Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАДДАД Джаміль Самі

УДК 622.232:622.767.55:622.794.4

ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РОБОЧОГО ОРГАНУ ВІБРАЦІЙНОГО КОНВЕЄРА СУШИЛЬНИХ УСТАНОВОК

Спеціальність 05.05.06 - гірничі машини

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ - 2005

Дисертація є рукописом

Робота виконана на кафедрі гірничих машин Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент, Федоскін Валерій Олексійович, Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України, доцент кафедри гірничих машин.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Дирда Віталій Іларіоновіч, інститут геотехнічної механіки ім.М.С. Полякова Національної академії наук України (м. Дніпропетровськ), завідуючий відділом;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Сансієв Василь Георгійович, український науково-дослідний інститут вуглезбагачення Міністерства паливної енергетики України (м. Дніпропетровськ).

Провідна установа Донецький Національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра гірничих машин.

Захист дисертації відбудеться “18” травня 2005 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.06 при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України (49027, м. Дніпропетровськ, просп. Карла Маркса, 19, тел. 47-24-11).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (49027, м. Дніпропетровськ, просп. Карла Маркса, 19).

Автореферат розісланий “16” квітня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, канд. техн. Наук О.В. Анциферов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

вібраційний конвеєр сушильний установка

Актуальність теми. Сушіння матеріалів гірничого виробництва - одна з основних операцій підготовчих і заключних процесів збагачення корисних копалин. Відомо, що процес зневоднювання на порядок менш енергоємний у порівнянні з процесом сушіння. В той же час, зневоднювання не може забезпечити ту глибину видалення вологи, яка досягається під час сушіння.

Сушіння матеріалу може здійснюватися безпосередньо в дробильному апараті або в окремій сушильній установці. Економічність процесу сушіння залежить від багатьох факторів: часу перебування матеріалу в сушильній камері, його температури і ступеня вологості, розміру частинок, площі контакту сушильного середовища з об'єктом сушіння, виду контактів - твердотільного або газодинамічного. Досвід показує, що високу економічність й ефективність для сушіння сипких матеріалів мають вібраційні сушильні установки з подачею гарячого повітря крізь віброкиплячий шар.

Вібраційна сушильна установка складається з вібраційного конвеєра, шлюзових живильників, пальника, циклонів, вентиляторів і фільтрів. Основним робочим вузлом установки є вібраційний конвеєр. Підвищення ефективності роботи вібраційного конвеєра може бути здійснено шляхом розробки методів розрахунку, вибору його конструктивних і динамічних параметрів з урахуванням додаткових чинників, пов'язаних з наявністю повітряних потоків і зміною властивостей матеріалу в процесі сушіння, що впливають на його поведінку при транспортуванні по робочому органу. В даний час ці чинники при розрахунках і проектуванні таких машин не враховуються, що впливає на якість і глибину сушіння матеріалу.

На підставі вищевикладеного встановлення залежностей між основними технологічними показниками роботи вібраційного конвеєра сушарки, що впливають на процес сушіння, розвиток методів розрахунку конструктивних і динамічних параметрів робочого органа з урахуванням впливу повітряних потоків і властивостей матеріалу є актуальною науковою задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація пов'язана з одним із наукових напрямів кафедри гірничих машин Національного гірничого університету і виконана за матеріалами господарського договору теми № 0205101 “Розробка і впровадження технологічної лінії виробництва крейди ММС-2” на ЗАТ “Новгород-Сіверський завод будівельних матеріалів”, 2000-2003 рр., № держреєстрації 0104U000789.

Мета роботи - підвищення ефективності роботи вібраційного конвеєра сушильної установки шляхом вибору раціональних геометричних і динамічних параметрів з урахуванням впливу потоку повітря і вологості матеріалу.

В роботі розв'язуються наступні основні завдання:

? теоретичні дослідження впливу динамічних і конструктивних параметрів вібраційного конвеєра на швидкість транспортування матеріалу з урахуванням впливу його вологості й потоку повітря;

- створення лабораторного зразка вібраційної сушильної установки й експериментальне дослідження параметрів його роботи;

- обґрунтування раціональної конструктивної схеми вібраційного конвеєра сушильної установки;

- розробка і апробація в лабораторних і дослідно-промислових умовах методики розрахунку і вибору параметрів вібраційного конвеєра сушильної установки;

- впровадження вібраційної сушильної установки в технологічну лінію виробництва крейди.

