<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2071-7318</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">19274</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/article_5a27cb897eed69.52407990</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Machine building and mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Машиностроение и машиноведение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">INVESTIGATION OF THE IMPACT ON MAIN FACTORS ON PERFORMANCE  OF AIR-CAMERA PUMP</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ  НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПНЕВМОКАМЕРНОГО НАСОСА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гавриленко</surname>
       <given-names>Андрей Владимирович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Gavrilenko</surname>
       <given-names>Andrey Vladimirovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Богданов</surname>
       <given-names>В.С. Stepanovich</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Bogdanov</surname>
       <given-names>Vasiliy Stepanovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Лозовая</surname>
       <given-names>С. Ю.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Lozovaya</surname>
       <given-names>S. Yu.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Фадин</surname>
       <given-names>Ю. М.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Fadin</surname>
       <given-names>Y. M.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кулаков</surname>
       <given-names>Леонид Сергеевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Kulakov</surname>
       <given-names>Leonid Sergeevich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гавшин</surname>
       <given-names>Алексей Петрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Gavshin</surname>
       <given-names>Aleksey Petrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Тюфанова</surname>
       <given-names>Юлия Викторовна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Tyufanova</surname>
       <given-names>Yuliya Viktorovna</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
     <country>RU</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">ООО «Объединенные кондитеры»</institution>
     <city>Белгород</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">ООО «Объединенные кондитеры»</institution>
     <city>Белгород</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>2</volume>
   <issue>12</issue>
   <fpage>153</fpage>
   <lpage>158</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/19274/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/19274/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Производительность пневмокамерного насоса зависит от таких факторов, как время раз-грузки, давление в камере насоса, высота расположения разгрузочной трубы от днища каме-ры, диаметр разгрузочной трубы, угол раскрытия конфузора, высота расположения аэраци-онного устройства от днища камеры, количество сопел аэрационного устройства и другие, но основными являются такие как давление в камере насоса – P, высота расположения разгрузоч-ной трубы от днища камеры – hrt, высота расположения аэрационного устройства от днища камеры – ha. В статье рассмотрено влияние основных факторов на время разгрузки камеры насоса, выбраны диапазоны их варьирования. Получены уравнения регрессии времени разгрузки камеры насоса и производительности насоса при фиксированных значениях давления в камере насоса, высоты расположения разгрузочной трубы от днища камеры, высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The capacity of the air chamber pump depends on such factors as the discharge time, the pressure in the pump chamber, the height of the unloading pipe from the bottom of the chamber, the diameter of the discharge pipe, the opening angle of the confuser, the height of the aeration device from the bottom of the chamber, the number of nozzles of the aeration device and others, such as the pressure in the pump chamber - P, the height of the discharge pipe from the bottom of the chamber – hrt, the height of the arrangement of the aeration device from the bottom of the chamber – ha. The influence of the main factors on the discharge time of the pump chamber is considered in the article, the ranges of their variation are chosen. Regression equations for the discharge time of the pump chamber and pump capacity are obtained for fixed values of pressure in the pump chamber, the height of the discharge pipe from the bottom of the chamber, and the height of the arrangement of the aeration device from the bottom of the chamber</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>сжатый воздух</kwd>
    <kwd>пневмокамерный насос</kwd>
    <kwd>сыпучий материал</kwd>
    <kwd>мультисопловое аэрационное устройство</kwd>
    <kwd>псевдоожижение</kwd>
    <kwd>производительность насоса</kwd>
    <kwd>время разгрузки камеры</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>compressed air</kwd>
