CC BY
46
УДК 631.363
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫПУСКА СЫПУЧЕГО ГРУЗА ПРИ РАБОТЕ ЗАТАРОЧНОГО УСТРОЙСТВА С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ ЛОПАСТНОГО РОТОРА
© 2016
А. В. Алексеев, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика и инженерная графика»
Самарский государственный университет путей сообщения, Самара (Россия)
Аннотация. В аграрном комплексе России трудятся более 5 млн человек, что составляет примерно 7 % всех российских трудящихся. По итогам 2015 года объем производства сельскохозяйственной продукции в РФ составил около 6 млрд рублей. Половина средств из указанного объёма приходится на животноводство, а другая половина - на растениеводство. Основой эффективного развития отечественного животноводства является совершенствование работы комбикормовой промышленности. Это связано, прежде всего, с внедрением в технологические линии современных средств механизации производственных процессов. Лидирующее место в технологическом оборудовании любого комбикормового производства принадлежит подъёмно-транспортным машинам для выполнения грузовых операций с сыпучими грузами. Затарочные устройства относятся к подъёмно-транспортным машинам, предназначенным для перегрузки бестарно хранящегося сыпучего груза в малую по объёму тару. Опыт применения известных типов затарочных устройств выявил ряд проблем, снижающих их эффективность. Основные из них: закупорка дозирующих патрубков, наличие застойных зон сыпучего груза в полости накопительного бункера, образование статических сводов над транспортирующим органом, колебание производительности и чрезмерное энергопотребление. Целью настоящих исследований является разработка усовершенствованного за-тарочного устройства, применение которого позволит устранить указанные недостатки.
В статье проводится анализ рабочего процесса предлагаемого автором затарочного устройства с вертикальной осью вращения лопастного ротора. По результатам теоретических исследований получены аналитические выражения, описывающие характер поступления сыпучего груза к транспортирующему органу. Разработаны неравенства, представляющие достаточное условие отсутствия закупорки дозирующих патрубков, а также отсутствия застойных зон сыпучего груза в полости накопительного бункера. Эффективность предлагаемого технического решения, а также достоверность разработанных автором аналитических выражений подтверждается результатами экспериментальной проверки и производственных испытаний.
Ключевые слова: выпуск сыпучих грузов, затарочное устройство, комбикорма и их компоненты, лопастной ротор, механизация сельского хозяйства, подъёмно-транспортные машины, расфасовывание сыпучих грузов, сыпучие грузы, тара.
Одним из направлений повышения эффективности развития отечественного агропромышленного комплекса является совершенствование работы комбикормовой промышленности за счёт повышения производительности труда и снижения себестоимости готовой продукции комбикормовых предприятий. Это связано, прежде всего, с внедрением в технологические линии современных средств механизации, лидирующее место среди которых занимают подъёмнотранспортные машины для выполнения грузовых операций с сыпучими грузами - комбикормами и их компонентами [1, с. 250; 2, с. 370; 3, с. 10].
Важной разновидностью указанного типа подъёмно-транспортных машин являются затарочные устройства - технологические машины периодического действия, предназначенные для перегрузки бестарно хранящегося сыпучего груза в малую по объёму тару. Затаривание сыпучего груза может осуществляться как непосредственно на складе готовой про-
дукции предприятия-изготовителя, так и на перегрузочном складе (элеваторе) [4, с. 85; 5, с. 14].
В настоящее время около 50 % от общего объёма перевозок комбикормов и их компонентов осуществляется в таре. Заказчиками фасованной продукции являются небольшие крестьянские хозяйства, птицефабрики, фермеры, а также оптово-розничные склады. В затаренном виде (в транспортных пакетах) сыпучая продукция отгружается также и при экспорте за рубеж, что облегчает выполнение погрузочноразгрузочных работ при мультимодальных (несколькими видами транспорта) перевозках.
Опыт применения известных типов затарочных устройств выявил ряд проблем, снижающих их эффективность. Основные из них: закупорка дозирующих патрубков, наличие застойных зон сыпучего груза в полости накопительного бункера, образование статических сводов над транспортирующим органом, колебание производительности и чрезмерное
6
энергопотребление [6, с. 216; 7, с. 17; 8, с. 46; 9, с. 90; 10, с. 187].
