Основы теории импульсных инерционных конвейеров Лускань, Олег Александрович

Введение к работе

Актуальность работы. Выпуск конкурентоспособных на мировом рынке национальных продуктов зависит не только от быстрого внедрения организационных и технологических новшеств, связанных с частыми изменениями номенклатуры выпускаемых изделий, но и с созданием и внедрением в производство различных транспортирующих машин, устройств и механизмов, связывающих в единую транспортную систему как основные, так и вспомогательные производственные операции. Особое место здесь занимают конвейеры различных типов, транспортирующие штучные, насыпные, жидкие и газообразные грузы.

Сегодня исследованиями по созданию конвейерных систем нового поколения и совершенствованием традиционных технологий транспортирования грузов занимаются как отечественные компании: ИНПП «Конвейер», ЗАО «Стеклопак», ООО «Фруктонад групп», «Сибирская машиностроительная компания», ООО «Поток-ТМ», ООО "Проект Инвест" (Россия), ООО «Полином» (Татарстан), так и зарубежные: фирма «Круиз», ООО «Завод Термо-Пак», ОАО «Конвейер» (Украина), «Blume», «WTT Fordertechnik», «Librawerk», «Lipsia Fordertechnik», «KNAPP» (Германия), «Chiorino», «Comarme Marchetti», «SIAT» (Италия), «Ekobal», «Velteko», «AppecAstro» (Чехия) и др.

Среди большого многообразия конвейеров особое место занимают конвейеры, предназначенные для транспортирования штучных грузов. Для их перемещения широко применяются ленточные, пластинчатые, роликовые, грузоведущие, тележечные, штанговые, шагающие конвейеры, так как они обеспечивают непрерывность подачи, изменение скорости транспортирования и накопление грузов, а также выполнение на них различных технологических операций. Недостатками указанных конвейеров является сложность конструкции, значительная энергоемкость транспортных процессов и металлоемкость конструкций.

Штучные грузы транспортируются также инерционными конвейерами, на которых груз перемещается за счет бигармонического характера колебания желоба, однако этот тип конвейеров из-за больших динамических нагрузок на привод и сопротивлений от перемещаемого груза по желобу не получил широкого применения.

Кроме того, различные физико-технические свойства штучных грузов диктуют создание универсальных, легких, мобильных и быстро переналаживаемых конвейеров, которые зачастую используются для подачи и транспортировки грузов на небольшие расстояния, при этом обеспечивая дополнительные операции, например по развороту и реверсированию.

На кафедре «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» ГОУ ВПО «СГТУ» разработаны новые конструкции инерционных конвейеров, которые можно назвать импульсными конвейерами, из-за способа передачи движения грузу от грузонесущих элементов. Импульсные конвейеры могут применяться в качестве транспортных, перегрузочных, подающих, отводных средств, а также транспортных систем, использующихся в гибких производственных системах (ГПС) машиностроительных производств и отличаются от известных типов конвейеров малой энергоемкостью транспортно- технологических операций и сравнительно низкой металлоемкостью конструкций из-за отсутствия в грузонесущих элементах дорогостоящих механических передач.

Диссертационная работа соответствует научному направлению кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» БИТТУ (филиал) ФГОУ ВПО «СГТУ» - 13.В.02 «Разработка научных основ оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных, дорожных и коммунальных машин», (рег.№01201001326, ФГНУ «ЦИТиСОИВ»). Отдельные разделы диссертационного исследования выполнялись в рамках г/б НИР по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие потенциала высшей школы» (мероприятие 2: «Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук. Научно- методическое обеспечение развития инфраструктуры ВУЗовской науки» (приказ СГТУ №88-П от 28.01.2009 г.) по теме «Развитие теории оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных и дорожных машин».

Таким образом, главным направлением исследований по разработке конвейеров нового поколения для перемещения штучных грузов является создание принципиально нового оборудования, отвечающего требованиям малой энергоемкости, быстрой переналадки и универсальности.

Цель работы. Разработка основ теории нового типа машин непрерывного транспорта - импульсных инерционных конвейеров, обеспечивающих выполнение транспортно-технологических операций со штучными грузами, имеющими различные физико-технические характеристики, на основе разработанных новых технических решений и общей теории движения грузов с учетом влияния особенностей предложенных конструкций грузонесущих элементов и режимных параметров работы импульсных конвейеров, способствующих снижению энергоемкости транспортно-технологических процессов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. На основе системного анализа транспортно-технологических процессов со штучными грузами, выполняемых различными видами конвейеров обосновать предпосылки создания нового типа машин непрерывного транспорта - импульсных инерционных конвейеров, конструктивные особенности и режимные параметры работы которых, способствуют снижению энергоемкости указанных процессов.

