Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса эффективности функционирования емкостей в транспортно-складских системах комбикормовых предприятий 10
1.1. Анализ транепортно-технологического процесса поставок сырья на комбикормовые предприятия 10
1.2. Анализ побудителей для стабилизации истечения компонентов комбикорма из емкостей бункерно-силосного типа 15
1.3 Обзор научных исследований по гравитационному истечению сыпучих материалов 31
1.4. Цель и задачи исследований 45
Выводы по первой главе 47
Глава 2. Теоретические исследования бункера с подвижной воронкой на выпуске компонентов комбикорма 48
2.1. Анализ технологического процесса бункера-разгрузчика 48
2.2. Обоснование конструктивно-технологической схемы предлагаемого бункерного устройства ...55
2.3. Параметрическая модель функционирования предлагаемого бункерного устройства 57
2.4. Анализ функционирования предлагаемого бункерного устройства с подвижной воронкой 59
2.5. Обоснование места размещения вибратора на подвижной части емкости 70
2.6. Подбор гибких элементов (тросов) 71
2.7. Влияние параметров предлагаемого устройства на распределение горизонтального давления в полости емкости 73
Выводы по второй главе 74
Глава 3. Экспериментальные исследования бункера с подвижной воронкой 75
3.1. Мировой опыт экспериментальных исследований функциональных особенностей бункеров 75
3.2. Программа экспериментальных исследований 80
3.3. Описание экспериментальных установок 82
3.4. Электронно-измерительные приборы 84
3.5. Характеристика насыпных грузов, использованных для экспериментальных исследований 87
3.6. Методика экспериментальных исследований 87
3.6.1. Методика определения пропускной способности бункера 88
3.6.2. Методика определения горизонтального давления в полости бункера при его разгрузке 88
3.7. Результаты экспериментальных исследований 89
3.7.1. Результаты определения пропускной способности бункера 89
3.7.2. Результаты определения величины горизонтального давления при разгрузке бункера 95
3.8. Оценка достоверности результатов 96
Выводы по 3 главе 96
Глава 4. Производственные испытания и экономическая оценка 99
4.1. Хозяйственные испытания бункера с подвижной воронкой 99
4.2. Экономическая оценка результатов испытания 101
Общие выводы 103
Список использованной литературы 105
Приложения 121
- Анализ транепортно-технологического процесса поставок сырья на комбикормовые предприятия
- Анализ технологического процесса бункера-разгрузчика
- Мировой опыт экспериментальных исследований функциональных особенностей бункеров
- Хозяйственные испытания бункера с подвижной воронкой
Введение к работе
Переход экономики на рыночные условия, в том числе и в сельском хозяйстве, ставит перед товаропроизводителем задачу производства не только большего объема товара, но и получения конкурентоспособной товарной продукции, т.е. имеющей лучшие качественные показатели при себестоимости ниже реализационной цены и пользующейся спросом. Решение вышеперечисленных задач требует от товаропроизводителя критического пересмотра существующих технологических процессов производства продукции. [120]
Агропромышленное предприятие занимающееся производством сельхозпродукции это многоотраслевая, многофункциональная, неразрывно связанная система, которая представляет из себя, в упрощенном виде, растениеводство, животноводство и переработка. Сбой в работе одной из отраслей приводит к снижению производства и в других отраслях.
Интенсивное развивитие мирового рынка зерна и продуктов помола, импорта и экспорта сельскохозяйственной продукции, требует совершенствования транспортно-технологического комплекса хранения и переработки зерновых грузов. В связи с чем, наблюдается развитие технических средств и методов комплексной механизации и автоматизации операций с зерновыми материалами и продуктами помола [30].
