CC BY
32
- © И.И. Михеев, В.И. Горячев,
С.Е. Воробьев, 2014
УДК 662.641.093.6:662.641.047
И.И. Михеев, В.И. Горячев, С.Е. Воробьев
РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОПРИВОДА СУШИЛКИ ВИБРОКИПЯЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Представлена методика расчета геометрических параметров вибропривода кри-вошипно-шатунного типа сушилки для дисперсных материалов. Методика расчета позволяет определить линейные размеры элементов вибропривода, а так же угол а, под которым лонжероны наклонены от устройства загрузки к устройству выгрузки и который позволяет получить такие величины вертикальной и горизонтальной составляющих амплитуды вибрации, при которых порозность транспортируемого виброкипящего слоя и скорость его перемещения становятся оптимальными для конкретного сушимого материала.
Ключевые слова: вибрационная сушилка, вибропривод, лонжерон, газораспределительная решетка, дисперсный материал, виброкипящий слой, порозность.
В настоящее время разработана конструкция сушилки виброкипящего слоя для дисперсных материалов с кривошипно-шатунным механизмом вибропривода, обеспечивающим постепенное уменьшение амплитуды вибрации лонжеронов с установленной в них газораспределительной решеткой при движении сушимого материала к устройству выгрузки (рис. 1) [1, 2]. При этом снижается порозность виброкипящего слоя, что увеличивает теплоотдачу газового теплоносителя сушимому материалу и, как следствие, сокращает время сушки.
Кроме того, лонжероны установлены с наклоном от устройства загрузки к устройству выгрузки под таким углом а (рис. 2), который позволяет получать такие величины вертикальной и горизонтальной составляющих амплитуды вибрации, при которых порозность транспортируемого виброкипящего слоя и скорость его перемещения становятся оптимальными для конкретного материала.
Сушилка (рис. 1) состоит корпуса 1 с газоподводя-щим 2 и газоотводящим 3 коробами, устройства загрузки 4 и выгрузки 5, газораспределительной решетки 6, закрепленной в лонжеронах 7 вибропривода 8. При этом лонжероны шарнирно одним концом прикреплены к штангам вибропривода 8, а другим концом к опорам 9, закрепленным на корпусе сушил- персных материалов с кривошипно-шатунным при-ки 1. водом [1, 2]
Рис. 1. Схема сушилки виброкипящего слоя для дис-
Рис. 2. Схема вибропривода сушилки виброкипящего слоя для дисперсных материалов с кривошипно-шатунным приводом (для наглядности лонжерон показан не в масштабе)
Из рис. 2 видно, что размах колебаний газораспределительной решетки изменяется от максимального МВ в месте загрузки до минимального ОБ в месте выгрузки. На практике размах колебаний не превышает 10 мм и устанавливается с помощью кривошипа вибропривода.
Размах колебаний состоит из вертикальной ВС и горизонтальной МС составляющих в месте загрузки (точка М) и аналогично ЕК и ОК в месте выгрузки (точка О). Вертикальная составляющая совместно с потоком газового теплоносителя способствует созданию виброкипящего слоя сушимого материала, горизонтальная составляющая обеспечивает его перемещение по газораспределительной решетке в зону выгрузки.
Следует отметить, что газораспределительная решетка при вибрации взаимодействует лишь с соприкасающимся с ней монослоем, который, передав свою кинетическую энергию вышележащим слоям, под действием сил гравитации приобретает обратное движение, хотя верхние монослои могут продолжать свое движение вверх [3].
В представленной методике расчета геометрических параметров вибропривода сушилки использованы линейные и угловые размеры элементов вибропривода (рис. 2): Ь1, Ь2 - соответственно высоты точки М (место загрузки) и точки О (место выгрузки) относительно точки качания О шарнирных опор; 11, 12 - соответственно длины горизонтальной проекции лонжеронов от точки М и точки О до центра О шарнирных опор; К1, Я2 - радиуса вибрации точек М и О; у - угол вибрации лонжеронов в процессе работы; а - угол наклона лонжеронов к горизонтали; в1 и Р2 - углы наклона к горизонтали радиусов Я1 и Я2.