2. Разработать обобщенную теоретическую модель процесса транспортирования штучных грузов, описывающую общий принцип перемещения грузов на импульсных инерционных конвейерах и определяющую рациональные параметры качания рамы, от которых зависит скорость и энергоемкость процесса транспортирования штучных грузов.

3. Исследовать влияние конструктивных особенностей грузонесущих элементов и режимных параметров работы импульсных инерционных конвейеров на кинематические характеристики движения штучных грузов.

4. Разработать теоретические модели процессов ориентирования штучных грузов с плоской опорной поверхностью, определяющие рациональные параметры качания рамы импульсных инерционных конвейеров в зависимости от заданных режимных параметров с оценкой энергоемкости процесса ориентирования.

5. Провести экспериментальные исследования разработанных конструкций грузонесущих элементов и выбранных рациональных режимных параметров качания рам импульсных инерционных конвейеров, устанавливающих их влияние на скорость и мощность процессов транспортирования и ориентирования штучных грузов для подтверждения теоретических исследований.

6. Обобщить результаты теоретических и экспериментальных исследований с разработкой методик инженерного расчета импульсных конвейеров с различными типами грузонесущих элементов.

Основная научная идея заключается в более полном использовании энергии инерции грузов, получаемой от импульсного привода, требующих разработки теоретических основ для их проектирования.

Научные положения, выносимые на защиту:

6. 1. Обобщенная теоретическая модель процесса транспортирования штучных грузов, описывающая общий принцип перемещения грузов на импульсных инерционных конвейерах и определяющая рациональные параметры привода предложенных типов импульсных инерционных конвейеров от которых зависит скорость и энергоемкость процесса транспортирования штучных грузов.

   2. Теоретические модели процесса транспортирования грузов на импульсных инерционных конвейерах с различными типами грузонесущих элементов.

   3. Теоретическая модель процесса ориентирования штучных грузов с плоской опорной поверхностью на импульсном роликовом инерционном конвейере.

   4. Результаты экспериментальных исследований процессов транспортирования и ориентирования штучных грузов на импульсных инерционных конвейерах с различными типами грузонесущих элементов.

   5. Основные теоретические зависимости инженерного расчета конструкций грузонесущих элементов и режимных параметров работы импульсных инерционных конвейеров, обеспечивающих выполнение транспортно- технологических операций со штучными грузами.

   Новизна научных положений:

   - предложен новый класс инерционных конвейеров - импульсные инерционные конвейеры с различными типами грузонесущих настилов, обеспечивающие транспортирование и ориентирование штучных грузов при выполнении технологических операций;

   1. впервые разработана общая теория импульсных инерционных конвейеров, описывающая общий принцип перемещения грузов, с определением основополагающих закономерностей движения штучных грузов, а также мощности, расходуемой на транспортирование и установления рациональных параметров привода предложенных конвейеров;

   2. определено влияние конструктивных и режимных параметров импульсных инерционных роликового, спутникового (тележечного) и ленточного конвейеров на процессы прямолинейного горизонтального и пологонаклонного транспортирования штучных грузов, имеющих различные физико-технические свойства;

   3. впервые разработаны теоретические закономерности поворота при ориентировании и передачи штучных грузов, имеющих плоскую опорную поверхностью без смещения и со смещением центра тяжести груза относительно центральной оси транспортирования без применения дополнительных устройств для ориентирования и остановки основного конвейера;

   4. получены зависимости для определения максимальной производительности при минимальной энергоемкости процессов транспортирования и ориентирования штучных грузов, а также проведен численный сравнительный анализ энергоемкости транспортирования и ориентирования штучных грузов предложенными импульсными инерционными конвейерами и известными типами конвейеров, показывающий снижение энергоемкости транспортно- технологических процессов в среднем на 30%;

   5. на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по проектированию грузонесущих элементов и выбору рациональных режимных параметров привода предложенных типов импульсных инерционных конвейеров.

