CC BY
20
-□ □-
Розроблено схему установки з гидропм-пульсним приводом для двокомпонентно-го вiброударного зневоднення вiдходiв харчо-вих виробництв, що забезпечуе у порiвняннi iз установками для однокомпонентного зневоднення тдвищення продуктивностi робочого процесу та зниження ктцевог вологостi великих порцш видходЯв при менших енергетичних витратах. Наводяться формули для розра-хунку основних параметрiв навантаження при використанш пропонованог установка, даеть-ся оцтка гг економiчног ефективностi
Ключовi слова: установка з гидропмпуль-сним приводом, двокомпонентне вiброударне
зневоднення, видходи харчових виробництв
□-□
Разработана схема установки с гидроимпульсным поводом для двухкомпонентного виброударного обезвоживания отходов пищевых производств, обеспечивающей по сравнению с установками для однокомпонентного обезвоживания повышение производительности рабочего процесса и снижение конечной влажности больших порций отходов при меньших энергетических затратах. Приводятся формулы для расчета основных параметров нагрузки при использовании предлагаемой установки, дается оценка ее экономической эффективности
Ключевые слова: установка с гидроимпульсным приводом, двухкомпонентное виброударное обезвоживание, отходы пищевых
производств -□ □-
УДК 66.066
|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.49272|
розробка та досл1дження установки для двокомпонентного в1броударного зневоднення в1дход1в харчових виробництв
I. В. Севостьянов
Доктор техычних наук, доцент* E-mail: ivansev70@mail.ru О. В. Пол^ щук
Кандидат техычних наук** E-mail: polischuk@vntu.edu.ua А. В. Слабкий
Кандидат техычних наук* E-mail: slabkiyandrey@gmail.com *Кафедра металорiзальних версталв та обладнання автоматизованого виробництва **Кафедра менеджменту будiвництва та цивтьноТ оборони Вшницький нацюнальний техшчний уыверситет вул. Хмельницьке шосе, 95, м. Вшниця, УкраТна, 21021
1. Вступ
Вiброударне зневоднення на установках з гiдроiм-пульсним приводом (Г1П) е одним з найб^ьш ефек-тивних способiв, що може використовуватись для утилiзащi вiдходiв харчових виробництв (спиртово! барди, пивно! дробини, бурякового жому, кавового та ячмшного шламу) [1]. За результатами проведених нами на вiбропресi з Г1П експерименпв [2], кшцева волопсть ик порцiй вказаних вище вiдходiв пiсля однокомпонентного вiброударного зневоднення не перевищувала ик=20-25 % [1], а розрахункова продук-тившсть промислового обладнання для потокового вiброударного зневоднення складае 500-600 т зневод-нених вiдходiв за добу, при енергоемност 2,7 кВттод/т видалено! з них рвдини [3].
2. Аналiз лiтературних даних i постановка проблеми
Але для використання пропонованого обладнання на великих тдприемствах потрiбна ще вища продук-тивнiсть. Збiльшення з щею метою об'eмiв порцiй вiдходiв, що зневоднюються, призведе до зменшення в
ходi зневоднення навантаження на внутрiшнi шари, погiршення умов для перюдичного рiвномiрного пе-рерозпод^ення по об'ему порцп твердих частинок, все щiльнiшого укладання та видалення з промiжкiв рiдини [1], а отже й до тдвищення кшцево! вологост вiдходiв. Останне, в свою чергу, негативно позначиться на загальнш ефективност пропонованого способу.
Рядом авторiв, наприклад у роботах [4, 5], пропону-ються бiльш досконалi конструкцп шнекових пресiв, але вони забезпечують лише статичне навантаження вiдходiв, в результат кiнцева вологiсть знаходиться в межах 30-76 %. При цьому менше значення даного параметра досягаеться за рахунок суттевого знижен-ня продуктивносп робочого процесу. Так само, для зменшення ик при зневодненш вiдходiв на стрiчкових пресах намагаються мiнiмiзувати товщину шару, що проходить через робочу зону обладнання, однак в результат падае й продуктивнiсть [6].
У робот [7] запропонована схема барабанно! су-шарки, в робочих зонах яко! для пiдвищення ефек-тивност зневоднення бурякового жому створюеться деюлька температурних та гiдродинамiчних режимiв для послщовного видiлення рiдкоi фази, що мае рiзнi форми зв'язку з частинками основи. Незважаючи на
©
це термiчнi способи зневоднення залишаються най-бiльш енергоемними [1].
Використання вiбрацiй, як додаткового наван-таження при зневодненш на шнекових пресах та прес-сушарках [8], також не може забезпечити знач-ного пiдвищення 1х ефективностi через те, що вщходи при цьому не пiддаються ударним впливам, а основне навантаження е статичним.