    <kwd>pneumatic chamber pump</kwd>
    <kwd>granular material</kwd>
    <kwd>melissophobia aeration device</kwd>
    <kwd>the fluidization</kwd>
    <kwd>pump capacity</kwd>
    <kwd>time of unloading the camera</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p> В ходе реализации и обработки результатов экспериментов получено уравнение регрессии Gy (τr) = f (Ризб; hrt; ha), которое показывает изменение времени выгрузки порции материала (цемента) 50 кг и секундной производительности в зависимости от основных факторов.Уравнение регрессии времени разгрузки τr порции материала в кодированном виде имеет вид τr =7,5-3,3x1+3,7x2+0,8x3+0,8x1x3+0,3x2x3+1,2x12+5,6x22+1,6x32.                                 (1) Анализируя уравнения регрессии (1) определим значимость факторов (рис. 1): избыточное давление Ризб = 42 %; высота расположения разгрузочной трубы от днища камеры hrt = 47 %; высота расположения аэрационного устройства от днища камеры ha =11%.Наибольшее влияние на величину времени разгрузки оказывает фактор (высота расположения разгрузочной трубы от днища камеры hrt = 47 %), а наименьшее значение фактор x3 (высота расположения аэрационного устройства от днища камеры ha = 10 %), которое почти в 5 раз меньше [1–4]. Влияние фактора x1 (избыточное давление Ризб = 42 %) примерно равно влиянию фактора x2, и примерно в 4 раза больше влияния фактора x3. Отрицательный знак при факторе х1 показывает, что с его увеличением значение времени разгрузки уменьшается. Положительный знак при коэффициентах факторов x2 и x3 показывает на то, что при их повышении время разгрузки увеличивается. Значение коэффициента при члене уравнения совместного влияния x1x2 указывает на то, что было полностью охвачено факторное пространство данных членов. Уравнение регрессии в декодированном виде имеет вид τr =177,5-102P-1,3hrt-2,7ha+0,4Pha +0,002 hrtha +1,2P2+5,6 hrt2+1,6 ha2.                          (2)  С помощью программного пакета получена поверхность, на которой любая точка показывает, при каких значениях факторов можно получить минимальное время разгрузки τr = 6 с, а именно при сочетании значений избыточного давления, высот расположения разгрузочной трубы от днища камеры и аэрационного устройства в интервалах 1,2–1,5 атм., 34–59 мм и40–59 мм соответственно. Геометрические параметры регулируются конструктивно, т.к. это заложено при конструировании и изготовлении лабораторной установки, а избыточное давление влияет на расход воздуха, а следовательно на энергозатраты процесса транспортирования, то можно предположить, что целесообразно использовать значения факторов в точке А (рис. 2), выбирая минимальное значение давления: Ризб = 1,2 атм., hrt ≈ 55 мм, ha ≈ 55 мм, но это не означает, что при названных параметрах получим максимальную производительность. Анализируя результаты экспериментов при Ризб = 1,5 атм., hrt ≈ 55 мм, ha ≈ 55 мм время разгрузки τr = 6 с, производительность равна Gy = 8,3 кг/с, но непонятно какая производительность при давлении Ризб = 1,2 атм. Поэтому необходимо рассмотреть влияние основных факторов на секундную производительность, как одного из основных технико-экономических показателей работы любого устройства.    Рис. 1. Значимость основных факторов при времени разгрузки   а)    А  б)    А  в)    А  г) Рис. 2.  Графические структуры, отображающие минимальную фиксированную величину времени разгрузки τr = 6 с от основных факторов: а) 3х мерное изображение, б) проекция на ось х1, в) проекция на ось х2, г) проекция на ось х3  Уравнение регрессии секундной производительности Gy в кодированном виде имеет вид Gy =6,6+1,4x1-0,8x2-0,4x3-0,56x1x2-0,4x1x3+0,2x2x3+0,34x12-1,6x22-0,8x32.                    (3) Анализируя уравнения регрессии (3), определим значимость факторов (рис. 3). Наибольшее влияние на величину производительности оказывает фактор x1 (избыточное давление Ризб = 54 %), а знак «+» показывает на то, что при его увеличении увеличивается функция отклика. Отрицательный знак при коэффициентах факторов x2 и x3 показывает на то, что при их повышении производительность уменьшится. Значимость факторов x2 и x3 равны 31 % и 15 %, что меньше влияния фактора x1 в 1,7 и 3,6 раз соответственно.   Рис. 3. Значимость основных факторов для секундной производительности: - х1 (Ризб) = 54%; х2 (hrt) = 31%  ; х3 (ha) = 15% ;  - х1 (Ризб) = 12%; х2 (hrt) = 58%  ; х3 (ha) = 30% ; - х1 (Ризб) = 58%; х2 (hrt) = 29%  ; х3 (ha) = 13% Так как значимость фактора х3 относительно мала, то для упрощения анализа влияния факторов на производительность принимаем значение высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры равным ha =55 мм значению основного (нулевого) уровня варьирования.Уравнение регрессии в декодированном виде имеет вид Gу =-65,8+3P+0,5hrt+1,2ha-0,12Phrt -0,21Pha +0,001 hrtha +7,71P2-0,004hrt2-0,01ha2.           (4) Используя аналитический пакет Maple 13, были построены трехмерные фигуры, показывающие зависимость производительности от изменения основных факторов при фиксированных значениях Gy = 8,3; 7,3; 6,3 кг/с (рис. 4).       