Submit manuscript
Home / Journals / Bulletin of Bryansk state technical university / Volume 2021 Issue 4 / FUINDAMENTALS DEVELOPMENT FOR COMPUTATION OF SCREW SCREENS FOR BULK MATERIAL SEPARATION AND EXPERIENCE OF THEIR INTRODUCTION TO PRODUCTION
FUINDAMENTALS DEVELOPMENT FOR COMPUTATION OF SCREW SCREENS FOR BULK MATERIAL SEPARATION AND EXPERIENCE OF THEIR INTRODUCTION TO PRODUCTION
Submit manuscript Download PDF
Text
To cite
Citations:

FUINDAMENTALS DEVELOPMENT FOR COMPUTATION OF SCREW SCREENS FOR BULK MATERIAL SEPARATION AND EXPERIENCE OF THEIR INTRODUCTION TO PRODUCTION
Sekisov Aleksandr 1
Belokur Evgeniya 2
Serga Georgiy 3
Authors:
1.  Kuban State Technological University (Dep. “Technology, Organization, Economy, Building Construction and Management of Landed Estate, Associate Professor)
employee

Krasnodar, Krasnodar, Russian Federation
2.  Trubilin State Agricultural University of Kuban (Dep. “Higher Mathematics”, Senior lecturer)
employee

Krasnodar, Krasnodar, Russian Federation
3.  Trubilin State Agricultural University of Kuban (Dep. “NG&G”, Professor, Head of the Dep. “NG&G”)
employee

Krasnodar, Krasnoyarsk, Russian Federation
Type:
Article
DOI:
https://doi.org/10.30987/1999-8775-2021-4-4-17
Pages:
from 4 to 17
Status:
Published
Received:
06.04.2021
Accepted:
24.04.2021
Published:
24.04.2021
Subject area:
VAC 05.02.2000 Машиностроение и машиноведение
UDK 62 Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
GRNTI 55.03 Машиноведение и детали машин
Language:
Russian, English
Keywords:
helical sieve, fractions, bulk materials, particles, tetrahedral form
Abstract and keywords
Abstract (English):
The work purpose is to increase productivity in bulk material separation by means of the development of a test sample of the installation for bulk material separation into fractions. There is considered bulk material motion in a working chamber of the screw screen and the results of experimental investigations of bulk medium movement parameters are presented, depending on design and operation characteristics of screw screens, and also nomograms of dependences of a rate of bulk particle longitudinal movements upon a screw screen diameter, for different values of correction factors, weight of bulk particles, an angular velocity of the screw screen and fill factors. A design of the plant for bulk separation, test data and technical characteristics of the test plant are shown. A novelty is confirmed by six invention patents of the RF. By means of the complex method of investigations there are obtained dependences for definition of a rate of bulk particle longitudinal motion in screw screens, and also a length of working chamber of the screw screen.

Keywords:
helical sieve, fractions, bulk materials, particles, tetrahedral form
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение

 

Рыночные отношения и современные технологии  обработки  деталей строительного производства  требуют постоянного повышения качества готового продукта, снижения его стоимости и поэтому изучение  энергосберегающих  технологий обработки, такие как сепарация  сыпучих материалов в винтовых ситах, актуально и своевременно [1-7].

 

 

 

Исходные данные и экспериментальные условия для уточнения порядка коэффициентов

 

Рассматривается движение частиц  сыпучих материалов в рабочей камере винтового сита тетраэдальной формы.

Зависимость для определения скорости продольного перемещения частиц сыпучих материалов,   полученная в предыдущих  работах авторов [7], может быть представлена в виде:

 

 

       Vz=rtgj-ω1+μ20∙K2π+2φω2+2K1-K01+sinφ,             (1)

 

где 𝑟- средний радиус винтового  сита, 𝑗 – угол наклона винтовой линии винтового  сита,

K2; K1; K0; μ20-поправочные коэффициенты.

