Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ВИБРАЦИЯ.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
3.19 Mб
Скачать

Приложение 14 Исследование работы вибрационного питателя с бункером

Обзор существующих теоретических и практических решений по истече­нию сыпучих материалов из бункера и работ по вибрационному перемещению слоя мелкозернистого материала позволил сделать следующие выводы. Технологический процесс истечения мелкозернистого материала из бункеров достаточно подробно изучен для бункеров большого объема при естественном истечении, т. е. без вибрационного воздействия на материал. Технологический процесс истечения мелкозернистого материала из малых бункеров под воздействием вибрации через боковую щель изучен недостаточно.

Рассмотренные исследователями процессы истечения из бункера мелкозернистого материала и движение слоя такого материала не связаны в единую цепь, что существенно усложняет дальнейшие исследования и не позволяет разработать стройную методику инженерного расчета рабочих органов дозаторов различных типов - весовых и объемных. Все это затрудняет дальнейшее совершенствование и создание новых конструкций вибрационных питателей.

Задачи исследования технологического процесса вибрационного питателя мелкозернистых материалов с бункером состояли в следующем:

разработать математическую модель процесса подачи сыпучего материала, подвергнутого вибрационному воздействию, к дозирующему устройству из боковой щели бункера;

теоретически исследовать процесс вибрационного перемещения слоя сыпучего материала при повышенной частоте вибрации и обосновать режимы работы и параметры вибрационного привода питателя;

получить зависимость производительности вибрационного питателя от параметров вибрации и физико-механических свойств сыпучего материала на основе теории размерностей;

В качестве рабочей гипотезы было принято, что мелкозернистый материал в бункере под воздействием вибрации представляет собой «псевдожидкость». Такая гипотеза позволяет применить гидромеханические законы истечения материала из бункера.

Система бункер - вибрационный лоток представляет собой, обычно, бункер прямоугольного сечения со щелью во всю ширину бункера (рис. 118), дном которого является лоток, приводящийся в колебательные движения тем или иным способом. Наиболее часто лоток соединен с бункером с помощью плоских пружин или шарниров и приводится в колебательные движения кривошипным механизмом или электромагнитами. Колебания лотка активизирует сыпучий зерни­стый материал, поведение которого можно уподобить поведению вязкой жидкости. Поскольку в случае сыпучего материала нарушаются некоторые допущения, принятые при определении понятия вязкости жидкости или газа, то многие исследователи сыпучую среду из мелкозернистого материала под воздействием вибрации представляют как «псевдожидкость».

Рис. 118. Схема бункера с лотком

Исследуем динамику истечения мелкозернистого материала из бункера, используя аппарат дифференциальных уравнений. Для большей общности, предположим, что в бункер постоянно подается мелкозернистый материал с произвольной интенсивностью q м/с. Допустим, что h – напор в горизонтальном сечении бункера, проходящем через геометрический центр отверстия, отвечающий установившемуся движению, т.е. такой, что при этом напоре рас­ход сыпучего материала через отверстие в точности равен притоку q. Тогда

.

Рассматривая элементарный баланс сыпучего материала в бункере в течение малого промежутка времени dt, получаем дифференциальное урав­нение, связывающее высоту материала в бункере Н и время истечения t, кото­рое после разделения переменных имеет вид

.

Частное решение дифференциального уравнения истечения мелкозернистого материала из бункера под воздействием вибрации имеет вид

.

Напор равновесия h физически представляет собой точку подачи материала. Если исходный напор H0 меньше (больше), чем напор равновесия h, то фактический расход из отверстия будет увеличиваться (уменьшаться) с течением времени. Соответственно, Н будет замедленно возрастать (убывать), приближаясь к равновесному значению h. В частном случае, когда притока сыпучего материала в бункер нет, т. е. h = 0, легко получить явное представление для функ­ции H(t):

.

Перемещение слоя мелкодисперсного материала исследуем при допущениях, что дно вибрирующего лотка представляет собой плоскость, совершающую гармонические колебания. Направление колебаний составляет угол  к плоскости. Сама плоскость наклонена под углом  к горизонту. Движение слоя мелкодисперсного материала под воздействием вибрации отличается от движения отдельной частицы. Этим отличиям способствует форма и размер частиц, образующих слой, толщина слоя, влажность частиц, их упругие свойства, воздухопроницаемость слоя, характер взаимодействия материала, из которого состоит слой, и материала поверхности, внутреннее трение и силы взаимодействия между частицами. Эти свойства слоя начнут проявлять себя при его движении, как только его толщина станет более, чем размер одной частицы.

Все факторы, влияющие на движение слоя, были представлены силой Ф сопро­тивления движению, пропорциональной вибрационной скорости,

.

В таком случае дифференциальные уравнения движения слоя мелкодисперсных частиц по колеблющейся поверхности лотка питателя примут вид

Направление действия силы трения F зависит от направления относи­тельной скорости движения слоя, и это приводит к появлению различных видов перемещения слоя: движение вместе с плоскостью (остановку), движение "по" и "против" направления оси абсцисс и движение вне плоскости.

Для получения численных значений перемещения и скорости движения слоя интегрировать дифференциальные уравнения движения с учетом пере­менного направлением действия сил трения F и сопротивления Ф необходимо по моментам перехода от одного вида движения к другому.

Уравнение движения слоя мелкозернистых материалов по дну вибрационного после интегрирования лотка имеет вид

.

В табл. 2 представлены условия движения слоя мелкозернистого мате­риала. Правые части условий зависят от угла колебаний t и коэффициента k, а левые части представляют собой постоянные величины, определяемые конструктивными параметрами вибрационного лотка и коэффициента трения материала о поверхность лотка.

Таблица 2