Динамика вибрационных технологических процессов и машин для переработки неоднородных гранулированных сред
Анализ существующих моделей и методов расчета вибрационных технологических процессов и оборудования. Разработка методологического и алгоритмического подхода к исследованию динамики, расчету и оптимальному синтезу технологических машин и процессов.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 15.02.2018 |
Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2. Минимизирован вес электромагнитного привода при условии, что температура его нагрева и коэффициент нелинейных искажений не должны превышать некоторого предельного значения, а максимальное ускорение на вибролотке должно равняться заданному. Вектор варьируемых параметров включал в себя четыре фактора: геометрические размеры сердечника (ak, ) и безразмерные комплексы, характеризующие привод(ч , б) { ak , ч , б, } (рис.21)
3. Минимизирован коэффициент неравномерности производительности вибропитателя при условии, что температура нагрева катушек электромагнитного привода не должна превышать предельного значения. Вектор варьируемых параметров включал в себя три фактора: безразмерные комплексы, характеризующие привод и угол наклона лотка г (рис.22).
Рис.22. Линии равного уровня для целевой функции ( = 27):
1-0,155; 2-0,1688; 3- 0,1821; 4-0,1954; 5-0,2087; 6-0,222; 7-0,2353; 8-0,2486; 9-0,2619;10- 0,2752; 11-0,2886; 12-0,3019
Результаты исследований динамики вибрационных технологических процессов и оборудования для переработки гранулированных сред и дальнейший их оптимальный синтез нашли отражение при конструировании различных устройств, разработкой которых многие годы занимается лаборатория «Вибротехника» Курского государственного технического университета: установка для заполнения панцирных электродов свинцовым активным материалом; гранулятор активного материала для трубчатых пластин свинцового аккумулятора; вибрационный миксер. Кроме того, результаты диссертационного исследования были использованы для расчета процесса заполнения материалом формы сложной конфигурации при создании и изготовлении передвижных вибрационных установок для формования мелкоразмерных керамзитобетонных блоков, при разработке устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала, для определения рациональных параметров вибровоздействия при брикетировании металлической стружки, для определения оптимальных режимов работы мукопросеивателя и подбункерного разгрузочного устройства, процесса очистки сточных вод.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
В диссертационной работе на основе обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований динамики процессов течения однородных и неоднородных сыпучих сред решена важная научно-техническая проблема повышения эффективности вибрационного технологического оборудования за счет создания теоретического, методологического и алгоритмического подхода к исследованию динамики, расчету и оптимальному синтезу технологических машин и процессов.
При решении поставленных задач получены следующие научные результаты:
1. Разработана математическая модель вибрационного технологического оборудования с электромагнитным виброприводом для переработки неоднородных сыпучих сред, учитывающая взаимодействие обрабатываемого материала и рабочего органа. Она позволяет выполнять оптимальное проектирование и расчет параметров вибрационных процессов и машин на основе комплексного моделирования их динамики.
2. Разработана модель гранулированной среды, описывающая явление дилатансии за счет представления диссипативных реологических коэффициентов как кусочно-линейных функций объемной концентрации.
3. Разработана математическая модель неоднородного сыпучего материала как многоскоростного континуума в условиях вибрационного воздействия с учетом сил межфазного взаимодействия, немонотонных эффектов аэродинамики, изменения объемной концентрации в широких пределах.
4. Разработан алгоритм интегрирования дифференциальных уравнений течения моделируемой среды методом крупных частиц с адаптивно изменяющимся шагом интегрирования, позволяющий исследовать поведение материла в условиях различных вибрационных технологических процессов, при различной геометрии рабочего органа, определять мгновенные значения объемной концентрации, скорости и напряжения в любой точке расчетной области.
5. Проведено численное моделирование технологических процессов транспортирования, перемешивания, разделения, уплотнения. Выявлено преимущество полигармонических законов изменения виброускорения, и установлены зависимости эффективности процессов от параметров вибрации. В результате определены режимы внешнего воздействия на среду, позволяющие повысить производительность в 1,2-1,6 раз.