Исходные данные: n=70 об/мин (2,334π = 7,329 с-1); j≈19°30'; P1=24,12 – крупная частица сыпучих материалов D1=2 см, 𝘩= 0,7 см, приведена к шару радиусом: r1=0,9037 см;  P2=8,97 г – мелкая частица сыпучих материалов тоже приведена   к шару радиусом r2 = 0,65 см; длина ребра тетраэдра 𝑎 = 20 см; радиус вписанного в тетраэдр шара 𝑟 = rср ≈ 0,27·a взят за радиус вращения, т.е. средний радиус; VmVBC=12÷23 - соотношение объемов частиц  сыпучих материалов Vm и объема рабочей камеры винтового сита(VBC).

Экспериментальные условия: проведен опыт, где 𝑛 ≈70 об/мин, Vn = 20 об/мин, Vn=20сммин(3,3 мм/с), tобр≈7 мин; LBC = 1,45 м – длина рабочей камеры винтового сита.

Вместо формулы (1) использована упрощенная зависимость  (2).

Если представить:

K10=μ10π6∙γm1S1VmVBC,

т. е., без учета влияния угловой скорости вращения ω винтового сита, можно выразить числовую характеристику K0=K10∙KC0, где KC0- некоторый коэффициент. Коэффициент KC(ω) можно разложить в ряд, представляя

 

KC(ω)≈KC0+α1ω-ω0+α2(ω-ω0)2,

 

 

где, α1,α2 можно найти, используя экспериментальные данные.

Попытаемся использовать только линейные члены от ω в данном разложении, т.е. найти хотя бы коэффициент α1. Тогда K1=K10KC(ω) согласно определению, т. е. имея ввиду разложение в нулевой точке, полагая ω0=0:

 

 

K1-K0=K10KC(ω) -K10KC0≅K10KC(ω)-KC0≈α1ω

 

 

Используя среднее значение экспериментальной скорости перемещения (см. таблицу 1) при n=70 об/мин (ω=7,329 сек-1) находим α1≈0,01, тогда  значение средней скорости при φ=0 очевидно равно:

Vn ср.=Vnφ=-π2+Vnφ=π22 ,

где Vnφ=-π2=0, т. е., равно половине значения экспериментальной скорости.

В этом случае мы находим:

K1-K0=-K10∙0,01ω,

если считать переменной величиной ω, т.е. если пренебречь μ20∙K2≈0, имеем упрощенную зависимость:

 

 

 Vz≈rtqj-ω+ω2-0,02K0∙ω1+sinφ,                                                (2)

где K10=μ10π3∙γm1S1VmVBC.

 

Итак,  последовательно полагая ξ=VmVBC=15, 13, 12 получаем,  что Vzπ2 возрастает с ростом ξ, что вряд ли нас удовлетворяет (разброс Vz= 3,1÷8,2 мм/с). Следующий итог: используя значение экспериментальной скорости, экстраполируя    при  j=-π4, 0,π4, π2

с учетом построения ряда в форме Маклорена

 

 

                             K1ω=K0+11!K10'∙ω+12!K0″∙ω2  + ………                                                             (3)

 

и рассматривая коэффициенты зависимости  (1) с учетом формулы (3) как неизвестные (берем только K10',  (K10' при ω≈7,33 c-1, Vn≈3,3 мм/с), получаем экспериментальную зависимость:

 

Vn≈rtqj{-ω++1-0,018π+2φω2-2ω0,7-0,1ω1+sinφ }                      (4)

 

согласно которой Vn≈4 мм/с (24 см/мин), где Vn - средняя продольная скорость перемещения сыпучих материалов

Vn≈Vzφ=-π2+Vzφ=π22≈12Vz;              Vz-π2=0.

 

Здесь одновременно получено μ20∙K2 - 0,018 – значение, определяющее  хотя бы порядок изменения остальных коэффициентов выражения  (1). Если принять число соударений для каждой частицы  сыпучих материалов при  – π2 ≤ φ ≤ π 2 изменении 𝘯=20; 5 ≤ K ≤ 20, m ≤ K, то  можно подсчитать (при условии числа соударений с каждой частицей за один оборот ≥40) при 𝖯 ≈0,25, что Pm≈0,615. Тогда значение μ20∙K2≈-0,011 может быть как-то «уточнено» за счет изменения коэффициента Pm при условии, что среднее значение коэффициента скольжения при соударениях μ20≈0,1.