Об'єкт дослідження - процес транспортування матеріалу на робочому органі вібраційного конвеєра сушильної установки.

Предмет дослідження - взаємозв'язок геометричних, динамічних параметрів руху робочого органа вібраційного конвеєра і повітряних потоків із швидкістю транспортування матеріалу.

Ідея дисертаційної роботи полягає у додатковому комплексному урахуванні потоків повітря і властивостей матеріалу при визначенні швидкості вібраційного транспортування.

Методи досліджень. Поставлені завдання вирішувалися шляхом використовування системного підходу в теоретичних дослідженнях параметрів робочого органа за допомогою аналітичного апарата теоретичної механіки, аеродинаміки, теорії коливань. Експериментальні дослідження здійснювалися шляхом визначення умов ефективного транспортування матеріалу, аналізу й узагальнення результатів вимірів, проведених на лабораторній установці. Обробка отриманих даних, встановлення адекватності аналітичних залежностей і вірогідності результатів здійснені на ПЕОМ з використанням стандартних методів математичного аналізу.

Наукова новизна отриманих результатів

Наукове положення, що виноситься на захист:

Подача повітря в камеру вібраційного конвеєра сушильної установки призводить до зміни швидкості транспортування по робочій поверхні; його вплив враховується як еквівалентна зміна прискорення земного тяжіння, пропорційна квадрату швидкості проходження потоку через щілини жалюзі і обернено пропорційна середньому розміру частинок матеріалу.

Новизна отриманих результатів:

1. Вперше отримано аналітичні залежності для визначення швидкості вібраційного переміщення матеріалу з урахуванням впливу потоку повітря, згинальних коливань робочого органа і вологості продукту.

2. Вперше встановлено, що подача теплоносія в камеру віброконвеєрної сушильної установки зі швидкістю понад 10 м/с призводить до нерівномірної дії його на транспортований матеріал і порушенню швидкісних характеристик руху матеріалу по робочій поверхні.

3. Вперше встановлено, що забезпечення швидкості вібраційного переміщення матеріалу у зв'язку зі зміною його вологості по довжині конвеєра можна робити регулюванням кута нахилу жалюзі робочої поверхні.

Обґрунтованість і вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій базується на використанні сучасних методів математичного моделювання і порівнянні аналітично отриманих результатів з експериментальними даними, розбіжність з якими по швидкості вібраційного транспортування матеріалу не перевищує 20 %.

Наукове значення роботи зводиться до розробки аналітичних залежностей для визначення швидкості транспортування матеріалів з урахуванням динамічних параметрів робочого органа, властивостей матеріалу і швидкості повітря, що подається у вібраційний конвеєр сушильної установки, а також визначення фізичної картини руху матеріалу і повітряних потоків у робочій камері.

Практичне значення роботи полягає в розробці методики розрахунку параметрів вібраційного конвеєра сушильної установки для настроювання технологічного режиму транспортування матеріалу на робочому органі з урахуванням повітряних потоків й змінюючої по ходу руху вогкості.

Реалізація результатів. Результати дисертаційної роботи були використані при створенні дослідно-промислових зразків вібраційних сушильних установок, впроваджених в технологічній лінії виробництва крейди ММС-2 на ЗАТ “Новгород-Сіверський завод будівельних матеріалів”.

Особистий внесок автора. Встановлено суттєвий вплив дії потоків повітря, вологості та крупності матеріалу, динамічних параметрів робочого органа на час перебування матеріалу в камері вібраційної сушильної установки. В явному вигляді отримано аналітичні залежності для визначення швидкості транспортування матеріалу з урахуванням зазначених факторів. Розроблено і виготовлено лабораторний зразок вібраційної сушарки і проведено експериментальні дослідження впливу комплексу чинників на швидкість транспортування матеріалу.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи докладалися і отримали позитивну оцінку на міжнародній науково-технічній конференції “Проблемы механики горно-металлургического комплекса” (Дніпропетровськ, 2002), на науково-технічному семінарі “Потураєвські читання” (Дніпропетровськ, 2004), на наукових семінарах кафедри гірничих машин Національного гірничого університету (Дніпропетровськ, 2001-2004), на НТР ЗАТ “Новгород-Сіверський завод будівельних матеріалів” (Новгород-Сіверський, 2002-2003).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 3 статті, тези доповіді на міжнародній науково-технічній конференції, одержано один деклараційний патент України.

