Введение к работе
Актуальность темы исследований. Опыт эксплуатации глубоких емкостей, в частности элеваторных силосов, показал, что в процессе истечения из них сыпучих материалов (зерна пшеницы, кукурузы, гороха, подсолнечника и т.п.) часто наблюдается явление сводообразования, которое ухудшает выдачу сыпучих материалов, их перепуск при вентилировании и перемещении из одного силоса в другой. Явление статического сводообразования приводит иногда к простоям и непроизводительной работе не только отдельных технологических линий, но и целых производственных комплексов.
На устранение в глубокой емкости только одного возникшего статически устойчивого свода затрачивается от 50 до 100 тыс.рублей. В целом же затраты на осуществление мероприятий по устранению простоев, вызванных сводообразованием сыпучих материалов, достигают 20-30% общих затрат на обслуживание глубоких емкостей, а затраты, связанные с ликвидацией последствий динамических нагрузок и явления резонанса, составляют в расчете на один глубокий железобетонный бункер (силос) в среднем 1,2 млн.рублей.
В производственных условиях для борьбы со сводообразованием в сельскохозяйственных емкостях применяются различного рода сводоразрушающие устройства. Однако, как показывает опыт их использования, они малоэффективны и зачастую не только не улучшают процесс истечения сыпучих материалов, а наоборот, создают дополнительные сопротивления движению потоков и являются причиной механического повреждения зерновых материалов (особенно посевных). В целях улучшения их работы обслуживающий персонал вынужден часто использовать примитивные средства, которые приводят порой не только к нарушению требований охраны и гигиены труда, но и к травматизму и несчастным случаям.
Причина сложившейся ситуации обусловлена тем, что разработка и проектирование бункерных устройств и, в частности глубоких элеваторных силосов, ведется на основе методов расчета, не учитывающих особенности сводообразующих факторов как самих бункеров (емкостей), так и находящихся в них сельскохозяйственных сыпучих материалов.
Из изложенного следует, что актуальность темы исследований связана не только с вопросами повышения уровня технической и технологической надежности глубоких сельскохозяйственных
емкостей, но и с социальными вопросами обеспечения требований охраны и гигиены труда обслуживающего эти устройства персонала.
Цель исследований заключается в разработке теоретических предпосылок механики сыпучих тел в глубоких емкостях и создании на их основе алгоритма и методики расчета технических средств, повышающих технологическую и техническую надежность работы глубоких емкостей типа элеваторных силосов.
Объект исследований - процесс движения сыпучих тел в глубоких емкостях в условиях образования в них статически устойчивых и неустойчивых сводов.
В качестве рабочей гипотезы в работе принято предположение о возможности повышения технологической и технической надежности работы глубоких емкостей путем использования эффектов явления сводообразования, проявляющихся в процессе истечения сыпучих тел.
^Методика исследований. Исследование физико-механических свойств сыпучих материалов (зерна сельскохозяйственных культур) проводилось в соответствии с действующими стандартами. В ходе теоретических и экспериментальных исследований использовали методы теоретической механики, математического анализа, теории вероятностей. Применяли также скоростную киносъемку, тензометрирование и ЭВМ. ,
Научная новизна решения проблемы заключается в теоретическом раскрытии и экспериментальном подтверждении потенциальных возможностей и направлений (способов) интенсификации процессов разгрузки глубоких емкостей на основе использования эффектов явлений, свойственных процессу сводообразования сыпучих материалов в их полостях. Новизна и полезность решения подтверждена патентом РФ.
Научная и практическая значимость работы состоит в том, что с се помощью обоснованы методы прогнозирования уровня потенциальной возможности интенсификации процесса опорожнения и дозирующей способности как существующих, так и вновь проектируемых бункерных устройств большой емкости и в итоге разработаны практические рекомендации для конструкторов и эксплуатационников. Выявлено перспективное направление развития конструкций сводоразрушающих устройств, позволяющих интенсифицировать истечение сыпучих материалов из глубоких емкостей, снижать динамические нагрузки на их стены и исключать появление в материале стен резонансных явлений. Внедрение этих
методов и технических средств увеличивает производительность бункерных устройств в среднем на 20-40%, улучшает их дозирующую способность на 15-25% и повышает их технологическую и техническую надежность не менее чем в три раза.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований в виде конструкций бункерных устройств (сводоразрушающих устройств) внедрены в ОАО комбинат «Зерноградский».
Апробация работы. Исследования выполнялись в соответствии с планом НИР Ростовской-на-Дону государственной академии сельхозмашиностроения. Основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института механизации и электрификации сельского хозяйства, Азово-Черноморской государственной агройнженерной академии и Ставропольской государственной агройнженерной академии (г.Зерноград, г.Ставрополь, 1995-1997 гг.). '
Публикации. По теме диссертационной работы опубликована книга, статья и описание к патенту на изобретение общим объемом более 10 печатных листов.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений, списка использованной литературы и приложений. Изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 5 таблиц.
На защиту выносятся следующие научно обоснованные результаты исследований:
модель сыпучего тела и ее допущения, позволяющие рассматривать процесс истечения сыпучих тел из глубоких емкостей с точки зрения образования в них статически устойчивых и неустойчивых сводов;
теоретические предпосылки, объясняющие физическую сущность возникающих в глубоких емкостях различных явлений и раскрывающие влияние сводообразования на технологическую и техническую надежность последних;
алгоритм и методика расчета параметров глубоких емкостей и их технических средств, обеспечивающих интенсификацию разгрузки емкостей с точки зрения повышения их производительности, улучшения дозирующей способности и увеличения срока службы материала их стен.