Таким образом: из сопоставления зависимостей (1), (2), (4) следует, что в первую очередь необходимо получить какие-то аналитические зависимости для коэффициентов KCω, KVξ=VmVBC, а затем проводить дальнейшие исследования. Наверное, можно строить зависимости  и частного типа с целью оценки параметров движения и проектируемых параметров при согласовании с экспериментом.

 

 

Получение характеристик поправочных коэффициентов в экспериментальных условиях

Зависимость  (1) может быть представлена в общем виде:

 

                                                 L≈qi∙φ,                                                                                       (5)

 

 

где 𝘓 – функционал:

qi=μ0, μ10, μ20, n, k, m, ω, ξ, a, m1, m2 – независимые между собой параметры, из которых нас пока интересует q1=ω1, q2=ξ.

Исходя из физического смысла процесса движения сыпучих материалов, можно считать, что выполнение данной  перестановочной операции

 

∂L∂qi=ddt∂L∂qi,                                     (6)

где L=dLdt , вполне осуществимо. В этих условиях может возникать по крайней мере две задачи:

1. Использовать экспериментальные данные для зависимости  (5), представляя Kc(ω),KV(ξ)- разложениями в ряды, например Тейлора или Маклорена, считая их непрерывными голоморфными функциями, а затем решать системы линейных уравнений, определяя искомые коэффициенты данных рядов, а следовательно, и находить конкретный вид указанных зависимостей;

2. При неполных экспериментальных данных с целью прогнозирования интересующих нас характеристик. Привлекать соотношения (5) и (6) с учетом экстремального условия

∂L∂qi=0                                                (7)

Приступим непосредственно к решению последней задачи как наименее трудоемкой с целью определения Kc(ω).

Применительно к зависимости (1) условие  (7) означает

∂Vz ∂ω=0,                                               (8)

и дифференцируя правую часть зависимости (1) с учетом формулы (8), запишем:

rtq j-1+∂φ∂ω=0,                       (9)

где согласно выражению (6)

∂φ ∂ω=∂∂t∂φ∂ω,                                    (10)

Подставляя последнее соотношение в формуле (9) и интегрируя, находим экстремальное (частное) значение  производной

∂φ∂ω=t+C ω                                      (11)

где значение постоянной  Сω=∂φ∂ω/t=t0 может быть найдено из начальных условий:

t=t0=0  или  φ=φ0=-π2

 С другой стороны, из формулы (9) следует

∂φ ∂ω=1                                              (12)

Выделим коэффициент Kcω   т.е., представим K1-K0 в виде:

K1-K0=K10Kcω-K0                (13)

Беря φ2 из выражения с учетом зависимости (13) и дифференцируя по  ω, получим:

 

                       2∙φ∂φ∂ω=2ω1+μ20K2π∙2φ+2μ20∙K2ω2∂φ∂ω  +

 + 2K10∙ K'Cω (1+sinφ)+2[K10∙ Kcω- K0]cosφ dφdω,                                             (14)                                                                  

где в первом приближении будем считать, что ∂K2∂ω=0.

 

C учетом j0=0, φ0=-π2; t=t0=0 зависимостей (1) и (2) находим Cω=0,  а поэтому формула (14) может быть представлена в частном виде:

 

φ=ω1+μ20∙K2π+2φ+μ20∙K2∙ω2∙t+K10∙Kcω ' ×

×1+sinφ+K10∙Kcω-K0cosφ∙t               (15)

 

С другой стороны, формула (14) с учетом зависимости (10) может быть представлена как дифференциальное уравнение. При этом представляем Kcω в виде какого-то степенного ряда. Если бы это было возможно, то дифференцируя бесконечное, в принципе, число раз выражение (14), можно было определять коэффициенты этого ряда, решая систему. Естественно, если строить зависимость Kcω в виде квадратного трехчлена, то для определения коэффициентов при ω и ω2 необходимо из формулы (14) получить другое соотношение

