проблем, возникающих при проектировании и производстве роторных питателей для смесительных модулей, реализующих детерминированное формирование однородности сыпучих смесей [1, 2, 3]. Наглядно виды профилей подобного устройства представлена на рисунке.

е=9о°

а б в г

Возможные виды профиля захватных пазов в рабочем роторе питателя

Как видно из рисунка, оптимальным с точки зрения надёжного захвата и выдачи является профиль пазов по схеме пересекающихся цилиндров рисунок, г. В случаях рисунок, а и в очевидно наличие характерных застойных зон залипания мелкодисперстных сыпучих материалов - А, в результате действия сил адгезии различной природы, а в случае рисунок, б - большие нормальные напряжения о возникающие в зоне захвата пазом сыпучего материала и негативно влияющие на многие технико-экономические параметры питателя и смесителя в целом. Качество поверхности рабочего ротора питателя для увеличения степени надёжности должно быть достаточно высоким, а при условии высокой износостойкости данного рабочего органа рекомендуется его полировка.

В любом случае, приближение углов 0 к 90° обеспечивает максимальные напряжения среза т, что при равномерности распределения о по поверхности паза благоприятно отражается на не уплотнении материала в

нём. Таким образом минимизируется возможность образовании зон зали-пания сыпучего материала, и функционально увеличиваются области концентрации напряжений в нём. Микродоза материала «свободно» отсекается и перемещается из места захвата в зону выдачи в полном объёме. Первые три варианта рабочих пазов дозаторов гораздо более технологичны с точки зрения их изготовления, но могут быть использованы для ограниченного ряда компонентов с фиксированными свойствами.

Для изготовления корпусов роторных питателей необходимо использование широкой номенклатуры цилиндрических и конических фрез. При этом должно быть предусмотрено достаточное количество финализи-рующих операций для обеспечения оптимального качества рабочих поверхностей, сбалансированное с точки зрения стоимости изготовления и соответственно ресурса эксплуатации изделия. Здесь возможно использование различных методов обработки рабочих поверхностей, начиная от простых механических, вплоть до полировки, и заканчивая более сложными электро-физическими и электро-химическими методами обработки и нанесения антиадгезионных покрытий [4-6].

Проведённые научно-технические исследования экспериментальных стендов по изучению процессов дозирования и смешения сыпучих материалов детерминированным способом [3,4] позволили разработать ряд замечаний и рекомендаций, с помощью которых можно будет избежать некоторых ошибок не только на стадии проектирования роторного модуля, но и в дальнейшем - на стадиях отладки и технологического использования:

поверхности роторов питателей лучше всего покрывать антикоррозионным, износостойким покрытием (хромировать, никелировать) с дальнейшей чистовой обработкой поверхности, лучше всего - полировкой;

при использовании в качестве сыпучих компонентов металлических порошков или некоторых солей металлов имеющих магнитные свойства целесообразно в качестве конструкционного материала роторов питателей использовать неметаллические материалы (дерево твёрдых пород, фторопласт и т.п.) с дальнейшей обработкой поверхности;

чтобы избежать налипания частиц компонентов на поверхности от-секателей их также лучше изготавливать из немагнитных материалов (например, из твёрдых пород дерева: дуба, бука и т.п.) с дальнейшей обработкой поверхности;

по возможности необходимо уменьшать зазоры между вращающимися относительно друг друга телами (каруселью, тарой), для того, чтобы пневмодинамика системы была нагружена более слабыми потоками воздуха, не влияющими на гравитационное перемещение частиц компоне нтов;

с этой целью, а также с целью безопасности рекомендуется закрывать рабочую зону смесителя ограждениями (лучше прозрачными), в общем компоновать систему по типу стандартного дизайна АРЛ;

при увеличении производительности машины в целом начинает происходить резкое ухудшение качества продукции, обусловленное образованием на дне тары не элементарных секторов компонентов, а сегментов различной толщины и формы;

также для обеспечения благоприятной пневмодинамики внутри объёма смесителя необходимо по возможности уменьшать высоту тары, а, следовательно, обеспечивать стабильность процессов детерминированного формирования однородности смеси;

с целью обеспечения минимума отклонений и сбоев в системе целесообразно запитывать все её узлы и агрегаты через стабилизирующие значения электрического тока устройства, а также соответствующие фильтры;

если в составе приготавливаемой смеси есть химически активные компоненты, то необходимо располагать соответствующие питатели таким образом, чтобы их микродозы "переслаивались" микродозами химически нейтральных компонентов;

в случае необходимости получение смеси с недетерминированным формированием однородности достаточно смесь полученную детерминированным способом ещё раз "пропустить" через роторный смеситель;

если тара под смесь не используется как конечная упаковка товара-смеси, а пересыпается оттуда ещё куда-либо, то детерминированная однородность нарушается и качество, гарантированное таким способом производства не обеспечивается; для компонентов имеющих форму пластинок, хлопьев (отруби и т.п.) и не обладающих высокими адгезионными свойствами можно изменить форму паза ротора питателя (рисунок) для улучшения захвата и увеличения объёма микродозы, так как известно, что у них низкая насыпная плотность.

Следует отметить, что для каждого конкретного компонента необходимо учитывать весь комплекс взаимосвязанных факторов, в том числе физико-механические, адгезионные, гигроскопические и другие свойства материала [1,6]. Это обуславливает индивидуальную специфику проектирования и производства данного вида дозаторов и питателей. При этом необходимо использовать весь спектр методов обработки изделий и поверхностей, как из металлических, так и из неметаллических материалов.

Список литературы

1. Евсеев А.В. Классификация нонмиксинговых смесевых продуктов и устройств // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2014. Вып. 3. С. 82-94.

2. Соколова О.В. Возможные конструкции смесительных модулей, реализующие способ детерминированного формирования однородности смесей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 6. С.451-458.

3. Евсеев А.В. Постановка задачи математического моделирования процесса детерминированного формирования однородности СМЕСИ сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2015. Вып. 11. Ч. 1. С. 92 - 101.

4. Патент РФ №2271243. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, А.В. Евсеев, и др. Опубл. 10.03.06. Бюл. №7.

5. Патент РФ №2129911. Способ смешения сыпучих компонентов и устройство для его реализации / А.Н. Лукаш, И. А. Клусов, А.В. Евсеев. Опубл. 10.05.99. Бюл. №13.

6. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 216 с.

Евсеев Алексей Владимирович, канд. техн. наук, доцент, ews19 72@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Соколова Ольга Вячеславовна, студент, olya20073@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет

SOME RECOMMENDA TIONS FOR THE DESIGN AND MANUFACTURE OF ROTARY DOSING MODULES

A. V. Evseev, O. V. Sokolova

The authors propose to consider the reliability of rotary feeders of bulk materials, including metal powders with different physical and mechanical properties, and to analyze the optimal conditions of their engineering design. Also formulated the main recommendations in the manufacture, to ensure the quality of working surfaces and coatings, and the use of this type of feeders in rotary and birotor mixing machines.

Key words: mixture, pump, rotary machine, work surfaces, coating the working surfaces, bulk material, determined the formation of the homogeneity of the mixtures.

Yevseev Alexey Vladimirovich, candidate of technical science, doctoral candidate, ews19 72@ mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Sokolova Olga Vyacheslavovna, student, olya200 73@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University