   Практическая значимость работы. Проведенные научные исследования и полученные результаты дают возможность разработки методик проектирования предложенных типов импульсных инерционных конвейеров, обеспечивающих транспортирование и ориентирование штучных грузов в условиях гибких производственных систем машиностроительных производств без использования дополнительных внешних устройств, что позволило достичь снижения металлоемкости и энергоемкости транспортно-технологических процессов.

   Достоверность полученных результатов подтверждается корректным выбором соответствующих задачам физических предпосылок; применением апробированных законов механики, математики, теории механизмов и машин, методов математического моделирования; сопоставлением результатов аналитического исследования с данными экспериментов и математического моделирования; сравнительным анализом полученных результатов с известными.

   Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены:

   6. на ОАО «Волжский дизель им. Маминых» г. Балаково внедрена методика инженерного расчета инерционного роликового конвейера;

   7. на ЗАО «Волжский литейный завод» г. Балаково внедрена методика инженерного расчета ориентирующего импульсного роликового конвейера;

   8. на ОАО «Тяжмаш» г. Сызрань внедрена методика инженерного расчета импульсного роликового конвейера;

   9. при обеспечении учебного процесса в рамках дисциплин «Машины непрерывного транспорта», «Комплексная механизация погрузочно- разгрузочных, транспортных и складских работ», в дипломном проектировании при подготовке инженеров по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».

   Апробация работы. Диссертационная работа заслушивалась и одобрена на заседании кафедры «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2010 году.

   Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на научно-технических конференциях СГТУ в 2001-2011 гг, на международной научно-методической конференции «Перспективы развития подъемно- транспортных, строительных и дорожных машин», посвященной 30-летию образования кафедры ПСМ БИТТиУ (Балаково, 2002); на научной конференции «Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин» (Астрахань, 2002); на научно-технической конференции посвященной 100-летию профессора Г.П. Ксюнина (ЮРГТУ НПИ г. Новочеркасск, 2004); на заседании технического совета ОАО "Волжский дизель им. Маминых" (г. Балаково, 2004); на IX Всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Механики - XXI веку» (Братск, 2010); на XVII международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века» (Украина, Севастополь, 2010); на II международной научной заочной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (Липецк, 2010); на международной научно-практической конференции «Молодежь. Наука. Инновации» (Пенза, 2010); в IV-VI Саратовских салонах изобретений, инноваций и открытий (Саратов, 2009-2011). Разработка «Двухсекционный инерционный роликовый конвейер» была отмечена дипломом I степени и Золотой медалью VI Саратовского Салона изобретений, инноваций и инвестиций (апрель, 2011).

   Публикации. По теме диссертации опубликовано 44 печатных работы, в том числе 2 монографии и 7 патентов на изобретение. Из указанного числа работ 11 опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки РФ для докторских диссертаций.

   Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 183 наименований. Основной текст исследования изложен на 292 страницах и включает 128 рисунков, 27 таблиц, 3 приложения на 14 страницах.

   Похожие диссертации на Основы теории импульсных инерционных конвейеров

   Основы теории многоцелевых гидроударных рабочих органов дорожно-строительных машинГалдин, Николай Семенович

   

   Основы теории движения самопередвигающихся роторных заглаживающих машинМисюра Максим Викторович

   

   Развитие теории и разработка методов расчета ленточных конвейеров с подвесными роликоопорами для горных предприятийЯхонтов Юрий Александрович

   Теория, разработка и создание проблемно-ориентированных процессорных ядер с оптимальным вычислительным конвейером и многоядерных сигнальных процессоров на их основе.Беляев, Андрей Александрович

   

   Реализация малопотребляющих КМОП фильтров на переключаемых конденсаторах на основе токовых конвейеров Тутышкин Александр Андреевич

   Основы оптимального проектирования винтовых конвейеров сельскохозяйственных машинРогатинский, Роман Михайлович

   

   Повышение эффективности систем управления распределительными конвейерами и автоматизированными складами на основе структурного моделирования процессов и объектовКангин Владимир Венедиктович

   

   Основы теории и принципы построения отказоустойчивых вычислительных структур на основе нейронных сетейТынчеров, Камиль Талятович

   Расчет электромагнитных полей в поляризованных средах, разработка теории силовых взаимодействий в электромагнитных полях и построение основ теории магнитного векторного гистерезисаСбитнев, Станислав Александрович

   

   Основы теории энергетических процессов в преобразовательных установках Асанбаев Юрий Алексеевич