Бестарный способ является в настоящее время одним из оптимальных путей доставки и хранения зерновых материалов и продуктов помола в агропромышленном комплексе [27,31,87]. Для осуществления таких операций используются различные накопительные емкости (стационарные и передвижные бункеры, контейнеры [20,25]). Такие хранилища широко распространены на объектах агропромышленного комплекса и ряде других отраслей народного хозяйства, с их помощью обеспечивается стабильная работа всего технологического процесса. Применение бестарного отпуска, транспортирования, приема и хранения сыпучих материалов, значительно
увеличивает степень механизации и автоматизации производства, повышает производительность труда, исключает или минимизирует применение ручного труда. Также, бестарный способ позволяет снизить потери материала и расход тароупаковочных средств, улучшить санитарно-эпидемиологическую обстановку в складских и технологических помещениях [27,84,85,86].
Несмотря на все преимущества бестарного способа переработки зерновых материалов и продуктов помола, имеется достаточное количество проблем, возникающих в основном при хранении и отпуске средне- и трудносыпучих материалов. Работа транспортно-складских комплексов агропромышленных предприятий непосредственно влияет на сохранность и качество зерновых материалов и комбикормов. Нарушение бесперебойной работы отпускных устройств хранилища в следствии сводообразования, нарушает поточность подачи компонентов комбикорма в технологическую линию, снижает качество конечного продукта, увеличивает время простоя транспортных средств под грузовыми операциями, и поэтому снижает экономическую эффективность всего технологического процесса.
Анализ ситуации в агропромышленных предприятиях, связанной с длительным хранением сыпучих компонентов, бесперебойным и стабильным отпуском и загрузкой зерновых материалов и продуктов помола, показывает что эти проблемы еще не решены окончательно. Постоянно ведутся исследования этих процессов, продолжается поиск путей их совершенствования. Многообразие таких исследований и технических решений по конструкциям различных вспомогательных устройств, свидетельствует о сложности данной задачи. [120]
Таким образом, задача совершенствования конструкций отпускных устройств бункерных хранилищ, используемых в агропромышленных предприятиях для производства, хранения, и дозирования зерновых материалов и продуктов помола, является актуальной.
Настоящая работа направлена на улучшение функциональных возможностей бункерных устройств, используемых в технологических линиях приготовления
комбикорма для хранения сыпучих компонентов и отпуска готового продукта в подвижной состав.
Цель работы. улучшение ресурсосберегающих показателей процесса выпуска сыпучих материалов из бункеров за счет внешнего импульса на подвижную выпускную воронку.
Объект исследований. Процесс подачи компонентов комбикорма в технологические линии приготовления комбикормов и отпуска готовой продукции в подвижной состав.
Методы исследований. Применялись методы параметрического моделирования. Теоретические исследования опирались на известные законы и методы теоретической механики. Экспериментальные исследования и производственные испытания проводились в соответствии с действующими стандартами и методиками с необходимыми уточнениями. Конкретные значения некоторых параметров, полученных при лабораторных испытаниях, пересчитывались по теории подобия для производственных условий. Достоверность результатов экспериментальных исследований оценивалась с помощью методов математической статистики. Научную новизну составляют:
- проведенный на основе законов теоретической механики, с учетом
особенностей сыпучести сырья, анализ функционирования бункерного
устройства используемого в технологической линии приготовления
комбикорма;
полученные аналитические зависимости, связывающие основные параметры бункерного устройства и побудителя, и режимы их работы;
гипотеза об уменьшении и возможности регулирования колебаний значений горизонтальных давлений в полости емкости при выпуске материала из бункера с подвижной выпускной воронкой.
Практическую ценность представляют;
- конструкция бункерного устройства с подвижной выпускной воронкой;
эксперименты по исследованию функционирования предлагаемого бункерного устройства;
результаты производственных испытаний бункерного устройства с подвижной воронкой на выпуске сырья и готовой продукции комбикорма;
производственный образец бункерного устройства.
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры "Технология грузовой и коммерческой работы, станции и узлы" Самарской государственной академии путей сообщения. Производственные испытания бункерных устройств проходили в цехах для приготовления комбикормов Самарского и Ижевского учебно-опытных хозяйств. Обработка результатов экспериментальных исследований производилась статистическими методами с использованием ПЭВМ.
