THEORETICAL SUBSTANTIATION OF TROSO-SCRAPER CONVEYOR FEEDING MACHINE PARAMETERS

Abstract


The purpose of the study is to substantiate theoretically the basic parameters of the feeder scraper-cable conveyor. For transportation of bulk cargoes, including grain and products of its processing, it is widely being utilized cable-scraper conveyors with crocoseum or arc-shibolim working body. Effect operation instructions for operating characteristics and great traction capacity of the cable, this working body has significant advantages. One of the drawbacks of these working bodies is the formation of plugs of material in front of the moving scraper. It leads to increase in resistance when moving the working body. This drawback can be reduced by optimizing the design of the washer conveyor. To optimize the design of the working body of the scraper-cable conveyor theoretical research, allowing calculation of the basic indicators of work of the conveyor with such a working body. The article describes the scraper rope conveyor continuous stationary feed mixer dry food. The pipeline consists of three sequential processes: loading material in materialpipe, moving material throughout the length of transportation, unloading of the material under its own weight through discharge opening in the bottom of the pipe materialpipe. The results presented and substantiated theoretically the shape of the bowl of the scraper in the form of a hemisphere with the angle of the guide pipe is not less than the angle of friction of the material of the wall of the bowl, and also the expression that allows to calculate the main parameters of the scraper rope conveyor.