Обсяг і структура роботи. Дисертація містить 175 сторінок і складається із вступу, п'яти розділів, висновків, переліку використаних джерел із 65 найменувань і двох додатків. Текстова частина викладена на 141 сторінці і містить 61 рисунок і 5 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету й основні завдання дослідження, викладено наукове положення, що висунуто на захист, наукова новизна матеріалів, надано наукове й практичне значення роботи, наведено результати апробації.

У першому розділі проведено огляд існуючих типів і конструкцій сушильних установок, особливостей їх роботи і сучасного стану досліджень конвеєрів вібраційних сушильних установок.

До сушильних установок для роботи у всіх галузях промисловості (гірничій, хімічній, будівельній, сільськогосподарській і т.п.) пред'являються наступні вимоги: висока продуктивність, мале споживання електроенергії і витрати газу, висока ефективність сушіння, довговічність машини.

Зі всього різноманіття конструктивних схем у даний час найбільш повно відповідають промисловим вимогам вібраційні сушильні установки. Для малотоннажного виробництва при роботі з сипкими матеріалами найперспективнішою є сушильна установка з віброконвеєром у ролі сушильного агрегату. Доцільно використовувати віброконвеєр з направленими коливаннями і газорозподільною решіткою у вигляді жалюзі.

Більшу гнучкість в регулюванні параметрів вібропереміщення мають вібраційні пристрої зі збудженням направлених коливань під кутом до робочої поверхні. Основи теорії таких систем викладено у ряді робіт шкіл І.І. Блехмана, Г.Ю. Джанелідзе, В.М. Потураєва, В.П. Франчука, В.П. Надутого, В.І. Дирди, А.Г. Червоненка, В.Г. Сансієва, Д.Є. Бороховича та ін. В теорію і практику вібраційних сушарок великий внесок зробили вчені В.А. Членов, М.В. Михайлов, Н.І. Сиромятников та ін.

Але у відомих роботах не враховувався ряд чинників, пов'язаних з механічною дією на шар частинок потоку повітря і зміну властивостей переміщуваного по конвеєру матеріалу внаслідок зміни його вологості.

На підставі проведеного аналізу теоретичних і експериментальних робіт по вібраційних сушильних установках, вивчення досвіду їх експлуатації і можливих напрямів вдосконалення методів розрахунку конструктивних параметрів віброконвеєрів сформульовані завдання дослідження.

Другий розділ присвячений визначенню параметрів вібраційного переміщення насипного матеріалу по робочій поверхні вібраційної сушильної установки з урахуванням впливу ряду чинників, таких як швидкісні характеристики повітряного потоку, гранулометричний склад матеріалу, його фізико-механічні властивості (вологість, липкість), вигляд, стан і режим коливань робочої поверхні.

При дослідженні параметрів вібротранспортування приймається ряд допущень, які значно спрощують аналітичні викладки і в той же час забезпечують достатню для інженерних розрахунків точність кінцевих результатів. Вважаємо шар матеріалу тонким, висота якого не перевищує трьох середніх кусків. Тому пошаровий рух не враховується і сипка маса уявляється одиничними частинками по товщині, що наділені деякими властивостями насипного вантажу: коефіцієнт тертя куска об робочу поверхню вібраційної сушильної установки рівний коефіцієнту тертя насипного вантажу, відрив матеріалу відбувається із запізнюванням, удар частинки об робочу поверхню після польоту (під час руху матеріалу з відривом) - абсолютно непружний.

Розглядається рух матеріалу по робочій поверхні вібраційної сушильної установки, що здійснює прямолінійні гармонійні коливання із заданою амплітудою А і частотою щ, під кутом до робочої поверхні, нахиленої під кутом до горизонту. Особливістю роботи вібраційної сушильної установки є вплив повітря, яке, проникаючи крізь перфоровану поверхню, діє на частинки матеріалу додатковою силою P.

Враховуючи особливості конструкції робочої поверхні вібраційного конвеєра сушильної установки, можна виділити два характерні випадки транспортування матеріалу:

· транспортування крупнокускових матеріалів, коли куски перекривають більше двох щілин робочої поверхні;

· транспортування дрібнодисперсного матеріалу, розмір частинок якого значно менше ширини полиці жалюзі.

З урахуванням зроблених допущень розрахункова схема для визначення параметрів руху матеріалу має вигляд, наведений на рис. 1.