 

 

∂φ∂ω2+φ∂2φ∂ω2={1+μ20K2π+2φ+4μ20K2dφdω+

 

+2K10×K'c(w)× cos j  dφdω+m20 K 2 ω2 d2jdw + K10  K''c(w) (1 + sin j) –[K10Kcω-K0] х

 

                              х sinφ djdw2+K10Kcω-K0cosφ d2jdw }                                             (16)

С учетом зависимостей  (11) и (12),  ∂2φ∂ω2=0  зависимость (16) примет частный вид:

1=1+μ20K2π+2φ+4μ20K2ωt+μ20K2ω2∂t∂ω+K10Kcω″1+sinφ+2K10Kcω'cosφ∂φ∂ω-

  -K10Kcω-K0sinφ∙t2+K10Kcω-K0cosφ∂t∂ω ,       (17)

 

где ∂2φ∂ω2=∂t∂ω согласно выражению (11).

Выражения (15) и (17) следует рассматривать как систему, где появились новые  неизвестные  t,  ∂t∂ω, которые необходимо выразить через переменную φ. Для этих целей выражение (15) представим в виде:

 

 

ωt=-π2φ {1+μ20K2π+2φω2+2[K10Kcω-K0]×

×1+sinφ}-12∙dφ ,                                           (18)

 

где, разлагая подынтегральное выражение в ряд с точностью до линейных слагаемых, согласно сказанному выше и интегрируя, получим:

 

 

w  t ≈ j- 12 [μ20K2  p  j+j2+ 2w2 K10 Kcw-K0(j-cosj)]+ Ct,                  (19)

где Ct=π2-12μ20K2π24-2ω2K10Kcω-K0π2.

 

Для определения производной ∂t∂ω, в принципе, необходимо левую и правую части выражения (18) продифференцировать по ω, рассматривая правую часть, как интеграл с переменным верхним пределом [8]:

 

 

t+ω∂t∂ω=∂t∂ω∙

-π2φ1+μ20K2π+2φω2+2[K10Kcω-K0]1+sinφ-12dφ=

=-π2φ∂∂ω1+μ20K2π+2φω2+2[K10Kcω-

-K0]1+sinφ-12∂φ+{[1+μ20K2π+2φ]ω2+

+2K10Kсω-K01+sinφ}-12∂φ∂ω,               (20)

где нижняя граница φ0=-π2 фиксирована.

В данном случае поступим проще: дифференцируя левую и правую части выражения  (20), имеем:

t+ω∂t∂ω≈∂φ∂ω-12{μ20K2π+2φ∂φ∂ω-4ω3[K10'Kcω-

-K0] φ-cosφ+2ω2K10Kcω″φ-cosφ+2ω2K10Kcω-K0×   ×1+sinφ∂φ∂ω+∂Ct∂ω,

где ∂Ct∂ω=-2ω3K10Kcω-K0π2+1ω2K10Kcω'π2,

т. е. окончательно:

∂t∂ω≈-12ω{μ20K2π+2φt-

-4ω3K10Kcω-K0φ-cosφ+2ω2K10Kcω'φ-cosφ+

+ 2∙tω2K10Kcω'π}.                                (21)

 

Нетрудно видеть, что при подстановке выражения (20) в формулу (17) образуются члены более высокого порядка по сравнению с линейными членами, а поэтому в первом приближении этими слагаемыми можно пренебречь, т. е. их не учитывать. Однако,  не смотря на это, зависимости (15), (17) и (19) остаются достаточно сложными при их совместном рассмотрении и аналитическое представление искомых величин явно затруднено. Поэтому переменную φ будем рассматривать как некоторый фиксированный параметр, в зависимости от значений которого могут как-то определяться перечисленные выше искомые характеристики при определенных экстремальных значениях ω. Так, например,  считая значение ω фиксированным и зная его, можно определить коэффициенты при ω, ω2, если Kcω представлено квадратным трехчленом. А можно считать выражение  (18) приближенным для достаточно узкого интервала значений  ω, рассматривая характеристики Kcω', Kcω″, как неизвестные функции в выражениях (15) и (17), считая их линейными дифференциальными уравнениями относительно этих характеристик.

