CC BY
24
© Е.Г. Шевчук, 2003
YAK 621.8
Е.Г. Шевчук
ЗАВИСИМОСТЬ ФИГ"РЫ ВЫП"СКА СЫП"ЧЕГО МАТЕРИАЛА ИЗ ¡YHКЕРА ОТ КОНСТР"КТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИОННОГО ПИТАТЕЛЯ
Для достижения бесперебойной работы перегрузочных пунктов необходимо предотвратить такие проблемы, как сводообразование и тру-бообразование груза, снижающие эффективность работы бункеров. Были проведены многочисленные исследования процесса выпуска сыпучих материалов из емкостей, оснащенных разного рода побудителями истечения, в том числе вибрационными [1].
Надежность работы бункеров во многом определяется типом применяемого питателя. В лаборатории вибротехники ИГД СО РАН создан питатель -вибролента. Простота конструкции, легкость при обслуживании и управлении выпуском груза, почти полное отсутствие трущихся и быстроизнашиваю-щихся деталей делают его наиболее надежным при работе с сыпучими материалами.
Проблема трубообразования наиболее значима при торцевом выпуске слеживающегося сыпучего материала из емкости. Использование вибрационного питателя плоского поперечного сечения, например, вибролнты, приводит к тому, что выпускается только часть материала, расположенная непосредственно над питателем [1, 2]. Остаток постепенно уплотняется и перестает двигаться, что ведет к неполному использованию объема бункера. В подтверждение сказанному авторами проведен ряд экспериментальных исследований торцевой разгрузки емкости вибрационным питателем. В качестве экспериментального сыпучего материала была принята супесь с размером частиц 0.05-0.3 мм при влажности 10%. Бункер имел следующие размеры: высота 900 мм, длина 600 мм и ширина 150 мм. Ширина рабочего органа питателя принималась равной ширине выпускного отверстия и составляла 140 мм. Для удобства наблюдения за истечением передняя стенка бункера выполнена прозрачной с нанесенной на ней сетчатой разметкой, супесь в бункере была раз-
делена строительным мелом на слои высотой 75 мм. Выпуск сыпучего материала производился через торцевое отверстие в прозрачной стенке. Для создания колебаний рабочего органа питателя использовался инерционный вибровозбудитель с вынуждающей силой Р = 102, 111, 133, 177, 199 и 243 Н и частотой вращения дебалансов 1200 об/мин.. Результаты исследований показали, что доля оставшегося в бункере материала достигает 0.5-0.6 рабочего объема (рис. 1), подтверждая важное значение работ по повышению эффективности использования бункерного пространства, в частности, за счет изменения конструктивных параметров вибрационных питателей.
Другими словами, необходимо увеличить размеры фигуры выпуска.
Основной задачей исследования являлось определение зависимости выпускаемого объема сыпучего материала от конструктивных параметров вибрационного питателя. Кроме того, представляет интерес влияние величины вынуждающей силы на интенсивность и полноту разгрузки бункера при различных конструкциях рабочего органа питателя.
Авторами был предложен вибрационное устройство [3], конструкция которого включает упругий рабочий орган, оснащенный бортами, свободно опирающимися на его разгрузочную часть, и вибровозбудитель.
Для максимального увеличения размеров фигуры выпуска необходимо обеспечить работу бортов в режиме непрерывного подбрасывания. При этом коэффициент режима работы Г [4] должен быть
Г
Ат1
1,
(1)
g cosa
где А - амплитуда колебаний; ю - частота колебаний; g - ускорение свободного падения, а- угол наклона бортов.
При изучении взаимодействия бортов с сыпучим материалом представляют интерес только поперечные колебания и ответственная за них вертикальная проекция вынуждающей силы Ру, создаваемой инерционным вибровозбудителем, которая составляет Ру = т2гю2Бт;к,
где т2 - масса дебалансов; г - расстояние от центра тяжести дебаланса до оси вращения; у- угол поворота дебалансов.
Величина А определяется в зависимости от нагрузки на рабочий орган.
Рис. 1. Выпуск сыпучих материалов из бункера с использованием вибрационного рабочего органа плоского поперечного сечения: а - процесс трубообразования; б - результат выпуска при вынуждающей силе 102.5 Н; в - результат выпуска при вынуждающей силе 153.8 Н
>
Каждый борт представляет собой упругий металлический лист, на один край которого передается вертикальная составляющая амплитуды колебаний от рабочего органа питателя. Рассматривая колебания бортов в принятых для них системах координат, амплитуду колебаний можно разложить на составляющие по осям Y1 и X1.
Уравнение поперечных колебаний борта [5] у1 = Ay1sin(®t - ®t/v),
где t - время; х - координата вдоль транспортирующей поверхности борта; V - фазовая скорость При этом амплитуда Ау1 составляет Ау1 == Asina.
