К созданию системы расфасовки сыпучих материалов

Аннотация

Моргунов В. М., Степанов С. Е. К созданию системы расфасовки сыпучих материалов. В работе определены некоторые понятия дозирования сыпучих материалов, определены задачи и проблемы, возникающие при дозировании сыпучих материалов, обоснована актуальность проведения экспериментальных исследований.

В технике к сыпучим относят материалы, которые допускают транспортирование и хранение навалом. Термин сыпучие материалы используют для материалов, состоящих из частиц определенных размеров: пылевидные, порошкообразные, зернистые, кусковые. Большинство сыпучих материалов имеют сложный фракционный состав; частицы, образующие структуру сыпучего материала, имеют друг с другом различную связь, которая зависит от их размера, формы, влажности и др. Природа сыпучих материалов не позволяет отнести их к твердым телам или к жидкостям. Также при дозировании сыпучих материалов возникает явление сегрегации, поэтому материал, засыпаемый в дозирующее устройство, например, бункер, отличается от выпускаемого материала фракционным составом. [2]

Р. Л. , Зенковым графоаналитическим методом была получена зависимость процесса сводообразования от физико-механических свойств среды для мелкофракционных материалов, проверенная экспериментально на моделях бункеров:

где R – гидравлический радиус сводообразуещего отверстия, м; τ₀ – начальное сопротивление сдвигу, Н/м²; φ₁ – угол внутреннего трения, град.; γ – удельный вес материала, Н/м³. [2]

В настоящее время процессы дозирования, упаковки и транспортировки сыпучих материалов занимают одно из ведущих мест в отраслях пищевой, химической, металлургической промышленности, в строительстве и сельском хозяйстве. Важным этапом в транспортно-технологических схемах доставки сыпучих материалов от производителя к потребителю является процесс их расфасовки в различные виды тары. [4]

Таким образом, учитывая вышесказанное, а также проблемы износа дозирующего оборудования, в следствии возникающих сил трения между оборудованием и твердыми частицами материала, можно заключить, что задача дозирования сыпучих веществ является актуальной и требует не только инженерного, но и научного решения. Так как дозирование материалов на производстве неотъемлемо связано с их расфасовкой и транспортировкой, что в свою очередь сопровождается сильным пылевыделением и несет определенную опасность для здоровья человека, возникает необходимость применения автоматических дозирующих и упаковочных линий.

Считается, что весовое дозирование сыпучих материалов значительно точнее, чем объемное дозирование. В технической литературе указывается точность весового дозирования – 2…5%, а точность объемного дозирования 5…10%. При этом оценка точности определяется путем взвешивания отмеренных порций материала. Но это утверждение не является абсолютно верным, т.к. этот способ не учитывает изменение массы материала во времени, которое обусловлено абсорбционными свойствами сыпучих материалов. Так в отдельных случаях активные порошкообразные сорбенты могут увеличиваться в массе до 1,5…2,0 раз , в следствии поглощения влаги окружающей среды. [1,3]

Большинство предприятий проблему дозирования сыпучих материалов решают путем частичной модернизации морально и физически устаревшего оборудования, но такое решение не всегда гарантирует требуемую точность дозирования, от которой, в отдельных случаях, зависит качество выпускаемой продукции. [3]

Зачастую возникает необходимость в проведении экспериментов, которые позволили бы изучить проблему более глубоко. Учитывая природу сыпучих материалов постановка эксперимента может оказаться довольно сложной инженерной задачей, т.к. имеют место очень многие факторы, оказывающие влияние на точность дозирования: форма бункера, фракционный состав материала, влажность окружающей среды, сопротивление перемещению, угол естественного откоса материала и пр. [2]

Таким образом, из изложенного выше следует: дозирование сыпучих материалов является на сегодняшний день актуальной задачей во многих отраслях химической, пищевой и металлургической промышленностях. Существует необходимость в классификации грузов по текучести и объемному весу, с целью уточнения параметров материалов, классификации тары, в выборе соответствующих захватных устройств для подачи и транспортировки загружаемой тары. Также необходимо разработать алгоритмы работы манипулятора, сгенерировать систему для работы исполнительных органов, в т.ч. с помощью логических программируемых контроллеров (ЛПК), и разработать математическую модель, провести дробно-факторный эксперимент, провести регрессионный и корреляционный анализы.

Список источников

1. Довгань С.М. Дослідження систем електропривода методами математичного моделювання: Навчальній посібник. – Дніпропетровськ. НГА України, 2001. – 137 с.
2. Рогинский Г.А. Дозирование сыпучих материалов. М., «Химия», 1978. – 176 с.
3. Шлегель И.Ф., Шаевич Г.Я., Шульга С.С., Клочков А.В. Вопросы дозирования сыпучих материалов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://goo-gl.ru/4HL4.
4. Реброва И.А. Планирование эксперимента: учебное пособие. – Омск: СибАДИ,2010. – 105 с.
5. Макаров А.М. Разработка системы автоматической расфасовки сыпучих материалов в мягкую тару с целью повышения ее эффективности: автореферат дис. на соиск. степ. канд.техн. наук (05.13.16) – Волгоград, 2012. – 173 с.