Тогда, интегрируя выражения (15) и (17) при фиксированных значениях φ, можно установить характер изменения Kcω, сопоставляя те или иные его выражения.

Заметим, что при φ=-π2  выражения (15) и (17) вырождаются, т. е. становятся неопределенными, и нахождение в этом частном случае затруднено. Фиксируем наиболее характерные значения:

φ=0,  π2.

При этом из уравнения  (19)  соответственно приближенно имеем:

t≅π2∙ω;         πω

В первом случае уравнение  (15) примет вид:

 

 

                    Kc'+π2-11ωKc=π2-1K0K10∙1ω-μ20K2πωK10,                                                (22)

а во втором

                                      Kc'-1ωKc=-1K10μ20K2πω+K0ω                                                      (23)

 

Каждое из двух линейных уравнений уже легко может быть проинтегрировано с целью определения Kcω. Очевидно, что дополнительно необходимо при t=π2ω, πω для зависимостей (22) и (23)привлечь выражение  (17). Если представить

 

 

                                       K1-K0≈K10KC0+KC0'ω+12KC0″ω2-K0,                           (24)

то из формул (15) и (17) можно получить системы:

           μ20K2πω+K10KC0'+KC0″ω+π2-1K10∙KC0'+12∙KC0″ω=03μ20K2π+K10KC0″+πωK10KC0'+KC0″ω=0,                                                                         (25)

при φ=0 , t=π2ω

           μ20K2∙2πω+2K10KC0'+KC0″ω-2K10KC0'+12KC0″ω=0 6μ20K2π+2K10KC0″-πω2K10KC0'ω+12KC0″ω2=0,                                                 (26)

при φ=π2, t=πω.

 

Решая каждую из этих систем при варьировании параметров K10, ω, можно подобрать для этих двух случаев соответственно выражения для KC0' , KC0″ и согласно формулы (24) определить K1-K0.

Наконец, считая ω≠0, умножая вторые уравнения систем (25) и (26) соответственно на ω и ω2, используя метод неопределенных коэффициентов, можно также найти KC0', KC0″, выявив заодно соотношения между выбором (K10∙KC-K0) и величинами μ20∙K2.

Таким образом, каждый из рассмотренных трех случаев может содержать своеобразную информацию при построении зависимостей Kcω.

Интегрируя зависимость  (22), находим:

 

K1-K0=K10KC*-K0+2π2+πμ20K2ω2*ω*ωπ2-1-

–  2π2+πμ20K2ω2,                              (27)

 

где индекс (∗) относится к выбору начальных условий для обозначенных параметров из условия, что ω* принадлежит достаточно узкому интервалу значений ω (о чем говорилось выше), а поэтому для его определения необходимо использовать выражение (17) при φ=0, 𝗍 ≈π2∙ω, т. е. вставляя в уравнение (17) при этих условиях выражение (27)  и рассматривая ω*=сonst. В связи с тем обстоятельством, что нас более интересуют параметры при φ=π2, мы такую операцию по выбору ω* подробно проведем при рассмотрении уравнения (23), интегрируя которое имеем:

 

 

                    K1-K0 =K10KC*-K0μ20K2πω2*ωω*-μ20K2π ω2                               (28)

 

Сравнивая с выражением (27), мы видим некоторую идентичность формирования правых частей, несмотря на то, что в первом случае φ=0, а во втором φ=π2. Итак, для определения ω* в уравнении (28) из выражения (17) при φ=π2, 𝗍 =πω запишем дополнительное соотношение:

 

 

6μ20K2π+2K10KC″ω-πω2K10KCω-K0=0,            (29)

Дифференцируя уравнение (28) дважды по ω, находим (при условии ω*=сonst):

   K10KC″=-2μ20K2π.                                  (30)

Подставляя уравнение  (28) и выражение  (30) в формулу (29), приходим к выражению

 

ω*-2+π2π2ω∙ω*+1π∙K10∙KC*-K0μ20∙K2=0,                                (31)

 

где при этом μ20∙K2≠0,  из условия (31) находим ω*.