Апробация. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены: на научной сессии Россельхозакадемии в октябре 2003г.: «Научно-технический прогресс в АПК России — стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года» (г. Москва); на научной конференции профессорско-преподавательского состава сотрудников и аспирантов факультета Механизации сельского хозяйства Самарской ГСХА (г.Кинель) в 2004г.; на Всероссийской научно-практической конференции: «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы» (г.Пенза) в октябре 2004; на расширенном заседании кафедры «Технология грузовой и коммерческой работы, станции и узлы» Самарской государственной академии путей сообщения в декабре 2004г.; на расширенном заседании кафедры «Механизации животноводства» Оренбургского государственного аграрного университета.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в виде 4 статей, раздела в учебном пособии. Новизна конструкции бункера подтверждена положительным решением на полезную модель Российской Федерации № 2003137298.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка используемых источников и приложений. На защиту выносятся:
- обзор и анализ особенностей существующих конструкций бункеров для
материалов различной связности;
параметрическая модель процесса функционирования предлагаемого бункерного устройства;
теоретический анализ процесса работы и обоснование основных конструктивных и рабочих параметров предлагаемой конструкции бункерного устройства с подвижной выпускной воронкой и побудителем;
- результаты экспериментальных исследований бункерного устройства с
подвижной воронкой в лабораторных условиях;
- результаты производственных испытаний бункерного устройства с подвижной
выпускной воронкой.
Анализ транепортно-технологического процесса поставок сырья на комбикормовые предприятия
За последние годы становления экономики в Самарской области и в России в целом, наметились положительные тенденции к модернизации объектов агропромышленного комплекса. Одно из важных мест в структуре агропромышленного комплекса занимает комбикормовое производство, имеющее одно из ведущих мест во всей системе. На рис. 1.1. представлена сложная взаимоувязанная структура агропромышленного предприятия, включающая в себя элементы производства сельхозпродукции и транспорта. Нарушения в работе одного из этих элементов может привести к снижению эффективности функционирования всей системы и каждого из элементов в отдельности. Рассмотрим функциональные возможности одного из элементов упомянутой структуры - цеха для приготовления многокомпонентных хорошо сбалансированных кормовых смесей.
Обобщение и систематизация существующих технологических схем доставки, хранения и ввода компонентов комбикормов в производство, позволяют наиболее наглядно представить и оценить объемы и направления исследований по совершенствованию процесса комбикормового производства.
Сыпучие компоненты, используемые для приготовления комбикорма, могут быть классифицированы по видам доставки, по ассортименту компонентов комбикормов, по видам хранения и средствам ввода компонентов в производство.
Роли транспорта в этой системе отводится значительное место. Автомобильный транспорт используется в качестве внутризаводского, а также для поставок компонентов комбикорма и готовой продукции до регионального уровня. Автомобильным транспортом доставляются также компоненты для производства комбикорма доля которых в производстве, в весовом объеме, незначительна.. Железнодорожные и водные транспортные услуги охватывают межрегиональные и региональные грузопотоки и приходятся на массовые компоненты комбикорма, составляющие значительную часть от объема готовой продукции.
В указанных видах транспорта, сырье доставляют как в бестарном, так и в тарированном виде - мешки, мягкие контейнеры (Big-bag). Практика показывает, что компоненты растительного происхождения (зерновые, зернобобовые и т.п.), мукомольно-крупяной промышленности, а также побочные продукты маслозаводов, отправляются к получателю бестарно в кузовах автомобилей, железнодорожных вагонах и в трюмах водного транспорта.
Компоненты животного происхождения поступают на комбикормовые предприятия в мешкотаре и мягких контейнерах. В аналогичной таре поставляется рыбная мука и побочные продукты дробильных производств, производных микробиологического синтеза, а также витамины, премиксы и продукты химического синтеза.