6. Численным путем получены закономерности формирования виброкипящего слоя: разрыхление среды, ее отрыв от рабочей поверхности и уплотнение в момент падения. Определены параметры вибрационного воздействия, позволяющие реализовывать такой режим: виброускорение должно превышать ускорение свободного падения, а частота вибрации находится в пределах от 12 до 30 Гц.
7. Выполнены экспериментальные исследования течения гранулированных однородных и неоднородных материалов при гравитационном и вибрационном истечении, виброперемешивании, транспортировании и разделении, которые позволили подтвердить адекватность предложенной математической модели среды. Установлено, что с увеличением ширины сосуда при вибрационном перемешивании гранулированной среды образуется вихревое течение, причиной которого является разная степень подвижности отдельных слоев материала. Получены экспериментальные зависимости производительности от параметров вибрации и геометрии рабочего органа.
8. Разработаны алгоритм расчета и программный комплекс для исследования динамики вибрационных технологических процессов и оборудования для переработки неоднородных гранулированных сред. Их особенностью является то, что за один шаг интегрирования производится решение систем дифференциальных уравнений разными методами с уменьшением шага интегрирования: при приближении рабочего органа к упруго-вязким ограничителям - для корректного описания удара; и когда скорость среды достигает значений информационной скорости метода крупных частиц - для обеспечения устойчивости счета. Предложенный пакет программ позволяет качественно и количественно изучать поведение материала в процессе его переработки, исследовать динамику электромагнитного привода и рассчитывать его параметры, отражать результаты в удобном для пользователя виде.
9. Выявлен пульсирующий характер динамического взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой, движущейся в режиме виброкипящего слоя, в момент падения материала. Путем численного моделирования установлено, что этот эффект обусловлен дилатантными свойствами гранулированной среды.
10. Решены задачи оптимального синтеза процесса переработки сыпучей среды, привода и вибромашины по технологическим критериям качества, с применением оригинальной методики, основанной на многомерном квадратичном планировании эксперимента с последующим решением задачи многомерной аппроксимации, сведении условной оптимизации к безусловной методом штрафных функций и нахождении экстремальных значений методом Коши. Определены параметры привода и вибрационного воздействия, обеспечивающие максимальную равномерность транспортируемого материала, максимальное время его полета в режиме виброкипящего слоя, минимальный нагрев вибропривода и максимальный коэффициент полезного действия.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Яцун, С.Ф. Параметрическая оптимизация стенда для испытания изделий на вибрацию/ С.Ф. Яцун, О.Г. Маслова //Известия вузов. Машиностроение. - 1990. - № 6. - С. 16-20.
2. Яцун, С.Ф. Анализ периодических процессов движения вибромашин с электромагнитным приводом/ С.Ф. Яцун, Ю.А. Гапонов, О.Г. Маслова //Известия вузов. Машиностроение. - 1991. - № 4-6. - С.42-46.
3. Яцун, С.Ф. Расчет технологических вибромашин для формирования виброкипящего слоя/ С.Ф. Яцун, О.Г. Маслова //Известия вузов. Машиностроение. - 1992. - № 4-6. - С.63-67.
4. Яцун, С.Ф. Вибрационное устройство для брикетирования металлической стружки/ С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Пинаева// Известия вузов. Машиностроение. - 2001. - №1. - С.71-74.
5. Моделирование процесса ультрафильтрации диффузионного сока сахарной свеклы / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, В.А. Кудрявцев, Е.М. Кувардина // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 1. - С. 15-26.
6. Локтионова, О.Г. Численное моделирование динамики вибрационного процесса разделения сыпучих смесей/ О.Г.Локтионова // Известия Тульского гос. техн. ун-та. Сер. Технологическая системотехника. - Вып.8. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 190-195.
7. Локтионова, О.Г. Синтез оптимальных параметров вибрационного транспортирующего устройства сыпучих материалов/ О.Г.Локтионова //Известия вузов. Машиностроение. - 2006.- № 9. - С.46-50.
8. Локтионова, О.Г. Динамический анализ вибрационного питателя сыпучих материалов/ О.Г. Локтионова, К.В. Краснопивцев//Известия вузов. Пищевая технология. - 2007. - №1. - С.74-76.
9. Локтионова, О.Г. Динамика и оптимальный синтез виброкипящего слоя сыпуче среды/ О.Г.Локтионова// Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2008. - №1. - С. 8-10.
