РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ГРАВІТАЦІЙНО-РОТОРНОГО ПОСТАЧАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ ДЛЯ ЗАВАНТАЖЕННЯ ДРІБНОЗЕРНИСТИХ СИПКИХ МАТЕРІАЛІВ У КЛАПАННІ МІШКИ
2.1. Обґрунтування гравітаційно-роторного постачального пристрою
У результаті аналізу наукових праць, в яких досліджено конструкції завантажувальних постачальних пристроїв і закономірностей руху в них сипких матеріалів, встановлено, що при завантаженні надійно працює постачальний пристрій гравітаційно-роторного типу. Але при підвищених подачах потік сипкого матеріалу, що сходить з матеріалопроводу, ділиться на дві частини. Одна частина входить у ротор, а інша рухається поза його межами. При виході з ротора сипкий матеріал отримує додаткову кінетичну енергію і взаємодіє з матеріалом, що рухається поза межами ротора зі значно меншою швидкістю. В результаті сповільнюється рух матеріалу, знижується його вихідна швидкість, що призводить до зменшення продуктивності постачального пристрою.
Теоретичними дослідженнями руху сипкого матеріалу в роторі постачального пристрою гравітаційно-роторного типу при підвищених подачах доведено, що при швидкостях, більших 4 кг/с, для сипкого матеріалу, який рухається поза межами ротора, необхідно використовувати прискорювач руху [68].
Для вирішення даної проблеми запропоновано нову схему гравітаційно-роторного постачального пристрою (рис. 2.1).
В основу запропонованого гравітаційно-двороторного постачального пристрою покладено конструкцію постачального пристрою гравітаційно- роторного типу з уведенням сипкого матеріалу до верхньої частини нижнього ротора.
Рис. 2.1. Схема гравітаційно-двороторного постачального пристрою:
1 - матеріалопровід; 2 - верхній ротор; 3 - нижній ротор; 4 - лопаті роторів.
Особливість запропонованої схеми гравітаційно-двороторного постачаль-ного пристрою полягає в тому, що верхній ротор забезпечує необхідний напрямок руху потоку сипкого матеріалу і надає йому додаткового імпульсу. Це сприяє збільшенню вихідної швидкості матеріалу, підвищує продуктивність пристрою і точність дозування.
Таким чином передбачається, що застосування гравітаційно-двороторного постачального пристрою дозволить забезпечити:
- високу точність дозування маси сипкого матеріалу в мішки (точність дозування маси при виході сипкого матеріалу з бункера здійснюється клапаном, розташованим на вході в матеріалопровід, робота якого здійснюється за командою системи автоматики [54, 59] );
- надійність технологічного процесу завантаження (після заповнення мішка ротори продовжують обертатися, що виключає можливість забивання постійно відкритого каналу завантажувального патрубка);
- якість технологічного процесу завантаження (зменшення площі контакту матеріалу зі стінками каналу пристрою шляхом надання матеріалові необхідного напрямку і додаткового імпульсу).
Найважливішими параметрами постачального пристрою є продуктивність і точність дозування маси сипкого матеріалу, які можуть бути реалізовані завдяки запропонованим удосконаленням.
Основні розрахункові параметри постачальних пристроїв визначаються за відомими формулами. Максимально можлива продуктивність постачаль-ного пристрою дорівнює:
, (2.1)
де mм - маса сипкого матеріалу в мішку, кг;
tз - час завантаження мішка, с;
tзм - час на встановлення і зняття мішка, с.
Час завантаження мішка:
tз=tв+tм+tр+tзп , (2.2)
де tв - час витоку сипкого матеріалу з бункера, с;
tм - час руху сипкого матеріалу каналом матеріалопроводу, с;
tр - час руху сипкого матеріалу в роторі, с;
tзп - час руху сипкого матеріалу каналом завантажувального патрубка, с.
Час витікання сипкого матеріалу з бункера становить:
, (2.3)
де q - витрати сипкого матеріалу при витіканні його з отвору бункера, кг/с.
Витрати сипкого матеріалу при витіканні його з отвору бункера:
q = F? V? ?, (2.4)
де F - площа отвору бункера, м?;
V - швидкість витікання сипкого матеріалу, м/с;
? - питома маса сипкого матеріалу, кг/м3 .
Швидкість витікання сипкого матеріалу з отвору бункера визначається відповідно до залежностей (1.1) і (1.2). Критичний гідравлічний радіус отвору витоку:
(2.5)
де ?0 - початковий опір зрушення, Па;
- об'ємна вага матеріалу, Н/м3;
ni - коефіцієнт рухомості сипкого матеріалу:
, (2.6)
де ? - кут внутрішнього тертя.
Час руху сипкого матеріалу каналом матеріалопроводу, який складається з часу руху по прямолінійній t1 і криволінійній t2 дільницях матеріалопроводу, можна визначити за формулами (1.14) i (1.15).
Час руху сипкого матеріалу в постачальному пристрої буде визначений цими дослідженнями.
Беручи до уваги невелику довжину каналу завантажувального патрубка, час руху сипкого матеріалу в ньому можна визначити за формулою:
, (2.7)
де l - довжина шляху, який проходить сипкий матеріал каналом завантажувального патрубка, м;
Vк - швидкість руху сипкого матеріалу при виході з постачального пристрою, м/с.
Час на встановлення і зняття мішка (з досвіду використання заванта-жувальних машин) складає 3 - 4 с.
Продуктивність ротора повинна бути:
qp ? q.
Максимальна продуктивність ротора:
, (2.8)
де Д - діаметр ротора, м;
d - діаметр маточини, м;
? - товщина лопаті, м;
h - висота лопаті, м;
z - число лопатей;
b - ширина лопаті, м;