Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором
Встановлені основні закономірності стабілізації руху закладального матеріалу на завантажувальній ділянці вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Визначені
 параметри, що характеризують приведення закладального матеріалу в зважений стан з урахуванням комплексного віброаеродин...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2010
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33521 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 226-231. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860102960163323904 |
|---|---|
| author | Пономаренко, С.Н. |
| author_facet | Пономаренко, С.Н. |
| citation_txt | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 226-231. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Встановлені основні закономірності стабілізації руху закладального матеріалу на завантажувальній ділянці вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Визначені
параметри, що характеризують приведення закладального матеріалу в зважений стан з урахуванням комплексного віброаеродинамічного впливу на завантажувальній ділянці.
Basic conformities to law of stabilizing of motion of attle are set on the loading area of vibropneumonic-transport machines with ring ejector. Parameters are certain, characterizing restoring of 
attle to a self-weighted state taking into account complex vibroaerodynamic influence on a loading 
area.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:30:00Z |
| format | Article |
| fulltext |
226 "Геотехническая механика"
УДК 622.647.7+622.648.004.3:622.023.65
С.Н. Пономаренко, м.н.с.
(ИГТМ НАН Украины)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТАБИЛИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ
ЗАКЛАДОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВИБРОПНЕВМОТРАНСПОРТНЫХ
МАШИНАХ С КОЛЬЦЕВЫМ ЭЖЕКТОРОМ
Встановлені основні закономірності стабілізації руху закладального матеріалу на заван-
тажувальній ділянці вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Визначені
параметри, що характеризують приведення закладального матеріалу в зважений стан з ура-
хуванням комплексного віброаеродинамічного впливу на завантажувальній ділянці.
DETERMINATION OF PARAMETERS OF STABILIZING OF
MOTION OF ATTLES IN VIBRO-PNEUMONIC-TRANSPORT
MACHINES WITH RING EJECTOR
Basic conformities to law of stabilizing of motion of attle are set on the loading area of vibro-
pneumonic-transport machines with ring ejector. Parameters are certain, characterizing restoring of
attle to a self-weighted state taking into account complex vibroaerodynamic influence on a loading
area.
Математические модели, описывающие движение в вибропневмотранспорт-
ных машинах (ВПМ) единичной частицы транспортируемого материала при
комплексном воздействии на нее виброаэродинамических сил приведены в ра-
ботах [1, 2], в которых исследованы различные варианты режимов транспорти-
рования сыпучих материалов. Однако применение этих моделей для описания
движения потока транспортируемого материала затруднено в связи с неодно-
родностью фракционного состава закладочного материала и сложностью меха-
низма взаимодействия частиц транспортируемого материала как между собой,
так и с несущей средой и загрузочным органом. Поэтому, вполне допустимо
для прямолинейного движения потока частиц закладочного материала во взве-
шенном состоянии не учитывать некоторые виды действующих на единичную
частицу сил.
Для построения расчетной модели движения закладочного материала на
участке его загрузки в ВПМ, представим ограниченный объем перемещаемой
ВПМ твердой фазы аэросмеси в виде дисперсоида, основное дифференциаль-
ное уравнение прямолинейного движения которого будет иметь вид [3–5]
g
g
fFF
dt
ld
g
F
−= µ2
2
, (1)
где Fg и Fµ – соответственно сила тяжести дисперсоида и аэродинамическая
сила; l – перемещение; g – ускорение свободного падения; t – время; f– коэф-
фициента обобщенного сопротивления среды (транспортируемого закладочно-
го материала).
В общем случае при определении коэффициента обобщенного сопротивле-
ния среды f необходимо учитывать фракционный состав загружаемого закла-
дочного материала, его вес, липкость и проницаемость, силу трения с поверх-
Выпуск № 91 227
ностью вибролотка и действующие виброаэродинамические силы. Поэтому, на
загрузочном участке ВПМ с кольцевым эжектором, учитывая сложность меха-
низма действующих на дисперсоид сил и неоднородность фракционного соста-
ва транспортируемого материала, получить точное численное значение коэф-
фициента f расчетным путем не представляется возможным и его, как правило,
необходимо определять экспериментально для каждого конкретного случая.
Расписав значения силы тяжести дисперсоида и аэродинамической силы [3–
5] и учитывая зависимость коэффициентов сопротивления от параметра Рей-
нольдса, отнесенного к соответствующей скорости движения, после математи-
ческих преобразований равенства (1) получим:
( )
f
dl
ud
g
−
υ
υ=
υ−∑
3/2
г
от
2
отср,
2
1
. (2)
где uΣ,ср – средняя скорость смешанного потока воздуха в начале транспорт-
ного трубопровода ВПМ; υот – относительная скорость движения дисперсоида
на загрузочном участке; υг – гидравлическая крупность транспортируемого за-
кладочного материала.