другие публикации
10. Яцун, С.Ф. Моделирование процесса поведения сыпучего материала в условиях вибрационного воздействия / С.Ф. Яцун, О.Г. Маслова // Сибирский физико-технический журнал. - 1992. -Вып.1. - С.94-97.
11. Яцун, С.Ф. Исследование процесса поведения сыпучего материала на вибрирующем лотке / С.Ф. Яцун, О.Г. Маслова //Инженерно-физический журнал. - 1992. Т.63, №2. - С.227-231.
12. Маслова, О.Г. Моделирование вибрационных технологических процессов переработки сыпучих материалов / О.Г. Маслова, С.Ф. Яцун // Численное исследование актуальных проблем машиностроения и механики сплошных и сыпучих сред методом крупных частиц: в 5 т. Т. 5. Механика. Экология / под ред. Ю.М. Давыдова. М.: НАПН, 1995. Гл. XXIV. - С. 1340-1400.
13. Локтионова, О.Г. Параметрическая оптимизация вибрационного питателя сыпучих материалов/ О.Г. Локтионова //Вибрационные машины и технологии: сб. докл. III Междунар. науч.-техн. конф. - Курск, 1997. - С.47-53.
14. Локтионова, О.Г Моделирование процесса вибрационного гранулирования материала/ О.Г. Локтионова //Медико-экологические информационные технологии: сб. матер. Междунар. конф.- Курск, 1998 -С. 234-239.
15. Yatsun,S. Dynamics of vibromachins for granular materials processing/ S.Yatsun, O.Loktionova// Tenth world congress on the theory of machines and mechanism.- Oulu, Finland: Oulu Univer. Site, 1999. - Vol .4. - P.1164-1173.
16. Яцун, С.Ф Оптимальный синтез вибрационного дозатора сыпучего материала/ С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Д.И.Сафаров //Ученые записки Азербайджанского технического университета. - 1999.- Том VIII, №4, часть II- С. 12-15.
17. Моделирование процесса экструзии при брикетировании металлической стружки/Ф.Н.Рыжков, С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Н.А.Костин// Известия Курск. гос. техн. ун-та. - 1999. -№ 3. - С.55-61.
18. Яцун, С.Ф. Математическое моделирование нестационарного электромагнитного поля / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, А.Н. Шабанов // Моделирование неравновесных систем: материалы II всеросс. семинара - Красноярск: ИВМ СО РАН, 1999. - С.135-136.
19. Локтионова, О.Г. Исследование процесса истечения сыпучего материала из вибрирующего бункера//Вибрационные машины и технологии: сб. докладов IV Междунар.науч. - техн. конф.- Курск, 1999. - С.276-280.
20. Яцун, С.Ф Вибрационное устройство для переработки сыпучих сред с адаптивной системой управления/ С.Ф. Яцун, О.Г.Локтионова // Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия: матер. Междунар. науч. симпозиума. - Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2000. - С.172-176.
21. Яцун, С.Ф. Визуализация результатов численного моделирования вибрационного течения сред со сложной реологией / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Пинаева // Известия Курск. гос. техн. ун-та. - 2000. -№ 4. -С.33-39.
22. Яцун, С.Ф. Определение оптимальных параметров счета в задачах моделирования динамики сыпучих сред/ С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Пинаева // Известия Курск. гос. техн. ун-та. - 2000. № 5. - С. 13-19.
23. Яцун, С.Ф. Подсистема моделирования процессов динамики сыпучих сред/ С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Пинаева // Моделирование неравновесных систем: материалы III всеросс. семинара - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2000. - С.294-295
24. Rizkov,F. Mathematical model of vibrating pressing of metal shaving for utilization of waste / F.Rizkov, S.Yatsun, O.Loktionova//International conference Gearing Transmasions and Mechanical Systems. - Nottingham, UK, 2000. - P. 456-461.
25. Yatsun,S. Mathematical Modeling of Processing of Granular Material in a Vibroboiling Layer/ S.Yatsun, O.Loktionova, J.Safarov// First International Symposium on Microgravity Research and Applications in Physical Sciences and Biotechnology. - Sorrento,Italy:2000. -P.233-239.
