Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор и анализ вибрационных систем подачи, экспериментальных и аналитических исследований виброперемещения: сыпучего материала
1.1. Классификация основных систем подачи
1.2. Распределители технологических материалов с вибрационной системой подачи
1.3. Принципиальные схемы вибрационных транспортирующих машин 23
1.4. Обзор и анализ экспериментальных и аналитических исследований вибрационного перемещения сыпучего материала 27
1.4.1. Обзор экспериментальных исследований вибрационного перемещения сыпучего материала 28
1.4.2. Обзор аналитических исследований движения толстого слоя сыпучего материала по вибрирующему лотку
Выводы 51
ГЛАВА 2. Теоретические исследования послойного движения сыпучего материала по колеблющейся плоскости ... 54
2.1. Постановка задачи
2.2. Условие существования послойного движения .5<5
2.3. Определение возможных режимов движения монослоя сыпучего материала при послойном движении 78
2.4. Определение величины перемещения каждого монослоя сыпучего материала за период колебаний лотка
Выводы 36
ГЛАВА 3. Расчет производительности вибрационной системы подачи технологического материала в распрвджгелях технологических материалов 89
3.1. Определение зоны существования послойного движения 89
3.2. Определение периодического режима движения монослоев сыпучего материала 90
3.2.1. Определение периодического режима движения прилоткового монослоя 91
3.2.2. Определение периодического режима движения монослоя сыпучего материала на глубине 101
3.2.3. Определение перемещения крайних монослоев области существования послойного движения за период их движения
3.2.4. О движении промежуточных монослоев сыпучего материала в области существования послойного режима движения
3.3. Определение производительности вибрационной системы подачи технологического материала в распределителях технологических материалов .
Выводы
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования вибрационной системы подачи в распределителях технологических материалов
4.1. Задачи экспериментальных исследований
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований
4.2.1. Определение параметров технологического материала
4.2.2. Определение параметров вибрации грузо-несущего днища
4.2.3. Определение производительности вибрационной системы подачи
4.3. Планирование экспериментальных исследований
4.3.1. Описание экспериментального стенда
4.3.2. План эксперимента и последовательность испытаний
4.4. Результаты экспериментальных исследований ,
4.5. Определение режимов работы вибрационной системы подачи сменного распределительного оборудования тротуароуборочной машины КО-709
Выводы
Выводы
Список литературы ..
- Обзор экспериментальных исследований вибрационного перемещения сыпучего материала
- Определение возможных режимов движения монослоя сыпучего материала при послойном движении
- Определение периодического режима движения монослоя сыпучего материала на глубине
- Определение производительности вибрационной системы подачи
Введение к работе
В нашей стране осуществляется большая программа строительства новых городов и расширения уже имеющихся. Соответственно быстрыми темпами растет сеть улиц и дорог, их протяженность. Большое экономическое и социальное значение имеет развитие транспортных магистралей страны, в том числе автомобильных дорог. Все актуальнее становится проблема механизированного содержания дорог и тротуаров, в частности проблема их зимнего содержания.
В Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР $ 619 от 20.07.78 г. отмечается необходимость создания тротуароуборочной машины с шириной захвата 1,5-1,7 м о комплектом подметально-уборочного, плужно-щеточного и распределительного оборудования /I/.
Проблема создания тротуароуборочной машины выделена Госкомитетом на науке и технике в отдельную научно-техническую проблему 0.21.01, решение которой предусматривается Координационным планом работ на I98I-I985 гг.
Интенсификация работ по содержанию автомобильных дорог и дорожных покрытий путем оснащения эксплуатирующих организаций высокопроизводительными, надежно работающими машинами приобретает большое народнохозяйственное значение, о чем указано в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 7 апреля 1980 года "0 мерах по улучшению строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог в стране" /2/ .
При зимнем содержании дорог используются, в частности, распределители технологических материалов /3/, - предназначен ные для распределения по поверхности дорожного покрытия инертных материалов - песка, золы и т.п., а также различных химических материалов - хлоридов и специальных реагентов.