У робоп [9] розроблеш схеми обладнання з Г1П для багатокомпонентного вiброударного пресування заготовок з непластичних порошюв. При цьому теоретично та експериментально обгрунтовано, що застосування даного обладнання забезпечуе у порiвняннi iз одноком-понентним вiброударним пресуванням пiдвищення ре-зультуючих густини, рiвногустини та мiцностi особливо великогабаритних заготовок, за рахунок створення умов для додатково! рухомостi частинок матерiалу у декiлькох площинах, кращого та бiльш рiвномiрного перерозподiлення по об'ему прес-форми [2].
З врахуванням вищевикладеного, у випадку використання багатокомпонентного вiброударного навантаження для зневоднення вiдходiв харчових виробництв слщ також очжувати пiдвищення ефек-тивностi. Однак вiдомi схеми обладнання для ство-рення такого навантаження [2, 9] е не щлком придат-ними для впровадження 1х у харчовш промисловостi, оскiльки в них не врахована специфжа оброблюваних матерiалiв, особливост реалiзацii технологii зневоднення та не забезпечена можлившть безперервно! (потоково!) реалiзацii робочого процесу у автоматичному режимь
3. Мета та задачi дослщження
Метою роботи е тдвищення ефективностi обладнання з Г1П для вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв (пiдвищення продуктивностi, зниження енергоемност та кiнцевоi вологостi ввдхо-дiв), за рахунок забезпечення двокомпонентного вiброударного навантаження.
Для досягнення дано! мети розв'язуються двi ос-новнi задачi:
- розробка схеми високоефективно! установки з Г1П для двокомпонентного вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв;
- обгрунтування ефективностi розроблено! установки та одержання залежностей для визначення ос-новних параметрiв навантаження при и використаннi.
4. Вимоги, що пред'являються до розроблювано! установки
Шд час розробки схеми установки для двокомпонентного вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв брався до уваги весь досввд створення та використання як вiбропресiв для вiброударного навантаження непластичних порошкових матерiалiв [2], так й обладнання харчово! промисловосп [1]. При цьому враховувались таю основш вимоги:
- забезпечення достатньо високих показниюв еко-номiчноi ефективност зневоднення: кiнцевоi вологос-тi вiдходiв не нижчо! ик=20-25 %, продуктивносп за
зневодненими вiдходами 600-800 т за добу, середньо! енергоемностi не вищо! 2,5 кВттод/т;
- реалiзацiя двокомпонентного вiброударного зневоднення у безперервному потоковому або перюдич-ному автоматизованому режимг,
- здiйснення не менше нiж трьох послiдовних ста-дiй зневоднення з поступовим тдвищенням вiд стадп до стадп й упродовж окремих стадш iнтенсивностi навантаження для оптимiзацii витрат енергii та часу;
- реалiзацiя принаймнi останньо! стадii зневоднення у прес-формi закритого типу, що забезпечить не-обхiдну iнтенсивнiсть навантаження та вказаш вище значення ик;
- здшснення всiх стадiй зневоднення на однш уста-новцi з мiнiмiзацiею витрат допомiжного часу;
- спрощення конструкцп установки, зменшення и матерiалоемностi, тдвищення надшносп, мiнiмiзацiя витрат часу й кошпв на обслуговування та ремонт;
- забезпечення автоматизованого безстутнчасто-го й точного регулювання в широких межах робочих параметрiв установки для реалiзацii оптимального режиму навантаження залежно вщ заданих початкових та кшцевих фiзико-механiчних характеристик вщхо-дiв, що зневоднюються та вщ iнших параметрiв ефек-тивност зневоднення;
- мiнiмiзацiя або усунення негативних впливiв з боку установки на людину й навколишне середовище.
