РОЗДІЛ 2
ОБЛАДНАННЯ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ВІБРАЦІЙНОГО ЗМІШУВАЧА
2.1. Об'єкт експериментального дослідження
На підставі розгляду основних типів вібраційних змішувачів, наведених у табл. 1.1., можна виділити основні ознаки схеми, яка була вибрана для досліджень. Вона включає:
- ємкість для змішування, яка встановлена на пружній підвісці;
- вібраційний привод для збудження коливань;
- одновальний перемішуючий елемент із лопатями, що має окремий привод.
Виконання лопатевого вала неколивним є основною відмінністю запропонованої схеми [131], конструктивними елементами якої (рис.2.1.) є контейнер 3 із інерційним віброзбуджувачем 1, котрий завдяки пружним опорам 2 встановлений на нерухомій рамі. Ємкість контейнера складає 70 літрів. Вал 6 із лопатями 7 проходить через корпус змішувача і встановлюється в підшипникових вузлах 5, що жорстко закріплені в нерухомих стойках 12 та винесені за межі корпуса. За рахунок цього, при роботі змішувача, вал із лопатями не здійснює коливних рухів, що значно розвантажує підшипникові вузли 5, підвищує їх довговічність і надійність. Крім того, зменшується коливна маса змішувача, що призводить до зниження енерговитрат. Гнучкий кінематичний зв'язок між лопатевим валом та корпусом змішувача забезпечують ущільнення 4. Еластична муфта з'єднує вал 6 із електродвигуном 9, що приводить його в обертовий рух. Завантаження компонентів здійснюється через горловину 10, а вивантаження суміші - через люк 11.
Рис. 2.1. Схема вібраційного змішувача з неколивним лопатевим валом:
1 - віброзбуджувач; 2 - пружинна підвіска; 3 - корпус змішувача; 4 - ущільнення; 5 - підшипникові вузли; 6 - вал; 7 - лопаті; 8 - еластична муфта; 9 - електродвигун; 10, 11 - патрубки для вводу компонентів і вивантаження суміші; 12 - нерухома стойка.
Ця схема реалізована як дослідно-промислова модель (рис. 2.2.) для внесення преміксів в комбікорми для годівлі тварин, птиці та риб Конструктивні параметри експериментального зразка наведені в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Конструктивні параметри експериментальної віброустановки
Конструктивні параметриОдиниці вимірюванняЗначенняНазва ПозначенняОб'єм контейнераVКдм372Маса контейнераmКкг35Радіус циліндричної частиниRмм200Висота контейнераНКмм400Кількість пружних елементів підвіскишт.4Кількість дебалансів шт.4Кут розвороту дебалансів?град.0 - 360Частота обертання електродвигуна привода вала віброзбуджувачаnВхв-1985Частота обертання лопатевого валаnЛхв-10 - 40Амплітуда коливань контейнераАмм0 - 7,0Ступінь завантаження контейнера?%75
Рис. 2.2. Загальний вигляд експериментально-дослідного зразка вібраційного змішувача
Задачею досліджень експериментально-дослідного зразка вібраційного змішувача є знаходження:
- витрат енергії на привод неколивного лопатевого вала PЛ;
- витрат енергії на привод вала віброзбуджувача PВ;
- сумарних витрат енергій на здійснення змішування;
- якості змішування - неоднорідності VC;
- часу змішування t
в залежності від амплітудно-частотних параметрів установки, які виражені через коефіцієнт режиму вібрації k; частоти обертання лопатевого вала nВ.
2.2. Обладнання для проведення експерименту
Для вимірювання амплітудно-частотних характеристик віброзмішувача використовували вимірювальний комплекс ,,ROBOTRON'' [103], що включає вібровимірювач 00 100, який є стандартним приладом системи лабораторних пристроїв звукометрії і вібровимірювальної техніки. Це трьохканальний прилад з трьома інтегруючими підсилювачами і з аналоговою індикацією вимірюваних величин, яка може виводитись на осцилоскоп 02 050 для візуального аналізу коливних процесів (рис. 2.3 а).
Вібровимірювач 00 100 (рис. 2.3 б) використовується разом із п'єзоелектричними чутливими елементами датчиків прискорення (п'єзоелектричні вібровимірювальні перетворювачі) типу KD 35 (рис. 2.3 в) для вимірювання механічних коливань, а також одинарних чи повторюваних поштовхів.
За допомогою прилада можуть бути виміряні в частотному діапазоні від 1 Hz до 15 kHz такі величини:
- амплітуда коливань;
- віброшвидкість;
- віброприскорення.
а) загальний вигляд обладнання для вимірювання амплітудно-частотної характеристики установки
б) загальний вигляд вібровимірювача 00 100 ,,ROBOTRON''
в) загальний вигляд датчиків типу KD 35
Рис. 2.3. Загальний вигляд експериментального обладнання.
Як технологічне завантаження використовували зерно сільськогосподарських культур - ріпаку, вівса, пшениці та ячменю (рис. 2.4.) із насипною густиною 396-848 кг/м3. Маса завантаження складала 40 кг.
а)
б)
Рис. 2.4. Робочий наповнювач, що використовували в дослідженнях:
а - зерно ячменю із насипною густиною 636 кг/м3; б - зерно ріпаку із насипною густиною 654 кг/м3.
2.3. Вибір методик проведення досліджень
Відомо, що в процесі змішування відбувається взаємне переміщення часток різних компонентів, які до змішування знаходились окремо або в нерівномірно розподіленому стані. Але в ідеальному процесі необхідною умовою є отримання такої суміші, де б в будь-якій точці частки різних компонентів знаходились би у потрібних співвідношеннях. Через велику кількість факторів (фізико-механічні характеристики компонентів, методи змішування, конструктивні особливості змішувачів та режими їх роботи), що впливають на взаємне розміщення часток і кінцеву якість суміші, практично неможливо досягти такого ідеального розподілу. В суміші, яка обробляється, існує безмежна кількість варіантів взаємного розміщення часток компонентів. Їх співвідношення в довільних точках суміші є випадковою величиною. Тому більшість методів оцінки якості суміші базуються на методах статистичного аналізу, де досліджуваний матеріал аналізують за однією ви