В соответствии с технологией зимнего содержания городских дорог /4,5/ операция распределения технологических материалов осуществляется при двух видах работ - снегоочистке и борьбе со скользкостью.
При снегоочистке эта операция производится перед снегопадом и предшествует операции сгребания и сметания снега.
Для успешной борьбы со скользкостью /6/ при конкретных погодных условиях используются различного типа технологические материалы.
На юге нашей страны и на большей части территории Европы и Северной Америки в самое холодное время года температура редко опускается ниже -8°С -12°С. При такой температуре эффективна борьба со скользкостью с помощью химических реагентов /7/, которые, соединяясь со снежно ледяными образованьями, дают соленой раствор с низкой температурой замерзания.
На значительной территории нашей страны в зимнее время года наблюдается устойчивая холодная погода с обильными снегопадами и температурой, доходящей до -20°С + -25°С и ниже, В этих условиях посыпка дорог химическими реагентами не эффективна . Инертные же материалы, обычно песок, повышающие сцепление транспортных средств с дорожной поверхностью, заготавливаются на зиму в очень больших количествах, специально не гранулируются и хранятся на открытом воздухе.
Отечественным службам содержания дорог, коммунальным хозяйствам требуется большое количество машин, способных осуществлять посыпку как химическими реагентами, так и инертными материалами. Перед коммунальным машиностроением поставлена задача снабдить народное хозяйство универсальными распределителями технологических материалов, способными обеспечить выполнение технологии борьбы со скользкостью химическими реагентами и различными инертными материалами, применяемыми на территории Советского Союза.
Технологически требуемая плотность посыпки инертными материалами значительно выше, чем химическими реагентами и изменяется в пределах от ОД кг/м2 до 0,4 кг/м , что в 10 и даже в 20 раз выше чем хлоридами. При этом инертные материалы и химические реагенты заменить друг друга в полной мере не могут.
Необходимость обеспечения требуемой плотности посыпки вызвана не только технологическими требованиями. Снижение стоимости зимнего содержания дорог, экономное расходование природных ресурсов, охране окружающей среды, увеличение пропускной способности и безопасности городских дорог зависит в том числе, и от качества и надежности работы распределителей технологических материалов.
Излишняя плотность посыпки не только увеличивает стоимость зимнего содержания дорог и тротуаров, но и ведет к увеличению коррозии транспортных средств, подземных коммуникаций, к повышенному загрязнению окружающей среды (почвы талыми водами и т.п.).
При этом, недостаточная плотность посыпки значительно снижает эффективность антигололедных мероприятий.
Основными механизмами распределителя любой конструкции являются механизмы подачи материала из кузова машины в разбрасывающее устройство. Подавляющее большинство конструкций машин этого назначения снабжено разбрасывающими устройствами
-s центробежного типа в виде горизонтально расположенного вращающегося диска. Что же касается механизмов подачи материалов из кузова на диск, то они отличаются разнообразием принципиальных схем и конструктивного оформления,
В развитых капиталистических странах в качестве технологического материала в большинстве случаев используются химические реагенты (хлориды кальция, натрия и т.п.), требуемая плотность посыпки которыми варьируется в сравнительно узком диапазоне - от 0,005 до 0,040 кг/м2.
Зарубежные модели распределителей /8/, предназначенные для работы только с реагентами, обычно имеют систему подачи технологического материала либо ленточным транспортером ( Atkinson s , PieiscA), либо шнеком {Ни Bert Weis&er),
В отечественной практике коммунального машиностроения наибольшее распространение /9ДО/ получили распределители технологических материалов (K0-I04A, K0-I05, К0-802, К0-705УРА), оборудованные системами подачи со скребковыми транспортерами, предназначенные для работы как химическими реагентами, так и инертными материалами.
Дальнейший технический прогресс в создании распределителей технологических материалов связан, в основном, с совершенствованием системы подачи технологических материалов.
