Введение к работе
Актуальность работы. Погрузочно-разгрузочные операции сыпучих материалов (цемент, песок, гипс и т. п.) широко применяются в различных отраслях промышленности. При анализе существующих в настоящее время технологий разгрузки слежавшихся сыпучих однородных материалов из отпускных бункеров и кузовов транспортных средств выявлен ряд недостатков, которые влекут большие грузопотери. Одним из недостатков является наличие в разгружаемых емкостях длительного хранения значительного количества сыпучих материалов, то есть при разгрузочных работах в настоящее время полной очистки емкостей добиться невозможно и, кроме того, слишком велико время разгрузочных операций. Как показала практика, после разгрузки вагонов-хопперов (цементовозов) в них остаётся от 100 до 1500 кг цемента. Другим недостатком является использование ручного труда для разгрузки вагонов из-за отсутствия креплений для низкочастотных вибраторов.
Одним из направлений по повышению эффективности разгрузки становится получение и использование на практике новых научных данных о динамике разгрузки сыпучих однородных материалов и разработка устройств, стимулирующих разгрузку слежавшихся сыпучих однородных материалов из отпускных бункеров и кузовов транспортных средств. Это даст возможность решить ряд задач, а именно: исключить повреждение емкостей вследствие нарушения технологии разгрузки, хранения и транспортировки сыпучих материалов; освободить предприятия-грузоотправители от необходимости очистки вагонов перед загрузкой; повысить эффективность использования вагонов бункерного типа и свести к минимуму потери при транспортировке грузов.
В силу указанных обстоятельств диссертационная работа посвящена исследованиям, направленным на улучшение технологии разгрузки и очистки полостей бункеров и емкостей транспортных средств, на создание технических средств, обеспечивающих эффективное истечение материалов из эксплуатируемых бункеров и кузовов транспортных средств.
Цель работы. Основной целью данного исследования является повышение эффективности разгрузки отпускных бункеров и кузовов транспортных средств в условиях длительного хранения сыпучих материалов на основе исследования механики сводообразования и разработки конструктивных решений механизма для разрушения и очистки сводов.
Основные задачи исследования.
-
Анализ существующих технологий разгрузки отпускных бункеров и кузовов транспортных средств.
-
Создание методики расчета динамики сыпучих однородных материалов при разгрузке бункеров и кузовов транспортных средств в условиях длительного хранения.
-
Осуществление экспериментальных исследований разработанной конструкции разрушителя – очистителя сводов.
-
Создание эффективных механизмов для разгрузки из емкостей хранения слежавшихся однородных сыпучих материалов.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Классификация форм сводообразования слежавшегося однородного сыпучего материала.
-
Математическая модель сводообразования слежавшегося материала в емкостях хранения и транспортировки.
-
Алгоритм и метод оценки поведения отдельной частицы сыпучего материала в бункерах и кузовах транспортных средств.
-
Конструктивные решения механизмов стимулирования разгрузки и очистки бункеров и кузовов транспортных средств.
-
Результаты экспериментального исследования конструкции мобильного механизма для стимулирования разгрузки и очистки бункеров и кузовов транспортных средств.
Общая методика исследований. Работа основана на теоретических и экспериментальных методах исследования. При разработке математических моделей использовались известные законы механики и динамики, описывающие поведение однородных сыпучих материалов. Постановка исследований и производственных испытаний проводилась в соответствии с действующими ГОСТами, методиками планирования и обработки эксперимента.
Научная новизна заключается:
– в разработке математической модели сводообразования слежавшегося однородного материала в емкостях хранения и транспортировки;
– в установлении закономерностей динамических процессов и алгоритма поведения отдельной частицы сыпучего материала в бункерах и кузовах транспортных средств;
– в установлении зависимости между технологическими режимами стимулирования разгрузки и временем очистки бункера в условиях длительного хранения сыпучего материала.
Практическая значимость и реализация результатов работы заключается в разработке компьютерной программы, моделирующей поведение и динамику истечения сыпучего материала из бункера, и конструктивных решений для более эффективной разгрузки слежавшегося сыпучего материала бункеров и емкостей транспортных средств.
Разработанные конструкции разрушителей-очистителей сводов бункеров используются в ООО «Стандарт-Бетон» (г. Чапаевск) для разгрузки слежавшихся сыпучих материалов из емкостей цементовозов, а также в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» ЯГТУ при выполнении курсовых и лабораторных работ.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: V Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса» (СамГУПС, г. Самара, 2009 г.); 36 и 37 - я научные конференции студентов и аспирантов (СамГУПС, г. Самара, 2009 г.); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Естественнонаучное образование в вузе: проблемы и перспективы» (25-26 ноября 2010 г., г. Самара); XIII Международная научно-практическая конференция «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза); Международная научно-техническая конференция «Образование и наука – производству» (28-31 марта 2010 г. , г.Набережные Челны); Международная заочная научная конференция «Технические науки: проблемы и перспективы» (г. Санкт-Петербург, 2011 г.). Результаты диссертационного исследования в полном объеме докладывалась на расширенном заседании кафедры «Основы конструирования машин» РГАТУ имени П.А. Соловьева.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи опубликованы в научных журналах, входящих в перечень ВАК Российской Федерации, получен патент на полезную модель и свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов по работе и списка литературы. Объем работы – 152 страницы машинописного текста, включающего 45 рисунков, 5 таблиц, 5 приложений, список литературы из 125 наименований, из них 3 на иностранном языке.