Full Text

Для транспортирования сыпучих грузов, включая зерно и продукты его переработки, широко используются канатно-скребковые конвейеры с тросошайбовым (рис. 1) или цепочно-шайбовым рабочим органом [1, 2, 6]. В силу эксплуатационных особенностей и большой тяговой способности троса, рабочий орган имеет существенные преимущества. Одним из недостатков таких рабочих органов является образование пробки из материала перед движущимся скребком. Она приводит к росту сопротивления при перемещении рабочего органа [2-5, 7]. Указанный недостаток можно уменьшить, оптимизируя конструкцию шайбы конвейера. Цель исследования - теоретически обосновать основные параметры скребково-тросового конвейера кормораздатчика. Задачи исследований: обосновать рациональную форму чаши скребка конвейера; определить выражения для расчета основных параметров работы скребково-тросового конвейера. Материалы и методы исследований. В процессе проведения теоретических исследований осуществлялось определение выражений по расчету основных показателей рабочего процесса транспортирования материала скребками по трубопроводу круглого сечения и аналитическое обоснованию рациональных параметров формы скребка конвейера. Скребково-тросовый конвейер (рис. 1) конструктивно представляет трубчатый материалопровод 1, внутри которого перемещается тяговый орган 2, состоящий из троса и скребков, выполненных из полимерного материала. Изменение направления поступательного перемещения материала достигается с помощью поворотных узлов 3, которые находятся в плотно закрытых корпусах. Привод рабочего органа осуществляется ведущей звездочкой приводной станции 4. Загрузка конвейера происходит при помощи бункера 5, на любом участке контура. Работа конвейера состоит из трех последовательных процессов: загрузки материала в материалопровод, перемещения материала по всей длине транспортирования, разгрузки материала под собственным весом через выгрузное отверстие в нижней части трубы материалопровода. Рис. 1. Схема скребково-тросового конвейера кормораздатчика: 1 - трубопровод 2 - канатно-скребковый рабочий орган; 3 - поворотный узел; 4 - приводная станция; 5 - загрузочный бункер Результаты исследований. Рассмотрим силовое воздействие скребка 3 на перемещаемый перед скребком материал 4,5 (рис. 2). Допустим, длина пробки 5 от нижнего края скребка 3 до переднего ее края постоянна. В таком случае у передней кромки пробки образуется откос с углом aСМ полного сдвига транспортируемого материала по поверхности материала материалопровода - трубы 1. Вследствие воздействия скребка 3 перед его нижним краем возникает плоскость внутреннего сдвига слоев материала под углом aВ. При постоянной длине пробки ее масса и объем V0 будут постоянны. Соответственно, сила сопротивления перемещению пробки F0 также будет постоянна. При этом объем материала 4 в непосредственном контакте со скребком 3 по мере перехода от выпуклой формы скребка (рис. 2, а) к вогнутой (рис. 2, в) растет, а нормальная проекция сил воздействия скребка (клинящих материал в трубе материалопровода) изменяет направление от радиально-наружного к центрально направленному (уравновешивающих частично сами себя). Тем самым, скребки вогнутой формы способны обеспечить рост производительности и снижение удельных затрат мощности транспортирования. В результате, возникающее боковое распорное давление оказывает существенное влияние на энергоемкость процесса транспортирования. Рис. 2. Схема воздействия скребка на материал: а - выгнутый скребок; б - плоский скребок; в - вогнутый скребок в виде чаши; 1 - трубопровод; 2 - трос; 3 - скребок; 4 - слой материала, непосредственно воздействующий на скребок; 5 - слой материала, образующий кормовую пробку Для снижения энергоемкости необходимо уменьшить боковое давление в межскребковых пространствах материалопровода. Это возможно достигнуть при использовании скребка в форме чаши с кромками, направленными в сторону перемещения материала (рис. 3). Рис. 3. Рабочие органы скребково-тросового конвейера: 1 - тросо-шайбовый; 2 - тросо-чашечные с различной глубиной чаши При этом должно соблюдаться условие полной выгрузки корма в зоне выгрузного отверстия. Коническая форма чаши приведет к залипанию материала у вершины конуса возле троса, снижая тем самым производительность. Поэтому возле троса угол поверхности чаши относительно троса следует увеличить до максимума (90°), т.е. полусфера. Полная выгрузка чаши будет происходить при условии: añaС, где a - угол наклона кромок чаши относительно горизонта, град; aС - угол полного сдвига транспортируемого материала по поверхности материала скребка, град. Точные параметры скребка определяются графо-аналитическим методом, (рис. 4). Уравнение окружности в выбранной системе координат будет иметь вид: , (1) где R - радиус чаши скребка, м. Рис. 4. Схема обоснования оптимальной рабочей поверхности внутреннего профиля скребка Уравнение прямой m: . (2) Уравнение прямой m1: . (3) Поверхность, расположенная внутри участка, ограниченного точками CBOB1C1 будет соответствовать условию свободной выгрузки материала из чаши и наибольшему внутреннему объему самой чаши, т.е. тем самым определена оптимальная рабочая поверхность скребка - полусфера с углом относительно направляющей трубы не менее угла трения материала о стенки чаши. Производительность конвейера в общем виде выразится как: , (4) где Кз - коэффициент пропорциональности; Qз - производительность поступления материала из загрузочного бункера кг/с; Qk - производительность конвейера, кг/с. Или, подставив конструктивные показатели: (5) где аз - длина загрузочного отверстия, м; вз - ширина загрузочного отверстия, м; g - ускорение свободного падения, м/с2; f - коэффициент внутреннего трения материала; j - угол внутреннего трения, град.; d1 - диаметр скребка (рис. 5), м; d2 - диаметр троса, м; d3 - диаметр цилиндрической части, м; d - толщина скребка, м; lц - длина цилиндрической части, м. Рис. 5. Схема к определению параметров рабочего органа Из формулы (5) определяем основные параметры скребково-тросового трубчатого транспортера и загрузочного бункера. Пропускная способность выгрузного отверстия QВ должна удовлетворять условию: QВ³Qт. (6) Предпочтительным условием выгрузки корма из материалопровода является выгрузка материала сплошным потоком. Следовательно, наиболее рациональным следует принять ширину выгрузного отверстия конвейера, стремящуюся к диаметру материалопровода. Для скребка в виде чаши путь, пройденный за время t схода транспортируемого материала с рабочей поверхности скребка (рис. 6), а соответственно и длина выгрузного отверстия определяются выражением: (7) где fмс - коэффициент трения корма по материалу скребка; u - скорость перемещения скребка, м/с; w0 - угловая скорость движения материальной точки по окружности, рад/с. В процессе движения скребково-тросового рабочего органа по внутренней поверхности трубчатого кожуха условия перемещения материала могут меняться. Различают следующие участки: материалопровод и поворотное устройство. Рис. 6. Схема к определению длины выгрузного отверстия скребково-тросового конвейера Сила, необходимая на перемещение материала, находящегося в межскребковом пространстве на прямолинейном участке материалопровода, расположенного под углом к горизонту (рис. 7) запишется следующим образом: (8) где Мм - масса корма, находящегося в полости чаши скребка, кг; Мро - масса рабочего органа, приходящаяся на скребок, кг; q - угол наклона материалопровода относительно горизонта, град; fст - коэффициент трения материала о внутреннюю поверхность трубы материалопровода; kb - коэффициент бокового давления; k3 - коэффициент заполнения межскребкового пространства кормом; kk - конструктивный коэффициент; kи - коэффициент исключения давления части корма, находящегося в полости скребка, на стенки кормопровода. Рис. 7. Схема сил, действующих на скребок при перемещении материала в материалопроводе Значения коэффициентов заполнения k3, конструктивного kk и исключения kи определяются по формулам: (9) где Vд - действительный объем корма в межскребковом пространстве материалопровода, м3; Vн - объем межскребкового пространства материалопровода, м3; Vро - объем, занимаемый рабочим органом, м3; Vc - объем материала, находящийся в полости скребка, м3. При перемещении материала в поворотном устройстве на скребок кроме указанных сил, воздействуют центробежные силы: Рc - материала в полости скребка, Рро - рабочего органа, Рm - материала на участке В. С учетом этих сил усилие, оказываемое на скребок в поворотном устройстве, запишется: , (10) где wп - угловая скорость звездочки поворотного устройства, с-1; Rп - радиус поворотного устройства, м; Мо - масса материала в межскребковом пространстве материалопровода, без Мм, кг. Необходимая на привод мощность N (Вт) пропорциональна длине рабочей трубы L, поэтому целесообразно рассматривать не абстрактную необходимую на привод мощность, а мощность привода при работе с трубой, имеющей длину L (м). Энергоемкость Nуд (Дж/кг·м) определится: , (11) где Z1 - количество межскребковых пространств, заполненных материалом на прямолинейном участке; Z2 - количество межскребковых пространств, заполненных материалом в поворотном устройстве; n2 - количество поворотных устройств; h - КПД привода. Заключение. Теоретически обоснована форма чаши скребка в виде полусферы с углом относительно направляющей трубы не менее угла трения материала о стенки чаши; установлены выражения, позволяющие расчитать основные параметры скребково-тросового конвейера.