Во ЕНИИкоммунмаш в содружестве с заводами-изготовителями, совместно с Академией коммунального хозяйства им.К.Д.Панфилова и при непосредственном участии автора в течение ряда лет велись работы по созданию различных типов распределителей - прицепных и монтируемых непосредственно на базовые шасси средней и большой грузоподъемности.
Наибольшие трудности были связаны с созданием сменного распределительного оборудования к тротуароуборочным машинам.
-9 Пассивная система подачи, осуществляемая за счет массы материала и конструкции бункера, не обеспечивает точной дозировки, особенно при малых производительностях подачи /И/. Основной ее недостаток - сводообразование в технологическом материале•
Этот недостаток в полной мере проявился при эксплуатации распределительного оборудования тротуароуборочной машины КО-708 /12/. Недостаточная надежность работы распределительного оборудования наряду с другими недостатками обусловила прекращение производства машины КО-708.
Проведенные во при участии автора исследования основных типов систем подачи в распределителях технологических материалов /13/ определили достоинства и недостатки каждой из них и позволили рекомендовать вибрационную систему подачи к использованию в распределителях технологических материалов.
Существующие конструкции систем подачи, особенно в тротуароуборочных машинах, обладают недостаточной надежностью в работе со смерзшимся либо слежавшимся технологическим материалом, высокой энергоемкостью и металлоемкостью и не обеспечивают равномерной, строго дозированной подачи различных типов технологического материала.
На отечественных распределителях ПР-І30 и ПР-І30А и на тротуароуборочных машинах зарубежных фирм Vtrro и
v /II/ установлены вибрационные системы подачи в виде колеблющегося лотка. Жесткий механический привод вибролотка, выбор параметров вибрации, исходя из возможностей привода без предварительного расчета, без учета проблемы виброизоляции, не позволили в полной мере защитить базовое шасси разбрасывателей от вредного воздействия вибрации, что послужило причиной прекращения их выпуска.
Актуальность работы обусловлена необходимостью создания распределительного оборудования к тротуароуборочной машине с высокоэффективной системой подачи технологического материала Высокая виброактивность существующих вибрационных систем подачи и отсутствие условий для эффективной виброизоляции не позволяют непосредственно их использовать при создании распределительного оборудования.
Отсутствие методики расчета вибрационной системы подачи, основанной на достоверной модели движения толстого слоя сыпучего материала по колеблющемуся лотку, не позволяет определить рабочие параметры системы, обеспечивающие наряду с высоким качеством работы распределителя возможность надежной виброизоляции системы.
При уопешном осуществлении виброизоляции вибрационная система подачи обладает существенными преимуществами по сравнению с другими системами подачи технологических материалов в распределителях.
Вопросам теории и расчета вибрационных транспортирующих машин посвящены многие работы советских авторов.
Классическими к настоящему времени стали работа И.И.Бле-хмана и Г.Ю.Джанелидзе /14/ и работа И.Ф.Гончаревича /15/.
Проблемами вибрационного транспортирования плодотворно занимались также Дьячков В.К. /16/, Спиваковский А.О. А?/, Быховский И.И. /18/, Нагаев Р.Ф. /19/.
Непосредственно проблемами вибротранспортирования насыпных грузов посвящены работы В.В.Гортинского /20,21/, П.А.Сергеева /22/, Слиеде П.Б. /23/, Потураева В.Н. /24/, Червоненко А.Г. /25/.
Однако, в известных к настоящему времени аналитических исследованиях не рассматривался вопрос о виброперемещении толстого слоя сыпучего материала, о зависимости процесса вибровыпуска сыпучего материала из бункера от физических параметров сыпучего материала - влажности, плотности, коэффициента внутреннего трения» Исследованные вопросы вибрационного транспортирования единичных грузов и тонкого слоя насыпных грузов и разработанные методики расчета не позволяют определить оптимальные параметры вибрационной системы подачи в распределителях технологических материалов.