Целью настоящих исследований является разработка усовершенствованного затарочного устройства, применение которого позволит устранить указанные недостатки.
Конструктивно-технологическая схема предлагаемого автором затарочного устройства с вертикальной осью вращения лопастного ротора приведена на рис. 1 [11; 12, с. 11].
Затарочное устройство состоит из ёмкости 1, вертикальной заслонки 2, лопастного ротора 3, рыхлителя 4 и дозирующих патрубков 5.
Ёмкость 1 имеет цилиндрическую форму. Вертикальная заслонка 2 также имеет цилиндрическую форму и установлена в обхват внешней поверхности ёмкости 1. Вертикальная заслонка 2 допускает перемещение вверх-вниз относительно ёмкости 1, что позволяет варьировать ширину hAB боковой щели, через которую сыпучий груз поступает к лопастному ротору 3. Варьирование ширины hбоковой щели является основным инструментом регулирования производительности затарочного устройства. Лопастной ротор 3 размещён в полости бункера 6 вблизи его дна и зафиксирован на полом валу 7 , который соединён с приводом вращения.
Бункер 6 выполнен цилиндрической формы, содержит сквозное отверстие в центре дна и отводные каналы на боковой поверхности. К отводным каналам крепятся дозирующие патрубки 5.
В полости бункера 6 над лопастным ротором 3 размещён рассекательный конус 8.
Рыхлитель 4 зафиксирован на валу 9, который введён в полость вала 7 и соединён с приводом вращения. Рыхлитель 4 установлен над конусом 8 с возможностью полного оборота относительно его боковой поверхности.
Затарочное устройство работает следующим образом. Ёмкость 1 заполняется сыпучим грузом. Порожняя тара (мешки) в количестве, равном числу дозирующих патрубков, устанавливается под загрузку. Включаются привод вращения лопастного ротора 3 и привод вращения рыхлителя 4. Вертикальная заслонка 2 поднимается на заданную высоту hAB .
Сыпучий груз в полости ёмкости 1 приходит в движение и начинает истекать через образовавшуюся боковую щель, а затем, захватываемый лопастями ротора 3, подаётся в приёмные окна дозирующих патрубков 5.
Рабочие органы рыхлителя 4 непрерывно очищают боковую поверхность рассекательного конуса 8, разрушая тем самым своды и устраняя застойные яв-
ления в полости ёмкости 1. В результате истечение сыпучего груза из ёмкости 1 имеет гидравлическую форму, подобно жидкости.
После заполнения тары оператор переводит вертикальную заслонку 2 в крайнее нижнее положение. Лопастной ротор 3 и рыхлитель 4 продолжают совершать вращательное движение. Поступление сыпучего груза к лопастям ротора 3 прекращается. Заполненная тара отводится и устанавливается порожняя. Оператор вновь поднимает вертикальную заслонку 2. Сыпучий груз заполняет межлопастное пространство ротора, а затем через дозирующие патрубки 5 поступает в тару. Описанный выше процесс повторяется.
Основными достоинствами предлагаемого зата-рочного устройства являются: высокая производительность и точность дозирования при умеренном энергопотреблении, простота конструкции и несложное управление.
Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема усовершенствованного затарочного устройства с вертикальной осью вращения лопастного ротора:
1 - ёмкость; 2 - вертикальная заслонка;
3 - лопастной ротор; 4 - рыхлитель; 5 - дозирующий патрубок; 6 - бункер; 7 - полый вал;
8 - рассекательный конус; 9 - вал
7
Для изучения характера выпуска сыпучего груза, при работе предлагаемого затарочного устройства, автором были проведены теоретические исследования, результаты которых приведены ниже
Технологический процесс рассматриваемого за-тарочного устройства состоит из конечного числа последовательно идущих рабочих циклов, каждый из которых представляет процесс заполнения сыпучим грузом нескольких единиц тары, единовременно установленных под загрузку. Отведение заполненной и подача под загрузку порожней тары осуществляется в интервал времени между двумя ближайшими рабочими циклами.
Выпуск сыпучего груза в пределах одного рабочего процесса условно делится на три фазы: фаза начала дозирования; основная фаза дозирования; фаза завершения дозирования. Рассмотрим каждую фазу в отдельности.