При этом имеем в виду, что ω* должно удовлетворять достаточно узкому интервалу значений ω, а поэтому, решая квадратное уравнение (31),  необходимо  выбрать корень (один из корней) согласно данному условию. При интересующих нас значениях ω, например ω=7,33c-1;и ω=12,56c-1 с учетом достаточно узкого разброса относительно каждого из данных значений, которым принадлежит ω*, решая (31), необходимо выбрать корень

 

 

ω*=122+π2π2ω+142+ππ2ω2-1π∙K10∙KC*-K0μ20∙K2,                          (32)

 

 

где, предполагается K10∙KC*-K0μ20∙K2>0. Нетрудно видеть, что знак "-" (минус) при рассмотрении другого корня не подходит, так как ω* будет лежать вне интервала интересующих значений ω. Наоборот, если значения ω брать достаточно малыми, то уже нужно брать  знак "-" (минус).

Рассмотрим достаточно интересный частный случай: если со стороны отрицательных значений K10KC*-K0 → 0, т. е. KC*→K0K10, то согласно (32) ω*→2+π2π2ω, а согласно условию (28) (K1-K0) → μ20∙K2π2ω-ω2>0 для интересующих значений  ω. При этом, анализируя выражение (1) при φ=π2, видим, что Vzπ2 имеет тенденцию к снижению с  ростом  ω (разумеется, в определенных пределах), т.е. Vzπ2+→ 0 при этом при определенном соотношении коэффициентов K0, K1, μ20∙K2 (по крайней мере, может быть такое).

Если же брать знак "-" для одного из корней уравнения (32), то в этих условиях ω*→0, т. е. в условиях малых значений ω, при KC*→K0K10 имеем (K1-K0)→ 2πμ20K2ω2<0, где Vz(p/2)→0  только  лишь  при  условии μ20K2→0.

Говоря вообще, как следует из выражения  (32), что для действительных значений ω* параметр

 

 

                                      K10KC*-K0≥π42+π2π2ω2∙μ20K2                                      (33)

 

ограничен с учетом μ20∙K2<0, и это ограничение всегда (в данных экстремальных условиях) следует иметь в виду при его варьировании.

 

 

Оценка скорости продольного перемещения частиц строительных материалов и длины винтового сита

С учетом зависимостей (1), (38), (32) имеем частную формулу при φ=π2 для расчета скорости

                   Vzπ2=r∙tq j{- ω+

+1+2μ20K2∙πω2+4K10KC*-K0ω*ω-μ20K2π∙ωω*-ω,                                    (34)

 

где ω* определяется согласно условию (32), а значения параметра (K10KC*-K0) могут быть выбраны согласно условия (33). Так, например, при ω=7,33c-1 K10KC*-K0≥-0,67, а при ω=12,56c-1, K10KC*-K0≥-1,97. 

Если произвести подсчеты по формуле (34), то значения скоростей будут невелики:

Vzπ2≈ – 0,76мм/с – для первого случая

Vzπ2≈ – 1,72мм/с – для второго случая

с  учетом  значений  левой  границы  согласно  (33).  Начнем  сдвигать  левую границу вправо и пусть, например, K10KC*-K0→ – 0, то значения соответственно возрастут:

Vzπ2≈-6,88 мм/с, Vzπ2≈-9,55 мм/с – для второго случая. Заметим, что для первого случая значение продольной скорости перемещения частиц  сыпучих материалов Vz≈12Vnπ2≈3,44 (мм/с) хорошо совпадает с опытным значением Vn=20 см/мин. (3,34 мм/с). Из этого следует, что если пользоваться зависимостью (34) для сопоставления опытных и расчетных значений, то, наверное, лучше брать условие

K10KC*-K0≈0

Выше был проведен анализ Vzπ2 согласно формуле (34). В этих же условиях оценим параметр - длину рабочей камеры Lр.к винтового сита в зависимости от выбора характеристики Vzπ2 или с учетом зависимостей (28), (29) и 33. Начнем с общего преобразования зависимости (1).