Цели и задачи исследований. Целью исследований является создание инженерной методики расчета вибрационных систем подачи в распределителях технологических материалов на основе разработанной достоверной модели движения толстого слоя сыпучего материала по гармонически колеблющейся плоскости.
Расчет по созданной методике оптимальных параметров распределительного оборудования для тротуароуборочной машины с шириной захвата 1,5-1,7 м.
Проведение экспериментальных исследований с целью проверки результатов расчета и определения эмпирических коэффициентов, уточняющих методику расчета.
Основные методы научных исследований. В работе использованы как теоретические, так и экспериментальные методы научных исследований. Теоретический анализ проводился на основе достоверной модели движения сыпучей среды.
Происходящие в технологическом материале под действием вибрации процессы были частично идеализированы, что позволило описать их математически. С целью получения аналитического решения сделан ряд упрощающих предположений.
Достовернооть результатов теоретических исследований и допустимость предложенных упрощений и идеализации были проверены на специально спроектированном и изготовленном экспериментальном стенде.
Заключительный этап экспериментальных исследований был проведен на опытном образце тротуароуборочной машины с комплектом распределительного оборудования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- автором предложена новая модель движения сыпучего материала по вибролотку, учитывающая уменьшение в материале вертикальной составляющей виброускорения с увеличением расстояния от лотка ;
- на основе разработанной модели получены условия существования послойного движения сыпучего материала по гармонически колеблющейся плоскости, определена зона существования послойного движения;
- используя условия существования послойного движения, найдены периодические режимы движения монослоев сыпучего материала, что позволило разработать методику расчета производительности вибрационной системы подачи в зависимости от параметров вибрации и свойств технологического материала ;
- Автором предложена методика экспериментальных исследований движения сыпучего материала по гармонически колеблющейся плоскости, предусматривающая определение параметров технологического материала, используемых в методике расчета;
- приведен пример расчета параметров распределительного оборудования для тротуароуборочной машины.
Практическая ценность исследований состоит в создании инженерной методики расчета, на основании которой при непосредственном участии автора определены рабочие параметры
раопределительного оборудования с вибрационной системой подачи для тротуароуборочных машин.
Кроме того, разработанная методика может быть использована в других областях техники при расчете вибровыпуска сыпучего материала из бункера, либо транспортирования сыпучего материала.
Реализация результатов работы состоит в создании при непосредственном участии автора сменного распределительного оборудования тротуароуборочной машины КО-709, серийный выпуск которой начат в 1981 году. Экономический эффект от внедрения в народное хозяйство распределительного оборудования тротуароуборочной машины КО-709 составляет 2,0 тыс.руб. в год на одну машину.
Объем работы, диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 120 страниц машинописного текста, 3 таблицы, 35 рисунков и список литературы, включающий 73 источника.
Обзор экспериментальных исследований вибрационного перемещения сыпучего материала
К системам подачи без тягового элемента относятся винтовые (шнековые) системы, вибрационные и гравитационные (пассивные) системы. Их характерной особенностью является поступательное движение транспортируемого материала при вращательном или колебательном движении рабочих элементов системы. В гравитационных (пассивных) системах подачи перемещение материала происходит под дейотвием собственного веса.
Системы подачи с винтовыми (шнековыми) конвейерами /28/ устанавливаются на распределителях химических реагентов среднего и большого типоразмеров.