About the authors

V V Lyandenbursky

FSBEI HVE Penza SUAE

Email: lvv789@yandex.ru
440014, Penza region, Penza, Kordon Studenyj, 34 str
cand. of techn. sciences, associate professor of the department «Motor transport»

S S Petrova

FSBEI HVE Samara SAA

Email: ssaariz@mail.ru
446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Uchebnaya, 2 str
cand. of techn. sciences, associate professor of the department «Theoretical and Applied Mechanics»

V V Konovalov

FSBE HVE Penza STA

Email: konovalov-penza@rambler.ru
440014, Penza region, Penza, Baydukova, 1a str
dr. of techn. sciences, prof. of the department «Animal husbandry mechanization»

References

  1. Сыроватка, В. И. Новые технические решения приготовления комбикормов в хозяйствах / В. И. Сыроватка, Н. В. Обухова, А. С. Комарчук // Кормопроизводство. - 2010. - №7. - С. 42-45.
  2. Лянденбурский, В. В. Совершенствование канатно-скребкового кормораздатчика для птицы с обоснованием его конструктивно-режимных параметров : дис.. канд. техн. наук : 05.20.01 / Лянденбурский Владимир Владимирович. - Саратов, 1997. - 164 с.
  3. Лянденбурский, В. В. Канатно-скребковый кормораздатчик для птицы / В. В. Лянденбурский, В. Н. Стригин // Птицеводство. - 2002. - №8. - С. 23-26.
  4. Лянденбурский, В. В. Совершенствование канатно-скребкового кормораздатчика для птицы / В. В. Лянденбурский, В. Н. Стригин // Механизация и электрификация в сельском хозяйстве. - 2002. - №9. - С. 31-33.
  5. Прохоров, А. В. Совершенствование буккерного кормораздатчика для свиней с регулировкой захватывающей способностью шнековых дозаторов : дис….канд. техн. наук : 05.20.01 / Прохоров Алексей Владимирович. - Тамбов, 2001. - 139 с.
  6. Пат. 2452173 Российская Федерация, А01К5/02 Раздатчик комбикормов / Повалихин Н. В., Андрюхина О. Л., Скоркин В. К. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии. - №2010140068/13 ; заявл. 29.09.2010 ; опубл. 10.06.2012.
  7. Кульпин, И. М. Обоснование режимов работы цепного кормораздатчика для птиц : дис… канд. техн. наук : 05.20.01 / Кульпин Илья Михайлович. - Уральск, 2003. - 163 с.

Statistics

Views

Abstract - 32

PDF (Russian) - 3

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2015 Lyandenbursky V.V., Petrova S.S., Konovalov V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies