Обґрунтування параметрів та режимів роботи вібраційних об’ємних дозаторів для дрібнодисперсних сипких матеріалів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального науково-прикладного завдання машинознавства – обґрунтуванню параметрів та режимів роботи вібраційних об’ємних дозаторів для дрібнодисперсних СМ, яке дозволить підвищити ефективність їх проектування та експлуатації. Використання впливу вібрації на сипкі матеріали зі складними фізико-механічними характеристиками дозволяє мінімізувати негативні явища, що виникають у процесі дозування таких продуктів, забезпечити керованість процесу, підвищити його продуктивність та точність. Для вирішення поставленого завдання розроблено математичні моделі руху дрібнодисперсних СМ із конічної розвантажувальної лунки дозатора при гравітаційному витіканні та вібраційному збуренні потоку. Результати математичного моделювання, розроблений алгоритм розрахунку та підбору раціональних параметрів та режимів роботи вібраційних об’ємних дозаторів дозволяє прогнозувати поведінку сипкого матеріалу під дією вібрації, що є визначальним фактором ефективності роботи такого обладнання. Запропонована методика інженерного розрахунку дає змогу підвищити ефективність процесу створення вібраційних дозаторів для дрібнодисперсних сипких матеріалів. Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной задачи машиноведения – обоснованию параметров и режимов работы вибрационных объемных дозаторов для мелкодисперсных СМ, что позволит повысить эффективность их проектирования и эксплуатации. Проведен анализ особенностей конструкций вибрационных объемных дозаторов для мелкодисперсных СМ и исследованы математические модели поведения сыпучего продукта в процессе дозирования, а также установлено влияние режимов колебаний рабочих органов дозатора на его эффективность работы. Доказано, что использование влияния вибрации на сыпучие материалы со сложными физико-механическими характеристиками позволяет минимизировать негативные явления, возникающие в процессе дозирования таких продуктов, обеспечить управляемость процесса, повысить его производительность и точность. Для решения поставленной задачи разработана математическая модель движения мелкодисперсных СМ в разгрузочной воронке дозатора при гравитационном истечении продукта. Установлено, что для обеспечения эффективной работы объемного дозатора необходимо знать влияние основных геометрических параметров разгрузочной воронки и физико-механических характеристик продукта дозирования на его поведение в процессе истечения. За результатами исследований установлена аналитическая зависимость для определения предельного значения ширины кольцевого выпускного отверстия разгрузочной воронки дозатора, при котором формируется устойчивый свод над выпускным отверстием. Разработана математическая модель поведения мелкодисперсных СМ в конической разгрузочной воронке дозатора при вибрационном возбуждении потока, исследовано влияние параметров разгрузочной воронки на режимы работы вибрационного объемного дозатора для мелкодисперсных СМ, обеспечивающие повышение его эффективность работы. Установлено, что при непрерывном и равномерном истечении мелкодисперсного СМ, чему способствует его ламинарная циркуляция или хаотические движения в конической воронке, производительность объемного дозатора линейно зависит от амплитуды и частоты колебаний его рабочего органа. Разработан экспериментальный образец вибрационного объемного дозатора на котором определены коэффициент эффективной вязкости продукта дозирования, производительность и точность вибрационного объемного дозатора, проверена адекватность разработанных математических моделей. Результаты математического моделирования, разработанный алгоритм расчета и подбора оптимальных параметров и режимов работы вибрационных объемных дозаторов позволяет прогнозировать поведение сыпучего материала под действием вибрации, что является определяющим фактором повышения эффективности работы такого оборудования. Предложенная методика инженерного расчета позволяет повысить эффективность процесса проектирования вибрационных дозаторов для мелкодисперсных сыпучих материалов.