Введя обозначения x0=u∑,ср/υг; x=υот/υг и проинтегрировав уравнение (2) в
пределах от xн = υв,ср/υг до xк = ст
ср, ∑υ / υг (где υв,ср – средняя скорость движения
материала на вибрационном участке, ст
ср, ∑υ – скорость дисперсоида в конце уча-
стка стабилизации) и соответственно l =0 и l = lст , получим:
( )( )
( )( )
( )
( )( )223
32
3
1
6
1
6
2
31
н
31
к
32
нк
31
2
н
31
кк
3132
2
к
31
нн
3132
31
0
32
нк
2
г
ст
+++
−
+
+
−++
−++
+−−υ=
///
/
///
///
/
/
ln
fxfxf
xxf
arctg
xfxxff
xfxxff
f
xf
xx
g
l
(3)
Среднюю скорость движения дисперсоида на участке стабилизации lст в со-
ответствии с общепринятыми допущениями определим как υ∑,ср=lст/t, где t –
время, за которое частицы перемещаемого закладочного материала на участке
lст переходят во взвешенное состояние. Это время определяется из решения
дифференциального уравнения приведения одиночного дисперсоида во взве-
шенное состояние (1) с учетом того, что, отср, υ−= Σu
dt
dl
. Таким образом, с уче-
том принятых обозначений:
dt
fx
dx
g
=
−
υ−
3/2
г . (4)
228 "Геотехническая механика"
Интегрируя равенство (4) в пределах 0 → t и соответственно xн → xк для
xк =1 получим время, за которое дисперсоид переходит во взвешенное состоя-
ние, при помощи которого определим среднюю скорость движения дисперсои-
да на участке стабилизации:
( )( )
( )( )
( )
( )( )
( )( )
( )( )
( )
( )( )
223
132
3
1
1
1
6
1
223
132
3
1
1
1
6
1
6
1
31
н
3132
н
31
31
231
нн
3132
2
н
313132
31
31
н
3132
н
31
2
н
313132
231
нн
3132
31
0
32
нср,
+++
−
−
−
−++
−++
+++
−
+
+
−++
−++
+−−υ=υΣ
///
/
/
///
///
/
///
/
///
///
/
/
ln/
/
ln
fxff
xf
arctg
f
fxxff
xfff
f
fxff
xf
arctg
xfff
fxxff
f
xf
xs
(5)
Средняя скорость υв,ср движения закладочного материала на вибрационном уча-
стке ВПМ определяется по формуле [6]:
υв,ср = (k1 − k2sinβ )Aωcosδ
δω
β−
242
22
1
sin
cos
A
g
, (6)
где k1 и k2 – эмпирические коэффициенты, принимаемые для транспорти-
руемых материалов с объемной плотностью 2,0÷2,2 т/м3
ориентировочно k1 =
1÷÷÷÷1,08 и k2 = 2 ÷ 1,8 [6]; β и δ – соответственно углы наклона вибрирующей
поверхности к горизонту и направления действия вынуждающей силы; A и ω –
соответственно амплитуда и частота колебаний вибрирующего органа ВПМ.
Коэффициент режима Kр, характеризующий режим работы загрузочного ор-
гана ВПМ, определяется по равенству [6]:
Кр = (Аω2sinδ) / (gcosβ). (7)
Введя обозначения Lст=(glст)/(2
2
г
υ ); υст=υΣ,ср/υг и fcт =f1/3, для xк =1 уравнения
(4) и (5) примут вид:
( )( )
( )( )
( )
( )( )223
132
3
1
1
1
6
1
6
1
стнст
2
ст
нст
2
нстст
2
ст
2
стннст
2
ст
ст
0
2
ст
нст
+++
−
+
+
−++
−+++−−=
fxff
xf
arctg
xfff
fxxff
f
xf
xL ln
;
Выпуск № 91 229
( )( )
( )( )
( )
( )( )
( )( )
( )( )
( )
( )( )
223
132
3
1
1
1
6
1
223
132
3
1
1
1
6
1
6
1
стнст
2
ст
нст
ст
2
стннст
2
ст
2
нстст
2
ст
ст
стнст
2
ст
нст
2
нстст
2
ст
2
стннст
2
ст
ст
0
2
ст
нст
+++
−
−
−
−++
−++
+++
−
+
+
−++
−++
+−−=υ
fxff
xf
arctg
f
fxxff
xfff
ffxff
xf
arctg
xfff
fxxff
f
xf
x
ln/
ln
На рис. 1, 2 представлены расчетные зависимости, построенные по выше
приведенным формулам, и экспериментальные данные по определению в ВПМ
длины участка стабилизации и скорости движения закладочного материала от
параметров виброаэродинамического воздействия.
Рис. 1 – Зависимость длины участка стабилизации движения закладочного материала на
загрузочном участке ВПМ: 1, 2 и 3 – соответственно результаты расчета для x0=0; 0,3 и 0,6.
Рис. 2 – Зависимость скорости стабилизации движения закладочного материала на
загрузочном участке ВПМ: 1, 2 и 3 – соответственно результаты расчета для x0=0; 0,3 и 0,6.
230 "Геотехническая механика"
При расчете средней скорости вибротранспортирования υв,ср (параметров виб-
рационного воздействия) приняты значения коэффициентов k1=1,08; k2 =1,8; угла
направления вибрации δ=30 град и угла наклона вибрирующей поверхности
вибролотка к горизонту β=0 град, а коэффициент режима Kр, согласно [2], вы-
бран Kр=3.
Обобщенный коэффициент сопротивления f движению дисперсоида можно
рассматривать в качестве коэффициента приведенного трения, который соглас-
но [2], определяется как f=Mg(Kр)tgρf (где Mg(Kр)<1 – коэффициент снижения
трения при вибропневмотранспортировании, значения которого исследованы в
работе [2]; ρf=arctg fтр – угол трения скольжения; fтр – коэффициент трения). Со-
гласно [1, 2], fтр=0,4÷0,5. Принимая Mg(Kр)=0,75 и fтр=0,5, получим для по-
строения расчетных зависимостей значение f=0,35.
В соответствии с результатами теоретических и экспериментальных иссле-
дований процесса пневмотранспортирования различных видов сыпучих мате-
риалов, в том числе и закладочных [3], на загрузочном участке ВПМ с доста-
точной степенью точности можно принимать υг=υтр, где υтр – скорость трога-
ния. Для материалов с объемной плотностью 2,0÷2,2 т/м3
и расчетной крупно-
стью 40 ÷45 мм в этой же работе было получено значение υтр=8 м/с, которое ис-
пользовано при построении расчетных зависимостей и обработке результатов
экспериментальных исследований, приведенных на рис. 1, 2.
В качестве параметра аэродинамического влияния на транспортируемый за-
кладочный материал принята скорость эжектируемого потока воздуха, которая
в расчете принята по результатам экспериментальных исследований.
Экспериментальные исследования проводились на специально оборудован-
ном стенде ВПМ с кольцевым эжектором на территории опытно-
промышленного полигона ИГТМ НАН Украины. В качестве исследуемых при
транспортировании ВПМ материалов использовалась угольная порода, щебенка
фракцией 20-40 и 60-80 мм, керамзит и глина.
Экспериментальные исследования и расчет с варьированием эмпирических
коэффициентов k1 и k2 показали, что вследствие малых значений измеряемого
параметра (υв,ср≤0,7 м/с) и погрешностью измерений 10-15%, различия при оп-
ределении средней скорости транспортирования угольной породы, щебенки,
керамзита, гравия и глины находились в пределах погрешности измерений.
Поэтому для проведения анализа полученных данных были приняты обобщен-
ные результаты по всей группе исследуемых материалов, которые соответст-
вуют применяемым в горнодобывающей промышленности закладочным мате-
риалам по плотности и гранулометрическому составу.
Как видно из представленных на рис. 1 – рис. 2 результатов, на загрузочном
участке ВПМ длина участка стабилизации движения закладочного материала и
скорость его перемещения линейно зависят от параметров виброаэродинамиче-
ского воздействия, убывая с ростом υв,ср и возрастая с увеличением υΣ,ср, при
этом для закладочных материалов диапазон рациональных значений 9<lст≤11 м
и 13≤υΣ,ср≤18 м/с обеспечивается при 0,2≤υв,ср≤0,5 м/с.
Выпуск № 91 231
На рис. 3 приведены зависимости средней скорости вибротранспортирова-
ния ВПМ исследуемых материалов без эжектирования и с эжектированием воз-
духа из атмосферы от аплитудно-частотной характеристики ВПМ при β=0.
