Ви є тут

Обґрунтування параметрів навантаження і конструкцій гвинтових конвеєрів

Автор: 
Рогатинська Олена Романівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
0406U001266
129 грн
Додати в кошик

Вміст

Розділ 2
Дослідження процесу транспортування вантажу гвинтовими конвеєрами
2.1. Вибір методів теоретичних досліджень
На вибір режимів роботи швидкохідних конвеєрів та енергосилові параметри
транспортування великий вплив мають такі фактори, як: параметр швидкісного
режиму ГК (коефіцієнт швидкохідності) ; коефіцієнт кроку , що задає кут нахилу
гвинтової поверхні, ; коефіцієнти зовнішнього тертя вантажу до поверхонь,
відповідно, гвинтового робочого органу та жолоба і . Причому вплив вказаних
факторів неоднозначний. Наприклад, у вертикальному конвеєрі осьова швидкість
транспортування однозначно збільшується із ростом , , знижується із ростом і
має оптимум у зоні зміни . Зниження питомої енергоємності гвинтових конвеєрів
однозначно досягається зниженням коефіцієнту тертя та пошуком зони оптимуму для
конструктивних та кінематичних параметрів. А тому, в задачах дослідження ГК і
оптимального вибору їх параметрів та режимів роботи із умови мінімізації
енергоємності процесу транспортування, необхідний комплексний підхід із
врахуванням можливої зміни всіх значущих факторів, що створює суттєві труднощі
для їх розв’язку в загальному вигляді.
Задачею теоретичного дослідження було визначити, на основі аналізу розроблених
моделей транспортування сипкого вантажу в гвинтових конвеєрах, закономірності
впливу досліджуваних параметрів на основні критерії процесу транспортування,
зокрема на його питому енергоємність.
Методика теоретичних досліджень передбачала:
визначення законів руху вантажу при його транспортуванні ГК на моделях
матеріальної частинки, зв’язних частинок, відокремленого тонкого шару,
пошарового руху та потоку;
виявлення спільних закономірностей моделей;
приведення кінематичних параметрів процесу транспортування до середніх величин,
апроксимація зміни залежностей кінематичних параметрів вантажу від швидкості
обертання гвинта конвеєра;
попередню статистичну перевірку отриманої моделі за відомими та рекомендованими
нормативними даними;
побудову моделі навантаження, визначення параметрів енергоємності;
виявлення безрозмірних критеріїв транспортування та визначення області їх
значень, що мінімізують енергоємність конвеєра.
При цьому використовувались методи теоретичної механіки, диференціального та
інтегрального числення, статистичного аналізу, ітераційні методи розв’язку
складних рівнянь. Аналіз математичних моделей здійснено за допомогою
розроблених програм для ЕОМ.
При розробці моделей прийнято такі допущення:
всюди, крім випадків, де це обумовлено, приймався усталений рух
транспортування, кутова швидкість конвеєра приймалась незмінною;
для моделі матеріальної частинки приймались класичні допущення;
для моделі зв’язних частинок зв’язки між частинками приймались пружними;
для моделі відокремленого шару розподіл швидкостей та напружень по перетині
потоку приймався рівномірним, площа потоку приймалась змінною;
для моделі пошарового руху взаємодія між шарами приймалась за законом сухого
тертя, а геометричні параметри шарів приймались незмінними;
для моделі потоку розглядалось ідеальне сипке середовище, зв’язок між
деформаціями та напруженнями приймався за законом сухого тертя, рівень дотичних
напружень визначався за середньостатистичним тиском.
Прийняте допущення про лінійну залежність між осьовою швидкістю потоку та
кутовою швидкістю гвинта ГК обґрунтовано теоретично із визначенням похибки
апроксимації та границь використання допущення.
2.2. Аналіз моделі руху матеріальної частинки по поверхнях гвинтового конвеєра
Розглянемо прямий гвинтовий конвеєр діаметром кожуха із гвинтовим робочим
органом (гвинтом) зовнішнім діаметром та кроком . Виберемо гвинт із лівою
навивкою, при якому в циліндричній системі координат Orqz його рух в
позитивному напряму призводить до переміщення вантажу в напрямку осі .
Рівняння гвинтової поверхні (з лівою навивкою) в полярній системі координат
буде
; ; .
(2.1)
Рівняння циліндричної поверхні кожуха
; ; .
(2.2)
Тут та - відповідно лінійний і кутовий незалежні параметри кожної із
поверхонь.- параметр кроку гвинтової поверхні.
Диференціальні рівняння руху матеріальної частинки виведені відповідно в
[21,31,57], . З метою спрощення подальших викладок стосовно руху потоку,
розглянемо виведення рівнянь руху частинки в циліндричних координатах Orqz.
Розглянемо матеріальну частинку А, що переміщається по поверхнях кожуха та
гвинта під обертанням останнього. Для забезпечення зв’язків частинки із кожною
поверхнею приймаємо, що
З використанням принципу Даламбера рівняння руху для матеріальної частинки
(2.3)
де , та , відповідно вектори сил нормальних реакцій поверхонь спіралі шнека та
кожуха і сил тертя від їх дії (рис.2.1, а), , . - маса частинки, - абсолютне
прискорення частинки, - вектор сили земного тяжіння. Тут та - коефіцієнти тертя
ковзання частинки по поверхнях, відповідно, гвинта та кожуха.
Рис.2.1. Розрахункові схеми до розробки моделей транспортування ГК :
а – матеріальної частинки; б – зв’язних частинок.
Вектори кожної рівнодійної реакцій поверхонь у полярній системі координат
будуть , де , та - відповідні коефіцієнти (суми направляючих косинусів векторів
та , до ортів координатної системи).
При розкладі на координатні осі рівняння (2.3) прийме вигляд
(2.4)
Складові абсолютного прискорення частинки при її русі по поверхні кожуха під
дією спіралі будуть
; ; ,
(2.5)
де - радіальний параметр частинки, ; , та - відповідно кутові параметр,
швидкість та прискорення частинки в системі .
Вектори та направлені перпендикулярно поверхонь, відповідно, гвинта та кожуха,
а вектори та розміщені в площинах, дотичних до поверхонь, відповідно, спіралі
та кожуха в точці їх