Рис. 1. Розрахункова схема для визначення параметрів руху матеріалу

Вибрана система координат X0Y, пов'язана з робочою поверхнею вібраційного конвеєра.

Використовуючи принцип Даламбера і проектуючи сили на осі 0Х і 0У, отримаємо рівняння руху крупнокускових частинок відносно робочої поверхні

(1)

Враховуючи особливості взаємодії дрібнодисперсного матеріалу з робочою поверхнею, рівняння (1) матимуть вигляд:

(2)

У цих виразах sign(v) визначає знак напряму потоку повітря в щілинах жалюзі.

Тут кути напряму коливань 1 і нахилу робочої поверхні до горизонту 1 визначаться як

(3)

Щоб не обтяжувати викладки, надалі розглядатимемо випадок переміщення крупнокускового матеріалу. Одержані при цьому вирази цілком прийнятні і для визначення параметрів вібротранспортування дрібнодисперсного матеріалу, якщо в них замінити на 1 та на 1.

Оскільки система координат Х0У пов'язана з робочою поверхнею, сила інерції транспортованого матеріалу

(4)

а силу тиску Р повітря на частинку, вважаючи її круглою, можна уявити у вигляді

(5)

Де p - питомий тиск повітря при виході через щілину робочої поверхні;

- густина матеріалу, що підлягає сушінню;

m і d - маса і середній розмір частинки матеріалу.

Тиск потоку повітря на частинку матеріалу визначається як його аеродинамічний напір, тобто

де v - швидкість потоку повітря; сп - густина повітря.

Силу тертя матеріалу об поверхню виконавчого органа вібраційної сушильної установки, згідно з гіпотезою Кулона-Амантона, вважаємо пропорційною силі нормального тиску, тобто

(6)

Де f - коефіцієнт тертя.

Параметри вібраційного переміщення матеріалу багато в чому визначаються так званим "коефіцієнтом вібротранспортування", який для нашого випадку (з урахуванням впливу потоку повітря) матиме вигляд

(7)

При Г1<1 здійснюється режим руху матеріалу без відриву від робочої поверхні, а при Г1>1 рух матеріалу відбувається з відривом від робочої поверхні (в цьому випадку спостерігається так званий режим віброкиплячого шару).

При дослідженні руху матеріалу без відриву від робочої поверхні, за аналогією з коефіцієнтом вібротранспортування Г1 під час руху матеріалу з відривом, введемо поняття вібротранспортування при безвідривному режимі вперед Z+ і назад Z?

(8)

Де - кут тертя матеріалу об робочу поверхню

- розмірний коефіцієнт (м/с2), що враховує вплив потоку повітря

.

Тоді з розвязання системи рівнянь (1) визначимо шлях, пройдений частинкою матеріалу за період її руху вперед

(9)

і шлях, пройдений матеріалом за період руху назад

(10)

Тут - фазні кути, відповідні початку руху матеріалу вперед і назад; - фазні кути, відповідні закінченню руху матеріалу вперед і назад. Вони визначаються з виразів

,

Швидкість переміщення матеріалу при безвідривному русі визначиться як

(11)

Де - повне переміщення матеріалу за період коливань.

Швидкість переміщення матеріалу в режимі з відривом від робочої поверхні визначиться за аналогічною залежністю

(12)

де, у свою чергу

, (13)

а величина фазного кута зустрічі в матеріалу визначиться з трансцендентного рівняння

, (14)

де - коефіцієнт, що враховує запізнювання відриву матеріалу внаслідок “налипання” на робочу поверхню.

Криві залежності швидкості руху матеріалу від швидкості потоку повітря по довжині короба показують, що зі зміною тиску повітря по довжині конвеєра при його виході через щілини жалюзі змінюється швидкість транспортування матеріалу по довжині робочої поверхні. Крива Д20 показує, що при швидкості подачі повітря 20 м/с матеріал по довжині робочої поверхні транспортується найбільш нерівномірно, а мала швидкість на початку конвеєра пояснюється тим, що тут повітря через щілини жалюзі направлено проти руху матеріалу (дані щодо швидкості повітря узяті з експерименту).

Оскільки виконавчий орган має велику протяжність, він зазнає згинальні коливання. Також, при незбіжності напрямку вектора збурюючої сили з центром ваги виконавчого органа з'являються й поворотні коливання під дією вертикальної складової цієї сили. Це призводить до зміни вертикальної амплітуди коливань Ау по довжині виконавчого органа. В поздовжньому напрямку виконавчий орган коливається як абсолютно тверде тіло.

