Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров Нестеров, Сергей Анатольевич

Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров
<
Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Нестеров, Сергей Анатольевич. Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Нестеров Сергей Анатольевич; [Место защиты: Волгогр. гос. с.-х. акад.].- Саратов, 2010.- 145 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/1109

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 9

1.1. Анализ транспортирующих машин для подъема зерна 9

1.2. Обзор конструкций винтовых конвейеров 10

1.3. Комбинированные устройства 12

1.4. Анализ существующих исследований винтовых конвейеров 16

1.5. Выводы по главе 30

1.6. Цель и задачи исследований 31

2. Теоретическое исследование транспортирования зерна вертикальным пневмовинтовым конвейером 33

2.1 Конструктивно-технологическая схема предлагаемого пневмовинтового конвейера 33

2.2. Основные параметры пневмовинтового конвейера 36

2.3. Теоретический анализ процесса захвата частицы винтовой поверхностью вертикального винта без воздействия воздушного потока 37

2.4. Теоретический анализ процесса захвата частицы винтовой поверхностью вертикального винта при воздействии воздушного потока 40

2.5. Производительность вертикального пневмовинтового конвейера 42

2.6. Мощность привода вертикального пневмовинтового конвейера 45

2.6.1. Мощность привода винта вертикального пневмовинтового конвейера 45

2.6.2. Мощность, необходимая для привода вентилятора вертикального пневмовинтового конвейера 48

2.7. Энергоемкость пневмовинтового конвейера 50

2.8. Выводы 52

3. Программа и методика экспериментальных исследований 54

3.1. Методика исследования физико-механических свойств зерна ржи и гороха 54

3.2. Описание лабораторной установки 55

3.3. Программа и методика экспериментальных исследований 59

3.4. Программа и методика производственных испытаний 65

3.5. Выводы 67

4. Результаты экспериментальных исследований 68

4.1. Физико-механические свойства зерна 68

4.2. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров на производительность пневмовинтового конвейера 68

4.2.1. Исследованиевлияния шага и угловой скорости винта на производительность пневмовинтового конвейера 69

4.2.2. Исследование влияния угловой скорости винта и зазора между наружной кромкой винта и кожухом на производительность пневмовинтового конвейера 79

4.3. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров на приводную мощность пневмовинтового конвейера 84

4.3.1. Исследование влияния шага и угловой скорости винта на приводную мощность пневмовинтового конвейера 85

4.3.2. Исследование влияния угловой скорости винта и зазора между наружной кромкой винта и кожухом на приводную мощность пневмовинтового конвейера 90

4.4. Результаты исследований влияния конструктивных и режимных параметров на энергоемкость пневмовинтового конвейера 95

4.4.1. Результаты исследований влияния шага и угловой скорости винта на энергоемкость пневмовинтового конвейера 95

4.4.2. Результаты исследований влияния угловой скорости винта и зазора между наружной кромкой винта и кожухом на энергоемкость пневмовинтового конвейера 101

4.5. Выводы 106

5. Производственные испытания и технико-экономическая эффективность 108

5.1. Результаты производственных испытаний 108

5.2. Технико-экономическая эффективность внедрения вертикального пневмовинтового конвейера 109

6. Общие выводы 114

7. Список литературных источников 116

Приложения 126

Введение к работе

Актуальность темы. Улучшение технологического уровня производства, совершенствование технологических процессов, снижение основных затрат с учетом современных достижений науки и практики являются основными факторами повышения эффективности растениеводства. Удорожание энергоресурсов вызывает необходимость в разработке энерго- и ресурсосберегающих технологий и машин.

Технологии производства, хранения и переработки зерна предусматривают его транспортирование в зернохранилище, зерносклад или элеватор. Процесс закладки на хранение связан с необходимостью вертикального или крутонаклонного транспортирования в бункеры или силосы. В настоящее время для этих целей используются в основном ковшовые элеваторы, или нории. Однако данные устройства рассчитаны на производительность 20…250 т/ч и имеют значительные размеры, что не позволяет эффективно применять их в небольших хозяйствах и на перерабатывающих предприятиях. На таких предприятиях для подъема зерна используют вертикальные винтовые конвейеры (шнеки).

Серийно выпускаемые винтовые конвейеры, обладая компактностью и простотой в эксплуатации, в то же время имеют недостаточную производительность и высокую энергоемкость. Энергоемкость горизонтальных винтовых конвейеров составляет 350…500 Дж/кг, вертикальных – более 650 Дж/кг.