Из рис. 2 следует: размах колебаний Ь1 в точке М равен хорде МВ:
2 пИ1 у пИ1 у
~ (1)
L = MB =
360° 180° размах колебаний L2 в точке D равен хорде DE: 2nR2 у nR2 y
L = DE =
360° 180°
(2)
Тогда для точки М имеем: из равнобедренного треугольника МВО:
ZOMB = 180°-Х = 9О°-Х 2 2
из прямоугольного треугольника МВС:
ZBMC = ZOMB -р, = (90° - ^ - Pi); ¿MBC = 8, = 90° - ZBMC = (р, +
Вертикальная АИ1 и горизонтальная А!1 составляющие размаха колебаний с учетом выражения (1):
Ah, = BC = MB • cos Si = ^1. cos fpi + Л;
1 1 180° f 1 2) (3)
Д1 = MC = MB • sin S1 =—• sin I p1
^ • sin fPl +!,.
180° Г1 2) (4)
Поскольку в конструкции вибропривода угол вибрации у значительно меньше углов Р2 и Р2 (у < 0,1°, углы Р2 и Р2 в пределах 5-10°), значения
S1 = |^Р1 , sin |р1 , cos |pi + отличаются от значений Р1, sinP1,
cosP1 менее чем на 1%.
Поэтому для практических расчетов принимаем:
Z81 «ZPl sin||р1 + 2-j- sinP1, cos^ + cosP1. (5)
Из рис. 2 имеем:
sin в = —-, cos в = —.
1 V 1 R (6)
Тогда выражения (3) и (4) вертикальной Ah1 и горизонтальной Al1 составляющих в месте загрузки (точка М) с учетом выражений (6) примут вид:
Д— =^1l A = I.
1 180° R1 180° v (7)
Д = = ь ;
1 180° 180° (8)
На основании выражений (7) и (8), аналогично получаем значения вертикальной ДЬ2 и горизонтальной Д12 составляющих в месте выгрузки (точка О):
ДЬ2 I
2 180° 2 (9) Д12 = Ь2;
2 180° 2' (10)
Текущие значения составляющих по всей длине газораспределительной решетки от точки загрузки до точки выгрузки определяем из выражений:
Ah; =-nL.}i; A, = h ' 180° " ' 180° ' (11)
где: h1 > h. > h2; l1 > l. > l2; Ah1 > Ah. > Ah2; Al1 > Al. > Al2. (12)
При этом h. и l. определяем или графически по чертежу или задаем значение l., после чего определяем значение h. из выражения
h = (l, - l2) ■ tga + h2. (13)
Угол наклона a лонжеронов определяем из выражения (рис. 2):
( 11 -12 ) (14)
Длину 1р газораспределительной решетки определяем из выражения (рис. 2):
(L -l2 ) (8000 -1640)
l = MD = ^—^ = ^-'-. = 6425 мм. (15)
p cos a cos5°40'
Для практического расчета угла a вначале, учитывая опыт работы имеющихся сушилок [2], задаемся в месте загрузки (точка М) размерами l1 и h1 (рис. 2), например: l1 = 8000 мм, h1 = 1000 мм.
Затем, исходя из физико-механических характеристик конкретного сушимого материала, назначаем вертикальные Ah1, Ah2 и горизонтальные Al1, Al2 составляющие размаха колебаний в точках загрузки М и выгрузки D с целью постепенного снижения величины порозности виброкипящего слоя до значений, обеспечивающих оптимальное время сушки, например: Ah1 = 9,50 мм, Ah2 = 2,00 мм, Al1 = 1,22 мм, Al2 = 0,40 мм.