До момента начала очередного рабочего цикла сыпучий груз в полости ёмкости находится в состоянии покоя. При этом, в нижней части ёмкости, сыпучий груз опирается на рассекательный конус и прилегает к вертикальной заслонке.
Фаза начала дозирования наступает сразу после поднятия вертикальной заслонки на величину hAB (рис. 2). Слой сыпучего груза, находящийся в нижней части ёмкости, первым приходит в движение и начинает ускоренно сползать по боковой поверхности рассе-кательного конуса, как по наклонной плоскости. Скорость движения частиц на выходе из боковой щели ёмкости непрерывно возрастает от 0 до постоянного значения V , определяемого по формуле [13, с. 20].
V sin ак , (1)
где V - скорость вертикального потока груза на расчётной высоте И*, м/с;
^ = 0.5 - опытный коэффициент, учитывающий потери скорости вертикального потока груза вследствие заужения при омывании рассекательного конуса;
ак - угол наклона образующей рассекательно-го конуса к горизонту,
аК = Фст + 50 = arCtg /ст + 50 , (2)
Фст , /ст - соответственно угол и коэффициент
трения сыпучего груза по материалу рассекательного конуса.
Скорость Vb определяется по известной формуле [14, с. 167], м/с
Vb =
gF
/
(3)
м
g - ускорение свободного падения, g = 9.81—;
с2
Лгидр - гидравлический радиус выпускного отверстия (отношение площади поперечного сечения отверстия к его периметру), м.
Определим время t0, за которое средняя скорость частиц на выходе из боковой щели достигает
значения V . Для этого выделим двумя вертикальными сечениями I-I и II-II слой сыпучего груза единичной длины, лежащий на боковой поверхности конуса (рис. 2, а).
Будем считать, что при движении выделенного слоя груза скорости всех образующих его частиц одинаковые, а расстояние между ними не меняется. При этом частицы сыпучего груза, находящиеся в начальный момент времени в сечении I-I, за время t0 переместятся вдоль образующей рассекательного конуса на
расстояние Sbn и достигнут требуемого значения скорости V в сечении II-II.
Дифференциальное уравнение движения выделенного слоя груза по наклонной плоскости [15, с. 250]:
ms = mg sin ак - Fw, (4)
где
F
тр
- сила трения скольжения слоя груза по
наклонной плоскости, Н
FГр = N/ = /mg СО^к , (5)
N - нормальная реакция плоскости, Н.
Приняв начальные условия t = 0, V = 0, S = 0, проинтегрируем дважды по времени уравнение (4):
V = g(sin ак - /сТ COsaк )t ,
s_g (sin а к - fCT Cosa к )f2 2 .
(6)
(7)
Как следует из уравнений (6), (7), выпуск сыпучего груза через боковую щель бункера возможен только в том случае, когда угол а превышает угол
фст = arctg /ст трения сыпучего груза по боковой по-
верхности рассекательного конуса.
Приняв V = V, определим время t0 из уравнения (6), с
t0
V
-----. (8)
g(si^к - /ст CОSак )
Перемещение выделенного слоя груза за время
t0 , м
8
S
I-II
V2
_________Ve_________
2g(sinaк - fet cosaк)
(9)
Масса сыпучего груза, выпущенного из бункера за время t0 , кг
тф1 = nPSI-пКеВст sin(90° - ак ). (10)
Фаза начала дозирования заканчивается в момент времени tj, когда принадлежащая сечению II-II частица сыпучего груза из точки В опустится на величину hAB и достигнет верхней плоскости лопастей ротора (рис. 2, б). В результате вся масса Шф1 сыпучего груза, выпущенная ранее из боковой щели бункера за время t0, окажется в межлопастном пространстве ротора.
Средняя скорость частиц сыпучего груза, находящихся в момент времени t0 в сечении II-II, равна
V. Тогда перемещение частиц, находящихся на отрезке AB , описывается уравнениями: по горизонтали
SГ = V^t = Vt cosaK , (11)
по вертикали
,2 л
SB = VB7/t + ^ = VEt sin ак + ^, (12)
где VE , V/ - горизонтальная и вертикальная состав-м
ляющие скорости VE , —
с
VE = VE cosa к , (13)
VE// = V sinaK . (14)
Время tj, с, движения частицы из точки B в точку В\ определяется из уравнения (12), приняв
SB = h • S = hAE * (О ^ + 1 to II О (15)
откуда —v”+4D ty= — > (16)
g
D = (ve// )2 + 2 ghAE . (17)
Горизонтальное перемещение частицы из точки
В за время t, м
SE = щ = v& . (18)
Вертикальное S^ и горизонтальное S^ пере-
мещение точки А за время t зависит от периода tifz ,
с, среза потока сыпучего груза лопастями ротора:
2п
Uu =--------. (19)
уz
®лр Z лр
Возможны два варианта соотношений: tyz > ty
и ^ z < Ui .