У зв'язку з тим, що при урахуванні згинальних і поперечних коливань амплітуда нормальних до поверхні робочого органу коливань змінюється, рівняння, що описують рух матеріалу, дещо видозмінюються. Найбільш просто перетворити ці рівняння можна, якщо замінити вертикальну складову амплітуди коливань короба як жорсткого тіла величиною Ау, а горизонтальну - величиною Ах.

Виходячи з цього, розв'язана задача і одержана аналітична залежність для визначення параметрів руху виконавчого органа в кожній точці по його довжині з урахуванням поворотних коливань і вигину робочого органа під дією зосередженої змушуючої сили.

Аналіз положення кривих показує, що при підвищенні частоти вимушених коливань у зарезонансній області спостерігається різниця в амплітудах, причому амплітуди коливань кінців виконавчого органа стають істотно більшими з підвищенням частоти більш 100 1/с. У зоні робочих частот 75-100 1/с різниця позначається мало.

При забезпеченні достатньої жорсткості виконавчого органа амплітуда чисто згинальних коливань мала. Сумарні згинальні й поворотні коливання також мало позначаються на зміні загальної амплітуди поперечних коливань Ау по довжині виконавчого органа. Але на швидкість руху матеріалу вони впливають.

Як випливає з графіків, швидкість переміщення матеріалу на початку і в кінці виконавчого органа дещо вища, ніж в середній частині. Подача повітря призводить до деякого збільшення швидкості вібропереміщення матеріалу.

У третьому розділі наведено результати лабораторних досліджень взаємодії повітряних потоків з матеріалом, а також впливу параметрів робочого органа і фізико-механічних властивостей матеріалу на швидкість його транспортування.

Експериментальні дослідження проводилися на лабораторному зразку вібраційної сушильної установки, розробленої та виготовленої автором в НГУ. Конструктивна схема сушарки наведена на рис. 6.

Лабораторний зразок включає віброконвеєр, завантажувальний і розвантажувальний шлюзові живильники, нагнітальні і витяжний вентилятори, а також фільтр очистки відпрацьованого повітря. На відміну від промислового зразка тут відсутній теплогенератор, а група очисного устаткування представлена рукавними фільтрами. Лабораторний зразок вібраційного конвеєра сушильної установки складається з короба з газорозподільною решіткою, що розділяє його на дві частини - нижню, призначену для подачі повітря, і верхню, в якій здійснюється транспортування матеріалу й відведення газів. Газорозподільна решітка виконані у вигляді жалюзі. Робоча поверхня завантажувальної секції також має жалюзі. Бічні стінки верхньої частини короба виконані зі скла. Короб встановлений на несучій рамі. Рама, у свою чергу, спирається на віброізолюючі опори і приводиться в коливальний рух двоваловим віброзбудником направленої дії двигуном постійного струму.

Повітряний потік може подаватися в сушарку у верхню, в нижню або в обидві частини короба за допомогою нагнітальних вентиляторів. Відсмоктування повітря здійснюється через патрубок 3 за допомогою витяжного вентилятора. Перед завантажувальним і після розвантажувального 7 отворів встановлені шлюзові живильники. Далі наводяться результати експериментів з подачею повітря в нижню частину сушарки.

На першому етапі експериментальних досліджень визначався характер руху потоків повітря в коробі вібраційного конвеєра. Виміри швидкостей повітряних потоків проводилися в чотирьох точках т1, т2, т3, т4, а висота розташовування датчика вимірювального приладу складала 5, 60 і 150 мм. спостерігаються три зони, де швидкість повітря через жалюзі від першої точки до другої практично не змінюється, після чого дещо збільшується і далі зменшується.

Під час надходження повітря в нижню частину камери сушильної установки його швидкість у верхній частині поступово зменшується з віддаленням від місця подачі, після чого зростає за рахунок впливу патрубка відсмоктування повітря. Таким чином, при швидкості подачі повітря 15 і 20 м/с (криві А15, Б15, В15, А20, Б20, В20) через ежекцію спостерігаються поворотні потоки, де повітря на відстані від 140 до 800 мм витягується під решітку, а після 800 мм направляється у витяжний патрубок.

Такий режим під час подачі матеріалу викликає його просипання через решітку і гальмування руху.