Вибрационные системы подачи нашли применение в универсальных распределителях средних и малых типоразмеров. Гравитационные (пассивные) системы применяются на универсальных распределителях малых типоразмеров, устанавливаемых обычно /П/ на тротуароуборочные машины. Иногда для посыпки дорог используются самосвалы с прикрепленным к заднему борту распределительным устройством. Проведенные исследования /13,29/ определили достоинства и недостатки каждой из систем и позволили сформулировать следующие основные требования, которым должна удовлетворять система подачи технологических материалов, I. Качественное выполнение технологии борьбы со скользкостью. Это требование налагает необходимость точного регулирования плотности посыпки в зависимости от количества выпавшего снега, температуры окружающей среды, типа технологического материала, который распределяется на дорожную поверхность. Кроме того, требуемая производительность системы подачи зависит от скорости движения базового шасси и ширины посыпаемой полосы. Подача материала должна обеспечивать регулирование плотности посыпки в широком диапазоне (0,01 кг/ /м 4-0,40 кгЛг) и с большой точностью. 2. Надежность осуществления подачи технологических ма териалов при отрицательных температурах. Громадный объем заготовок технологического материала для посылки дорожных покрытий не позволяет в настоящее время организовать хранение его в закрытых отапливаемых помещениях. Не предполагается это и в ближайшем будущем. Технологический материал, представляющий собой сыпучее тело., обладающее некоторой влажностью, при отрицательных температурах может частично смерзаться и менять свои физические свойства, в частности, сыпучесть. Из-за этого увеличивается опасность зависания материала, сводообразования, существенно затрудняется пуск механизмов подачи конвейерного типа. Система подачи должна обеспечивать подачу и частично смерзшегося материала, эффективно препятствовать сводо-образованию. 3. Малая металлоемкость конструкции и малая энергоем кость системы подачи. . Снижение удельных показателей определяет прогрессивность и экономичность машины в целом. Результаты проведенного на основании изложенных требований анализа существующих систем подачи состоят в следующем: 1. Скребковый транспортер, используемый во всех отечественных и многих зарубежных (S wen son 5рґеас/еґ) универсальных распределителях, при большой надежности в работе обладает наибольшей энергоемкостью по сравнению со всеми остальными системами. При малых производительностях системы (минимальных плотностях посыпки) подача технологического материала осуществляется неравномерно. Точная и плавная регулировка плотности посыпки химическими реагентами на нижних пределах практически не осуществима. 2. Винтовая (шнековая) система подачи, используемая, в основном, при посыпке химическими реагентами, позволяет осуществлять непрерывную подачу материала с точной и плавной дозировкой. К недостаткам системы относятся склонность к сводообразованию и большая энергоемкость. Совместно со шнеком часто устанавливается сводообрушающее устройство. Шнековая система ненадежна в работе с негранулированным материалом, поэтому не может быть рекомендована для установки на универсальных распределителях. 3. Вибрационная система подачи технологических материалов надежна в работе и наименее энергоемка. Регулировка производительности виброподачи осуществляется плавно и с большой точностью изменением амплитуды колебаний лотка. Вибрационная система подачи обеспечивает надежную подачу материала в широком диапазоне как гранулометрического состава (песок, хлориды и т.п.), так и физических параметров сыпучего технологического материала (влажность). 4. Гравитационная (пассивная) система подачи, осуществляемая за счет массы материала и конструкции бункера, является основной системой подачи в тротуароуборочных распределителях. Обычно бункер выполняется в виде усеченного конуса, в нижней части которого имеется выходное отверстие, под которым размещается разбрасывающий диск. Принципиально такая схема проста, но в целом, пассивная система подачи технологического материала не обеспечивает точной дозировки, особенно при малых производительностях подачи. Несмотря на существенные достоинства вибрационной системы подачи, она получила меньшее распространение, чем выше перечисленные системы.
Определение возможных режимов движения монослоя сыпучего материала при послойном движении
Более того, хотя в соответствии с обеими приведенными формулами отрыв должен происходить в первом квадранте ( % 2 )» эксперименты показали, что отрыв слоя может происходить и при Jo 2" . При постоянных интенсивностях вибрации с увеличением высоты слоя фаза растет. Вместе с тем, с ростом интенсивности для постоянного значения высоты слоя, фаза отрыва уменьшается.
В работе отмечено смещение области существования регулярных режимов с подбрасыванием в сторону значений больших (по сравнению с (1,3)) интенсивностей. Причем,с увеличением толщины слоя это смещение значительнее. Толщина слоя менялась в диапазоне 50-200 мм.