Ранее проведенными исследованиями обоснованы параметры и режимы работы шнеков для различных условий применения. Дальнейшее повышение производительности и снижение энергоемкости винтовых конвейеров возможно путем изменения принципа перемещения груза. Одним из наиболее перспективных путей является применение совмещенного принципа транспортирования.

Цель исследований – повышение эффективности вертикального транспортирования зерна путем обоснования ресурсосберегающих конструктивно-технологических параметров пневмовинтового конвейера.

Объект исследования – технологический процесс вертикального транспортирования зерна пневмовинтовым конвейером.

Предмет исследования – закономерности изменения производительности и энергоемкости процесса вертикального транспортирования зерна в зависимости от конструктивных и режимных параметров шнека и воздушного потока.

Методика исследования предусматривала теоретический анализ процесса вертикального транспортирования зерна при одновременном воздействии винтовой поверхности и потока воздуха и экспериментальное подтверждение теоретических положений в лабораторных и производственных условиях.

Теоретические исследования базировались на методах математического анализа и теоретической механики. Экспериментальные исследования проводились с использованием теории многофакторного планирования и математической статистики.

Научная новизна работы заключается в разработке и исследовании вертикального пневмовинтового конвейера, сочетающего принципы транспортирования винтовой поверхностью и потоком воздуха (патент № 2376233), получении аналитических и опытных зависимостей производительности, суммарной приводной мощности и энергоемкости процесса работы; теоретическом и экспериментальном обосновании ресурсосберегающих параметров и режимов работы.

На защиту выносятся следующие научные положения:

конструктивно-технологическая схема пневмовинтового
конвейера (патент на изобретение № 2376233);

аналитические зависимости, описывающие изменение
производительности, суммарной приводной мощности и энер
гоемкости процесса работы от влияния конструктивных и ре
жимных параметров;

регрессионные модели и экспериментальные зависимо
сти, позволяющие обосновать значения параметров пневмо-
винтового конвейера, при которых достигаются наименьшие
затраты энергии при заданной производительности.

Практическая значимость работы состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании конструктивных и режимных параметров, результаты которого приняты за основу при создании опытного образца пневмовинтового конвейера. Предлагаемый пневмовинтовой конвейер внедрен в ООО «Прихоперский элеватор» (г. Аркадак, Саратовская область), КХ «Возрождение» (Духов-ницкий район, Саратовская область). Полученные результаты могут быть использованы проектными и конструкторскими организация-

ми для определения параметров пневмовинтового конвейера на стадии проектирования.

Апробация. Основные положения работы докладывались на конференциях по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова (2006–2010 гг.); на Международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2005, 2007, 2008, 2009 гг.), на теоретическом семинаре инженерных факультетов Волгоградской ГСХА (Волгоград, 2010).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 работ, в том числе 3 статьи – в изданиях, включенных в «Перечень ведущих журналов и изданий» ВАК РФ. Получен патент на изобретение № 2376233. Общий объем публикаций составляет 2,25 печ. л., из них лично соискателю принадлежит 1,04 печ. л.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста (в т. ч. основной текст – 125 страниц), состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и шести приложений, содержит 7 таблиц и 59 рисунков. Список использованной литературы включает в себя 106 источников, из них 3 – на иностранных языках.

Анализ существующих исследований винтовых конвейеров

Интерес представляет конструкция пневмоподъемника с винтовым питателем (рис. 1.6). С помощью таких установок транспортирование в некоторых случаях осуществляется при несколько меньших скоростях воздушного потока и более высоких концентрациях аэросмеси, чем в тех случаях, ко гда материалопровод состоит из вертикальных и горизонтальных участков [11]. В данной конструкции винт выполняет функцию подачи груза, и в его вертикальном подъеме не участвует.

Известна так же нагнетательная установка, транспортирующая груз в вертикальном направлении или близком к нему, использующая в качестве питателя винт [12]. Груз (рис. 1.7) подается в приемное устройство пневмо-подъемника и напорным винтом 2, приводимым во вращение электродвигателем 1, подается в смесительную камеру 3 через обратный клапан 4. Сжатый воздух подается в смесительную камеру через микропористую перегородку 5, аэрирует груз, создает поток и по транспортному трубопроводу смесь груза с воздухом поступает в бункер 6. Основная часть груза осаждается на дно бункера и выдается в приемные емкости, а запыленный воздух очищается в фильтровальной установке и выбрасывается в атмосферу.