Без подачі повітря транспортування матеріалу проходить рівномірно по всій довжині короба. При подачі повітря із швидкістю 10 м/с швидкість руху матеріалу збільшується на 9 %. При швидкості подачі повітря 15 м/с швидкість руху матеріалу на відстані 620 мм від початку короба зростає і потім на відстані 1060 мм - падає.

За рахунок поворотних потоків повітря матеріал на початку короба транспортується повільно, після чого швидкість різко збільшується за рахунок направлених потоків, потім зменшується також за рахунок потоків, які в кінці короба направлені у бік, протилежний розвантаженню.

Зі збільшенням товщини шару матеріалу його швидкість дещо зменшується.

У четвертому розділі наведено основні теоретичні передумови та інженерну методику розрахунку і вибору параметрів вібраційного конвеєра сушильної установки. З теплового розрахунку по початковій і кінцевій вологості продукту й заданої продуктивності установки за методикою ІТМ НАН України визначається температура, кількість подаваного повітря та час сушіння (в дисертації ця методика не наводиться).

Зважаючи на складність, вибір параметрів конвеєра вібросушильної установки проводиться в ітераційному режимі. На першому етапі, по вибраному з рекомендованих режиму вібропереміщення , розрахованій швидкості переміщення матеріалу vср (за виразами, наведеними в розділі 2), об'ємній продуктивності V і необхідного часу сушіння tс визначається довжина вібраційного конвеєра L і його ширина B

Ці параметри уточнюються виходячи з кількості подаваного повітря Vп, максимально допустимої швидкості потоку vп в щілинах жалюзі, ширини полиці b і середнього розміру щілини жалюзі hж.ср

По кількості подаваного повітря, і кількості відбираного повітря Vв.п (з урахуванням кількості випаруваної вологи) визначається висота нижньої Hн і верхньої Hв частин конвеєра

,

Де vд.п і vп.в - допустима швидкість подачі повітря (до 10 м/с) і швидкість витання частинок граничного розміру (гарантовано сухого матеріалу);

h - висота шару матеріалу на робочій поверхні конвеєра, причому

Тут Q, св, Wн, Wк - продуктивність по твердому продукту, густина води, початкова і кінцева вологість продукту.

Кількість матеріалу, що знаходиться на робочій поверхні вібраційного конвеєра

де у - частка матеріалу, що виноситься з відхідними газами;

Wср - середня вологість продукту, що визначається як

Після конструкторського опрацьовування, визначення маси і характеристик жорсткості робочого органа, вибору параметрів віброзбудника (по наведених в розділі 2 дисертації виразах з урахуванням впливу маси технологічного навантаження) проводиться перевірочний розрахунок і уточнення параметрів вібраційного конвеєра з урахуванням впливу потоку повітря, кута нахилу жалюзі, згинальних коливань виконавчого органа. Програма розрахунку наведена в додатку до дисертації.

У п'ятому розділі надано опис технологічної схеми і наведено фактичні дані по роботі вібросушильних установок ВСУ-1 і ВСУ-2, встановлених у технологічній лінії виробництва технічної крейди на Новгород-Сіверському заводі будівельних матеріалів.

Технологічна лінія виробництва технічної крейди включає дробарку попереднього дроблення, дві стадії сушіння, комплекс подрібнення, остаточного сушіння і сепарації матеріалу, що забезпечують отримання кінцевого продукту крупністю до 20 мкм при вологості до 0,2 %. Для нормальної роботи подрібнювального комплексу необхідно забезпечити вихідний продукт крупністю до 5 мм при вологості не більш 5 %.

При вихідній вологості крейди 20-25 % на першій стадії сушіння був одержаний продукт вологістю до 11 %, на другій стадії - 1-5 %. Вібросушильні установки виконували покладені на них функції. Компенсація температурного розширення по довжині короба здійснювалася стійко при подачі повітря з температурою до 400 оС.

Висновки

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій вирішена актуальна наукова задача обґрунтування параметрів вібраційної сушильної установки, що забезпечує транспортування матеріалу з урахуванням впливу дії потоку повітря, коливань і вигину робочого органа, зміни вологості продукту.

Основні наукові результати і висновки:

1. Встановлені закономірності й одержані аналітичні залежності визначення параметрів вібраційного переміщення матеріалу, що враховують динамічні характеристики вантажонесучого органу з урахуванням його згинальних коливань, впливу потоків повітря, вологості (липкості) й крупності матеріалу, кута нахилу жалюзі робочої поверхні.