5. Розробка схеми установки з Г1П для тристадшного двокомпонентного вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв
На рис. 1 наведена розроблена з врахуванням ви-щевказаних вимог схема установки з Г1П для двокомпонентного вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв. Працюе установка таким чином. Вiдходи харчових виробництв з початковою во-лопстю ип=95-97 % перiодично подаються у баки 1, де накопичуються. Вмикаеться допомiжний гщро-привод гiдроцилiндрiв 8, робоча рщина подаеться в штоковi порожнини (поршневi порожнини спо-лученi зi зливом). Поршнi гiдроцилiндрiв 8 i разом з ними заслшки 29 (розрiз Б-Б на рис. 1) розходяться в протилежш сторони до упора. В результат вщхо-ди з бакiв 1 по гумовотканинних трубах 3 та через отвори в пуансош 7 стжають у прес-форму 15 i за-повнюють И доверху. Допомiжний гiдропривод та гiдроцилiндри 8 забезпечують змiщення заслiнок 29 у вихщш положення, таким чином, останнi перекри-вають отвори у пуансонi 7. Шсля цього робоча рiдина вщ допомiжного гiдропривода подаеться у штоковi порожнини гiдроцилiндрiв 12, в результат пласти-ни 14 входять у пази пуансона 7 (розрiз Б-Б на рис. 1) й обмежують його перемщення вiдносно прес-фор-ми 15. Запускаеться Г1П установки з восьмиходовим вiброзбуджувачем [2] (на схемi не показаний), що забезпечуе перюдичну змiну тиску робочо! рiдини в межах вщ р2=4 МПа до р1=11 МПа у поршневiй порож-нинi гiдроцилiндра 2 згiдно iз «трикутним» законом, а в порожнинах гiдроцилiндрiв 19 - за «ампульсним» законом [2]. Внаслiдок цього, поршень гщроцилшд-ра 2 i разом з ним траверса 6 з шерцшними маса-ми 4 та пуансоном 7, прес-форма 15 з порщею вщхо-
дiв 17, що зневоднюються та заслшкою 22, Bi6poc-тiл 26 з напрямним кшьцем 11 (po3pi3 Д-Д на рис. 1) здшснюють вертикальш зворотно-поступальнi пере-мiщення з частотою v до 60 Гц i амплiтудою A до 3 мм (даш параметри навантаження можна змшювати). На етапi збiльшеннi тиску в гiдроцилiндрi 2 i ходу вниз вказаних рухомих елеменив стискаються пружи-ни 18, наприкiнцi ходу вiбростiл 26 вдаряеться об станину 10 (даний ударний iмпульс передаеться прес-формi 15 i порцiï вiдходiв 17). На еташ зменшен-ня тиску в гiдроцилiндрi 2 пiд впливом стиснених пружин 18 реалiзуеться зворотний хщ рухомих еле-ментiв вверх (попередне стискання пружин, а отже й зусилля повернення можна регулювати за допомо-гою гвинив 9). Наприкiнцi ходу вверх вiбростiл 26 вдаряеться об торщ чотирьох обмежувальних гвин-ив 28 (вид А на рис. 1), за допомогою яких можна також задати величину ходу рухомих елеменпв. Одночасно, ще на еташ руху вiбростолу 26 вниз збшьшуеться тиск в гiдроцилiндрах 19, '¿х плунжери висуваються в протилежш сторони (розрiз Б-Б на рис. 1) i через важелi 23 забезпечують поворот вiбро-столу i зв'язаних з ним рухомих елеменпв навколо вертикальноï осi. При цьому стискаються пружини 27 ('¿х попередне стискання задаеться гвинтами 24). На еташ зменшення тиску в гщроцилшдрах 19 стиснеш пружини 27 повертають рухомi елементи навколо вертикальноï о« у вихiднi положення. Таким чином, при повторюванш описаних еташв циклiв змiни тиску у Г1П рухомi елементи здiйснюють перiодичнi зворотно-гвинтовi рухи. При цьому поворот пуансона 7 навколо вертикальноï о« забезпечуеться за раху-нок установлення його в упорному тдшипнику кочен-ня 5, а рухомiсть заслшки 22 вiдносно кронштейна 19 реалiзуеться завдяки '¿х штифтовому з'еднанню (роз-рiз Г-Г на рис. 1).
Результатом даних зворотно-гвинтових перемщень е перюдично змiнюване за величиною i напрямком двокомпонентне вiброударне iнерцiйне навантаження порцп вiдходiв 17 у прес-формi 15, '¿х струшування, перемiшування й витискання рщини з промiжкiв мiж твердими частинками. При цьому вертикальна скла-дова навантаження сприяе перетiканню рвдини вниз у бiк заслiнки 22, а вiдцентровi сили витискають ïï з серединних шарiв до стшок прес-форми 15. У заслш-щ 22 та в стiнках прес-форми виконане велике число дрiбних отворiв 23, 16, закритих зсередини металевою фiльтрувальною сiткою, що затримуе твердi частинки вiдходiв. Рiдина ж проходить через осередки сггки, отвори 23, 16 та зливаеться у бак 20, звщки йде в ка-налiзацiю. На данiй першiй стадп попереднього зневоднення порцп 17 навантаження на rnï з боку пуансона 7 вщсутне, осюльки останнш зафжсований пластинами 14 вщносно прес-форми. Авторами з використан-ням стенду з Г1П були проведет експерименти з одно-компонентного вiброударного зневоднення спиртовоï барди, бурякового жому та кавового шламу з ип=95 %. Пiсля реалiзацiï стадп '¿х попереднього зневоднення без навантаження пуансоном тривалктю 13-15 с воло-гiсть вiдходiв не перевищувала Uri=85-87 % [3].
На другiй стадп зневоднення Г1П вимикаеться. З використанням допомiжного гiдропривода й гщро-цилiндрiв 12 пластини14 вiдводяться вiд пуансона 7. Запускаеться ще один допомiжний гщропривод, що
подае робочу рщину у поршневу порожнину пдроци-лшдра 2 (штокова порожнина останнього сполучена зi зливом). Пуансон 7 повшьно опускаеться, здшсню-еться статичне пресування порцп 17 у прес-формi 15. Тривалкть другоï стадiï пiд час зневоднення вiдходiв на стендi з Г1П [3] складала 10 с, тсля чого вологiсть '¿х знижувалась до ик2=76-78 %.