Воздушный поток во всех конструкциях с винтовым питателем является нагнетательным, т. е. создающим избыточное давление. Вследствие этого при определенной величине этого давления производительность транспортирования винтом снижается.

Таким образом, анализ существующих винтовых конвейеров и конструкций, в которых винт играет роль питателя, подающего материал в канал пневмотранспортера показал, что в настоящее время не нашли применения комбинированные конструкции сочетающие два принципа транспортирования - винтовой поверхностью и потоком воздуха.

Исследования винтовых конвейеров для сыпучих сельскохозяйственных грузов в литературных источниках представлены достаточно широко [3,13... 19 и др.]. На кафедре «Детали машин и ПТМ» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в течение длительного времени проводились исследования винтовых конвейеров под руководством профессора В.В. Красникова. Такие исследования проводили И.И. Качанова, П.И. Хозина, Ю.Г. Гурьянов, Ю.И. Волков, В.В. Криловецкий и другие [3,13...16идр.].

На основании многолетних исследований была предложена принципиальная схема (рис. 1.8) работы винтового конвейера. В последнем выделены три основные части: загрузочное устройство, транспортирующая часть, разгрузочное устройство. Соответственно процесс работы представлен как совокупность трех неразрывно связанных и согласованных процессов: загрузки, транспортирования и разгрузки.

На производительность и другие показатели эффективности существенно влияют конструкции элементов транспортера и процессы в них происходящие. Установлено, что вращающийся винт в загрузочном устройстве представляет собой сложную вращающуюся заслонку и создает тормозящее действие на пути груза, поступающего к винту из загрузочного бункера [3,13].

В результате исследований были получены теоретические и экспериментальные зависимости производительности, приводной мощности и энергоемкости винтового конвейера от режимных и конструктивных параметров (рис. 1.9). Данные результаты в концентрированном виде вошли в работу [3]. С увеличением угла наклона производительность конвейера снижается, приводная мощность вначале растет, достигает максимума при р=45...50 град., затем снижается.

Одним из наиболее существенных факторов, определяющих эффективность работы винтового конвейера, является степень заполнения грузом межвиткового пространства. Она описывается коэффициентами забора К3 и заполнения Kv. Величина коэффициента К3 составляет 1,0...0,5; а коэффициента Kv - 0,9...0,2 [3,13,14]. Меньшие значения соответствуют вертикальным шнекам. Поэтому производительность вертикального винтового конвейера в 2...3 раза ниже, чем горизонтального [3].

Теоретический анализ процесса захвата частицы винтовой поверхностью вертикального винта без воздействия воздушного потока

Пневмовинтовая установка работает следующим образом. При включении электродвигателя 11 его ротор 10 начинает вращать механизм привода 9. Механизм привода 9 приводит во вращение шнек 3 с валом 4 на подшипниках 5 и всасывающий вентилятор 6. При этом шнек 3 начинает воздействовать на сыпучий груз и поднимает его, а вентилятор 6 создает в трубопроводе 7 всасывающий воздушный поток. Пока заслонка 8 закрыта, величина всасывающего воздушного потока в трубопроводе 7 незначительна. С увеличением частоты вращения ротора электродвигателя увеличивается частота вращения вала 12 механизма управления заслонкой и закрепленных на нем грузов 13. Под действием центробежных сил грузы 13 смещаются в радиальном направлении и воздействуют на рычаги 14 шарнирно закрепленные на стержне 15. Рычаги 14 под действием грузов 13 поворачиваются вокруг оси шарниров закрепленных на стержне 15. Рычаги 14 поворачиваясь своей средней частью, воздействуют на полый цилиндр 16, который со стороны трубопровода 7 жестко соединен с заслонкой 8. Под воздействием рычагов 14 полый цилиндр 16 преодолевает усилие пружины 17 и смещается вниз от трубопровода 7. Смещение полого цилиндра-16 приводит к смещению заслонки 8, благодаря чему открывается трубопровод 7, и в него поступает всасывающий воздушный поток от вентилятора 6. Благодаря наличию оптимального зазора между шнеком и внутренней стенкой кожуха, всасывающий воздушный поток равномерно распределяется по всей высоте шнека. Подъем сыпучего груза происходит при одновременном воздействии шнека и всасывающего потока воздуха, что увеличивает производительность установки и снижает энергоемкость. Чем больше частота вращения ротора электродвигателя и шнека, тем больше величина смещения рычагов и, соответственно, величина смещения заслонки и тем больший всасывающий воздушный поток подается в кожух шнека. При выключении электродвигателя механизм управления заслонкой возвращается в исходное состояние пружиной 17, воздействующей на полый цилиндр со стороны противоположной трубопроводу.