2. Експериментальні дослідження поведінки повітря в робочій камері вібраційної сушильної установки показали, що при подачі повітря в робочий простір вібраційного конвеєра сушарки зі швидкістю більш 10 м/с виявляються поворотні повітряні потоки, що перешкоджають переміщенню матеріалу, і призводять до його розсипання у піджалюзійний простір. Аналогічна картина має місце і при установленні витяжного патрубка поблизу патрубка підведення повітря.

3. Встановлено, що у міру руху матеріалу по робочому органу і зниження вологості, швидкість його переміщення змінюється: збільшується під час сушіння крейди і зменшується при сушінні матеріалів, що мають переважно зовнішню вологу, типу річкового піску. Стабілізувати швидкість переміщення матеріалу по довжині конвеєра можна відповідною зміною кута нахилу жалюзі.

4. Порівняння теоретично отриманих і експериментальних даних показало, що їх розбіжність при дослідженні вібропереміщення матеріалу складає до 18 % при визначенні переміщення піску і до 20 % - при визначенні переміщення крейди.

5. Інженерна методика розрахунку передбачає визначення параметрів вібраційного конвеєра сушильної установки в ітераційному режимі. При цьому визначаються амплітуда і частота коливань виконавчого органа, його геометричні параметри (довжина, ширина, висота), швидкість вібропереміщення, що забезпечують задану продуктивність по вихідному продукту, час сушіння і об'єм подаваного повітря. Після конструкторського опрацювання уточнюються динамічні характеристики вібраційного конвеєра з урахуванням маси і вологості матеріалу, що знаходиться на конвеєрі. Далі здійснюється перевірочний розрахунок і уточнення параметрів вібраційного конвеєра з урахуванням згинальних коливань робочого органа, крупності та вологості матеріалу, впливу потоку повітря.

6. Два дослідно-промислових зразка вібраційних сушильних установок були виготовлені і пройшли промислову перевірку в лінії виробництва технічної крейди на ЗАТ “Новгород-Сіверський завод будівельних матеріалів”. В результаті випробувань встановлено, що при вологості вихідного матеріалу 25 % після першої стадії сушіння на ВСУ-1 одержано продукт вологістю до 11 %, після другої стадії сушіння на ВСУ-2 - продукт вологістю 1-5 %.

Основні положення дисертаційної роботи відображені в наступних публікаціях

1. Франчук В.П., Федоскин В.А., Хаддад Д.С. Влияние изгибных колебаний на движение материала в вибрационной сушилке // Вибрации в технике и технологиях. - 2004. - № 1 (33). - С. 80-83.

2. Хаддад Д.С. Стенд для проведения лабораторных исследований вибросушильной установки // Науковий вісник НГУ. - 2004. - № 9. - С. 58-60.

3. Хаддад Д.С. Транспортирование сыпучих материалов в вибрационной сушильной установки // Науковий вісник НГУ. - 2005. - № 2. - С. 45-47.

4. Декларационный патент на изобретение № 69063 А. Вибрационная сушилка / Федоскин В.А., Франчук В.П., Плахотник В.В., Кузнецов В.Г., Хаддад Д.С. Украина.- Опубл. 16. 08. 2004. Бюл. № 8.

5. Федоскин В.А., Плахотник В.В., Хаддад Д.С. Особенности движения материала в вибрационной сушильной установке // Материалы международной научно-технической конференции “Проблемы механики горно-металлургического комплекса” Днепропетровск, 2002. - C. 33.

Анотація

Хаддад Д.С. Обґрунтування параметрів робочого органу вібраційного конвеєра сушильних установок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.06 - гірничі машини. - Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація присвячена питанню підвищення ефективності роботи вібраційного конвеєра сушильної установки шляхом вибору раціональних геометричних і динамічних параметрів з урахуванням впливу теплоносія.

Розроблена математична модель і визначені параметри руху матеріалу по робочій поверхні вібраційного конвеєра, виконаній у вигляді жалюзі, з урахуванням крупності, вогкості продукту, впливу потоку теплоносія.

Експериментальні дослідження, проведені на спеціально створеній лабораторній установці, дозволили уточнити вплив властивостей матеріалу і потоку теплоносія, а також кути встановлення жалюзі і кут нахилу робочої поверхні вібраційного конвеєра на швидкість транспортування матеріалу. Порівняння розрахункових і експериментальних даних показали достатньо хорошу збіжність результатів. За даними теоретичних і експериментальних досліджень розроблена інженерна методика розрахунку і вибору параметрів вібраційного конвеєра сушильної установки.