Vz=dZdt≈rtg j-ω+φ,                          (35)

или в интегральной форме величина 𝘡 продольного перемещения частиц сыпучих материалов при -π2≤φ≤π2 (за ½ оборота винтового сита).

 

 

Z=rtg j∙-ωdt+dφ+C                                          (36)

 

 

Обозначим μ20∙K2 =α; K1-K0=β, получим выражение для определения скорости продольного перемещения частиц  сыпучих материалов в винтовом  сите:

 

 

VZπ2=rtg j-ω+1+2παω2+4β                (37)

Тогда  формула расчетного продольного перемещения за один оборот:

 

Z ≈ r  tg jπ2 + 4μ20K2<0                              (38)

 

Перемещение происходит в направлении, противоположном оси Z неподвижной системы координат XУZ. Зная время обработки частиц сыпучих материалов, можно экспериментально определить общее количество оборотов 𝑁 и длину рабочее камеры  винтового сита Lр.к:

 

 

Lр.к ≈ r tg j π2+4μ20K2N,                                (39)

 

Графики и опытные данные приведены  в таблице и на рис. 1-5.

Таблица 1

Данные эксперимента

Скорость вращения об/мин

Угол наклона оси винтового сита (угл. мин)

Количество оборотов

Время продольного перемещения (мин)

Средняя скорость Vn продольного перемещения

(мм/с)

0

45

60

90

90

90

-

-

-

-

-6

+3

400

300

400

300

210

850

14,0

7,3

6,0

3,3

2,4

9,5

1,73

3,29

4,02

7,21

10,19

2,54

 

Рис. 1. Зависимость скорости продольного перемещения частицы 

сыпучих материалов от диаметра  винтового  сита - длины

составляющей ломанной винтовой линии

винтового  сита, например ребра тетраэдра

 

Рис. 2. Зависимость скорости продольного перемещения частиц 

для различных значений коэффициентов α, β при различной

частоте вращения винтового сита

 

Рис. 3. Зависимость скорости продольного

перемещения частиц от их веса

 

Рис. 4. График изменения скорости продольного

перемещения с учетом

               частного  β = β*(ω) вида из условия dVndω≈0

 

       

Рис. 5. Зависимость скорости продольного

перемещения частиц от коэффициента  заполнения

 

 

На рис. 6 показана конструкция установки для сепарации сыпучих материалов на базе винтового сита  тетраэдальной  формы. Она состоит  из:  1-загрузочное устройство 1, 2-торцевая щека, 3-разгрузочное устройство, 4-винтовое сито, 5-опорное кольцо, 6-два опорных ролика, 7-рама, 8-щека, 9-диск, 10-стержни, 11- вал, 12- привод, 13- рама, 14-обечайка, 15-конус, 16- винтовя навивка, 17- каркас, 18-сита, 19-приемный бункер мелких фракций, 20- приемный бункер крупных фракций, 21-приемных фракций более крупных фракций.

 

 

Рис. 6. Конструкция установки для сепарации сыпучих

материалов на базе винтового сита тетраэдальной формы

 

 

На рис. 7, 8 опытный образец установки для сепарации сыпучих материалов на базе винтового сита тетраэдальной формы, которая состоит из 1-загрузочное устройство 1, 2-торцевая щека, 3-разгрузочное устройство, 4- винтовое сито, 5-опорное кольцо, 6-два опорных ролика, 7-рама, 8-щека, 9-диск, 10-стержни, 11-вал, 12-привод, 13-рама, 14-обечайка, 15-конус, 16-винтовя навивка, 17-каркас, 18-сита, 19-приемный бункер мелких фракций,  20-приемный бункер крупных фракций, 21-приемных фракций более крупных фракций.