Преимущества предлагаемой пневмотранспортной установки заключаются в том, что конструкция позволяет автоматически регулировать величину всасывающего воздушного потока, подаваемого в кожух шнека, в зависимости от частоты вращения последнего. Обеспечивается оптимальный зазор между шнеком и внутренней стенкой кожуха, тем самым достигается равномерное распределение всасывающего воздушного потока по высоте шнека; достигается наилучшее сочетание процессов транспортирования сыпучего груза шнеком и потоком воздуха. Все это позволяет достичь следующих технологических результатов: повышается производительность пневмотранс-портной установки за счет оптимального сочетания процессов транспортирования шнеком и потоком воздуха; снижается энергоемкость подъема груза благодаря уменьшению внутреннего трения между частицами.

К основным параметрам пневмовинтового конвейера относятся: конструктивные: - диаметр вала de, м; - диаметр кожуха Д, м; - диаметр шнека D, м; - шаг винта/?, м; — угол наклона винтовой линии а; режимные: - скорость воздуха и, м/с; - разряжение в пневмокамере РЙ, Па; - угловая скорость вращения шнека со, рад/с.

Работа; вертикального шнека начинается? с захвата частицы;винтовой поверхностью в загрузочном устройстве:. Величина заполнения межвиткового пространства захваченными частицами определяет последующую; производительность конвейера.. На частицу, находящуюся на наружной- кромке- винта, действуют силы,. равнодействующая которых определяет направление и траекторию движения данной частицы.

Взаимодействие винтовой поверхности и сыпучего-груза в загрузочном устройстве существенно отличается от их взаимодействия в транспортной части; Данное обстоятельство5 обусловлено отсутствием сил взаимодействия с кожухом. Как установлено в первой главе:теоретические исследования винтовых транспортеров были посвящены главным образом изучению процессов в транспортной части. Влияние процессов; взаимодействия- в: загрузочном устройстве учитывалось с помощью коэффициентов, что не всегда точно отражает физическую картину захвата груза. Однако, именно процессы, происходящие в загрузочном устройстве при захвате грузами оказывают основное влияние на последующее транспортирование.

A.M. Григорьевым; [17, с. 62] установлена система дифференциальных уравнений, описывающая движение частицы материала, опирающейся на винтовую поверхность и прижатую к стенке кожуха, для:общего случая наклонного расположения, оси винтового конвейера. Система описывает движение частицы в трех плоскостях. Вместе с тем автор указывает, что решение этой системы дифференциальных уравнений исключается при любом у [17, с. 64]. Далее период неустановившегося движения принимается кратковременным, по истечении нескольких секунд движение становится устойчивым и из уравнений исключаютсясилы инерции.. Система, принимает вид двух уравнений, позволяющий определять реакции и другие входящие параметры.

Исследованиевлияния шага и угловой скорости винта на производительность пневмовинтового конвейера

Целью;«экспериментальныхисследований;являлось: - подтверждение теоретических положений; полученных в главе- 2; - проверка достоверности! аналитических; выражений и формул;. - определение: основных; физико-механических свойств зерна ржи- И: гороха - получение экспериментальных. зависимостей влияния конструктивно-режимных параметров на производительность, приводную мощность и энергоемкость подъема груза; - определение значений оптимальных параметров вертикального пневмовинтового транспортера; - проверка в производственных условиях эффективности применения предлагаемой установки;

В; соответствии с этим, методикой1экспериментальных исследований предусматривалось: исследование физико-механических свойств зерна;ржи и гороха; исследование конструктивных и режимных параметров пневмовинтового; транспортера в лабораторных условиях; подтверждение полученных результатов производственных условиях.

При проведении экспериментальных исследований определялись и контролировались физико-механические свойства зерна [47...51]. Для-изучения рабочего процесса, обеспечения достоверности экспериментов и подтверждения теоретических положений контролировались следующие основные физико-механические свойства, оказывающие основное влияние на процесс транспортирования шнеком и потоком воздуха: влажность, плотность, коэффициенты трения внешнего и внутреннего трения, скорость витания [49.. .51]. Определение влажности, плотности, коэффициентов трения скорости витания зерна проводились по известным методикам [49, 51].

