CC BY
4
НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
И КОМПЛЕКСЫ
УДК 656. 96
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-471-472
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ НОВЫМ ЭФФЕКТИВНЫМ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИМ ОБОРУДОВАНИЕМ
В.В. Денисов, И.И. Кононов, М.В. Прусов
В данной статье рассматривается существующая технология приготовления комбикорма и проблемы, возникающие при подаче в технологическую линию и при погрузке на подвижной состав. Рассмотрены недостатки существующей технологии и предложено бункерное устройство, защищенное патентом РФ. Данное устройство можно устанавливать в любых производственных емкостях, для обеспечения бесперебойной подачи в технологическую линию и для загрузки подвижного состава.
Ключевые слова: сыпучий груз, погрузка, выгрузка, бункерное устройство.
С каждым годом урожай зерновых грузов возрастает. В 2022г собрали 121,4млн. т, в этом - сбор зерновых составит, по мнению экспертов 150 млн. т.
Следовательно, увеличится и производство комбикормов и продуктов помола зерновых грузов. В процессе производства комбикорма, хранения и погрузки его в подвижной состав возникает проблема с сводообразовани-ем, сегрегацией и зависания груза в бункерах и силосах [1,2].
МП
Рис. 1. Бункерное устройство: 1 - емкость; 2- решето; 4 - выпускная воронка; 5- привод
Данную проблему можно решить с помощью установки в бункера и силоса устройство для регулирования процесса загрузки, хранения и выгрузки. Данное устройство обеспечивает равномерную загрузку груза по всему сечению емкости, создает условия для эффективного хранения и стабильный выпуск в технологическую линию или стабильную загрузку подвижного состава, рис 1. [3].
На рис.2 показана система производства комбикормов, в которой различные единицы оборудования используются как для приготовления комбикормов, так и для загрузки комбикормов в подвижной состав. Красными линиями отмечены, куда необходимо установить предлагаемое устройство для регулирования функционирования бункера. В технологию изготовления комбикорма входят различные операции такие как: дозирование и смешивание разных ингредиентов, взвешивание, но данное оборудование не обеспечивает качественного готового материала, т.к. в емкостях происходит расслоение сыпучей массы по массе, плотности частиц и их форме.
Заводы, изготавливающие комбикорм, применяют различные технологические схемы:
- классическая - компоненты подготавливаются последовательно или одновременно;
- сначала готовятся белково-минеральные, зерновые смеси, а затем дозируются дважды;
- прямой поток.
Классическая схема производства комбикорма представлена на рис. 3. Как видно из рисунка используется большое количество бункеров для обеспечения запасов компонентов для приготовления комбикорма на 8-36 часов. Также большую площадь занимают коммуникации и линии подготовки для различных операций. На рисунке показано красными линиями, где может быть применено разработанное оборудование.
Технология приготовления комбикорма подготовкой смеси с повторным дозированием и без нее представлена на рис. 4. а и 4.б. В данной технологии также отсутствуют устройства и оборудование, обеспечивающие предотвращение расслоения компонентов корма.
Технологические схемы прямоточного потока, требуют помещения с высокими потолками, значит основными емкостями являются силоса.
В настоящее время на предприятиях по приготовлению комбикормов часто применяется последний метод. При данном методе приготовления энергоемкость процесса минимальна и легче поддается контролю, чем при других методах.
Поэтому для управления процессом подачи, хранения и выгрузки сыпучего материала необходимо использовать предлагаемое устройство.
Теоретические и экспериментальные исследования в производственных условиях позволили определить оптимальные параметры конструктивного режима бункера для управления подачей, хранением и выгрузкой на месте.
Исследования на производстве предлагаемого бункерного устройства с управляемым функционированием емкости позволяют не только выявить возможные недостатки конструкции, но и узнать, как предлагаемое оборудование будет влиять на качество продукта по сравнению с существующим.