Если tyz ^ Ui
то
SВ = SВ = h
S А = SE = hAE ■.
SА = Se . Если tyz < U1 , тогда перемещение точки A определяется по формулам (11), (12) для момента
времени t1 — tyz .
Таким образом, общее время фазы начала дозирования определяется по формуле:
= U0 + U1 . (20)
Фаза начала дозирования характеризуется неравномерным истечением сыпучего груза из боковой щели бункера. При этом форма поперечного сечения потока, а следовательно, и расход сыпучего груза из ёмкости непостоянны и имеют сложный характер изменения.
Определим среднее значение массы т1 сыпучего груза, забрасываемого одной лопастью ротора в приёмное окно одного дозирующего патрубка.
Число оборотов ротора, необходимое для выпуска сыпучего груза массой тф1 через k дозирующих патрубков,
U фу
«Фу = —, (21)
^ОЕ
где to6 - время одного полного оборота ротора, с
U об
2п
юг
(22)
Тогда выражение для определения тср имеет
вид, кг
т
/
ср
тфу
Z лрк1«Фу
(23)
Исходя из того, что расход сыпучего груза из бункера пропорционален скорости истечения, определим приблизительное значение максимальной массы
mmax порции груза, забрасываемой одной лопастью
ротора в один дозирующий патрубок, из выражения:
(24)
т/ = _mmax + mmin
тср
2
где mmm - минимальная масса порции сыпучего груза, забрасываемого одной лопастью ротора в один дозирующий патрубок, кг.
В начальный момент времени t = 0 масса ттт = °, тогда
9
б)
а)
Рисунок 2 - Фаза начала дозирования сыпучего груза: а - расчётная схема определения времени t0 и массы m§i; б - расчётная схема определения времени t1
mmax = 2тср • (25)
Рассмотрим основную фазу дозирования. На этой фазе дозирования боковое истечение сыпучего груза происходит со средней скоростью УБ. Траекторией движения каждой частицы на отрезке AB является ветвь параболы, уравнение которой имеет вид:
g( S Г )2
Sв = SГ tga к -
2VK2 cos2 aK
Б к
(26)
Совокупность траекторий движения частиц, находящихся на одной вертикали, образует поток сыпучего груза, истекающий из боковой щели.
Производительность затарочного устройства на основной фазе дозирования прямо пропорциональна
hAB и определяется по формуле [13, с. 98], т/ч
К1Опатр = Обуй = 3-6^АтhABVE Р , (27)
где р - плотность сыпучего груза, кг/м3 . Поступление сыпучего груза к лопастям ротора происходит через кольцевое сечение в пределах отрезка AB = SГ . Установим форму радиальных сече-
ний потока в момент среза его лопастями ротора (рис. 3, а).
Для этого достаточно найти вертикальное и го-
ризонтальное перемещение точек A и Bi за время tyz , используя формулы 11, 12:
?в
}А
В
’А
V В, + gty z V Б 0/z + 2 , (28)
SГ = V't SB1 = V Б lyz , (29)
:V"t, + gt z VBi V + 2 , (30)
B
B
ТГII
где V - вертикальная составляющая скорости точки
B1, м/с
VB[ = VБ//+gt1. (31)
Учитывая выражения (18), (29), получим формулу для определения рационального значения наружного диаметра D лопастного ротора, м
DH > DCT + 2VB (t1 + Ч/z ) • (32)
10
Анализ рис. 3.2, а показывает, что скорости частиц сыпучего груза в пределах радиального сечения потока сильно различаются. Для упрощения проведения практических расчётов определим среднюю скорость вертикального истечения сыпучего груза через кольцевое сечение.
Аналогично рассмотренному ранее случаю, выделяем двумя вертикальными сечениями I-I и II-II слой сыпучего груза единичной длины, лежащий на образующей рассекательного конуса (рис. 3, б). Площадь выделенного слоя, м2
Асл = Kb^i/z COS^ . (33)
Площадь радиального сечения кольцевого слоя, образовавшегося за время tyz при вертикальном исте-
VВ 2
чении сыпучего груза со средней скоростью V ср , м ,
Ав = Щ VBtyz . (34)
Приравнивая формулы (33) и (34), выразим ве-
т/В м
личину КСр , —
у-в _ hAB
ср = t li
(35)
Определим среднюю расчётную высоту, на которой происходит срез потока сыпучего груза лопастями ротора. Указанная величина равна среднему вертикальному перемещению кольцевого слоя за время ty z, м
1 z
V Bt
V ср 4/ z
2nh
AB
(36)
Юлр ^1
Анализ формулы (36) показывает, что величина
оВ
z обратно пропорциональна частоте вращения плр
В
ротора, числу 2лр его лопастей и времени у . Величина
времени t связана прямой зависимостью с высотой
h^ подъёма вертикальной заслонки и с количеством К дозирующих патрубков (см. формулы (13), (15) -(18)).
Необходимое и достаточное условие отсутствия застойных зон сыпучего груза в полости ёмкости [16, с. 32]:
2nh
AB
< 0.75Bn
Ю Z L
лр лр 1
где 0.75 - коэффициент запаса, откуда
Юлр >
nh
AB
0.375Влоп Z лр^
(37)
(38)
Выполнение неравенства (38), однако, не гарантирует свободный (без образования заторов) проход потока сыпучего груза в полости дозирующих патрубков. Для исключения возможности закупорки патрубков необходимо знать параметры движения потока сыпучего груза после схода с лопастей ротора [17, с. 345; 18, с. 37; 19, с. 232].
Необходимое и достаточное условие отсутствия заторов на входе в приёмные окна дозирующих патрубков:
F п
сеч
< К
nd^ 4
(39)
где КЗ - коэффициент заполнения дозирующего патрубка на входе в него потока сыпучего груза, Кз = 0.5 а 0.6 ;
dпатр - внутренний диаметр дозирующего патрубка, м.
F п
сеч
- площадь живого сечения потока сыпу-
чего груза, поступающего в приёмное окно дозирующего патрубка, м2
z D - D ) .
(40)
11
Рисунок - 3 Основная фаза дозирования сыпучего груза: а - форма радиального сечения потока в момент среза его лопастями ротора; б - расчётная
схема определения скорости V*p
Анализ формул (36), (40) показывает, что величина F^4 обратно пропорциональна угловой скорости ю лр лопастного ротора и числу Z лр его лопастей. Учитывая выражения (36), (39), (40), получим
неравенство для определения угловой скорости Ю лр,
при которой гарантированно отсутствуют заторы на входе в дозирующие патрубки:
ю
лр
^ 4hAB (Ан - Ат ) K з Z лр^патр
(41)
Для исключения образования заторов по длине дозирующих патрубков достаточно выполнение неравенства
или
------6зу 2 < кз
0.9^1дрГВых d штр
V >---------^--------,
вых O.llnki р dtw
(42)
(43)
где V - средняя скорость частиц в крайнем поперечном сечении потока на выходе из патрубка;
K - коэффициент заполнения дозирующего патрубка на выходе из него потока сыпучего груза,
K < 0.8;
к1 - количество дозирующих патрубков;
Q - производительность затарочного устрой-
ства на к патрубков, т/ч.
Для принятого из неравенства (43) значения V требуемая скорость V подачи потока сыпучего
груза на вход каждого дозирующего патрубка определяется из выражений [20, с. 30; 21, с. 62]
Vo =4{о2 + V.L) е "р l- a2 , (44)
a =
X ’
(45)
где X - коэффициент парусности частиц груза, м-1;
/патр - длина каждого дозирующего патрубка, м; /пр - приведённый коэффициент трения, учитывающий потери скорости частиц при их взаимном соударении, а также при трении о внутреннюю поверхность патрубка, /Лр=1-25 /ст,
Уст - коэффициент трения сыпучего груза о внутреннюю поверхность патрубка.
