Математичне моделювання взаємовпливу динамічних характеристик сипкої сировини у процесі вібраційної сепарації

Ключові слова: динамічні характеристики, амплітуда, частота, сипка сировина, математична модель

Анотація

Здійснено огляд останніх досліджень у сфері вібраційної сепарації сипкої сировини. Виявлено, що на продуктивність процесу сепарації впливають не тільки конструкційні характеристики вібраційного сепаратора, зокрема довжина, кут нахилу та ємність робочого корпуса, але й динамічні процеси, які відбуваються у сипкій сировині у процесі сепарації. Ефективність процесу сепарації істотно залежить від взаємовпливу швидкості завантаження, руху сипкої сировини вздовж сита вібраційного сепаратора та її амплітудо-частотних характеристик. На підставі здійсненого огляду встановлено актуальність подальшого дослідження цих параметрів. Використовуючи методи нелінійної механіки, побудовано математичну модель руху шару сипкої сировини по ситу вібраційного сепаратора. При цьому шар сировини моделюється пружною балкою, яка контактує пружно, жорстко або як шарнірно закріплена зі стінками робочого контейнера. Отримано графічні залежності впливу швидкості руху шару сипкої сировини на амплітуду та частоту її коливань. Отримані математична модель та графічні залежності показують, що значне збільшення швидкості руху сипкої сировини вздовж сита призводить до спадання амплітуди та незначного зростання частоти коливань шару завантаженої сировини. Аналогічно і сталі складові швидкостей впливають на збільшення власної частоти коливань сипкої сировини, що відповідно погіршує ефективність проходження частинок крізь сито сепаратора. Невеликі швидкості руху шару сипкої сировини призводять до зростання амплітуди коливання та зменшення частоти коливання, що сприяє підвищенню прохідності частинок сировини та збільшенню продуктивності процесу сепарації. Отримані дослідження дають змогу покращити ефективність процесу сепарування, регулювати процеси, які відбуваються у сипкій сировині та підвищити швидкість її проходження крізь отвори сита. Побудована математична модель може слугувати основою для подальших досліджень зміни фізико-механічних характеристик сипкої сировини на її динамічні показники в процесі вібраційної сепарації.

Біографії авторів

Д. П. Ребот, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, асистент, кафедра проектування та експлуатації машин

В. Г. Топільницький, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра проектування та експлуатації машин

Посилання

Chi Yu, Xinwen Wang, Kunfeng Pang, et. al. (2020). Dynamic characteristics of a vibrating flip flow screen and analysis for screening 3 mm iron ore. Shock and Vibration, 31(6). https://doi.org/10.1155/2020/1031659

Evtukov, S. A., Sizikov, & V. S., Rajczyk, J. (2016). Modelirovanie processa peremescheniia sypuchey sredy po sytu vibroydarnogo grohota. Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej Budownictwo, 22, 86–94. https://doi.org/10.17512/znb.2016.1.07

Fernandeza, J. W., Clearya, P. W., Sinnotta, M. D., & Morrison, R. D. (2011). Using SPH one-way coupled to DEM to model wet industrial banana screens. Minerals Engineering, 24(8), 741–753. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2011.01.004

Honghai, Liu, Jie Jia, Nieyangzi, Liu, et. al. (2018). Effect of material feed rate on sieving performance of vibrating screen for batch mixing equipment. Powder Technology, 338, 898–904. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.07.046

Junpeng, Qiao, et. al. (2018). Research on screening mechanism and parameters optimization of equal thickness screen with variable amplitude based on DEM simulation. Powder Technology, 331(15), 296–309. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.03.031

Lapshyn, V. L., Rydyh, A. V., & Glyhov, A. V. (2015). Matematicheskoe modelirovanie procesa vibracionnogo dvigeniia chastici materiala po rabochemy organy separatora. Scientific Bulletin of Irkutsk State Technical University, 3(98), 49–55.

Nicolus, Rotich, Ritva, Tuunila, et. al. (2017). Dynamic and perturbative system analysis of granular material in a vibrating screen. Advanced Powder Technology, 28(12), 3257–3264. https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.09.031

Rebot, D. P., Topilnytskyy, V. G. (2018). Matematychna model vyznachennia zminy amplitydu ta chastoty kolyvannia sypkogo materialy v procesi vibroseparacii. Scientific Bulletin of UNFU, 28(2), 164–166. https://doi.org/10.15421/40280231

Stotsko, Z. A., Rebot, D. P. (2014). Vplyv dynamiky ryhy sypkogo seredovyshcha na prodyktyvnist vibraciynych separatoriv. Naykovyi ghyrnal Technologichni Kompleksy, 1(9), 150–153.

Wang, L., Ding, Z., et al. (2017). Kinematics and dynamics of a particle on a non-simple harmonic vibrating screen. Particuology, 32, 167–177. https://doi.org/10.1016/j.partic.2016.11.002

Zheng Wang, Nicholas J. Miles, et. al. (2016). Recycling oriented vertical vibratory separation of copper and polypropylene particles. Powder Technology, 301, 694–700. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2016.06.003

Zhenqian, Wang. (2019). Research on impact characteristics of screening coals on vibrating screen based on discrete-finite element method. Energy Sources, 42(16), 1963–1976. https://doi.org/10.1080/15567036.2019.1604905

Опубліковано
2021-04-29
Як цитувати
Ребот, Д. П., & Топільницький, В. Г. (2021). Математичне моделювання взаємовпливу динамічних характеристик сипкої сировини у процесі вібраційної сепарації. Науковий вісник НЛТУ України, 31(2), 88-92. https://doi.org/10.36930/40310214
Розділ
Технологія та устаткування