Склад сырья
трынкой игтшоосй КуКИ И ГОТО1ЫХ БВМД зернового стерженн початков кукурузы
.ПЮТ« ПОПГОТОЕГиГ н или»*«»« £ зернэвого сырьл
Рис.2. Существующая схема приготовления комбикормов: 1- первичный (предварительный) очиститель; 2- зерносушилка; 3- аппарат для разделения сыпучего материала; 4- триер; 5- дозатор; 6- электромагнитный аппарат для разделения сыпучего материала; 7, 9- оборудование для дробления; 8, 20- машина для просеивания; 10- винтовой конвейер; 11- весовой дозатор; 12- миксер-смеситетель; 13- устройство для грануляции; 14- хранилище гидрола; 15- насос; 16- фильтр; 17- бак; 18- воздушное охлаждение гранул; 19- дробитель;
21- весы; 22- мешкозатарочная машина
В связи с этим для подтверждения теоретических изысканий, а также проведенных лабораторных исследований - производственные испытания являются основной целью.
Благодаря теоретическим и лабораторным изысканиям, были найдены параметры предлагаемого бункерного оборудования для изготовления производственного образца, необходимого для проведения производственных испытаний [4,5].
На ОП "Подбельский элеватор" сельскохозяйственного предприятия ООО "Агролюкс" г. Самара было проведено производственное исследование бункерного устройства с контролируемой загрузкой, хранением и выгрузкой.
При исследовании бункерного устройства с контролируемым наполнением, хранением и выгрузкой в первую очередь контролировалось качество процессов загрузки, хранения и выгрузки, определялась надежность и недостатки конструкции в процессе эксплуатации [6].
Выявленные недостатки конструкции оперативно устранялись. Качество готового продукта ПК-57-1-89 постоянно контролировалось.
Данные, полученные в ходе исследования, были использованы для уточнения показателей для различных режимов работы и разработки рабочих параметров для бункерного устройства с контролируемой подачей, хранением и выгрузкой. Все исследования условий производства проводились на отрубях, которые являются одним из компонентов комбикорма.
Производственные испытания бункерного устройства позволили сделать следующие выводы:
- загрузка обеспечивалась равномерно, сегрегация груза не наблюдалась;
- в процессе хранения уплотнение сыпучего груза снижается, а также снижается давление на выпускную воронку бункера;
- в процессе выгрузке сегрегация груза отсутствует и наблюдается стабильное истечение в технологическую линию, следовательно качественные характеристики груза не изменяются в во всем процессе функционирования бункера, т.е. загрузка, хранение и выгрузка груза.
Рис. 3. Классическая технологическая схема производства комбикормов: 1- емкости с зерном: 2- заслонка: 3- ленточный транспортер; 4- магнитный аппарат для разделения сыпучего материала; 5- оборудование для дробления; 6- установка для удаления собранной пыли; 7- машина для просеивания; 8- бункера; 9- дозирующие весы; 10- винтовой конвейер; 11- миксер-смеситель
Рис. 4. Производства комбикормов с различным дозированием: а - с формированием предварительных смесей: 1 - бункеры; 2 - дозирующие весы; 3 - подготовка компонентов; 4 - частичный миксер-смеситель; 5 - подготовка белково-минеральной смеси; б - дозирование предварительных смесей производится однократно: 1 - бункеры; 2 - дозирующие весы; 3 - предварительная обработка зернового и гранулированного сырья; 4 - бункер предварительной смеси (А - зернового и гранулированного сырья; В- белково-минерального); 5 - порционный миксер-смеситель; 6 - предварительная обработка белково-минерального сырья
Бункерные хранилища могут использоваться на всех этапах обработки и хранения зерна и продуктов помола.
Существующие емкости для хранения отрубей представляют собой полые трубы или прямоугольники с коническим выпуском в нижней части.