Требуемая угловая скорость лопастного ротора, при которой гарантированно отсутствуют заторы по длине дозирующих патрубков, с-1
2V0
ю лр > а:
4V
А + Аст ):
(46)
где А - средний диаметр лопастного ротора,
м.
Таким образом, для исключения образования застойных зон сыпучего груза в полости ёмкости, а также исключения закупорки дозирующих патрубков, принятое значение ю должно одновременно удовлетворять неравенствам (38), (41) и (46).
Важной характеристикой затарочного устройства на основной фазе дозирования является средняя масса сыпучего груза, забрасываемая каждой лопастью ротора в приёмное окно одного патрубка, кг
npS,Bz ABi (Аст + ABi) my ki =--------1----------' (47)
Анализ формул (20), (36), (46), (47) показывает, что величина массы m^k обратно пропорциональна
числу 2лр лопастей ротора и его угловой скорости
ггВ
юлр. Это связано с изменением высоты Syz, на кото-
рой происходит срез потока сыпучего груза лопастями ротора.
12
Увеличение числа kx дозирующих патрубков, при постоянных значениях Z и ш , не влияет на величину массы т^ . Это обусловлено тем, что с увеличением числа k, при условии Q = const,
значения параметров ЛБХ и S-z также увеличиваются (46, 12-14, 36).
Суммарная масса сыпучего груза, поступающая
в приёмное окно одного патрубка при повороте рото-
2п „
ра на угол —, не зависит от числа /лр лопастей рото-
ki
ра и определяется по формуле:
.... = Zn^m - пРгсргобЛБ1 С°ст + ЛВ1), (48)
ч ki
Ч ki
Z„
лр
k
число секторов ротора, разделяющих угол
где 2п
ki '
Суммарная масса груза, поступающая в kx дозирующих патрубков при повороте ротора на угол 2 п (полный оборот), также не зависит от числа Z^, его лопастей, кг
„об
= ПРкркобABl(DCT + ЛВ- ) = npPg tобhABDCT .
(49)
Анализ формул (48), (49) показывает, что вели* об
чина масс т^ и ткс прямо пропорциональна времени коб и обратно пропорциональна угловой скоро-
сти ш лр ротора.
Фаза завершения дозирования - финальный этап процесса выпуска сыпучего груза из ёмкости за один рабочий цикл затарочного устройства. В начальный момент времени t = 0 этой фазы скорость бокового истечения сыпучего груза равна V , а высота поднятия вертикальной заслонки равна h . В момент
времени кФ3 , соответствующий завершению выпуска сыпучего груза из ёмкости, значения величин V и hEK равны нулю.
Расход сыпучего груза через боковую щель на фазе завершения дозирования, кг/с
6ф3 = DCTphTEK, (50)
где hEK - текущая высота подъёма вертикальной заслонки, м
^тек = hAB V3t , (51)
V3 - скорость опускания вертикальной заслонки, м/с.
Время t в формуле (51) должно удовлетворять неравенству, с
0 ^ к ^ кФ3 , (52)
Масса сыпучего груза, выпущенного из бункера за время кф3, кг
кф3 ^
шф3 = j0ф3 dt = - ВстРКвкФ3 . (53)
0 2
Средняя тср и максимальная ттах масса сыпучего груза, забрасываемая каждой лопастью ротора в приёмное окно одного дозирующего патрубка за время кфз , определяются по формулам:
*
Шср
т t
тФз кОБ Z лрk1tФз
(54)
* Г\ *
Штax = 2Шср . (55)
Анализ формул (24), (47), (55) показывает, что на основной фазе дозирования масса сыпучего груза, забрасываемая каждой лопастью ротора в приёмное окно одного патрубка, будет иметь максимальное значение.
Математически это выглядит в виде неравенства:
/ *
тср < туч > тср . (56)
Таким образом, предлагаемая конструкция зата-рочного устройства допускает возможность регулирования в широком диапазоне производительности рабочего процесса. Это достигается за счёт варьирования высоты подъёма вертикальной заслонки, а также за счёт рационального выбора конструктивных и режимных параметров рыхлителя. Основными достоинствами предлагаемого затарочного устройства являются свободное истечение сыпучего груза из ёмкости (без образования застойных зон), а также отсутствие закупорки дозирующих патрубков.