На третш стадiï зневоднення вимикаеться допо-мiжний гiдропривод i знову вмикаеться Г1П (але пуансон 7 залишаеться незафiксованим вiдносно прес-фор-ми 15). Рухомi елементи здiйснюють зворотно-гвин-товi перемiщення навколо вертикальноï осi, реалiзу-еться найбiльш iнтенсивний режим двокомпонентного вiброударного навантаження вiдходiв 17 у прес-фор-мi 15 з перюдичним стиканням '¿х пуансоном 7. За результатами експерименпв [3], тсля завершення третьоï стадп однокомпонентного вiброударного зневоднення вiдходiв тривалiстю 28-30 с, з використанням статичного притискання пуансона до порцп вiдходiв кшцева волопсть останнiх складала ик3=22-25 %. Очевидно, що тсля двокомпонентного вiброударного зневоднення на установщ, показанiй на рис. 1 вона буде ще нижчою, а продуктившсть робочого процесу - вищою, оскiльки завдяки додатковш динамiчнiй складовiй навантаження, забезпечуеться б^ьша рухомiсть рiдини в серед-нiх шарах порцп й покращення умов для ïï витiкання назовш. Зокрема, авторами були проведенi попередш експерименти зi зневоднення на вiбропресi з Г1П моделi 1МЗГК-5 [2] зi зворотно-гвинтовим рухом вiбростолу порцш вiдходiв трьох вказаних вище видiв. Пiсля ïх попереднього двокомпонентного вiброударного зневод-нення без використання пуансона (оптимальна три-валiсть стадiï складала 11-13 с) волопсть вiдходiв не перевищувала URi = 83-85 %, при цьому об'ем порцш, що зневоднювався, у порiвняннi iз однокомпонентним вiброударним зневодненням, збiльшився у 2,3 рази - з 1,1310-3 м3 до 3,8-10-3 м3, що забезпечуе ввдповщне наро-щування продуктивностi робочого процесу.
Шсля остаточного зневоднення порцп вiдходiв на пропонованш установцi (рис. 1) Г1П вимикаеться. Запускаеться допомiжний пдропривод пдроцилшд-ра 13. Робоча рщина подаеться у його штокову порожнину, поршнева зв'язана зi зливом. Поршень гвд-роцилiндра 13 змщуеться вправо за схемою, разом з ним висуваеться заслшка 22, таким чином, повшстю вiдкриваеться нижнiй перерiз прес-форми 15. Вмикаеться допомiжний гiдропривод гiдроцилiндра 2, в результат його поршень i разом з ним траверса 6 з пуансоном 7 опускаються вниз, виштовхуючи зневоднену порщю 17 з прес-форми 15 на верхню плку стрiчко-вого конвеера 25. Останнш транспортуе зневоднеш вщходи у контейнер-збiрник (на схемi не показаний). Тим часом за допомогою пдроцилшдра 2 i його гвд-ропривода траверса 6 з пуансоном 7 шдшмаються у граничне верхне положення. Пдроцилшдри 13 за-безпечують установлення пластин 14 у пази пуансона 7. Далi пуансон опускаеться до упору пластин 14 в торець прес-форми 15. Заслшка 22 установлюеться у вихщне положення, повшстю перекриваючи нижнш перерiз прес-форми. Ввдкриваються заслшки 29 й на-ступна порщя вiдходiв, що зневоднюються заповнюе прес-форму. Далi описаний цикл тристадшного зневоднення повторюеться необхщне число разiв у без-перервному режимi при автоматизованому керуваннi.