1 2  3   Рис. 4. Графические структуры, отображающие фиксированные величины производительности в зависимости от основных факторов: 1 – Gy = 8,3 кг/с;  2 – Gy = 7,3 кг/с; 3 – Gy = 6,3 кг/с На рис. 5 отображена поверхность, на которой любая точка показывает, при каких значениях факторов можно получить максимальную секундную производительность Gy = 8,3 кг/с, а именно при сочетании значений избыточного давления, высот расположения разгрузочной трубы от днища камеры и аэрационного устройства в интервалах 1,36–1,5 атм., 28–55 мм и 40–58 мм соответственно.  а)  Б  б)     Б  в)  Б  г)Рис. 5.  Графические структуры, отображающие максимальную фиксированную величину производительности   Gу = 8,3 кг/с от основных факторов: а) 3х мерное изображение, б) проекция на ось х1, в) проекция на ось х2, г) проекция на ось х3  Геометрические параметры регулируются конструктивно, т.к. это заложено при конструировании и изготовлении лабораторной установки, а избыточное давление влияет на расход воздуха, а, следовательно, на энергозатраты процесса транспортирования, то можно предположить, целесообразно использовать значения факторов в точке Б (рис. 5), выбирая минимальное значение давления: Ризб = 1,36 атм., hrt ≈ 45 мм, ha ≈ 50 мм.Определено, что значимость основных факторов, влияющих на функции отклика распределяется следующим образом: времени разгрузкиτr – избыточное давление 42 %; высота расположения разгрузочной трубы от днища камеры 47%; высота расположения аэрационного устройства от днища камеры 10 %; секундной производительности Gy (кг/с) – Ризб = 54 %; hrt = 31 %; ha = 15 %; расхода воздуха Qy (м3/т)  – Ризб = 51 %; hrt = 41% ; ha = 8 %.Установлено, что минимальное время разгрузки τr = 6 с при минимальном значении давления: Ризб = 1,5 атм. и расстояниях от дна камеры насоса до разгрузочной трубы hrt ≈ 55 мм и аэрационного устройства ha ≈ 55 мм. Установлено, что зависимости Gy от изменения избыточного давления и высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры на всем диапазоне их варьирования при фиксированных значениях высоты расположения аэрационного устройства от днища камеры показал, что они не линейны и носят возрастающий характер. При высоте разгрузочной трубы от днища камеры hrt = 20–34 мм, и для значений высоты аэрационного устройства от днища камеры ha = 40 мм и ha = 46–55 мм при минимальном Ризб=0,8 атм. производительность равна Gy=5,4 кг/с и Gy=7,2 кг/с, соответственно. Также при максимальном значении избыоточного давления 1,5 атм. производительность максимальна Gy=8,4 кг/с при hrt=34 мм, ha=46 мм, а при hrt=55 мм, ha=55 мм, Ризб=0,8 атм. Gy=7,5 кг/с. При увеличении давления почти в 2 раза производительность увеличится примерно в 1,2 раза и 1,1 раз, соответственно.*Работа выполнена в рамках Программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Богданов В.С., Лозовая С.Ю., Фадин Ю.М., Гавриленко А.В., Кулаков Л.С., Гавшин А.П. Исследование мультисоплового аэраци-онного устройства в пневмокамерном насосе // Вестник БГТУ. 2017. № 8. С. 145-148.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bogdanov V.S., Lozovaya S.Yu., Fadin Yu.M., Gavrilenko A.V., Kulakov L.S., Gavshin A.P. Issledovanie mul'tisoplovogo aeraci-onnogo ustroystva v pnevmokamernom nasose // Vestnik BGTU. 2017. № 8. S. 145-148.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Богданов В.С., Фадин Ю.М., Шаптала В.В., Гавриленко А.В., Характеристики пото-ков цементно-воздушной смеси при пневмот-ранспортировании цемента // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 2. С. 110-112.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bogdanov V.S., Fadin Yu.M., Shaptala V.V., Gavrilenko A.V., Harakteristiki poto-kov cementno-vozdushnoy smesi pri pnevmot-ransportirovanii cementa // Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2016. № 2. S. 110-112.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гавриленко А.В., Определение потерь давления в установке пневматического транс-порта материалов // Вестник ИрГТУ. 2015. №4. С. 23-26.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gavrilenko A.V., Opredelenie poter' davleniya v ustanovke pnevmaticheskogo trans-porta materialov // Vestnik IrGTU. 2015. №4. S. 23-26.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Bogdanov V.S., Fadin Yu.M., Lozovaya S.Yu., Gavrilenko A.V. Research of influence of the main parameters on the capability of the pneumatic chamber pump with multijet aeration unit // International Journal of Pharmacy &amp; Technology. 2016. T. 8. №. 4. C. 24669-24680</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bogdanov V.S., Fadin Yu.M., Lozovaya S.Yu., Gavrilenko A.V. Research of influence of the main parameters on the capability of the pneumatic chamber pump with multijet aeration unit // International Journal of Pharmacy &amp; Technology. 2016. T. 8. №. 4. C. 24669-24680</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
