Підвищення точності дозування сипучих матеріалів шляхом удосконалення вібраційних живильників - Автореферат

Аналіз існуючих систем подачі, дозування, зважування та транспортування сипучих матеріалів (ПДЗТСМ) свідчить, що на підприємствах гірничо-металургійного комплексу широкого поширення здобули системи дозування на основі вібраційних живильників (ВЖ) з приводами різноманітного типу. Більш просту систему керування мають вібраційні живильники з інерційним приводом, але вони не забезпечують необхідну точність дозування. Метою роботи є удосконалення конструкції вібраційного живильника з інерційним приводом для системи ПДЗТСМ, що забезпечує високу точність дозування сипучої шихти. розроблені шляхи до визначення конструктивних параметрів окремих елементів системи дозування, які дозволяють підвищити точність дозування сипучих матеріалів при використанні вібраційного живильника з інерційним приводом, з врахуванням форми поперечного перерізу робочого органу; В публікаціях, в яких відображено основні результати дисертації та які написані у співавторстві, автору належить: [1] - постановка задачі підвищення точності дозування шляхом вибору раціональної форми поперечного перерізу вібраційного живильника; [2] - розробка математичної моделі вібраційного живильника з урахуванням взаємодії лотка з матеріалом, результати теоретичного дослідження руху живильника; [3] - аналіз конструкцій сучасних вібраційних машин, проблеми та загальні задачі досліджень вібраційних живильників; [4] - результати теоретичних досліджень динаміки живильника з урахуванням перехідних електромагнітних явищ в асинхронному електродвигуні; [5] - спосіб підвищення точності дозування вібраційних живильників, багатошарова математична модель сипучого матеріалу; [6] - модель руху сипучого матеріалу по лотку живильника з довільною формою поперечного перерізу; [7]-постановка задач промислових досліджень.Виконаний огляд різних типів ВЖ, їх приводів та пружних звязків, їхні переваги та недоліки, наведено обґрунтування їх застосування в системах ПДЗТСМ вібраційних живильників. Дослідження роботи вібраційного живильника слід спрямовувати: на аналіз динаміки вібраційного живильника з приводом обмеженої потужності та урахувати взаємодію живильника і переміщуваного матеріалу; на вплив форми поперечного перерізу робочого органу вібраційного живильника на технологічні показники роботи системи ПДЗТСМ, що дозволить підвищити точність дозування. Система диференціальних рівнянь руху складається з рівнянь руху ВЖ і рівнянь руху матеріалу відносно робочого органу: (1) де-координата, швидкість та прискорення живильника;-кут повороту, кутова швидкість та прискорення вала дебалансу; - відносне прискорення матеріалу; М-загальна маса частин, що коливається; m-маса матеріалу; І-загальний момент інерції елементів обертання; m0 - сумарна маса дебалансів; с-сумарна жорсткість пружної системи в напрямку осі q; r-радіус дебалансів;-момент на валу електродвигуна; м-коефіцієнт грузлого опору руху живильника; b-коефіцієнт вязкого опору; fпр-приведений коефіцієнт тертя у підшипниках віброзбуджувача; d-діаметр цапфи підшипника; - кут нахилу лотка до горизонту; - кут між віссю q та площиною живильника (кут вібрації);-керуюча функція; У другій моделі "живильник-матеріал" вплив маси матеріалу враховувався величиною її нормальної реакції (впливом сили тертя на рух живильника зневажаємо). шихта матеріал асинхронний двигунНа підставі виконаного теоретичного аналізу показано, що для поліпшення якості виплавлюваної сталі в конверторах та зниження її собівартості, необхідно підвищувати точність дозування сипучих матеріалів. З метою визначення параметрів роботи вібраційного живильника запропоновані різні підходи до визначення параметрів роботи з відмінними варіантами обліку впливу матеріалу, що переміщується, на динаміку живильника, на основі яких розроблені математичні моделі. Отримані залежності (амплітуда коливань, швидкість переміщення матеріалу) свідчать, що при усталеному русі параметри роботи вібраційного живильника, не залежать від обраної математичної моделі. Дослідження показали, що ВЖ інерційного типу з U-образною формою поперечного перерізу робочого органу дозволяють підвищити точність дозування сипучих матеріалів у киснево-конвертерному виробництві до 0,5-1%, за рахунок зменшення передозування матеріалу під час вибігу вібраційного живильника. Показано, що оптимальним, із погляду зменшення передозування матеріалу при вибігу, є поперечний переріз лотка живильника, у якому забезпечуються наступні конструктивні співвідношення: висота прямокутної частини матеріалу () складає 0,25...0,3 від ширини лотка (), кут нахилу стінок днища лотка вібраційного живильника в поперечному перерізі (g) дорівнює 10...15°.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі на підставі нових наукових результатів теоретичних та експериментальних досліджень вирішена актуальна задача підвищення точності дозування сипучих матеріалів і наведене обґрунтування та вибір раціональних параметрів поперечного перерізу робочого органу вібраційного живильника.