Рис. 1. Схема установки з Г1П для тристадтного двокомпонентного в1броударного зневоднення вщход1в харчових виробництв
вiбростiл не доходить до станини й не вдаряеться об не! ефектив-шсть вiброударного зневоднення буде суттево падати. Тому зна-чення А залежт вiд положення гвинтiв 28. Максимальна Amax, що може бути забезпечена при заданих параметрах Г1П може бути наближено визначена з умо-ви рiвноваги
р1тах5п + m Eg =
= Спр.в(2 п+ zп.с+ A max) + Спр.гАтах, (1)
де pimax - максимальне для да-ного Г1П значення р1; Бд - пло-ща поршня гiдроцилiндра 2; m^ - сумарна маса рухомих еле-ментiв установки (поршня зi штоком гiдроцилiндра 2, траверси 6 з шерцшними масами 4, пуансона 7 з пдроцилшдрами 8, 12, прес-форми 15 iз порщею вщхо-дiв 17 та заслшкою 22, вiбросто-лу 26 з напрямним юльцем 11); спр.в, спр.г - ЖOрCTKOCTi пружин 18, 27; Zh - попередне стискан-ня пружин 18 за допомогою гвин-^в 9; znx - попередне стискання пружин 18 шд впливом сили тя-жiння рухомих елемен^в
Zn. = m E ^Спр.в. (2)
Тодi з формул (1), (2) отримуемо
6. Визначення параметрiв навантаження при двокомпонентному вiброударному зневодненнi та оцiнювання ефективностi пропоновано! установки
З врахуванням результатiв теоретичних та екс-периментальних дослiджень установок з Г1П для багатокомпонентного вiброударного пресування заготовок з непластичних порошкових матерiалiв
[2] та обладнання з Г1П для однокомпонентного вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв [1], як основш параметри навантаження, реалiзованого при використаннi пропоновано! установки (рис. 1) приймаемо: частоту V коливань вiбростолу 26, амплiтуду А його перем^ень у вертикальному напрямку, максимальний кут повороту Фтах вiбростолу навколо вертикально! осi, макси-мальнi осьовий тиск ротах та вiдцентровi зусилля Fв.max, створюванi у середовищi порцп вiдходiв 17 у продовж циклу спрацьовування Г1П на третш стадп зневоднення. Очевидно, що саме вщ цих параметрiв, в першу чергу, залеж^ь iнтенсивнiсть навантаження вiдходiв, рухомiсть !х твердих частинок та рщинно! фази, а отже й показники економiчно! ефективностi розглядуваних процесiв.
Величина А дорiвнюватиме попередньо установь леному зазору мiж нижньою поверхнею вiбростолу 26 i верхньою поверхнею станини 10. У випадках, коли
A =
max
р^ахБ п + mEg - Cn,G(Z п + mEg/спр.в)
Спр.в+ Сп
(3)
Вибрана A мае бути менша за Amax, розраховану за формулою (3).
Частота v лшшних перемiщень вiбростолу, що здш-снюються при змiни тиску робочо! рщини в поршневiй порожнинi гiдроцилiндра 2 за «трикутним» законом [2], може бути розрахована як
(4)
де ^.х, tз.х - тривалiсть прямого та зворотного ходiв поршня пдроцилшдра 2.
Аналiз осцилограм перемiщень виконавчих елемен-тiв Г1П при прямих i зворотних ходах з вiброзбуджува-чами «на входЬ» та «на виходЬ» показуе, що вони мають в основному лiнiйний характер [1]. Якщо при цьому також знехтувати стисливютю робочо! рiдини в гiдросистемi Г1П (при Змiнi тиску вщ р2=4 МПа до р1тах=11 МПа гус-тина мiнерального мастила марки АМГ-10 змiнюеться всього на 0,35 % [10]), то ^.х можна наближено знайти як
tn, = Qn/Sn ■ A,
де йн - подача насоса Г1П.
1
При визначенш t3x враховуемо, що на еташ повер-нення поршня пдроцилшдра 2 у вихщне положення тиск у його поршневш порожнинi, згвдно i3 експери-ментально отриманими осцилограмами [1], зменшу-еться до величини р2 практично миттево. Вiдповiдне рiвняння руху матиме вигляд
mх a = спр.в(2п + mхg /спр.в + A) + Спр.гА- P2S - mxg - R, (6)
де R - сила тертя мiж напрямним кiльцем 11 та пль-зою, в якш воно перемiщуеться, що наближено може бути визначена, як R=0,2.p2S^
Кшцеву швидкiсть вiбростолу 26 в момент повер-нення його у вихвдне верхне положення знаходимо як
; = VAI.
(7)
Тодi tg^, з врахуванням формул (6), (7), може бути обчислена за виразом
t = = -
А ■ m.
спр.в (zn + mxg / спр.в + а) + cnp.rа -12 ■ p2sn - mxg
. (8)
У роботi [1] наведен формули для визначення тривалост кожного з чотирьох етапiв роботи Г1П з вь брозбуджувачем «на входЬ> при «импульсному» законi змши тиску у гiдроцилiндрi привода [1, 2] (за даним законом ввдбуваеться змша тиску у порожнинах пд-роцилiндрiв 19 розглядувано! установки). У продовж двох перших з вказаних етатв тривалштю tI, tII плун-жери гiдроцилiндрiв здiйснюють прямий хщ, на тре-тьому етапi тривалктю tIII вiдбуваeться 1х повернення у вихщш положення, у продовж четвертого етапу тривалштю tIv при нерухомих плунжерах пдроцилш-дрiв 19 у пдроакумуляторах Г1П накопичуеться енер-пя для здiйснення наступного циклу [1, 2]. Осюльки гiдроцилiндри 2, 19 мають загальний Г1П з одним восьмилшшним вiброзбуджувачем [2], необхiдно, щоб виконувалась умова з врахуванням яко1 вибираються параметри Г1П, що визначають tI, tII, tIII, tIv.
1
tI + tII + t III + tIV
-<v.
