Оптимізація конструкції барабанної сушарки для підвищення надійності її роботи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Оптимізація конструкції барабанної сушарки для підвищення надійності її роботи

Григорчук Галина Василівна доктор філософії, доцент,

доцент кафедри прикладного програмування та обчислення Олійник Андрій Петрович д-р.техн.наук, професор, завідувач кафедри прикладного програмування та обчислення Григорчук Оксана Володимирівна здобувач вищої освіти інститут інформаційних технологій Царева Олександра Степанівна асистент кафедри прикладного програмування та обчислення

Україна

Анотація

Процес сушіння характеризується рядом параметрів: якістю і кількістю сировини і готового продукту, температурою і відносною вологістю середовища, часом перебування продукту в сушарці. Розглядається задача розрахунку оптимальної конструкції барабанної сушарки, що дозволяє ефективно вирішувати проблему її комплексної роботи. Для розв'язання даної задачі по підвищенню надійності роботи барабанної сушарки пропонуємо провести за рахунок забезпечення постійності міжцентрової відстані зубчастого зачеплення приводу барабанної сушарки. Новим є те, що сушарка додатково містить зубчасте колесо, встановлене з можливістю взаємодії із зубчастим вінцем і шестернею. Додатково вона містить також важіль з поздовжнім пазом на одному кінці, яким він встановлений на вихідному валі редуктора з можливістю провертання відносно нього. Оснащення барабанної сушарки пружиною, встановленою між вільним кінцем важеля і основою, забезпечує силове замикання циліндричних опорних поверхонь зубчастого вінця і зубчастого колеса.

Ключові слова: барабанна сушарка, фрикційна передача, зубчасте колесо, бандаж, редуктор, зубчастого вінця, напруження, температурні деформації.

Вступ

Автоматизація цукрової промисловості забезпечує якісну, ефективну роботу всіх технологічних ділянок цукрового заводу тільки за допомогою комплексного підходу до вирішення даної задачі [1,3].

Процес сушіння характеризується рядом параметрів: якістю і кількістю сировини готового продукту, температурою і відносною вологістю середовища, часом перебування продукту в сушарці і ін.

У даній роботі розглянемо барабанні сушарки які застосовують для сушіння сипучих і дрібно-шматкових матеріалів. Такі сушарки мають форму похилого під кутом 4-6° до горизонту порожнього барабана, що обертається зі швидкістю 0,5-8 об/хв. Матеріал, що сушиться, завантажують у верхній кінець барабана і в процесі його обертання пересувається до розвантажувального пристрою. Сушіння здійснюється димовими газами, що надходять з боку завантаження матеріалів і йдуть з кінця вивантаження (деякі сушки працюють за принципом протитечії) [2]. Довжина барабана складає зазвичай 8-14 м при діаметрі від 1,5 до 2,8 м. На більшості цукрових заводів встановлено одно- барабанні сушильно-охолоджуючі установки.

Сушильні установки такого типу мають задовільні технологічні показники, досить компактні, але збільшення їх продуктивності можливе лише через підвищення температури гарячого повітря, що негативно впливає на якість висушеного цукру та приводить до збільшення енерговитрат.

Розглянемо одно-барабанну сушарку [3]. Відома барабанна сушарка, яка містить сушильний циліндричний барабан, оснащений двома опорними бандажами, закріпленими на зовнішній циліндричній поверхні барабану. Сушарка містить також раму (основу), на якій на якій встановлені чотири опорні ролики, причому два опорні ролики (активні), розміщені по одну сторону від осі обертання циліндричного барабану, є привідними і з'єднані з допомогою карданних валів із загальним електроприводом (електродвигун + редуктор) [2].

Обертання сушильного барабану, для здійснення перемішування, висушування і переміщення сировини здійснюється за рахунок фрикційних передач утворених активними привідними роликами і опорними бандажами.

Недоліком відомого апарату є неможливість зміни кута нахилу барабана до горизонту, що не дозволяє регулювати час перебування оброблюваного матеріалу в порожнині барабану у широкому діапазоні величин. Це істотно звужує технологічні можливості апарату.

Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого рішення є барабанний апарат, що містить раму, два опорні пристрої на встановлений на них барабан з двома бандажами [4-6]. Апарат оснащено засобом для регулювання висоти опорних пристроїв, що дає дозвіл змінювати кут нахилу барабана до горизонту, а отже - і швидкість переміщення та інтенсивність перемішування оброблюваного матеріалу в барабанному апараті.

Недолік відомого пристрою полягає у тому, що зміна висотного положення опорних пристроїв здійснюється за допомогою гідравлічних систем - домкратів, що ускладнює конструкцію апарату, робить його менш надійним в експлуатації, не забезпечує надійної фіксації положення опорних пристроїв (відносно горизонту), оскільки можливі протікання в гідравлічних системах. Крім того, оскільки у більшості випадків технологія обробки у барабанних апаратах передбачає нагрівання до певних (часто значних) температур, що теж негативно впливає на стабільність роботи гідравлічних систем (через розширення їх робочої рідини) та всього барабанного апарату в цілому.

В основу роботи одно-барабанної сушарки поставлено задачу удосконалити конструкцію роботи барабанного апарату, для забезпечення зміни та надійної фіксації кута нахилу барабана до горизонту, що досягається за рахунок зведення опорних роликів у одному із опорних пристроїв та одночасного розведення опорних роликів у іншому опорному пристрої.