26. Локтионова, О.Г. Численное исследование процесса вибрационного фильтрования// Вибрационные машины и технологии: сб. докл. V Междунар.науч.-техн. конф. - Курск, 2001. - С.301-306.
27. Safarov, J. Mathematical model of vibrating pressing of metal shaving for utilization of waste/ J.Safarov, S.Yatsun, O.Loktionova// Механика-машиностроение, - Баку, 2002. - №1- С.69-71
28. Яцун, С.Ф. Моделирование течения сыпучего материала на вибрирующем гибком рабочем органе/ С.Ф. Яцун, О.Г.Локтионова // Механизмы и машины ударного,периодического и вибрационного действия: матер. междунар. науч. симпозиума. - Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2003. - С.242-245.
29. Вибрационные машины и технологии/ С.Ф. Яцун, Д.И. Сафаров, В.Я. Мищенко, О.Г. Локтионова. - Баку: Элм, 2004. - 408 с.
30. Яцун, С.Ф Моделирование многокомпонентных сыпучих сред при вибрационных воздействиях/С.Ф.Яцун, О.Г.Локтионова, Д.И.Сафаров// Механика неоднородных деформируемых тел: методы, модели, решения: матер. Междунар.науч.-техн.конф. - Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2004. - С.76-79.
31. Локтионова, О.Г. Динамическая модель течения многокомпонентных гранулированных сред в условиях вибрационного воздействия //Вибрация-2005:сб. науч. тр. - Курск, 2005. - С. 189-191.
32. Яцун, С.Ф. Исследование процесса обтекания препятствий сплошными средами/С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Галицына//Вибрация-2005:сб. науч. тр. - Курск, 2005. -С.180-188.
33. A.с. 1558267 СССР, МКИЗ Н 01 Н 69/02. Способ гранулирования активного материала для трубчатых пластин свинцового аккумулятора / С.Ф. Яцун, Ю.А.Гапонов, О.Г.Маслова, В.Я.Мищенко, Е.К.Сиротин, В.К.Слепцов, не публикуется.
34. Патент 2010549 Российская Федерация, МКИ А 47 43/04. Миксер / С.Ф.Яцун, Ю.А.Гапонов, В.Я.Мищенко, Э.И.Бобнев, О.Г.Маслова; заявитель и патентообладатель Курский гос. тех ун-т. - N4940821/13; заявл. 31.01.91; опубл. 15.04.94, Бюл. N 7. - 3 с.
35. Патент 30735 Российская Федерация, МПК В 65G 53/00. Устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала/ Н.С. Кобелев, А.В. Моржавин, С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова; заявитель и патентообладатель Курск. гос. техн. ун-т. - №2003102125/20; заявл. 27.01.2003; опубл. 10.07.2003, Бюл. №19. -2с.
36. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611972. Программная система моделирования течения сплошных сред / С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Галицына - №2006611181; заявл. 10.04.06; зарегистрировано 7.06.06
37. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006613377. Программная система параметрической оптимизации/ С.Ф. Яцун, О.Г. Локтионова, Т.В. Галицына - №2006612570; заявл. 26.07.06; зарегистрировано 26.09.06
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие понятия о технологических размерных цепях, их виды. Условия осуществления размерного анализа технологических процессов. Основные методы и этапы расчета технологических размерных цепей. Назначение допусков на размеры исходной заготовки детали.
презентация [774,8 K], добавлен 26.10.2013Три вида исходной информации при разработке технологических процессов: базовая, руководящая и справочная. Выполнение рабочего чертежа детали. Тип производства и методы изготовления изделий при разработке технологических процессов с применением ЭВМ.
реферат [1,1 M], добавлен 07.03.2009Типы производства, формы организации и виды технологических процессов. Точность механической обработки. Основы базирования и базы заготовки. Качество поверхности деталей машин и заготовок. Этапы проектирования технологических процессов обработки.
курс лекций [1,3 M], добавлен 29.11.2010Понятие и виды технологических процессов обработки изделий в машиностроении. Признаки классификации методов изготовления деталей машин. Классификация по природе и характеру воздействия. Виды методов изготовления деталей по схемам формообразования.