(9)
Значення ро тах в момент часу t=ta.x обчислюемо за формулами
po max = F"zImax + F«zIImax ; FмzImax=PlSп+ml(a-g);
Sм
FMzImax =mп(a-g)+
+Спр.в^п+тх g/Cпр.в+A)+Cпр.гА-0,2.рlSп,
(10)
в яких FмZImax, FмZIImax - зусилля створюваш на ниж-ньому перерiзi пуансона 7 та на верхнш поверxнi заслiнки 22; mi, mu - маси верхнього виконавчого елемента установки (включае маси поршня та штока пдроцилшдра 2, траверси 6 з шерцшними масами 4, пуансона 7 з пдроцилшдрами 8, 12) та нижнього виконавчого елемента (дорiвнюе сумi мас прес-форми 15 iз порщею вiдxодiв 17 та заслшкою 22, а також вiбросто-
лу 26 з напрямним юльцем 11); SH - площа поперечного перерiзу порцп вiдxодiв 17.
Для визначення 9max складаемо рiвняння руху при поворот навколо вертикальноï оа вiбростолу 26 з напрямним юльцем 11, прес-форми 15 iз заслiнкою 22 та порцiею вiдxодiв 17, а також пуансона 7 з пдроцилшдрами 8, 12 на першому еташ змши тиску у порожнинах гiдроцилiндрiв 19
Jx Ф = 2 ФАлг - 2 ^спр.вФ^г2 -(F„
+ F , f .
мzImax мzIImax I т
) fTdn/2;
0 < t < tI,
(11)
де Je - сумарний момент шерцп вказаних вище обер-тових елеменпв установки; ф - поточне значення кута ïx повороту; г - радiус вiбростолу 26; Sпл - площа плунжерiв гiдроцилiндрiв 19; fx - зведений коефiцiент тертя тдшипника 5 [11]; dп - внутршнш дiаметр тд-шипника.
За допомогою рiвняння (11) знаходимо значення «LaxI = ф(tI ).
Далi складаемо рiвняння руху при поворотi обер-тових елеменпв установки на другому еташ змши тиску у порожнинах гiдроцилiндрiв 19
Jx^> = 2 ■ Спр> г2 - (F„zImax + F„zIImax ) fxdп /2; t, < t < tI, (12)
за допомогою якого визначаемо ф,^ = ф(^ ).
Тодi значення фтм знаходимо як
Tfnax TmaxI TmaxI *
Величину FB.max розраховуемо за формулою
Fe.max = m^H ",
п
(13)
(14)
де тм - маса порцп вiдxодiв 17; romaxI - кутова швид-кiсть порцп 17 в момент часу t = tI визначаеться за допомогою рiвняння (11) як ramaxI = ф (tI ).
З врахуванням наведених вище експерименталь-них даних визначимо ефектившсть пропонованоï установки (рис. 1) у порiвняннi iз ефектившстю обладнання для однокомпонентного вiброударного зневоднення [3] при реалiзацiï першоï стадп пропонованоï послщов-ностi зневоднення.
Добова продуктившсть попереднього однокомпонентного - Пзо та двокомпонентного - Пзд вiброудар-ного зневоднення складатиме
П.„ = -
SM.OHMpM
1,3 ■ 0,2 ■ 998 ■ 3600 ' 13 + 2 +10 + 2
8 ■ 3 = 830,3, т
S H р
П =_м.д мГм_t n =
з д _ t +1 +1 +1 +1 зм зм _ 4д + 1п1 + L з + 1п2+ пл
2,99^ 0,2 ■ 998 ■ 3600
2+2
8■З = 1909,8 т
(15)
де рм - початкова густина вiдxодiв•, tlо, tlд, tпl, t3, tп2, tпл - тривалiсть першоï стадiï зневоднення при однокомпонентному i двокомпонентному зневоднен-
v
т, тривалшть вiдкривання заслiнок 29 (рис. 1), запо-внення вiдходами прес-форми 15, закривання засль нок 29 (в установщ для однокомпонентного зневоднен-ня використовуеться аналогiчна система заповнення прес-форми), установлення пластин 14 у пази пуансона 7 та 1х вщсування тсля зневоднення (в попереднш установцi пластин 14 та 1х привода немае, тому для не! дана складова не враховуеться); tзм - середня трива-лшть безперервно! роботи обладнання у продовж одш-е1 змiни; пзм - юльюсть змiн у продовж доби.
Енергоемшсть однокомпонентного - Езо та двоком-понентного - Езд вiброударного зневоднення розрахо-вуемо як [3]
Е „ =
Е„ =
Nд1 (tpl + tn2) + NrMnt1o .
Sm.oHm Рм (Un - UKlo) ' Nд1 (tpl + t„2 )+ Nд2tпл + Nrant^
S H Р (U - U1) '
м.д м ~m \ п к1д/
(16)
де Nдl, NД2 - потужностi насосно! станцii допомiжного привода при перемщенш заслiнок 29 та пластин 14; - потужшсть насосно! станцп Г1П.