В зависимости от видов компонентов и родов поставки, используются различные способы складирования: напольное, напольно-тарированное, стеллажное, контейнерное, в полуемкостях, бункерное, силосное и в частичного заглубленных хранилищах. Так, компоненты животного происхождения, рыбная мука, побочные продукты дробильных производств, продукты микробиологического и химического синтеза, витамины и премиксы складируются напольно, напольно в таре и при стеллажном хранении - в таре, а так же на контейнерной площадке в мягких контейнерах. Минеральное сырье возможно хранить в полуемкостях.
Ввод компонентов комбикормов в основное производство выполняется в зависимости от типов складирования средствами циклического и непрерывного действия.
Известно, что механизация и автоматизация циклических процессов, подачи грузов от мест хранения до технологических линий, машинами и оборудованием, обеспечивается с большими трудностями по сравнению с конвейерами. Следовательно, уровень механизации и автоматизации в последнем случае может быть более высоким.
Кроме этого, средства циклического действия для ввода в основное производство компонентов комбикормов тяготеют к определенным типам складирования: напольному, напольно-тарированному, стеллажному и контейнерному. Это обусловлено необходимостью для первого типа складирования- поочередного забора компонентов из бурта, а у остальных -наличием дополнительной операции растаривания, что нарушает поточность производства, значительно снижает уровень автоматизации.
Анализируя способы хранения сырья и подачу его в производство, необходимо отметить существенную зависимость влияния человека на процесс автоматизации и механизации в транспортно-складских системах и, в свою очередь, влияние последнего на окружающую среду.
Применение ручного труда в технологическом процессе, делает его зависящим от многих факторов сконцентрированном в человеке. К таким факторам можно отнести плохое настроение, недомогание, не коммуникабельность в отношении с сотрудниками, безответственность и т.п. Руководители предприятий, как правило, стараются ликвидировать большую часть этих недостатков своих сотрудников подбором кадров. Однако, низкий уровень оплаты труда, сложные условия производства оказывают свое негативное влияние на процесс подбора квалифицированных кадров. Резко возрастает влияние человеческого фактора. Следует отметить еще один немаловажный недостаток существующих транспортно-складских комплексов, это, как отмечалось выше, напольный вид хранения сырья и его разновидности. Такой способ хранения не только снижает уровень автоматизации и механизации, но не исключает контакта с сырьем и готовой продукцией грызунов и птиц. Указанный недостаток относится также к частично заглубленным хранилищам. Современные средства борьбы с грызунами, в какой то мере, могут снизить уровень их территориального доступа. Птицы, являются более опасными, как с точки зрения отсутствия средств борьбы с ними, так и с точки зрения опасности разноса инфекционных заболеваний (как известно, голуби являются переносчиками туберкулезной палочки). Фекалии, оставляемые перечисленными вредителями в местах складирования, смешиваются с сырьем и поступают в производственную цепочку, и могут вызвать кишечные расстройства у животных, которым предназначается готовый продукт. Применение современных отравляющих веществ, по отношению к грызунам, может привести только к временному избавлению от них, в дальнейшем наступает адаптация и рост популяции [39]. Избавиться от этих серьезных недостатков можно с помощью изолированной системы приема, складирования и подачи в производство компонентов комбикорма. Изолированность указанного процесса должна включать в себя также и ограничения доступа человека к сырью до уровня пульта управления.
Анализ технологического процесса бункера-разгрузчика
Согласно множеству исследований, направленных на изучение форм истечения [9, 13, 16, 47, 55, 66, 112, 124] сыпучего материала из выпускной воронки в зависимости от конструкции бункера и физико-механических свойств сыпучего материала, истечение подразделяют на два принципиально различающихся вида: нормальное и гидравлическое. Также, выделяют симметричное и При истечении образование исходящего выпускным асимметричное истечение. нормальном наблюдается центрально столба над отверстием с увлечением верхних слоев в центральную воронку. Угол наклона стенок воронки при этом составляет 45...65 (рис. 2.1, Л). Это - наиболее Рис. 2.1. Виды истечения сыпучего продукта: а- нормальное; б- гидравлическое распространенный вид истечения из бункеров и емкостей, и он имеет принципиальное отличие от истечения жидкости. Главное отличие этого вида истечения — это независимость его производительности от уровня материала в емкости. Многочисленными исследованиями установлены следующие общие закономерности такого вида истечения: 1. На скорость истечения сыпучего материала не влияет высота слоя, если она больше диаметра отверстия в 2,5...3 раза. 2. Не влияет на производительность угол наклона стенок бункера, если его величина не превышает 60.