контрольная работа [19,0 K], добавлен 05.11.2008Изучение и анализ существующих конструкций автоматических загрузочных устройств, механизмов автоматического контроля деталей и технологических процессов. Обоснование созданных конструкций. Вариантность при разработке робота технологических процессов.
контрольная работа [500,7 K], добавлен 21.04.2013Обоснование технологических процессов проектируемого предприятия по переработке молока. Операции технохимического и микробиологического контроля сырья. Технологические процессы первичной переработки зерна в крупу и муку. Расчет выхода готовой продукции.
курсовая работа [786,9 K], добавлен 24.03.2013Основные понятия производства и технологических процессов. Классификация производства на категории: тип, вид, часть, массовое, серийное и единичное. Методы и средства контроля качества машин. Погрешности сборочных процессов. Виды обработки заготовок.
лекция [35,0 K], добавлен 08.04.2009Основные понятия о технологических процессах прокатного и кузнечнопрессового производства. Структура и элементы технологических процессов прокатного и кузнечнопрессового. Классификация технологических процессов. Оборудование. Оснастка. Изделия.
контрольная работа [60,4 K], добавлен 10.11.2008Анализ точности и стабильности и стабильности технологических процессов производства продукции и применение понятий воспроизводимости процесса и воспроизводимости оборудования. Индекс воспроизводимости и методы его расчета. Характеристика результатов.
реферат [204,2 K], добавлен 17.12.2008Характеристика технологических процессов пищевой промышленности: ферментации, тепловой обработки, обезвоживания и дистилляции. Исследование специфики подбора оборудования. Изучение структуры пищевого предприятия и задач управления данным предприятием.
контрольная работа [24,0 K], добавлен 02.10.2013Анализ технологических процессов ремонта. Расчет потребности в оборудовании и производственных площадях. Разработка операционных технологических процессов восстановления цилиндров. Конструкция устройства для гальванического восстановления цилиндров.
курсовая работа [896,3 K], добавлен 19.10.2013Исследование проблем современной нефтепереработки в России и путей их решения. Особенности применения гидродинамического оборудования для интенсификации технологических процессов нефтепереработки. Изучение технологии обработки углеводородных топлив.
реферат [4,3 M], добавлен 12.05.2016Разработка технологических процессов изготовления деталей с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Описание конструкции, назначения и условий работы детали в узле. Материал детали и его химико-механические свойства.
курсовая работа [978,3 K], добавлен 20.09.2014Краткое описание технологического процесса. Описание схемы автоматизации с обоснованием выбора приборов и технических средств. Сводная спецификация на выбранные приборы. Системы регулирования отдельных технологических параметров и процессов.
реферат [309,8 K], добавлен 09.02.2005Схемы технологических процессов, обеспечивающих контроль и регулирование температуры жидкости и газа. Определение поведения объекта регулирования. Зависимость технологического параметра автоматизации от времени при действии на объект заданного возмущения.
контрольная работа [391,0 K], добавлен 18.11.2015Метод получения заготовок для деталей машин. Расчет режимов обработки, затрат времени на выполнение технологических переходов и синхронизация выполнения технологических переходов на позициях автоматизированного оборудования. Выбор технологических баз.
курсовая работа [657,4 K], добавлен 08.12.2014Взаимосвязь технологических и организационно-управленческих структур. Понятие о химико-технологических процессах, принципы классификации. Перспективы развития и особенности экономической оценки химико-технологических процессов. Специальные методы литья.
контрольная работа [50,0 K], добавлен 10.07.2010Расчет предприятий технического сервиса. Расчет численности рабочих и распределение их по объектам работы. Характеристика спроектированного предприятия по техническому обслуживанию транспортно-технологических машин. Подбор технологического оборудования.
курсовая работа [775,5 K], добавлен 27.05.2015Современный состав технологических процессов нефтепереработки в РФ. Характеристика исходного сырья и готовой продукции предприятия. Выбор и обоснование варианта переработки нефти. Материальные балансы технологических установок. Сводный товарный баланс.
курсовая работа [61,1 K], добавлен 14.05.2011Проектирование технологических процессов изготовления группы деталей. Служебное назначение детали "Крышка". Стандартизация и управление качеством выпускаемых изделий. Анализ видов и последствий потенциальных несоответствий технологических процессов.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 09.11.2014