Основным недостатком использования таких хранилищ является коническая воронка в нижней части. На рис. 5 представлено текущее состояние воронок и их компонентов, а также результаты эксплуатации емкостей с капитальным ремонтом. Данная проблема появляется, когда на выгрузную воронку воздействует вся масса сыпучего груза, находящегося в емкости, в связи с этим увеличивается давление в нижней части хранилища, что приводит к образованию статических сводов, которые задерживают сыпучий груз во время разгрузки емкости.
Рис. 5. Вид на комплекс бункеров с замененными выпускными воронками
Благодаря предложенному бункерному оборудованию давление сыпучего груза внутри емкости распределяется равномерно.
Для производственных испытаний испоьзовали емкость для хранения отрубей высотой 30 м с воронкой 2 м. Хранилище имеет прямоугольную форму, длина каждой стороны составляет 2 м. По всей высоте емкости расположены 10 стабилизирующих решет, прикрепленных к противоположной стенке емкости, которые выполняют несколько функций
- во время загрузки - для предотвращения расслоения и равномерного распределения материала по горизонтальному сечению емкости;
- во время хранения - предотвращение уплотнения сыпучего материала за счет распределения давления по всему вертикальному сечению емкости;
- во время выгрузки из хранилища - устраняет сегрегацию и обеспечивает равномерную выгрузку.
Учитывая описанные выше функциональные возможности, можно сделать вывод, что предлагаемая конструкция обеспечивает заданные режимы функционирования емкости и предназначена для длительной эксплуатации на производстве.
Сравним функционирование существующей емкости и предлагаемой конструкцией с управлением процесса загрузки, хранения и выгрузки.
Существующая емкость функционирует следующим образом. Материал, подлежащий хранению, поступает в емкость компактным потоком через верхний загрузочный люк. Он падает с высоты и распределяется в пирамидальной форме от дна до верха емкости. Когда емкость заполняется, оператор останавливает подачу материала.
При выгрузке груза из хранилища могут образовываться своды. В большинстве случаев при хранении и в дальнейшем выгрузка сыпучего груза в технологическую линию сопряжена с образованием сводов.
Механическое воздействие позволяет бороться со сводообразованием в случае применении таких устройств как: кувалда, лом, вибраторы и пневматические устройства. Такое воздействие нарушает геометрию конструкции и приводят к дальнейшему нарушению стабильности выгрузки. Неровности во внутреннем пространстве могут привести к появлению полок для сводов.
Предлагаемая технология эксплуатации высотных хранилищ заключается в следующем. Оператор включает конвейер и загружает сыпучий материал в хранилище. Благодаря предусмотренным техническим устройствам функционирование емкости соответствует всем требованиям технологического процесса [7].
После непродолжительного хранения в течение одного-двух дней хранимый запас перегружается на железнодорожный транспорт или в технологическую линию. Для этого оператор сначала открывает выходную заслонку хранилища и, используя систему дистанционного управления, последовательно изменяет положение решеток, сначала нижней, а затем двух других, снизу вверх. Эта операция позволяет аккуратно разрушить существующие связи между частицами сырья, стенками емкости и элементами предлагаемого устройства. Сыпучие частицы освобождаются от всех связей, которые образуют своды и больше не препятствуют процессу выгрузки.
Экономические затраты на эксплуатацию и оборудование, рассчитывались для существующего и предлагаемого варианта по известным методикам.
Таким образом, система управления хранения сыпучих грузов в емкости позволяет получить необходимую производительность для широкой номенклатуры сыпучих грузов. Экономическая эффективность использования предлагаемой конструкции составляет 336043,90 руб. для единичного экземпляра, а продолжительность погрузочных операций уменьшается с 1,2 до 0,7 часа.
Список литературы
1. Денисов В.В., Кононов И.И., Прусов М В. Управление процессами загрузки, хранения и выгрузки зерновых грузов в транспортно- складских комплексах // Мир транспорта. М., РУТ, Т. 20. 2022 № 2 (99). С. 60-65
2. Прусов М.В. Бункер для сыпучих грузов без ручного труда // Мир транспорта, Москва, МИИТ Т. 14. 2016. №3 (64). С. 176-181.