Ускорение поперечных колебаний можно найти из соотношения
у = -Ау1ю2(1-X /v)2sin(1-X /v)ffit. (2)
Рис. 2. Выпуск сыпучих материалов из бункера с использованием вибрационного рабочего органа, оборудованного бортами, свободно опирающимися на его поверхность: а - фигура выпуска при вынуждающей силе 102.5 Н; б - фигура выпуска при вынуждающей силе 171 Н; в - результат выпуска
Рис. 3. Предлагаемая конструкция вибрационного питателя: 1 - упругий рабочий орган, 2 - борт; 3 - рассекатель потока; 4 - пружина; 5 - вибровозбудитель
В формуле (1) не учтен затухающий характер колебаний. Учи-
Ааг
тывая, что ----- = у - амплитуд-
008«
ное значение ускорения поперечных колебаний, то и в случае бегущей волны для обеспечения работы бортов в режиме с подбрасыванием ускорение у 1 (2) должно быть не менее ускорения свободного падения д в каждой точке борта.
Результаты экспериментального исследования разгрузки бункера при помощи предложенной конструкции вибрационного питателя представлены на рис. 2. Опыты проводились на описанной выше модели бункера при различных значениях вынуждающей силы, минимальное из которых исключало возможность сводообразования. На место используемой ранее обычной вибрационной ленты был установлен питатель, рабочий орган которой оснащен бортами, свободно опирающимися на его поверхность.
Несмотря на то, что бункер разгружается полностью, выпуск материала сопровождается образованием сходящегося канала (рис. 2, а, б). При непрерывной загрузке емкости (например, на обогатительных фабриках) это может привести к тому, что материал, находящийся у стенок бункера будет двигаться медленнее того, что расположен непосредственно над рабочим органом питателя, постепенно конечном счете, перестанет двигаться. Таким образом, рабочий объем бункера уменьшается до объема сходящегося канала.
уплотняясь и, в
Рис. 4. Выпуск сыпучего материала из бункера с использованием вибрационного питателя, рабочий орган которого оборудован бортами, свободно опирающимися на его поверхность, и рассекателем, взаимодействующим с рабочим органом: а - фигура выпуска при вынуждающей силе 133 Н; б - фигура выпуска при вынуждающей силе 177 Н; в - фигура выпуска при вынуждающей силе 243 Н
Рис. 5. Выпуск сыпучего материала из бункера вибрационным питателем
(D
а
m
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
рабочий орган плоского
поперечного сечения
111 133 177 199 243 Вынуждающая сила, Н
рабочий орган оборудован бортами, свободно опирающимися на его поверхность
-рабочий орган оборудован бортами, свободно опирающимися на его поверхность и рассекателем, взаимодействующим с ним
Предотвратить подобный эффект можно, добившись равномерного движения сыпучего материала в емкости.
Для этого предлагается вибрационный питатель, конструкция которого, кроме бортов, включает (рис. 3) рассекатель потока 3, взаимодействующий с рабочим органом посредством пружин 4.
Результаты экспериментального исследования данного устройства представлены на рис. 4. Условия и материалы идентичны выше описанным. Опыты проводились при различных значениях вынуждающей силы, минимальное из которых исключало возможность сводообразования.
Оборудование упругого рабочего органа рассекателем потока позволяет избежать образования сходящегося канала за счет разделения потока. Происходит более номерное вибровоздействие на массив. Как показывают полученные данные (рис. 4), верхний вень материала опускается чески горизонтально, что дает можность увеличить размеры гуры выпуска более чем в три раза.
Кроме того, была установлена зависимость времени разгрузки бункера питателями описанных конструкций от величины вынуждающей силы (рис. 5). Дополнительные конструктивные элементы несколько снижают производительность выпуска, но при увеличении вынуждающей силы эта разница значительно снижается и в реальных условиях не влияет на производительность всего перегрузочного пункта. Из графика видно, что время выпуска сыпучего материала обратно пропорционально вынуждающей силе вибровозбудителя.
Таким образом, внесение незначительных изменений в конструкцию вибрационного питателя дает возможность увеличить объем выпускаемого сыпучего материала почти в три раза, повышая эффективность использования бункерного пространства. Увеличение вынуждающей силы при постоянной частоте колебаний ведет к повышению производительности выпуска.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зенков Р.Л. Бункерные устройства. - М.: Наука, 1977.
2. Костылев АД, Тишков А.Я. Вибрационный выпуск руды из очистного пространства. - Новосибирск: Наука, Сибирское Отделение, 1968, 76 с.
3. Тишков А.Я. и др. Свидетельство на полезную модель № 23611, опубл. в БИ № 18, 2002 г.: Вибрационное устройство для выпуска сыпучих материалов из емкости.
4. Гончаревич И.Ф, Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологии. - М.: Наука, 1981. 320 с.
5. Спиваковский А.О, Гончаревич И.Ф. Вибрационные и волновые транспортирующие машины. - М: Наука, 1983. 288 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------
Шевчук Евгения Григорьевна - аспирантка лаборатории вибротехники ИГД СО РАН.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
ШЕВЧУК
в:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\01ЛВ10~03
С:\и8еге\Таня\ЛррБа1а\Коаті^\Місго80й\ШаблоньіШогта1Ло1т
Статья
Исследование возможности увеличения выпуска...
Шевчук Е.Г.
07.08.2003 14:14:00 5
07.08.2003 14:17:00 Гитис Л.Х.
11 мин.
09.11.2008 17:32:00
3
1 480 (прибл.)
8 442 (прибл.)