 

 

 

 Рис. 7. Опытный образец установки для сепарации сыпучих

материалов на базе винтового сита тетраэдальной формы, 

вид со стороны загрузки

 

Технические  характеристики установки

 

Габаритные размеры, мм.....................................................................9000 х 1700 х 600

Масса, кг..................................................................... ……………………………….…..2300

Установленная мощность, кВт............................................ ............ …………………….7,5

Производительность, кг/час................................ ………………………………………3000

 

 

Рис. 8. Опытный образец установки для сепарации сыпучих

 материалов на базе винтового сита тетраэдальной формы, 

вид со стороны выгрузки

 

 

Установка со всех сторон закрыта кожу­хом для уменьшения запыленности помещений и предотвращений травм обслуживающего персонала.

 

 

Заключение


Представлены зависимости для определения скорости продольного перемещения сыпучих материалов в винтовом сите и длины его рабочей камеры  а также   номограммы зависимостей скорости  продольного перемещения частиц сыпучих материалов  от диаметра винтового сита, для различных значений поправочных коэффициентов, веса частиц сыпучих материалов, от коэффициентов заполнения винтового сита, от уловой скорости винтового сита  Рассмотрено движение сыпучих материалов в рабочей камере винтового сита.  Показаны  результаты экспериментальных исследований параметров перемещений сыпучих сред, в зависимости от конструктивных и эксплуатационных характеристик винтовых  сит. Показана конструкция  опытной  установки для разделения частиц сыпучих материалов на фракции,  выполненный  в металле  опытный образец, а также результаты опытов скорости  перемещений сыпучих  материалов в зависимости от конструктивных и эксплуатационных характеристик винтовых  сит. Показана техническая характеристика опытной установки для сепарации сыпучих материалов на базе винтового сита тетраэдальной формы,  виды со стороны  загрузи и выгрузки.

References

1. Pat.1808417, A.S. SSSR № 309750 i № 271981, MPK V07V 1/22. Ustroystvo dlya ochistki semyan : № 4864388; zayavl. 07.09.1990; opubl. 15.04.1993 / G. V. Serga, G. S. Grigor'yanc, V. N. Miroshnichenko ; zayavitel' Armavirskiy gosudarstvennyy pedagogicheskiy institut; Armavirskiy maslozhirkombinat.

2. Pat. № 2513066, Rossiyskaya Federaciya, V07V1/22. Grohot pryamotochnyy : №2012148640/3; zayavl.15.11.2012; opubl. 20,04,2014, Byul. № 11 / V.D. Taratuta, G. V. Serga ; zayavitel' Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet.

3. Pat. № 2121890, Rossiyskaya Federaciya, MPK V07V 1/22. Mashina dlya separacii sypuchih sred : № 97113113/03; zayavl. 16.07.1997; opubl. 20.11.1998, Byul.№ 25 / L.N. Lugovaya, I.I. Tabachuk, E.V. Kravchenko, G.V. Serga ; zayavitel' Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet.

4. Pat. № 2188720, Rossiyskaya Federaciya, MPK V07V 1/22. Barabannyy grohot : № 2000118994/03; zayavl. 17.07.2000; opubl. 10.08.2002, Byul. № 25/ A.V. Lyau, A. N. Ivanov, N. N. Lukin, G. V. Serga ; zayavitel' Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet.

5. Pat. № 2494601, Rossiyskaya Federaciya, MPK A01D41/00. Kombayn zernouborochnyy pryamotochnyy : № 2012121216/13; zayavl. 23.05.2011; opubl. 10.10.13. Byul. «28 / / G.V. Serga, V.D. Taratuta ; zayavitel' Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet.

6. Pat. 2007226 Rossiyskaya Federaciya, MPK V07V 1/22. Semyaochistitel'naya mashina : № 4926616/03; zayavl. 11.03.1991; opubl. 15.02.1994 / G. V. Serga, K. V. Filin.

7. Serga, G.V. Razrabotka klassifikacii vintovyh sit/ G.V. Serga, A.N. Sekisov // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. - 2019. - №11. - S. 27-37.

8. Smirnov, V.I. Kurs vysshey matematiki / V.N. Smirnov. - M.: Nauka, 1961. - T. 2.4. - S. 361-367.

© zh-szf.ru
Support Powered by Editorum,  Instructions
Login or Create
* Forgot password?