Поставлена задача вирішується тим, що у барабанному апараті, що містить раму, розміщені на ній два опорні пристрої з опорними роликами, барабан з двома бандажами, які взаємодіють із опорними роликами, та засіб для нахилу барабана, яким оснащені опорні пристрої, новим є те, що кожен із опорних пристроїв виконаний у вигляді двох кареток, в яких встановлені з можливістю обертання опорні ролики, крім того, кожен із опорних пристроїв додатково містить ходовий гвинт і напрямну, яка забезпечує можливість переміщення кареток у горизонтальній площині, ходовий гвинт, встановлений вздовж напрямної і виконаний з двома зовнішніми різьбовими поверхнями з правою та лівою різьбою, які взаємодіють із відповідними внутрішніми різьбовими поверхнями, виконаними у каретках, на кінці ходового гвинта одного з опорних пристроїв встановлено привід обертання ходового гвинта, крім того, барабанний апарат додатково містить засіб для одночасного обертання ходових гвинтів опорних пристроїв, виконаний у вигляді кінематичного ланцюга, що складається із валу та двох пар конічних зубчастих коліс.

Введення у конструкцію опорних пристроїв кареток, на яких розміщені з можливістю обертання опорні ролики дозволяє змінювати міжцентрові відстані в кожній парі опорних роликів і тим самим змінювати висотне положення барабана у вертикальних площинах, що проходять через опорні пристрої.

Оснащення опорних пристроїв напрямними надає можливість поступального переміщення кареткам з опорними роликами у горизонтальній площині.

Введення у конструкцію опорних пристроїв ходових гвинтів із різьбовими поверхнями з правою та лівою різьбою, які взаємодіють із відповідними внутрішніми різьбовими поверхнями, виконаними у каретках забезпечує симетричне (відносно вертикальної площини, що проходить через вісь барабана) переміщення кареток, а отже - і опорних роликів. Взаємодія ходових гвинтів з різьбовими поверхнями обох опорних пристроїв здійснюється шляхом введення у конструкцію барабанного апарату кінематичного ланцюга, який складається із валу та двох пар конічних зубчастих коліс.

Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями

Барабанний апарат працює наступним чином.

Рис. 1. Зміна кута нахилу а барабана

Порожнина барабана 5 заповнюється необхідною кількістю оброблюваного матеріалу 18, після чого барабан 5 своїми бандажами 6 і 7 встановлюється на опорні ролики 3, 4 і. Барабан 5 являє собою порожнистий сталевий циліндр, футерованих всередині вогнетривкими виробами і, який має можливість обертатися навколо своєї осі. Циліндр дещо нахилений до горизонталі і тому оброблюваний матеріали 18, що завантажуються в нього, пересипаються при його обертанні і пересуваються від високого кінця до низького, назустріч тепловим потокам.

Зміна кута нахилу а барабана 5 (Рис.1, фіг. 1) забезпечується шляхом зміни міжцентрових відстаней між опорними роликами 3, 4 та: збільшення міжцентрової відстані І1 між опорними роликами 3 і 4 та зменшенні міжцентрової відстані І2 між опорними роликами для зростання а. Зміна кута а за один оберт корби 14 залежить від кроку різьб 12 і 13 та відстані між опорними пристроями L. барабанний сушарка зубчастий

Здійснюється це за рахунок переміщення кареток 8 і 9 по циліндричним напрямних 10, жорстко закріплених на рамі 1. Таке переміщення забезпечується обертанням ходового гвинта 11, на якому виконані різьбові поверхні 12 і 13 з правою та лівою різьбою відповідно і, які взаємодіють із відповідними внутрішніми різьбовими поверхнями, виконаними у каретках 8 і 9. Саме обертання ходового гвинта 11 виконується відповідним приводом, наприклад, корбою 14, встановленою на одному з кінців ходового гвинта 11 [7].

У випадку частої зміни кута нахилу а барабана 5, або значної його маси, обертання ходового гвинта 11 може здійснюватися електромеханічним приводом, який складається із електродвигуна та редуктора

Для забезпечення одночасної зміни міжцентрових відстаней І1 і І2 в опорних пристроях в конструкції апарату передбачений кінематичний ланцюг, який передає обертання від ходового гвинта 11 . Здійснюється це за допомогою валу та двох пар конічних зубчастих коліс.

Висновок

Запропонована конструкція барабанного апарату суттєво розширює його технологічні можливості, що дозволяє оптимізувати оброблення найрізноманітніших матеріалів. Крім того, запропонований барабанний апарат забезпечує спрощення конструкції (у порівнянні із найближчим аналогом), що здешевлює його проектування, виготовлення та експлуатацію.

Список використаних джерел

1. Ковалюк Д. О., Москвіна С. М. Моделювання теплотехнічних об'єктів з розподіленими параметрами: монографія. Вінниця, 2010.182с.

2. Штангеєв К.О. Сушка цукру та жому в бурякоцукровій галузі. К., 2015.

3. Григорчук Г.В. Методи та засоби підвищення ефективності автоматизованого контролю технологічних процесів на протяглих квазіциліндричних обертових об'єктах. дисертац. досл. доктора філософії 151 Івано-Франківськ.,2021.162 с.

4. Олійник А. П., Григорчук Г. В., Клапоущак О. І., Фешанич Л. І. Оцінка довговічності об'єктів за даними про переміщення точок їх поверхні. Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. 2020. №2. С.158-162.

5. Oliynyk A. P., Grygorchuk G. V., Nezamay B. S., Feshanych L. I. Usage of the apparatus of ordinary differential equations in modelling of economic and environmental systems. Математичне моделювання в економіці. 2019. № 3 (16). С. 57-66.

6. Патент України № 98489 U, МПК F26B 11 /04, опубл. 27.04.2015, Бюл. № 8.

7. Патент України №144470 на корисну модель. Зареєстровано в Державному реєстрі України корисних моделей 12.10.2020.

Размещено на Allbest.ru