Гидравлическое истечение наблюдается в емкостях с наклоном стенок выпускной воронки 70...75, при этом наблюдается сплошное истечение сыпучего продукта по всему горизонтальному сечению (рис. 2.1, б).
Известно, что увеличение угла образующей выпускной воронки емкости до 70...75 позволяет улучшить процесс выпуска сыпучих материалов. [47,112]
Асимметричное истечение характерно для конструкции емкости, где выпускное отверстие смещено к одной или двум стенкам (два отверстия). В этом случае возле удаленных от отверстия стенок наблюдается нормальное истечение, а у прилежащих к отверстию стенок - истечение происходит вдоль них, то есть переходит в гидравлическое.
Рассматривая процесс истечения грузов различной связности, выделяют также три формы истечения: 1. Непрерывной струей по всей высоте столба. Разгрузка начинается и происходит без побуждения во время истечения. 2. Образуются дискретно-динамические своды с постоянным нарушением условий предельного равновесия по стенкам канала. Скорость разгрузки определяется высотой динамического свода, при разрушении которого частицы падают под действием гравитационных сил с частотой обрушения динамических сводов. Разгрузка начинается только после разрушения статического свода, происходит неравномерно и требует контроля. 3. Истечение происходит только при побуждающем принудительном воздействии на материал, разрушающем своды. Статический свод соизмерим с диаметром емкости, разгрузка возможна только принудительным механическим воздействием. В данном случае мы рассматриваем истечение связных материалов, которые истекают, как правило, или при благоприятных условиях истечения или по второй форме, и часто при изменении погодных условий и прочих факторов истечение переходит в третью форму. Рис.2.2. Схемы емкостей бункерно-силосного типа с повреждениями от несанкционированного воздействия (места повреждений обведены красным контуром)
Во время эксплуатации емкостей с такими материалами, истечение происходит нестабильно, колебание производительности истечения и его полная остановка носят случайный характер.
На фотографиях рис. 2.2. отмечены зоны повреждения емкостей, которые образовались вследствие применения силы для разрушения сводов и стабилизации выпуска. При совмещении видов истечения и зон повреждения, можно отметить, что последние характерны для VI-ой зоны на рис. 2.1, а и для малоподвижной - пристенной зоны, рис. 2.1, б.
Эффективным средством борьбы со сводообразованием в бункерах являются механические сводообрушающие устройства, рабочие органы которых расположены на внешней стороне емкости, то есть не находятся в зоне сыпучего материала, и не способствуют его слеживанию.
Существует конструкция бункера-питателя для сыпучих материалов [1], содержащая бункер с выпускной воронкой и разгрузочным устройством в виде замкнутых рабочих ветвей (тросов), натянутых по всей окружности воронки, образуя пространственную фигуру в виде воронки (рис. 2.3).
Принцип действия конструкции следующий: средне- или трудно сыпучий материал засыпается в емкость, при необходимости разгрузки открывается затвор выпускного отверстия (на рисунке не показан), включается привод 4, приводя в движение ролики 3. Натянутый на этих роликах трос движется в сторону выпускного отверстия, увлекая за собой сыпучий продукт, расположенный у стенок. Таким образом, истечение в полости емкости происходит и вдоль стенок, что обычно свойственно гидравлическому истечению. Как известно, гидравлическое истечение происходит в случае, если стенки воронки имеют угол наклона 70 и выше. Уменьшение угла воронки приведет к изменению формы истечения . (нормальное — когда материал движется вертикальным столбом над выпускным отверстием, а у стенок остается в покое [43, 47, 55, 54]). Следовательно, увеличится тяговое сопротивление троса, а это может спровоцировать его разрыв.