Значення Nд1, NГIП установки для однокомпонентного вiброударного зневоднення були розрахованi у робот [3]. Потрiбна NГIП при двокомпонентному зневодненш буде такою самою, як й при однокомпонентному, осюль-ки прямий хвд плунжерiв гiдроцилiндрiв 19, що забез-печують прикладання друго! компоненти вiброударно-го навантаження, ввдбуваеться в основному за рахунок розрядки гiдроакумуляторiв, якi заряджаються тд час прямого ходу поршня гвдроцилшдра 2.
Значення Nд2 визначаемо як [3]
N,2 =
(S 12t
п12 п
"Sш12tпл )' ^х12Рд2
^е.д2 '^н.д2 '^м.д2
(7,8510-5 1+5,9 10-5 1)' 0,11106
(Ü 7 0,82 0.
= 19,65 Вт (17)
де Sп12, Sш12 - площi поршнiв гiдроцилiндрiв 12 з боку поршнево! i штоково! порожнин; 1х12 - хiд поршшв гiдроцилiндрiв 12; рд2 - потрiбний номiнальний тиск у нагнiтальнiй пдролшп привода; Пе.д2, Пн.д2, Пм.д2 - ККД електродвигуна, насоса та муфти привода.
Тодi енергоемнiсть за формулами (16)
Е = 157 (2 + 2) +12203,5 13
3600
= 22,1 кВт-год/т;
1,3 ■ 0,2 ■ 998 ■ (0,95 - 0,85) 1000 ■ 1000
157 (2 + 2) +19,65■ 2 +12203,5 11 3600
Е =----=
зд 2,99■ 0,2■ 998 (0,95-0,83) 1000 1000
= 6,78 кВт.год/т,
що доводить нам порiвняно високу економiчну ефек-тившсть пропоновано! установки.
6. Обговорення результата розробки схеми установки для двокомпонентного в1броударного зневоднення вщходш
харчових виробництв та оцшювання и ефективносп
Аналiз розроблено! схеми установки показуе, що вона в основному ввдповвдае сформульованим вище вимогам. Зокрема, установка дозволяе реалiзувати тристадшне двокомпонентне вiброударне зневоднення вiдходiв харчових виробництв у перюдичному автоматизованому режиму в прес-формi закритого типу, з тдвищенням вiд стадii до стадп iнтенсивностi робочого процесу. Ви-трати допомiжного часу при використанш пропоновано! установки е мiнiмальними, в и приводi передбачена можливiсть для простого безступiнчастого i точного ре-гулювання в широких межах параметрiв навантаження вiдходiв. Показники негативного впливу з боку установки на людину й навколишне середовище не переви-щують вщповвдних показникiв iншого вiбропресового обладнання з Г1П. За результатами виконаних авторами розрахунюв, пiдтвердженими експериментальними да-ними, у порiвняннi iз установкою для однокомпонентного вiброударного зневоднення пропонована установка забезпечуе у 2,3 рази вишу продуктившсть попереднього зневоднення кавового шламу при ктотно нижчш (у 3,3 рази) енергоемност робочого процесу й меншш юн-цевiй вологост (83 % проти 85 %) вiдходiв. Щоправда ре-алiзацiя у розробленш установцi додатково! компоненти вiброударного навантаження обумовила необхiднiсть у певному ускладненш и конструкцii та збшьшенш мате-рiалоемностi, але цi недолжи е, на думку авторiв, не такими суттевими i повнiстю перекриваються позитивним ефектом при використанш установки у промисловост!
7. Висновки
1. На пiдставi попередньо сформульованих вимог роз-роблена схема високоефективно! установки з Г1П для три-стадiйного вiброударного зневоднення вiдходiв харчових виробництв у прес-формi закритого типу, що забезпечуе двокомпонентне навантаження вiдходiв при перюдичних зворотно-гвинтових перемiщеннях виконавчих елемен-тiв, а також зменшення витрат допомiжного часу.
2. Одержат залежносп для визначення параметрiв навантаження вiдходiв при використаннi пропоновано! установки, що можуть стати основою для розробки методики !! проектного розрахунку. Порiвняння установки за результатами експериментв та розрахунюв з обладнанням для однокомпонентного вiброударного зневоднення показало и вищу ефективнiсть, Зокрема, за рахунок забезпечення можливост збiльшення об'емiв порцiй вiдходiв, що зне-воднюються, продуктивнiсть робочого процесу зросла у 2,3 рази, тодi як енергоемшсть при тш же самш потужнос-тi установки зменшилась у 3,3 рази. Крiм цього, введення ще одше! компоненти навантаження дозволило знизити юнцеву волопсть вiдходiв (кавового шламу) на 2 %.
Литература
1. Севостьянов И. В. Процессы и оборудование для виброударного разделения пищевых отходов [Текст]: мoнoграфiя / И. В. Севостьянов. - Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. - 417 с.