После чего, используя полученные выше выражения, получаем геометрические параметры вибропривода сушилки (рис. 2): радиус качания R1 из прямоугольного треугольника MON:
R1 = Jh2 +12 = V80002 +10002 = 8060 ;
Ah1 • 180° 9,50 • 180° угол качания лонжеронов y из выражения (7): Y =-;-= ттт~л—QC\c\c\ = 0,0 7
nl1 3,14 • 8000
3,14 • 8060 • 0,07 по размах колебании из выражения (1): Ь = —— = —-!-= 9 8 мм;
1 1 180° 180° ' для настроИки вибропривода определяем амплитуду вибрации А1 в месте за-
Ь 9 8
грузки (точка М): А1 = -1 = = 4,9 мм;
. ДЬ2 • 180° 2,00 • 180°
величина [0 из выражения (9): 12 = —2-=-= 1640 мм;
2 2 ^ 3,14 • 0,07°
Д^ • 180° 0,40 • 180°
величина п2 из выражения (10): п2 = —2-=-= 32/ мм;
^ 3,14 • 0,07
угол а наклона лонжеронов к горизонтали из выражения (14):
(hi-h) (1000 -327) = 673 = 010 _o4
tga = "(]1^ "(8000 -1640) = 6360 = °'10' откуда a = 5 40;
длина 1 газораспределительной решетки из выражения (15):
, = mD = ^ = (8000 -1640) = 6425 мм.
p cos a cos 5°40'
В заключение следует отметить, что для использования представленной методики расчета сушилки для материалов с различными физико-механическими характеристиками необходимо создание конструкции вибропривода сушилки с возможностью регулирования величины угла a наклона лонжеронов к горизонтали.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент RU 2525046, МПК F 26 B 17/10, 3/092. Сушилка виброкипящего слоя для дисперсных материалов, опубл. 10.08.14, Бюл. № 22.
2. Горячев В.И., Михеев И.И., Воробьев С.Е. Сушилки виброкипящего слоя для дисперсных материалов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2014. - № 6. -С. 259-263.
3. Горячев В.И. Искусственное обезвоживание торфа: монография. - Тверь: ТвГТУ, 2012. - 184 c. EES
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Михеев Игорь Иванович - кандидат технических наук, доцент, e-mail: mikheev1937@yandex.ru,
Горячев Валентин Иванович - доктор технических наук, профессор, Воробьев Сергей Евгеньевич - аспирант, e-mail: vorobyev.s@bk.ru, Тверской государственный технический университет.
UDC 662.641.093.6:662.641.047
CALCULATION OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF THE VIBRATION DRIVE OF THE VIBRATED LAYER DRYERS FOR PARTICULATE MATERIALS
Mikheyev I.I., Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: mikheev1937@yandex.ru, Goryachev V.I., Doctor of Technical Sciences, Professor, Vorobiev S.E., Graduate Student, e-mail: vorobyev.s@bk.ru, Tver State Technical University.
The article presents a method of calculating the geometric parameters of a crank type vibratory drive of a dryer for particulate materials. Method of calculation to determine the linear dimensions of the vibratory drive elements, as well as the angle a, at which the spars are inclined towards the unloading device. This allows to obtain such values of the vertical and horizontal components of vibration amplitude at which the vibration layer porosity and its rate of movement become optimal for the specific dried material.
Key words: the vibration dryer, the vibrodrive, longeron, gas distribution grid, the disperse material, vibroboiling layer, porosity.
REFERENCES
1. Patent RU 2525046, MPK F 26 B 17/10, 3/092, 10.08.14.
2. Goryachev V.I., Mikheev 1.1., Vorob'ev S.E. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', 2014, no 6, pp. 259-263.
3. Goryachev V.I. Iskusstvennoe obezvozhivanie torfa: monografiya (Artificial turf dehydration: Monograph), Tver, TvGTU, 2012, 184 p.