На підставі виконаного теоретичного аналізу показано, що для поліпшення якості виплавлюваної сталі в конверторах та зниження її собівартості, необхідно підвищувати точність дозування сипучих матеріалів.

З метою визначення параметрів роботи вібраційного живильника запропоновані різні підходи до визначення параметрів роботи з відмінними варіантами обліку впливу матеріалу, що переміщується, на динаміку живильника, на основі яких розроблені математичні моделі. Отримані залежності (амплітуда коливань, швидкість переміщення матеріалу) свідчать, що при усталеному русі параметри роботи вібраційного живильника, не залежать від обраної математичної моделі. Максимальні відхилення складають не більш 2%. Найбільші розходження в моделях спостерігаються при перехідних процесах.

Для визначення характеру та параметрів перехідних процесів розроблена математична модель вібраційного живильника з обліком перехідних електромагнітних процесів, які протікають в асинхронному двигуні. Отримані результати дозволяють більш точно визначати параметри привода, з метою запобігання “зависання” електродвигуна.

Визначена система рівнянь, що описує багатошарову модель сипучого матеріалу, який транспортується, враховує форму поперечного перерізу робочого органу живильника, і на ії основі запропонована методика розрахунку параметрів робочого органа вібраційного живильника системи ПДЗТСМ.

На основі розроблених наукових положень отримані результати, що свідчать про наявність екстремуму функції перевантаження матеріалу при зупинці живильника, це можна використовувати для підвищення точності дозування сипучих матеріалів. Визначено оптимальні значення кута g для U- образного поперечного перерізу при різних значеннях коефіцієнтів тертя спокою й ковзання, як внутрішнього, так і тертя матеріалу по лотку. Оптимальні значення лежать у межах 10...15°, в залежності від фізико-механічних властивостей матеріалу.

За результатами досліджень розроблені рекомендації з багатокритеріального оптимального проектування вібраційних машин, що дозволяють отримати рішення згідно до сучасних вимог якості та надійності.

Виконані промислові дослідження живильника ВП-2, встановленого в киснево-конвертерному цеху №2 із конвертерами ємністю 160 т. Дослідження показали, що ВЖ інерційного типу з U- образною формою поперечного перерізу робочого органу дозволяють підвищити точність дозування сипучих матеріалів у киснево-конвертерному виробництві до 0,5-1%, за рахунок зменшення передозування матеріалу під час вибігу вібраційного живильника. Даний тип живильників відрізняється незначною матеріалоємністю й вартістю, високим рівнем надійні та ремонтопридатності.

Показано, що оптимальним, із погляду зменшення передозування матеріалу при вибігу, є поперечний переріз лотка живильника, у якому забезпечуються наступні конструктивні співвідношення: висота прямокутної частини матеріалу ( ) складає 0,25...0,3 від ширини лотка ( ), кут нахилу стінок днища лотка вібраційного живильника в поперечному перерізі (g) дорівнює 10...15°.

Економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи складає 16000 грн. у рік.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ СКЛАДАЮТЬ

Усачев В.П., Лялюк В.П., Кононов Д.А. Выбор вибрационных питателей, обеспечивающих высокую точность дозирования// Защита металлургических машин от поломок. - Мариуполь, 1998. - Вып.3. - с. 234 - 236.

Кононов Д.А., Усачев В.П. Расчет параметров вибрационного питателя с учетом взаимодействия лотка с транспортируемым материалом// Металл и литье Украины. -2002. - № 1-2. - с. 46 - 49.

Усачев В.П., Кононов Д.А. Проблемы рационального использования вибрационной техники в системах дозирования сыпучих материалов// Подъемно-транспортная техника. - Днепропетровск, 2002. - №1-2. - с. 135 - 139.

Усачев В.П., Кононов Д.А.. Имитационное моделирование пуска вибрационного питателя// Теория и практика металлургии. - 2002. - № 5-6. - с. 57 - 60.

Усачев В.П., Кононов Д.А.. Повышение точности дозирования вибрационных питателей// Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - №6.- с. 83 - 85.

Усачев В.П., Кононов Д.А. Модель движения сыпучего материала по лотку питателя с произвольной формой поперечного сечения// Подъемно-транспортная техника. - Днепропетровск, 2003. - №2. - с. 44 - 51.

Усачев В.П., Кононов Д.А. Промышленные исследования вибрационных питателей системы подачи сыпучих материалов// Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. -№5. - с. 78 - 81.