Результати досліджень використані при створенні конструкцій вібраційних сушильних установок, два зразки яких впроваджено на ЗАТ “Новгород-Сіверський завод будівельних матеріалів” в лінії виробництва технічної крейди.

Ключові слова: вібраційний конвеєр, сушильна установка, жалюзі, динамічні параметри, швидкість транспортування, потік повітря.

Аннотация

Хаддад Д.С. Обоснование параметров рабочего органа вибрационного конвейера сушильных установок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.06 - горные машины. - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2005.

Диссертация посвящена вопросу повышения эффективности работы вибрационного конвейера сушильной установки путем выбора рациональных геометрических и динамических параметров с учетом влияния потока воздуха.

Разработана математическая модель движения материала по рабочей поверхности вибрационного конвейера, выполненной в виде жалюзей, с учетом крупности и влажности продукта, влияния потока воздуха. В результате решения уравнений получены аналитические зависимости для определения скорости виброперемещения материала в безотрывном режиме и движения материала с отрывом. Решена также задача по определению параметров виброперемещения с учетом изгибных колебаний протяженного исполнительного органа с инерционным вибровозбудителем направленного действия, расположенного в средней части конвейера.

Экспериментальные исследования, проведенные на специально разработанной и изготовленной лабораторной установке, позволили уточнить влияние свойств материала и потока воздуха, а также углы установки жалюзей и угол наклона рабочей поверхности вибрационного конвейера на скорость транспортирования материала. Установлено также, что при скоростях подачи теплоносителя (в лабораторной установке использовался воздух) сверх определенной величины вследствие эжекции в рабочей камере вибрационного конвейера наблюдаются завихрения и противотоки, препятствующие виброперемещению материала, нормальному протеканию процесса сушки и появлению просыпей в поджалюзийное пространство. Сравнение теоретически полученных и экспериментальных данных показывает достаточно хорошую сходимость результатов при определении виброперемещения материала с учетом влияния влажности и потоков воздуха.

Разработанная инженерная методика, ввиду большого количества влияющих факторов, предусматривает итерационный процесс расчета и выбора параметров вибрационного конвейера сушильной установки. На первом этапе производится определение размеров (длины, ширины, высоты) исполнительного органа, амплитуды и частоты его колебаний, обеспечивающих необходимую производительность, рациональные параметры движения материала и воздуха, необходимое время сушки, уточняется количество и состояние материала, подвергающегося сушке. После конструкторской проработки производится уточненный расчет с учетом комплекса факторов, влияющих на динамику конвейера и процесс виброперемещения материала, осуществляется корректировка параметров вибрационного конвейера.

Результаты исследований использованы при создании конструкций вибрационных сушильных установок, два образца которых внедрены на ЗАО “Новгород-Северский завод строительных материалов” в линии производства технического мела.

Ключевые слова: вибрационный конвейер, сушильная установка, жалюзи, динамические параметры, скорость транспортирования, поток воздуха.

Annotation

Haddad J.S. Grounding of the body parameters of working organ of the drying vibration conveyor. - Manuscript.

Thesis for the application of the Candidate of Technical Sciences degree on speciality 05.05.06 - mining machines. - The National Mining University, Dniepropetrovsk, 2005.

The thesis is devoted to the question of the drying set vibration conveyor working efficiency increasing by the rational geometry and choosing, taking into the consideration the airflow.

The mathematical model is developed and the parameters of material motion along the vibration conveyor multi plate (jalousies) working surface are determined, taking into consideration the size, the humidity of product and the airflow influence.

The experimental research on the specially created laboratory set have allowed to define more precisely the material properties and the airflow influence, also influence of the plates and the vibration conveyor working surface position angles on the material transportation speed. The data calculated are in good coincidence with experimental results. The engineering technique of the drying line vibration conveyor parameters calculation and choice is developed based on the theoretical and experimental research data.

The research results are used for the new vibration drying sets designing. The two models are installed at the ZAO “Novgorod-Severskiy Construction Materials Plant” in the line for the technical chalk production.

Key words: vibration conveyor, drying set, multi plate (jalousies), dynamic parameters, transportation speed, airflow.

Размещено на Allbest.ur

...