Использование этой конструкции ограничено рамками емкостей с малой высотой и кратковременным хранением засыпанного груза. Со временем (1-3 суток) процесс уплотнения прекращается, и применение устройства также может привести к обрыву ветвей тросов побуждающих истечение.
Немецкими конструкторами предложена схема емкости бункерного типа (рис. 2.4), которая состоит из корпуса емкости 1 и воронки 3, соединенными между собой эластичным материалом 2. На воронке крепятся вибраторы 4. В выгрузное отверстие вставляется клиновидная заслонка 5.
Устройство работает следующим образом. Заслонку опускают вниз и включают вибраторы. Вибрирующая часть конструкции не позволяет образовывать своды в полости выпускной воронки и таким образом стимулируя истечение из выпускного отверстия. Недостатком данной конструкции является сложность крепления эластичной ленты, связывающей корпус емкости и воронку, при наличии высокого горизонтального и вертикального давления в этой области. [100]
Мировой опыт экспериментальных исследований функциональных особенностей бункеров
Ранее в работе, были подробно рассмотрены факторы, влияющие на процесс хранения груза в емкости бункерного типа в стационарных условиях. Известно, что с увеличением срока хранения возрастает степень уплотнения сыпучей массы. Однако уплотнение происходит неравномерно в разных частях емкости. Большое значение здесь имеет объем и конфигурация емкости.
Исследования процесса уплотнения отрубей, и других компонентов комбикорма [62, 124], показали, что в верхней и нижний зонах хранения сыпучий продукт уплотняется меньше, чем в средней части емкости (см. рис.3.1).
Исследования, проведенные Горюшинским И.В. (рис.3.2) и Тимочкиным А.В. (рис.3.3), дают зависимости уплотнения груза от времени хранения. Подобное поведение сыпучей массы идентично в емкостях разной глубины. При этом необходимо обратить внимание на распределение горизонтального давления по высоте емкости. Многими отечественными и зарубежными специалистами отмечается, что давление возрастает в нижней части емкости и зависит от многих факторов. Так, К. Пипер в своей работе [85] рассматривает величину давления на стенки бункера в зависимости от места расположения выпускного отверстия, им также подтверждается независимость горизонтальных давлений от геометрических размеров емкости, при сохранении соотношения диаметра и периметра емкости, что дает возможность проводить эксперименты на моделях.
Таким образом, можно отметить, что картина распределения давления при заполнении в бункерах разной конструкции приблизительно одинакова. Картина начинает меняться в процессе хранения. При выпуске же горизонтальное давление может изменяться весьма значительно.
Значительные изменения горизонтального давления при хранении отрубей в течение 15 дней отмечены в работе [62]. Приведенные в ней экспериментальные кривые распределения статического давления демонстрируют увеличение его в области воронки.
На бункерах с воронками на распределение горизонтального давления влияет угол установки выгрузной воронки. Исследования, иллюстрирующие эту зависимость, проводились в работах [124] и [72].
Рассмотрим сходимость кривых (рис. 3.4) с картиной вида истечения сыпучего материала приведенного в Главе 2. Сопоставляя эти рисунки можно отметить следующее: чем ближе выпускное отверстие находится к вертикально расположенной ограждающей конструкции, тем больше и не равномерней испытывает давление последняя.
Австрийскими учеными [46] проводились лабораторные эксперименты по измерению статического и динамического (в процессе разгрузки) горизонтального давления, которые показали значительное увеличение давления при выгрузке. Таймер в своей работе [126] приводит примеры аварий железобетонных силосов зерновых элеваторов, называя их причиной избыточное горизонтальное давление, возникающее в процессе выпуска, а также отмечая значительные колебания давления при выпуске, вызванные постоянно возникающими и разрушающимися при разгрузке динамическими сводами в полости емкости.