Полученные результаты объясняются воздействием на нижний слой кроме лотка еще и верхнего слоя, которое усложняет и ужесточает условие отрыва. Поднятие нижней границы области существования регулярного режима с подбрасыванием одновременно увеличивает область существования режима без подбрасывания, причем с увеличением толщины слоя материала верхняя граница этой области также будет увеличиваться. И при толщине слоя сыпучего материала порядка 500-1000 мм рекомендуется рассматривать режим вибрационного перемещения без подбрасывания.
Расчет эффективных режимов вибрационного транспортирования должен в первую очередь установить зависимость скорости транспортирования (производительности виброподачи) от параметров режима колебаний - частоты, амплитуды, угла вибрации В .
Проектирование вибрационных транспортирующих сыпучий материал машин опирается в большинстве случаев на экспериментально определенные тенденции и закономерности, которые в дальнейшем будут использованы в качестве критерия достоверности разработанной методики расчета.
Зависимости скорости транспортирования сыпучих материалов от амплитуды колебаний вибролотка приведены на рис.1.7.
В работе /42/, выполненной во ЕНИИстроЙдормаш, приведены результаты исследования вибропитателя при дозировании нагретых сыпучих материалов. Высота слоя на лотке устанавливалась с помощью заслонки равной 160, 200, 240 мм. На рис. 1.7,а приводится полученная зависимость производительности подачи вибропитателя Q от амплитуды ft для песка. Линейная характеристика в диапазоне амплитуд 0,2 0,8 мм соответствует безотрывному режиму транспортирования материала по лотку.
При добыче руд черных и цветных металлов, а также горнохимического сырья, широко применяются различные типы вибрационных питателей и конвейеров для выпуска горной массы из блоков и рудоспусков. При промышленных исследованиях вибропитателя ПВР-5,5/1,6 /39/ изучалось влияние амплитуды колебаний рабочего органа ft на скорость сформировавшегося слоя tf , его высоту Н и производительность питателя Ц. (рис.1.7,б).
Определение высоты сформировавшегося слоя и конфигурации слоев производились путем введения в слой металлического шарнирного щупа. Скорость транспортирования определялась как средняя скорость жетонов, один из которых укладывался непосредственно на рабочий орган, а другой - сверху на сформировавшийся слой.
В работе /37/ приведена зависимость скоростей транспортирования слоя песка толщиной до 50 мм от частоты вибрации при различных амплитудах колебаний (рис.1,8). Испытания проводились на горизонтально установленном лотке ( « 0) с углом вибрации /5 s 20. Для каждого постоянного значения амплитуды колебаний зависимость носит до известного предела параболический характер. При более высоких частотах кривые начинают выполаживаться, причем с увеличением амплитуды колебаний кривые спрямляются и получают больший наклон.
Как видно из графиков, чем больше амплитуда колебаний, тем при более низких частотах достигаются экстремальные значения скорости транспортирования. Авторы также отмечают, что в области безотрывных режимов вибротранспортирования с увеличением частоты колебаний,происходит медленное, но более или менее равномерное увеличение скорости. При переходе на режим с подбрасыванием повышение частоты влечет за собой более интенсивный рост скорости транспортирования. Однако это происходит в ограниченном диапазоне частот, тем более узком, чем выше амплитуда колебаний.
Зависимость скорости виброперемещения от угла вибрации, представленная авторами, весьма сложна (рис.1.9), ее характер в значительной степени определяется свойствами и толщиной слоя транспортируемого груза, в особенности режимом
Определение периодического режима движения монослоя сыпучего материала на глубине
Экспериментальные исследования проводились в два этапа -на специальном стенде и на опытном образце сменного распределительного оборудования тротуароуборочной машины КО-709, изготовленном на экспериментально-производственной базе ВНИМкоммунмаш.
На ранней етадии работы исследования проводились с целью уточнения конструктивного решения вибрационной системы подачи для распределителя технологических материалов, определения границ изменения параметров вибрации, проверки возможностей виброизоляции.
