Введение к работе
Актуальность темы. Перемещение различных грузов в пределах промышленного района или предприятия осуществляемое промышленным транспортом, в том числе конвейерным, требует значительных затрат энергии, что в конечном итоге существенно сказывается на себестоимости перерабатываемой продукции. Поэтому одним из основных путей повышения эффективности производства является улучшение эксплуатационных характеристик существ>тощих и вновь создаваемых транспортных машин с целью снижения энергоемкости процесса транспортирования.
Поскольку энергия при транспортировании затрачивается в основном на преодоление сопротивлений перемещению, эффективным с точки зрения энергоемкости являются конвейеры с перемещением грузов на воздушной подушке. Кроме низкого коэффициента сопротивления эти конвейеры обладают рядом других достоинств, таких как высокая производительность, простота в обслуживании, малая металлоемкость конструкции, экономичность, надежность и долговечность, безопасность перемещения грузов во взрывоопасной среде и т.д.
Однако, основным недостатком этих конвейеров является значительный расход энергии на создание воздушной подушки, что в ряде случаев сводит на нет эффект снижения сопротивления перемещению. Основной причиной является неоправданно завышающаяся толщина воздушного слоя из-за неизученности работы этих конвейеров. Существующие методики расчета их основных аэродинамических характеристик не учитывают ряд важнейших факторов, влияющих на образование воздушного слоя, на распределение давления и расход воздуха. Поэтому такие конвейеры нашли ограниченное применение, а при перемещении грузов на большие расстояния известны лишь единичные случаи. Однако, как показали ранее проведенные исследования, возможно та-
-4-кое сочетание конструктивных параметров, при котором коэффициент сопротивления перемещению грузонесущего элемента достаточно низок даже при незначительном расходе воздуха. Поэтому создание методики определения йсновных аэродинамических характеристик при оптимальном с точки зрения минимальных затрат мощности сочетании конструктивных параметров конвейера позволит значительно расширить область применения этих конвейеров и успешно применять их для промышленного транспорта.
Диссертационная работа выполнена по планам научно-исследовательских работ Восточноукраинского государственного университета.
Цель работы - повышение эффективности применения на промышленном транспорте конвейеров с воздушной подушкой путем снижения энергозатрат на транспортирование.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи: .
определить аналитические зависимости основных аэродинамических характеристик от параметров конвейера на воздушной подушке;
исследовать зависимость характера распределения и величины давления воздуха в грузонесущем слое от параметров конвейера с воздушной подушкой и влияние этих параметров на основные аэродинамические характеристики;
исследовать влияние конструктивных и эксплуатационных параметров конвейера с воздушной подушкой на затраты мощности и определить их оптимальные значения, при которых суммарные затраты мощности на создание воздушного слоя и перемещение грузов будут минимальными;
разработать методику практического определения оптимальных по энергозатратам параметров конвейеров на воздушной подушке.
Научная новизна полученных результатов заключается в том что: - получены аналитические зависимости.основных аэродинамических характеристик конвейеров на воздушной подушке от их конструктивных параметров;
-5-- на основании проведенных исследований получены регрессионные модели для определения коэффициентов подъемной силы и расхода воздуха в зависимости от конструктивных параметров конвейера;
- на основе проведенного анализа получены оптимальные с точки зрения минимальных затрат мощности значения толщины воздушной подушки при различном сочетании конструктивных и эксплуатационных параметров конвейера.
Практическая ценность полученных результатов заключается в разработке методики определения для заданных условий основных характеристик конвейеров на воздушной подушке, при которых затраты мощности будут минимальными.
Внедрение научных разработок. Методика расчета основных параметров конвейера на воздушной подушке, обеспечивающая минимальные энергозатраты, одобрена и принята к использованию конструкторским отделом ПО "Луганский станкостроительный завод". Рассчитанная по этой методике конструкция конвейера принята к внедрению на этом же заводе.
Личный вклад соискателя. Проведен анализ конструктивных особенностей применяемых устройств на воздушной подушке, а также теоретических и экспериментальных исследований в этой области.
Получены аналитические расчетные зависимости для определения подъемной силы и расхода воздуха при многорядном расположении питающих каналов с учетом характера распределения давления в грузонесущем слое.
Проведены экспериментальные исследования влияния конструктивных параметров конвейера на основные аэродинамические характеристики и получены регрессионные модели для их определения.
Проведены исследования влияния конструктивных параметров конвейера на величину затрат мощности. На основе этих исследований получены оп-
тимальные по затратам мощности значения толщин воздушной подушки при различном сочетании конструктивных и эксплуатационных параметров.
Разработана методика расчета основных параметров конвейеров на воздушной подушке.
Достоверность результатов. Решение поставленных задач выполнено на основе теоретических и экспериментальных исследований с использованием теории газовой динамики, уравнений математической физики, методов вычислительной математики, математической статистики и планирования многофакторного эксперимента.
В качестве объекта исследований в данной работе рассматривается конвейер на воздушной подушке. Предметом исследований является влияние конструктивных параметров конвейера на основные аэродинамические характеристики (подъемную силу, давление и расход воздуха).
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается адекватностью разработанных моделей, проверенных экспериментальными исследованиями, обоснованностью принятых допущений, корректностью использования математического аппарата. Расхождение теоретических и экспериментальных значений в пределах 8-11%.
Апробация работы. Основные положения- диссертации и отдельных ее разделов доложены и одобрены на научно - технических конференциях ВУГУ'( 1985 - 1997 г.г.), Всесоюзной научно - технической конференции "Применение САПР и микропроцессоров при создании ПТСГ (г. Москва, 1989 г.), на заседании секции ПТМ научно - методической комиссии по инженерной механике Министерства образования Украины (г. Днепропетровск, 1997 г.).
По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, получено авторское свидетельство № 1491774 от 08.03.89г.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из'введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений; содержит
-7-164 страницы основного текста, 67 рисунков, 39 таблиц. Список использованных источников включает 117 наименований.