Пневмовинтовая установка содержит: кожух 1 с загрузочным бункером 2, установленный в кожухе шнек.З с валом 4 на подшипниках 5 и всасывающий вентилятор 6 с трубопроводом 7. Трубопровод 7 имеет заслонку 8 для регулирования воздушного потока: Установка- так же содержит механизм: привода 9 шнека и вентилятора. Ротор: электродвигателя 10, вхо дящего механизм привода /дополнительно соединен с механизмом 11 управления заслонкой. Механизм управления заслонкою регулирует величину открытия? всасывающего трубопровода и тем: самым регулирующей поток воздуха всасываемого вентилятором.

Пневмовинтовая установка работает следующим образом. При включении электродвигателя 10 его ротор начинает вращать механизм привода 9. Механизм привода 9 приводит во вращение шнек 3 с валом 4 на подшипниках 5 и всасывающий вентилятор 6. При,этом шнек 3 начинает воздействовать на сыпучий груз;и поднимает его, а вентилятор 6 создает в трубопроводе 7 всасывающий воздушный; поток. Пока заслонка 8-закрыта, величина всасывающего воздушного потока в трубопроводе 7 незначительна. С увеличением частоты вращения ротора электродвигателя механизм управления; заслонкой позволяет смещать ее, благодаря чему открывается трубопровод 7, и в него поступает всасывающий; воздушный поток от вентилятора 6. Благодаря наличию оптимального зазора; между шнеком и внутренней стенкой кожуха, всасывающий воздушныш поток равномерно распределяется по всей высоте шнека . Подъем сыпучего груза происходит при одновременном воздействии шнека и всасывающего потока воздуха, что увеличивает производительность установки и снижает энергоемкость. Преимущества предлагаемой пнев-мотранспортной установки следующие: - конструкция позволяет автоматически регулировать величину всасывающего воздушного потока, подаваемого в кожух шнека, в зависимости от частоты вращения последнего; - обеспечивается оптимальный зазор между шнеком и внутренней стенкой кожуха, тем; самым достигается равномерное распределение всасывающего воздушного потока по высоте шнека; - достигается наилучшее сочетание процессов транспортирования сыпучего груза шнеком и потоком воздуха. Все это позволяет достичь следующих технологических результатов: - повышается производительность пневмотранспортнои установки за счет оптимального сочетания процессов транспортирования шнеком и потоком воздуха; - снижается энергоемкость подъема груза благодаря уменьшению внутреннего трения между частицами; - уменьшается повреждение частиц при подъеме вследствие исключения их заклинивания между шнеком и кожухом.

Разработанная пневмовинтовая установка позволяет моделировать и исследовать рабочий процесс реального транспортера. Установка позволяет задавать и варьировать следующие конструктивные параметры: диаметр шнека (или зазор между шнеком и кожухом), шаг шнека. Данные параметры задавались сменой шнеков (рис. 3.3). Режимные параметры: частота вращения (уг-ловая скорость) шнека и величина разряжения, создаваемого всасывающего потока задавались сменой шкивов привода шнека и вентилятора (рис. 3.4). В процессе исследований фиксировались следующие параметры: масса груза m (кг) и время его подъема t (с), напряжение U (V) и сила тока І (А) в цепи электродвигателей привода (рис. 3.5). Создаваемое вентилятором разряжение контролировалось чашечным манометром АП1М2 (рис. 3.6).

В соответствии с задачами, поставленными в работе и теоретическими разработками, программа исследований включала серию двухфакторных экспериментов. Изучалось влияние на критерии оптимизации конструктивных параметров: шага шнека и его диаметра или зазора (изменение диаметра шнека при неизменном диаметре кожуха позволяет изменять зазор между наружной кромкой винтовой поверхности и внутренней стенкой кожуха), режимных параметров: частоты вращения шнека, и величины разряжения, создаваемого всасывающим воздушным потоком.

Технико-экономическая эффективность внедрения вертикального пневмовинтового конвейера

По результатам экспериментальных исследований были построены уравнения регрессии, описывающие изменение мощности привода пневмовинтового конвейера без включения; в работу вентилятора, пневмосистемы (4.9) и- с включением пневмосистемы (4.10) от угловой скорости и шага винта. В качестве груза использовано зерно ржи. Графическая интерпретация уравнений (4.9) и (4.10) представлена на рисунках 4.11 и 4.12.

