Розділ 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ І РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ
2.1. Загальні положення
Виконання дисертаційної роботи пов'язано з необхідністю узагальнення існуючої інформації щодо об'єктів дослідження, створення віртуальних фізичних моделей, визначення кількості та діапазону зміни параметрів процесів, що мають в них місце, створення математичних моделей об'єктів. Одержання математичних моделей об'єктів є першим кроком в їх дослідженні і подальші дії визначаються складністю моделей та задачами, які необхідно розв'язати в результаті аналізу останніх.
Моделювання гравітаційної платформи сушарки солоду пов'язано з необхідністю визначення силових параметрів, що виникають при експлуатації. Хоча умови навантаження платформ солодом суттєво відрізняються при завантаженні в режимах сушіння, враховуючи час протікання вказаних операцій їх можливо вважати умовно-статичними. Це означає, що в інтересах визначення невідомих реакцій в шарнірних з'єднаннях можливе використання рівнянь статики, принципу можливих переміщень, принципу суперпозицій. Необхідність визначення реакцій в шарнірах платформи пов'язана з подальшими розрахунками внутрішніх силових параметрів і визначенням геометричних параметрів силових елементів.
У зв'язку з симетричним зовнішнім навантаженням платформи приймемо припущення про симетричність навантажень шарнірів та симетричність реакцій в них. Таке припущення дає можливість визначати реакції в поворотних шарнірах і в шарнірах підвіски в розрахункових схемах сумарними значеннями (принцип суперпозиції). В результаті одержуємо можливість визначати реакції в шарнірах з умов рівноваги силової балки, які записуються сумою сил в проекціях на осі вибраної системи координат або сумою моментів сил відносно опор.
В режимах переорієнтації платформи закони симетрії зберігаються і завдяки цьому залишається в силі можливості і рівняння статики для визначення реакцій опор. За переорієнтації платформи реакції опор будуть функціями узагальненої координати, тобто кута повороту платформи відносно лінії горизонту. За умови, що кут повороту платформи менший за кут тертя в парі "солод - решітка платформи", маса зерна залишається нерухомою і до цієї межі діють закони статики.
Їх розповсюдження на етап переміщення зернової маси (розвантаження платформи) пов'язується з необхідністю використання принципу Даламбера. Від початку розвантаження поведінка шару солоду описується рівняннями руху. В таких умовах переміщення солоду ускладнюється необхідністю подальшого збільшення кута нахилу платформи. Це означає, що рушійна сила в русі солоду і сила опору будуть змінними.
Складання моделі розвантаження платформи потребує введення припущення про те, що зернова маса переміщується як одне ціле. При виконанні цього припущення зернова маса буде рівномірно сходити з платформи, що забезпечить м'яку динаміку завантаження приймальних бункерів.
Відсутність літературних даних щодо коефіцієнтів внутрішнього тертя солоду з ростками за температур, що відповідають завершенню сушіння і співвідношень їх з коефіцієнтами тертя солоду по опорній поверхні вказують на необхідність експериментальної перевірки вказаних параметрів. Якщо коефіцієнт тертя солоду по опорній поверхні менший за коефіцієнт внутрішнього тертя, то слід очікувати виконання припущення про рух солоду як однієї маси. В протилежному разі буде мати місце внутрішнє перемішування зернової маси і ефективне зростання швидкості розвантаження за рахунок кута природного укосу.
Таким чином, прийняття тих чи інших припущень в інтересах створення математичних моделі розвантаження гравітаційної платформи потребує попередньої експериментальної перевірки по визначенню співвідношень коефіцієнтів зовнішнього і внутрішнього тертя.
Лабораторний стенд виконано у вигляді поворотного лотка, дві бічні стінки 1 і дно 2 якого виконано з жерсті, а стінка 3 - з органічного скла (рис. 2.1). Для відліку кута повороту лотка відносно лінії горизонту стенд оснащено нерухомою школою 4. Шкалу 5 нанесено на прозору бічну стінку і вона використовується для виміру природного кута укосу солоду. Засувка 6 використовується для можливості повного заповнення лотка.
Методика виконання експериментальних досліджень передбачає наступне:
1) лоток заповнюється солодом при його горизонтальному розташуванні і закритій засувці 6;
2) відкривається засувка 6, частина зернової маси висипається і вимірюється кут природного укосу з допомогою шкали 5;
3) здійснюється повільний поворот лотка з виміром кута повороту за допомогою шкали 4 до початку сходу солоду. Початку сходу солоду відповідає досягненню кута тертя;
4) порівнюються кут внутрішнього тертя, який приймається рівним куту природного укосу, та кут тертя;
5) здійснюється статична обробка результатів вимірів.
Для визначення характеру течії зернової маси передбачається наступна серія досліджень.
1. В зернову масу вносяться кольорові індикатори характеру потоку.
2. При закритій засувці лоток встановлюється під кутом більшим за кут тертя.
3. Налаштовується і вмикається телекамера на зйомку через прозору стінку лотка характеру течії солоду;
4. Відкривається засувка лотка і здійснюється фіксація на плівку сходження солоду;
5. Здійснюється аналіз режиму сходження зернової маси з використанням телекамери.
2.2. Визначення геометричних параметрів лотка експериментальної установки
До числа параметрів лотка, які впливають на режим сходження з нього солоду відносяться його довжина, висота шару зернової маси, кут природного укосу солоду, кут нахилу лотка до лінії горизонту.
На рис. 2.2 зображено лоток, встановлений під кутом ? до лінії горизонту з закритою засувкою. Якщо кут ? менший за кут природного укосу ?, то поверхня шару солоду буде залишатися паралельною дінцю лотка. Куту природного укосу тут відповідає лінія N-N. Якщо в такому положенні лотка відкрити засувку, то частина зернової маси, що відповідає заштрихованій поверхні відокремитьс