2. 1скович-Лотоцький, Р. Д. Процеси та машини вiбрацiйних i вiбрoударних технологш [Текст]: мoнoграфiя / Р. Д. 1скович-Ло-тоцький, Р. Р. Обертюх, I. В. Севастьянов. - Вшниця: УН1ВЕРСУМ - Вiнниця, 2006. - 291 с.
3. Севостьянов И. В. Установка для виброударного обезвоживания отходов пищевых производств в пресс-форме [Текст] / И. В. Севостьянов, А. В. Слабкий, А. В. Полищук, А. И. Ольшевский // Технологический аудит и резервы производства. -2015. - Т. 4, № 4 (24). - С. 41-46. doi: 10.15587/2312-8372.2015.47694
4. Луц, П. М. Результати експериментальних дослщжень процесу вщжимання пивно'1 дробини двогвинтовим пресом [Текст]: зб. наук. пр. / П. М. Луц, Е. Б. Ашев // Мехашзащя, еколопзащя та конвертащя бюсировини у твариннищта. - 2011. -Вип. 2 (8). - С. 205-213.
5. Горбенко, О. А. Анашз теоретичних дослщжень процесу пресування олшно! сировини [Текст] / О. А. Горбунко, В. В. Стрельцов, Н. А. Горбенко // Пращ Тавршського агротехнолопчного ушверситету. - 2011. - Вип. 11, Т. 6. - С. 59-64.
6. Панфилов, П. Ф. Повышение эффективности флокуляционного кондиционирования и обезвоживания отходов флотации ЦОФ «Печорская» на ленточных фильтр-прессах [Текст] / П. Ф. Панфилов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 1. - С. 336-337.
7. Юрова, И. С. Барабанная сушилка для обезвоживания дисперсных продуктов [Текст] / И. С. Юрова, И. В. Кузнецов, С. В. Шахов, Э. З. Матеев // Вестник ВГУИТ. - 2014. - № 4. - С. 49-52.
8. Шахов С. В. Вибрационная пресс-сушилка для свекловичного жома [Текст] / С. В. Шахов, Д. С. Бабенко, М. С. Бабенко // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. - № 3. - С. 73-74.
9. 1скович-Лотоцький, Р. Д. Перспективи розвитку вiбропресового обладнання з гiдроiмпульсним приводом для багатокомпонентного складнопросторового навантаження [Текст] / Р. Д. 1скович-Лотоцький, I. В. Севостьянов // Вестник национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт». Машиностроение. - 2002. - Вып. 42, Т. 1. - С. 169-174.
10. Башта, Т. М. Машиностроительная гидравлика [Текст] / Т. М. Башта. - М.: Машиностроение, 1971. - 672 с.
11. Иванов М. Н. Детали машин [Текст] / М. Н. Иванов. - М.: Высш. шк., 1991. - 383 с.
Представлет результати експериментально-го дослидження процесу поштучного видокремлення в магазинному завантажувальному пристро1 взут-тевих машин. Описано експериментальну установку для дослидження процесу поштучного видокремлення, сплановано експеримент з використанням ротата-бельного планування другого порядку, наведен результати, як тдтверджують дощльнкть використання ударного впливу на стос деталей в магазинних завантажувальних пристроях взуттевих машин з метою зменшення зусилля поштучного видокремлен-ня, а отже i покращення умов процесу видокремлення Ключовi слова: взуттевi машини, магазинний завантажувальний пристрш, поштучне видокремлен-
ня деталей взуття, автоматичне завантажування □-□
Представлены результаты экспериментального исследования процесса поштучного отделения в магазинном загрузочном устройстве обувных машин. Описана экспериментальная установка для исследования процесса поштучного отделения, спланирован эксперимент с применением ротата-бельного планирования второго порядка, приведены результаты, которые подтверждают целесообразность использования ударного воздействия на стопку деталей в магазинных загрузочных устройствах обувных машин с целью уменьшения усилия поштучного отделения, а значит и улучшения условий процесса отделения
Ключевые слова: обувные машины, магазинное загрузочное устройство, поштучное отделение деталей обуви, автоматическая загрузка
УДК 685.31
|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.50437|
експериментальне досл1дження процесу поштучного в1докремлення в магазинному завантажувальному пристрот
взутт£вих машин
С. А. Попов1ченко
Асистент* E-mail: mr_painter@bigmir.net Б. В. Орловський
Доктор техычних наук, професор* *Кафедра машин легко!' промисловост Ки'вський нацюнальний уыверситет технолопй та дизайну вул. Немiровича-Данченка, 2, м. Кшв, Украина, 01011
1. Вступ
Сучасш тенденцп розвитку легко! промисловост характеризуються розширенням асортименту продукцп
у ввдповвдносп до зростання потреб споживачiв, тдви-щенням продуктивност обладнання. Це обумовлюе не-обхвдшстю вдосконалення кнуючих та створення нових бшьш продуктивних та сучасних моделей обладнання.
g