В осе симметричных бункерах в центральном столбе истечения наблюдается образование статических и динамических сводов. Объясняется это, прежде всего малым сечением потока, который существенно зависит от однородности, гранулометрического состава, перемещающегося по каналу центральной части емкости материала. Стабильность потока зависит от изменения плотности насыпи, локального изменения ее влажности и т.п.
Образование сводов влияет на скорость истечения материала и обуславливает её колебания, то есть пульсацию истекающего потока. В работе [104] приводится кривая скорости истечения, имеющая характерный зубчатый вид (рис. 3.5).
На основании приведенного выше опыта экспериментальных исследований бункерных систем для хранения сыпучих материалов можно сделать следующие выводы: - основными показателями стабильности истечения материала при гравитационной разгрузке бункера являются скорость истечения и расход материала (производительность бункера); - на стабильность истечения оказывает основополагающее влияние процесс сводообразования в полости бункера: образование в процессе истечения динамических сводов обуславливает пульсацию истекающего потока, переход динамических сводов в устойчивое состояние является причиной прекращения истечения; - одним из факторов, влияющих на образование сводов и на переход динамических сводов в устойчивые, является величина горизонтального давления в бункере; - особенное значение имеет избыточное давление в области перехода цилиндрической части бункера в сужающуюся воронку; - величина горизонтального давления в полости емкости в процессе её разгрузки в отличие от величины статического давления является величиной непостоянной и не поддается аналитическому выражению, для её определения требуются экспериментальные исследования; - величина горизонтального давления в полости емкости зависит от конфигурации емкости и воронки и от физико-механических свойств сыпучего материала, таких как объемный вес, коэффициент внутреннего трения, коэффициент трения о поверхность стенки емкости. - избыточное давление, возникающее в момент начала истечения может явиться причиной повреждения емкости.
Хозяйственные испытания бункера с подвижной воронкой
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования послужили основанием для разработки технической документации на производственный образец бункера в соответствии с приоритетной справкой на патент и требованиями на применение подобной техники в технологических линиях приготовления комбикорма. [88, 89, 111, 150]
Конструкция емкости бункерного типа с подвижной воронкой с механическим сводообрушающим устройством была испытана в производственных условиях в Учебно-опытном хозяйстве Самарской сельхозакадемии и в Учебно-опытном хозяйстве Ижевской сельхозакадемии. Устройство предполагалось использовать в качестве отпускного бункера на выпуске компонентов комбикорма и готовой продукции.
По предложенной схеме была проведена реконструкция накопительного бункера для временного хранения приготовленного комбикорма. До реконструкции этот бункер в технологическом процессе не участвовал из-за постоянных перебоев при выгрузке готового комбикорма. Приготовленный комбикорм хранился напольно, что требовало дополнительных затрат при отгрузке готового продукта.
Предлагаемая конструкция бункерного устройства, используемого в технологической линии, представлена на рис.5.1. Процесс выпуска содержимого бункера осуществлялся следующим образом: при открытии выпускного отверстия включался вибратор. В результате производственных испытаний было определено время вибрационного воздействия на материал -6...30 сек.
Определение экономической эффективности осуществлялось для расчета отпускного бункера по соответствующим методикам и ГОСТ [41, 81, 82,87,107,109,151]. Реконструкция накопительной емкости по предложенной схеме позволила высвободить одну штатную единицу работающего персонала и одну единицу погрузочной техники, т.е. получено сокращение затрат на 98,0 тыс. рублей в год. Затраты на реконструкцию бункера по предложенной схеме определены по отчетно-статистическим данным. Затраты складывались из следующих статей: - приобретение расходных материалов с доставкой 4,0 тыс. руб - затраты на пуско-наладочные работы 15,0 тыс. руб. - затраты на приобретение готовых узлов 18,0 тыс. руб ВСЕГО 37,0 тыс. руб Расчетным путем вычисляли затраты на текущую эксплуатацию бункерного устройства с подвижной выпускной воронкой и с работающим вибратором потребляемой мощностью 1,2 кВт. Среднее время работы вибратора в течении рабочего дня 18 минут или 0.3 часа. Время работы вибратора в год составит: 0,3 часа х 365 дней =110 часов.