Экспериментальные исследования второго этапа проводились на завершающей стадии работы с целью определения степени достоверности разработанной автором методики расчета вибрационной еистемы подачи.При проведении аналитических исследований предполагалось, что размеры колеблющейся плоскости неограниченн. В связи с этим задача эксперимента состоит также в определении эмпирического коэффициента, учитывающего наличие стенок. Все переменные, оказывающие влияние на процесс движения технологического материала по гармонически колеблющейся плоскости, могут быть разделены на четыре группы /63/. В группу А входят факторы, которые характеризуют параметры технологического материала (напряжение сцепления to , коэффициент внутреннего трения f , плотность f 9 влажность) и не допускают целенаправленного изменения в ходе исследования. Информация о значениях переменных этой группы получается в результате лабораторных измерений. Группу В образуют управляемые параметры колебаний грузонесущего днища (амплитуда колебаний Й , частота колебаний cJ , угол между направлением вибрации и плоскостью днища Ь ), с помощью которых реализуется заданный режим вибрационного транспортирования. Привод вибрационной системы подачи с помощью инерционного вибратора обычно не позволяет осуществлять независимое регулирование амплитуды колебаний и частоты. При проведении экспериментальных исследований необходимо использование специальных методов планирования эксперимента и обработки получаемых данных. Выходной переменной, образующей группы С , является производительность системы подачи Q. , характеризующая эффективность процесса вибрационного транспортирования. Последнюю группу Л образуют неконтролируемые факторы (изменения температуры, влажности воздуха и т.п.), которые не могут быть измерены количественно. При натурных экспериментах, когда неконтролируемые факторы могут оказать значительное влияние на параметры технологического материала и на показания измерительных приборов, лучше всего подходит частично или полностью рандомизированный план эксперимента /64/. Масса технологического материала определялась на весах почтовых НВП типа РН-Зц ІВП, диапазон измерения которых от 20 до 3000 г с погрешностью измерений 5 г. Так как самые точные показания могут быть получены при взвешиваемой массе около 3 кг, в качестве меры объема выбрана колба прямоугольная типа СП-1,5 вместимостью 1,5 л. В соответствии с ГОСТ 10565 75 /65/ вместимость колбы СП-1,5 определена с точностью 2%. Объем сыпучего материала, выделенный для определения плотности, использовался и для определения влажности. После -взвешивания материал помещался в сушильный шкаф ПН)»05. По мере высыхания материал извлекался для контрольного взвешивания. Процесс сушки прекращался, когда прекращалось уменьшение контрольного веса. Расчет относительной погрешности, проведенный в соответствии с /66/, показал, что погрешность измерения плотности технологического материала определяется погрешностью колбы и составляет 2%, Относительная погрешность измерения влажности определяется погрешностью весов и составляет 0,5$. При определении плотности конкретного технологического материала производилось 4-х кратное наполнение колбы и взвешивание. Наиболее вероятное значение плотности равно среднему арифметическому полученных значений /67/. Показатели сопротивления сдвигу - это основные прочное- тине показатели сопротивления тел внешним силам; для сыпучих материалов их важнейшая особенность в том, что они переменны, зависят от давления и условий в точках контакта час тиц. В случае реальных сыпучих тел, когда оба фактора сдвигового сопротивления имеют место, коэффициент внутреннего трения f и предельное напряжение сцепления to определяются в ходе одних и тех же опытов. Испытание технологического материала на предельное сопротивление сдвигу производилось при так называемом прямом плоскостном срезе. Образец материала помещался в срезыва-тель (рис«4«1).
Определение производительности вибрационной системы подачи
В основу планирования эксперимента положен тот факт, что единственным независимым и управляемым с высокой точностью параметром является частота колебаний лотка и)
Амплитуда колебаний лотка fl не одинакова в различных точках площади лотка. При определении величины Й приходится пользоваться некоторым осредненным по различным точкам площади лотка значением. Поэтому, хотя принципиально возможно с помощью комплектов дебалансов установить заданную величину fl при различных значениях и) 9 на практике осуществить это чрезвычайно сложно.