Экспериментальные исследования, а также производственная проверка предлагаемого затарочного устройства выявили его высокую эффективность и работоспособность. Внедрение предлагаемого технического решения на склады предприятий комбикормовой промышленности позволит существенным образом повысить производительность труда и снизить себестоимость производства выпускаемой продукции.
13
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Водянников В.Т., Лимбир Ю.Л., Лысюк А. И. Экономика сельского хозяйства. М. : Колос, 2007. 390 с.
2. Малыш М. Н. Аграрная экономика. СПб. : Лань, 2002. 688 с.
3. Красников В. В. Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве. Издание второе пере-раб. и доп. М. : Колос, 1973. 464 с.
4. Алексеев А. В. Анализ структуры современных складов сыпучих грузов // Наука и техника транспорта, 2013. № 3. С. 84-87.
5. Совершенствование затарочных устройств с винтовым питателем в логистических схемах перевозки сыпучих грузов : / [Монография] // Самара : НОУ ВПО «Международный институт рынка», 2007. 108 с.
6. Дудкин Е.П., Побежимов Н.Ф., Алексеев А.В. Исследование причин нестабильной работы устройств для заполнения сыпучих грузов в тару // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск, 2005. С. 215221.
7. Алексеев А. В. Затарочные устройства сыпучих грузов : конструкция, принцип работы и перспективы совершенствования: / [Монография] // Самара : НОУ ВПО «Международный институт рынка», 2011. 128 с.
8. Алексеев А. В. Анализ рабочего процесса за-тарочных устройств с вертикальной осью вращения лопастного ротора // Транспорт: наука, техника, управление, 2012. № 3. С. 46-51.
9. Алексеев А. В., Биршбаева З. А. Определение энергозатрат, связанных с вращением транспортирующего органа, в затарочных устройствах с лопастным питателем // Наука и техника транспорта, 2014. № 3. С.89-93.
10. Алексеев А. В. Классификация и принцип работы механических устройств для заполнения клапанных мешков насыпными грузами // Сб. научн. трудов СГСХА «Актуальные агроинженерные проблемы АПК» Самара : СГСХА, 2002. С. 187-189.
11. Патент на полезную модель 64610 МПК 7 В 65 G 65/48 Бункерное устройство
/Дудкин Е. П., Алексеев А. В. Заявлено 06.03.07 г., опубл. 10.07.07 г., Бюл. № 19.
12. Дудкин Е. П., Алексеев А. В. Совершенствование конструкции бункерных устройств с вертикальным расположением лопастного питателя // Труды III Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» Томск : ТПУ, 2006. С. 10-12.
13. Зенков Р. Л., Гриневич Г. П., Исаев В. С. Бункерные устройства, М., Машиностроение, 1977. 223 с.
14. Зенков Р. Л. Механика насыпных грузов, М., Машгиз, 1952. 215 с.
15. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. Учебник для втузов. Издание пятое, стереотипное. М. : Наука, 1967. 478 с.
1 6. Алексеев А. В. Улучшение эксплуатационных показателей затарочных устройств с лопастным питателем: / [Монография] // Самара : НОУ ВПО «Международный институт рынка», 2012. 84 с.
17. Дудкин Е. П., Алексеев А. В. Исследование причин закупоривания выпускных патрубков в бункерных устройствах с лопастным питателем // Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество». Том II. Пенза, ПГУ, 2008. С. 344-346.
18. Алексеев А. В. Исследование причин нарушения проходимости дозирующих патрубков в затарочных устройствах с лопастным питателем // Бюллетень транспортной информации, 2011. № 9. С.36-38.
19. Дудкин Е. П., Алексеев А. В. Исследование движения тел по наклонной плоскости // Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество». Том 1. Пенза, ПГУ, 2006. С. 231-234.
20. Дудкин Е. П., Алексеев А. В. Исследование движения сыпучего груза по гравитационным транспортирующим устройствам // Транспорт : наука. Техника, управление, 2011.№ 9. С. 28-35.
21. Алексеев А. В. К вопросу определения рациональных конструктивных параметров гравитационных транспортирующих устройств для загрузки сыпучих грузов в транспортные средства // Наука и техника транспорта, 2012. № 3. С. 60-67.