Потребляемая электроэнергия определяется как произведение времени работы в год на потребляемую мощность и будет равна: 110 часов х 1,2=132 кВт-час. В ценах декабря 2004 года расход электроэнергии составят 0,3 тыс. руб. в год. Срок окупаемости конструкции в условиях конкретного производства определяется как отношение затрат на реконструкцию бункерного устройства, включая затраты на приобретение готовых узлов, к экономии от сокращения затрат на погрузку в месяц за минусом месячных затрат на текущую эксплуатацию: 37,0 / (97,8 - 0,03) = 4 месяца. Экономический эффект определяется как разница между экономией затрат на погрузку и текущими затратами в год: 97,8 - 0,3 = 97,5 тыс.руб. в год в ценах 2004 года. Результаты экономического расчета свидетельствуют о целесообразности реконструкции бункерного устройства для временного хранения готового комбикорма.
1. На основании анализа транспортно-технологических процессов с компонентами комбикорма разной связности и имеющихся конструкций побудителей истечения, а также научных исследований по вопросам хранения и. выпуска сыпучих материалов из емкостей бункерного типа, выбраны перспективные направления совершенствования процесса выпуска. Ими являются предотвращение сводообразования в полости емкости за счет правильного выбора параметров емкости и применение внешних побудителей селективного действия.
2. Предложено бункерное устройство, состоящее из стандартного корпуса и подвижной выпускной воронки, с предусмотренной возможностью приложения внешней силы к воронке, сочетающее в себе два указанных направления совершенствования выпуска и ориентированное на выпуск средне- трудносыпучих компонентов комбикорма.
3. На основании представления процесса функционирования .предложенной конструкции емкости в виде параметрической модели, выявлены все основные факторы, влияющие на процесс выгрузки сыпучего материала. Обосновано влияние этих факторов.
4. Полученные аналитические зависимости позволяют определить: - амплитуду колебаний подвижной воронки; - место расположения побудителя на подвижной воронке; - необходимую величину возмущающей силы, которая должна в 3-4 раза превосходить трение на линии сдвига воронки.
5. Анализ поведения сыпучих материалов при выгрузке из бункера, на основании производственного и экспериментального опыта, позволили выдвинуть гипотезу о возможности регулирования колебаний значений горизонтального давления при выгрузке за счет вынужденного движения воронки, которое способствует более быстрому разрушению динамических сводов, а также уменьшения избыточного горизонтального давления.
6. Эксперименты, проведенные на лабораторном образце бункера с подвижной воронкой, подтверждают преимущества предложенного бункерного устройства, выражающиеся в увеличении производительности бункера и уменьшении колебаний горизонтальных давлений при выгрузке. Необходимость применения побудителя возникает на выпуске уплотненных отрубей при угле наклона выпускной воронки 60 и менее, на выпуске мела эффект наблюдается уже при угле 70. Необходимая мощность вибратора для натурного образца бункера 0,75-1 кВт, мощность механического побудителя, который целесообразнее применять для выпуска мела - 2-3 кВт. Также отмечено снижение избыточного горизонтального давления на 0,5 кПа по сравнению с аналогичным бункером с жестко закрепленной воронкой.
7. Производственные испытания бункера с подвижной воронкой показали наличие эффекта от применения предложенной конструкции в качестве отпускного бункера при накоплении и отпуске готовой продукции. Экономический эффект составил 97,5 тыс. руб. в год (в ценах 2004 года.) при сроке окупаемости - 4 месяца.