а) б)
Рис. 3 – Экспериментальные данные и расчетные зависимости средней скорости вибротранс-
портирования исследуемых материалов ВПМ: (а – без эжектирования; б – с эжектированием;
сплошные линии – результаты расчета для δ =300; пунктирные – δ =400; штрихпунктирные – δ
=500) для амплитуды колебаний: 1 – 0,002 м; 2 – 0,004 м; 3 – 0,006 м.
Как следует из рис. 3, при малых скоростях вибротранспортирования закла-
дочных материалов (υв,ср≤0,1 м/с) использование вынуждающей силы более
эффективно с увеличением ее угла действия δ. В диапазоне скоростей
0,1≤υв,ср≤0,3 м/с происходит перемена эффективности использования вынуж-
дающей силы в сторону уменьшения угла δ, а максимальное значение средней
скорости транспортирования обеспечивается при δ=300, А=0,006 м и макси-
мально возможной частоте вынужденных колебаний ω.
Таким образом, анализ полученных результатов и данных, приведенных в
работах [1, 2, 5] показывает, что рациональными параметрами вибрационного
воздействия на перемещаемый закладочный материал, обеспечивающими ре-
жим работы ВПМ со скоростью вибротранспортирования в диапазоне
0,2≤υв,ср≤0,5 м/с, при δ=30 град, β=0 град и f=0,35 можно считать значение час-
тоты колебаний вибролотка ω≤60 Гц и амплитуды А≥0,01 м.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Потураев В.Н. Вибрационно-пневматическое транспортирование сыпучих материалов/ В.Н. Потураев,
А.И. Волошин, Б.В. Пономарев. – К. : Наук. думка, 1989. – 248 с.
2. Волошин А.И. Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов / А.И. Волошин, Б.В. Понома-
рев.– Киев: Наук. думка, 2001. – 521 с.
3. Клячко Л.С. Пневматический транспорт сыпучих материалов / Л.С. Клячко, Э.Х. Одельский, Б.М. Хру-
сталев.– Минск: Наука и техника, 1984. – 216 с.
4. Потураев В.Н. Определение основных параметров виброаэродинамической загрузки сыпучим материа-
лом пневмотранспортных установок эжекторного типа / В.Н. Потураев, А.И. Волошин, С.Н. Пономаренко //
Вибрационные и волновые транспортно-технологические машины.– Киев: Наук. думка,1991.–С.22– 30.
5. Механика вибрационно-пневматических машин эжекторного типа / В.Н. Потураев, А.Ф. Булат, А.И.
Волошин [и др.]. – Киев: Наукова думка, 2001. – 176 с.
6. Вибрационные машины для выпуска и доставки руды / В.Н. Потураев, В.И. Дырда, О.К. Авдеев
[и др.].– Киев: Наук. думка, 1981. – 152 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33521 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:30:00Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пономаренко, С.Н. 2012-05-28T15:45:29Z 2012-05-28T15:45:29Z 2010 Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 226-231. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33521 622.647.7+622.648.004.3:622.023.65 Встановлені основні закономірності стабілізації руху закладального матеріалу на завантажувальній ділянці вібропневмотранспортних машин з кільцевим ежектором. Визначені
 параметри, що характеризують приведення закладального матеріалу в зважений стан з урахуванням комплексного віброаеродинамічного впливу на завантажувальній ділянці. Basic conformities to law of stabilizing of motion of attle are set on the loading area of vibropneumonic-transport machines with ring ejector. Parameters are certain, characterizing restoring of 
 attle to a self-weighted state taking into account complex vibroaerodynamic influence on a loading 
 area. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором Determination of parameters of stabilizing of motion of attles in vibro-pneumonic-transport machines with ring ejector Article published earlier |
| spellingShingle | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором Пономаренко, С.Н. |
| title | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором |
| title_alt | Determination of parameters of stabilizing of motion of attles in vibro-pneumonic-transport machines with ring ejector |
| title_full | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором |
| title_fullStr | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором |
| title_full_unstemmed | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором |
| title_short | Определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором |
| title_sort | определение параметров стабилизации движения закладочных материалов в вибропневмотранспортных машинах с кольцевым эжектором |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33521 |
| work_keys_str_mv | AT ponomarenkosn opredelenieparametrovstabilizaciidviženiâzakladočnyhmaterialovvvibropnevmotransportnyhmašinahskolʹcevyméžektorom AT ponomarenkosn determinationofparametersofstabilizingofmotionofattlesinvibropneumonictransportmachineswithringejector |