При планировании эксперимента параметр ft переведен из группы регулируемых независимых переменных в группу контролируемых переменных, к которым также относятся переменные, характеризующие свойства технологического материала, В группу регулируемых независимых переменных введен дополнительный параметр, непосредственно влияющий на амплитуду колебаний - номер комплекта дебалансов. Таким образом, планирование экспериментальных исоледова-ний сводится к планированию 2? х факторного эксперимента. Однако, использование классического сбалансированного плана /70/ (например, 5x5) не представляется возможным. С каждым увеличением массы комплекта дебалансов уменьшаются нижняя и верхняя границы рабочего диапазона частот, в котором исследуется производительность системы подачи. Уровни независимой переменной и) , на которых производятся испытания, для каждого комплекта дебалансов различны. В результате с каждым из пяти комплектов дебалансов проводится однофакторный эксперимент на пяти уровнях значения и). Перед проведением основных экспериментальных исследований были проведены предварительные эксперименты с целью ориентировочного определения рабочего диапазона частот для каждого комплекта дебалансов. Обозначим для і -го комплекта дебалансов нижнюю границу диапазона частот через и)н1 $ а верхнюю - через и)ві . В. первой главе отмечалось, что скорость вибрационного транспортирования пропорциональна амплитуде колебаний. Из (4 10) вытекает, что для конкретного комплекта дебаланоов, амплитуда колебаний пропорциональна квадрату частоты и) # Поэтому можно предположить, что при однофакторном эксперименте .производительность вибрационной системы подачи будет пропорциональна квадрату частоты вращения вибратора. Последовательность испытаний при проведении экспериментальных исследований второго этапа задавалась следующим об- разом: а) бункер заполнялся технологическим материалом, на вибратор устанавливался очередной комплект дебалансов в со ответствии с планом эксперимента ; б) технологическим материалом заполнялась колба прямо угольная и взвешивалась, процедура повторялась четыре раза, результаты замеров заносились в журнал испытаний; в) после четвертого взвешивания технологический матери ал из колбы помещался в сушильный шкаф; г) под разгрузочное отверстие бункера устанавливалась накопительная емкость, включался вибратор, обороты вибрато ра устанавливались в соответствии с планом эксперимента ; д) измерялось значение виброскорости движения лотка в четырех точках лотка, на расстоянии 200 мм от разгрузочного отверстия; е) открытие шиберной заслонки производилось одновремен но с включением секундомера ; ж) закрытие шиберной заслонки производилось с одновре менным выключением секундомера, пооле чего технологический материал из накопительной емкости взвешивался, и в журнал наблюдений записывалось значение массы материала и значение времени подачи материала ; з) материал высыпался обратно в бункер, после чего про цедура повторялась еще три раза ; и) обороты вибратора изменялись в соответствии о планом эксперимента, после чего выполнялись пункты д), е), После проведения испытаний со всеми комплектами дебалан-сов производилась замена технологического материала, В результате экспериментальных исследований первого эта па построена зависимость производительности вибрационной системы подачи от угла наклона Ь линии действия вынуждающей силы к плоскости днища (рис.4,9), Кроме того, был выявлен ряд недостатков предложенной конструкции системы подачи: горизонтальные лопатки не обеспечили снижения величины нормального давления на виброднище, пружинная подвеска не обеспечила достаточной жесткости конструкции в горизонтальной плоскости, вибратор не обеспечивает равномерного поля вибрации по длине вибролотка для вибрационной системы подачи среднего типоразмера. На основании анализа полученных результатов были сформулированы предложения по проектированию опытного образца распределительного оборудования тротуароуборочной машины КО-709. Данные предложения были полностью внедрены при непосредственном участии автора. В результате экспериментальных исследований второго этапа для каждого технологического материала, выбранного для испытаний, получено. 25 значений производительности вибрационной системы подачи Q3 Щ и различных значениях параметров вибрации грузонесущего днища,