Анализ зависимостей (4.9) и (4.10) и соответствующих им поверхностей отклика показывает, что зависимости приводной мощности от шага винта носят очень близкий характер. С ростом коэффициента шага потребляемая мощность растет. Однако интенсивность роста различная - выше в первом случае, т.е. без пневмосистемы. Хотя стартовое значение мощности выше у пневмовинтового конвейера с включением в работу пневмосистемы. Так начальное значение Рс без пневмосистемы (при со = 55,7 рад/с и Кр = 0,77) Рс = 381,6 Вт; с пневмосистемой при тех же со, Кр - 508,8 Вт. Увеличение Кр с 0,77 до 0,88 приводит к увеличению потребляемой мощности без пневмосистемы до 432,1 Вт, т.е. на113,2%; с пневмосистемой до 538,6 Вт, т.е. на 5,9 %. Таким образом, интенсивность возрастания мощности с ростом Кр без пневмосистемы выше в 2,2 раза, чем с пневмосистемой. Аналогичная тенденция наблюдается и при других угловых скоростях и других значениях коэффициента шага. В результате этого значение мощности при больших значениях коэффициента шага без пневмосистемы приближается к значению мощности с пневмосистемой. Так, при со = 94,2 рад/с и.Кр= 1,18 без пневмосистемы Рс = 776,8 Вт; с пневмосистемой - 796 Вт.

Такое влияние увеличения шага на приводную мощность связано с ростом скорости перемещения груза, захваченного межвитковым пространством шнека. При одинаковой массе увеличение скорости приводит к росту приводной мощности. Несколько большее значение мощности пневмовинтового конвейера с включенной пневмосистемой связано с дополнительным расходом мощности на работу вентилятора. Более интенсивный рост мощности без включения в работу пневмосистемы связан с затратами мощности на перемешивание груза, увеличением сил инерции, стремлением частиц скатиться по винтовой поверхности с увеличивающимся углом наклона.

Влияние угловой скорости на суммарную приводную мощность имеет для варианта без пневмосистемы практически линейный характер, хотя уравнение (4.9) имеет значимый квадратичный член. В случае работы конвейера с пневмосистемой зависимость носит более выраженный квадратичный характер, на что указывает анализ рис. 4.12 и наличие более значимого коэффициента при квадрате угловой скорости в уравнении 4.10. Такое влияние роста угловой скорости объясняется так же ростом осевой скорости перемещения порций груза, захваченных винтовой поверхностью шнека.

Так же проведены экспериментальные исследования с использованием в качестве груза зерна гороха. В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии (4.11) и (4.12) и соответствующие им поверхности отклика рис. 4.13 и 4.14.

Несмотря на значительное отличие гороха по физико-механическим свойствам от ржи получены схожие зависимости суммарной приводной мощности пневмовинтового конвейера от шага и угловой скорости шнека. С увеличением, как угловой скорости, так и шага винта потребная приводная мощность возрастает. Интенсивность возрастания Рс без пневмосистемы выше, чем с работающей пневмосистемой. Начальное значение мощности выше у пневмовинтового конвейера с включением в работу пневмосистемы. Так начальное значение Рс без пневмосистемы (при со = 55,7 рад/с и Кр = 0,77) Рс = 0,36 кВт; с пневмосистемой при тех же со, Кр - 0,48 кВт. Увеличение Кр с 0,77 до 0,88 приводит к увеличению потребляемой мощности:, без пневмосистемы до 0;41 кВт (на 13,9%); с пневмосистемой до 0;51?кВт, (на.6;3;%): Интенсивность возрастания;мощности? с ростом Кр для зерна? гороха, так;же как и для зерна ржи, бёзпневмосистемы выше в;2,2раза, чем с пневмосистемой. Аналогичная:тенденция наблюдается;и при других угловых скоростях.и других значениях коэффициента шага.

Анализ полученных, регрессионных моделей и соответствующих им графических интерпретаций показывает отсутствие области оптимума критерия оптимизации по обоим исследуемым факторам — угловой скорости и шагу винта. Если стремиться уменьшать приводную мощность,, то для этого? необходимо снижать соответствующие конструктивно-режимные, параметры, что в, свою- очередь уменьшает производительность- Для- получения рекомендаций по оптимальному значению затрат энергии необходимо перейти к более интегральному показателю—энергоемкости процесса. .

Похожие диссертации на Повышение эффективности вертикального пневмовинтового конвейера для зерна обоснованием конструктивно-технологических параметров