3. Prusov M., Kurdyumov V., Pavlushin A. Optimization of the hopper design parameters with a controlled technological process of loading, storage and unloading of bulk materials. Paper presented at the BIO Web of Conferences, 2020. 27. DOI: 10.1051/bioconf/20202700131.
4. Прусов М.В. Оптимизация конструктивных параметров бункерного устройства / Прусов М.В., В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин // УлГАУ ВЕСТНИК. 2020. № 3(51). С. 22-27.
5. Прусов М.В. Теоретическое обоснование параметров процессов загрузки, хранения и выгрузки комбикормов / М.В. Прусов, В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин // УлГАУ ВЕСТНИК. 2020. № 1(49). С. 6-13.
6. Денисов В.В., Прусов М.В., Кожевников В.А. Контроль сегрегации при выполнении транспортно -складских операций с сыпучими грузами // Вестник транспорта Поволжья, СамГУПС. 2020. № 1 (79). С.48- 54.
7. Третьяков Г.М., Прусов М.В., Денисов В.В., Кононов И.И. Экспериментальные исследования хранилища сыпучих грузов в транспортно-технологических комплексах // Вестник транспорта Поволжья, СамГУПС. 2020. № 5 (83). С. 56-61.
Денисов Владимир Васильевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Кононов Иван Иванович, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Прусов Максим Владимирович, канд. техн. наук, доцент, mak-prusov@yandex. ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
PROVISION OF TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL SYSTEMS WITH NEW EFFICIENT RESOURCE-SAVING
EQUIPMENT
V.V. Denisov, I.I. Kononov, M. V. Prusov
This article discusses the existing technology of compound feed preparation and the problems that arise when feeding into the production line and when loading onto rolling stock. The disadvantages of the existing technology are considered and a bunker device protected by a patent of the Russian Federation is proposed. This device can be installed in any production tanks to ensure uninterrupted supply to the production line and to load rolling stock.
Key words: bulk cargo, loading, unloading, bunker device.
Denisov Vladimir Vasilyevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Samara, Samara State Transport University,
Kononov Ivan Ivanovich, candidate of technical sciences, dоcent, [email protected], Russia, Samara, Samara State Transport University,
Prusov Maxim Vladimirovich, candidate of technical sciences, dоcent, mak-prusov@yandex. ru, Russia, Samara, Samara State Transport University
УДК 62.52
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-475-476
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНОЙ ТЕХНИКОЙ
А.В. Лысянников, Д.М. Теслин, Р.Б. Желукевич, А.В. Егоров, М.В. Меснянкин, Ю.Ф. Кайзер, Н.А. Слипченко, Н.Е. Сергиенко
Проведен анализ систем автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой. Существующие системы имеют функциональные ограничения, не позволяющие полноценно использовать их на технике, применяемой для удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий. Основными ограничениями их применения является: недостаточное количество одновременно контролируемых параметров рабочего органа, двигателя и самой базовой машины; привязка параметров к работам с грунтом (планирование, разравнивание), на ограниченной территории; необходимость наличия цифрового проекта работ; необходимость подготовительных работ (установка копирных опор); отсутствие возможности автоматического выбора оптимальных параметров установки рабочего органа и режимов резания в реальном времени, обеспечивающих повышение энергоэффективности и производительности технологического процесса. Модернизация существующих систем позволит обеспечить их эффективное применение для техники, используемой при выполнении работ по удалению снежно-ледяных образований с дорожных покрытий.
Ключевые слова: система автоматического контроля и управления, рабочий орган, строительно-дорожная техника, контроль, угол установки, угол резания, дорожное покрытие.
Увеличение протяжённости автомобильных дорог и географическое положение Российской Федерации обуславливают необходимость повышение качества выполняемых работ по их зимнему содержанию [1]. Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года предусматривает разработку и внедрение новых способов содержания автомобильных дорог в зимний период с целью снижения негативного влияния противогололедных