INVESTIGATION OF THE PROCESS ISSUING GRANULAR CARGO DURING OPERATION THE PACKAGING DEVICE WITH A VERTICAL ROTATION AXIS OF BLADED ROTOR
© 2016
A. V. Alekseev, Ph. D. (Tech.), associate professor of the chair «Mechanics and engineering graphics»,
Samara state railway engineering university, Samara, (Russia)
Annotation. In the agrarian sector of Russia employs more than 5 million people, representing approximately 7 % of all Russian workers. At the end of 2015 the volume of agricultural production in Russia amounted to about 6 billion rubles. Half of the funds from the specified volume accounts for animal husbandry, and the other half - in the plant growing. The basis for the efficient development of domestic animal husbandry is to improve the work of feed industry. This is
14
due, primarily, with the introduction of technological lines of modem mechanization of production processes. The leading place in the process equipment of any feed production belongs to lifting and transport machineries for performing freight operations with granular cargoes. Packaging devices belong to the lifting and transport machineries intended for overload of bulk storage of granular cargo in a small volume container. Experience with the known types of packaging devices revealed a number of problems that reduce their effectiveness. The main ones are: obstruction of the dosing nozzles, the presence of stagnant zones in the cavity of a granular cargo storage bin, static formation arches over the transporting body, the fickleness of productivity and excessive energy consumption. The aim of this study is to provide an improved packaging device, the use of which will eliminate these shortcomings. The article analyzes the workflow proposed by the author of the packaging device with a vertical rotation axis of the bladed rotor. The analytical expressions describing nature of feed of granular cargo into the transportation organ are received by according to the results of theoretical research. Developed of inequalities, representing a sufficient condition for the absence of the dosing nozzles obstruction and the lack of stagnant zones in the cavity of a granular cargo storage bin.
Efficiency of the proposed technical solution, and also reliability of the analytical expressions developed by the author is confirmed by results of experimental and industrial checks.
Keywords: issue granular cargos, packaging device, animal feed and components, blade rotor, agricultural mechanization, lifting and transport machinery, packing them granular cargos, granular cargos, container.
УДК 621.396
О СВОЙСТВАХ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО РАССЕИВАТЕЛЯ,
НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МАРКИРОВКИ
© 2016
Н. Ю. Бабанов, кандидат технических наук, доцент, проректор по научной работе Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород (Россия)
А. С. Корсаков, кандидат технических наук, инженер 3 категории АО «Гипрогазцентр», Нижний Новгород (Россия)
С. С. Корсаков, аспирант
Шуйский филиал Ивановского государственного университета, Шуя (Россия)
С. В. Ларцов, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, главный инженер проектов
Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева,
АО «Гипрогазцентр», Нижний Новгород (Россия)
Аннотация. Рассмотрены амплитудные характеристики параметрических рассеивателей и параметры установок зондирования, требуемые для решения задач радиомаркировки. Представлены количественные оценки параметров установок зондирования, требуемые для обнаружения известной конструкции параметрического рассеивателя.
В рассмотренных задачах предполагается поиск и обнаружение объектов, маркированных ПР, на дальностях от десятков до тысяч метров. Естественно, что для каждой практической задачи существует определенное максимальное значение дальности обнаружения маркированного объекта, определяемое целесообразностью или практической необходимостью его обнаружения на данном удалении от УЗ. Для успешного решения задач поис-ка/обнаружения радиомаркеров - ПР в зоне поиска, характеризуемой некоторым значением максимальной дальности поиска Rmax, необходимо определить требуемые параметры элементов системы поиска (УЗ и ПР). Критическое влияние на решение задачи поиска также может оказывать среда распространения ЗС и ОС (в общем - зона поиска). Стоит отметить, что на элементы системы поиска разработчики могут оказывать влияние, в то время, как параметры среды, в общем случае, случайны, могут быть лишь приблизительно определены исследователями и не могут быть изменены последними.
Ключевые слова: амплитудный параметр, генерация, длина волны, сигнал, мощность, пассивное отражение, параметрический рассеиватель, поток, частота.
На сегодняшний день существует ряд публикаций, посвященных исследованию возможности использования пассивных параметрических рассеивателей (ПР) для решения задач маркировки. В данных
задачах предполагается поиск объектов, маркированных радиомаркерами - ПР посредством установки зондирования (УЗ). Зона поиска облучается запросным сигналом (ЗС), генерируемым УЗ. Также УЗ
15
