Бункерні розхідно-накопичувальні дозатори (ПП НВФ "Мехатроніка", м. Львів)

Бункерні розхідно-накопичувальні дозатори

 

 Серкіз О.Р., Олійник Т.Й., Вагула І.О.

 

ПП НВФ "Мехатроніка", м. Львів

моб.тел. +38(067) 933-90-80

79020 м.Львів, а/с 8780

mechatronika@ukr.net

www.mechatronika.lviv.ua

 

         Конструювання сучасних видів бункерно-дозуючих пристроїв і систем «бункер-живильник-технологічне устаткування» для сипких і рідких продуктів (сировинаготові продукти і напівфабрикативиділилося сьогодні в самостійну область інженерної праціщопостійно   набуває ширшого розвитку в проектно-конструкторських організаціях різних галузей промисловості.

 

         Основні технологічні операції пакування пов’язані  із зміною стану , структурифізичниххімічних та інших властивостейпродукціїта напівфабрикатівформирозмірівстанувластивостей упаковки та її елементіводнак кожна з вказаних операцій чипереходів повинні гарантувати стабільність величини дози запаковуваного (розфасованогопродукту

         В даний час  розрахунок і конструювання бункерно-дозуючих пристроїв для сипких і в'язких  матеріалів базуються, в основному,на використанні  математичних моделей без розгляду об'єкта  в ціломуяк складної фізико-механічної системи. При цьому    відсутнійаналіз    граничних режимів роботи дозуючих пристроївщо повинні гарантувати забезпечення заданої точності дозуваннятобто всегостріше виникає проблема з встановлення взаємозв'язківщо виражають залежність точності дозування від конструктивнихпараметрів дозуючих пристроївхарактеристик потоку матеріалів та параметрів використовуваних систем керування.

 

         Томуна основі наведеногоповстає завдання  знаходження розумного компромісу в системі «точність дози – продукт -конструкція – система керування» для дослідження та створення нових зразків пакувальної технікищо використовуються не тільки влегкій, але і в інших галузях промисловості.

         Пакувальна дільниця з фасування та пакування вказаних видів продукції при безперервному протіканні технологічних процесівскладаєтьсяяк правило, з бункерно-накопичувальної ємності 1 (рис.1) та дозатора 2, який встановлений чи підвішений на системітензометричних опор 3 та має систему пропускних клапанів чи затворівкотрі організують пропускання чи запирання продукції урозхідному шляхопроводі і, зазвичайпрограмований логічний контролер у вигляді вагопроцесоракотрий здатнийяк формуватирізноманітні "рецепти", так і вести облік продукції.

Рис. 1. Бункерно-накопичувальна ємність з дозатором.

 

                   Конструкція підвісної тензовимірювальної опори з прикріпленим давачем наведена на рис 2. Інформація з тензодавачачерез вагопроцесорперетворювач  RS485 і розроблене програмне забезпечення обробляється ПК і дає зміннудобову чи місячнузвітність.

 

 

 

Рис. 2. Конструкція тензометричної опори.

 

                  Тензометрична опора являє собою зварний кронштейн,до складу якого входять верхня опора 1,два бокові швелери 2,двібокові косинки 3,  нижня  перемичка 4 та дві втулки 5. Своїми нижніми косинками 3 кронштейн приварюється до нижньої ємності(дозатора). До верхньої опори 1 за допомогою болтів 14 кріпиться тензодатчик 6.  Конструктивне виконання тензодатчика дозволяєвільно згинатись тензодатчику в області робочих (пружнихдеформацій  (0...0.25мм). Підвіс нижньої дозатора до верхнього бункераустановки в тензоопорі здійснюється за допомогою різьбового пальця 7 та різьбової втулки(гайки) 8. Своїм нижнім кінцем палець 7через гайку 8 опирається на фланець верхнього бункера,  а верхнім кінцем впирається у виїмку тензодавача 6. Контргайка 9 слугуєдля фіксації пальця 7 .  Таким чином на тензодавач 6 постійно діє вага :  в ненавантаженому стані лише вага пустої нижньої ємності,  а в навантаженому стані вага ємності і продукту.  Визначення ваги продукту здійснюється визначаєтьсяяк різниця ваг.

 

 

Розрахунок міцності елементів кронштейну тензометричної опори.

Найбільш напруженими елементами кронштейну тензометричної опори є

верхняопора 1 і бокові швелери 2  (дивись малюнок 1).  Лімітуючим для цих елементів є згинаюче напруження від сили ваги нижньоїємності дозатора . 

Зображення верхньої опори і її розрахункова схема показані на рис.3.

Рис.3. Зображення і розрахункова схема верхньої опори.

 

      Верхня опора являє собою балку,яка опирається на дві вертикальні опори  і на яку посередині  діє сила Р.  Найбільшенапруження виникає по середині  опори.

Величина цього напруження визначається за формулою :

 

 

де   М – згинаючий момент,

 

       W– момент опору січення опори,

 

         - допустиме напруження згину матеріалу опори.

 

      Величина згинаючого моменту в точці О рівна :

 

 

Величина моменту опору січення опори  рівна :

,

де    а = 180мм – довжина січення,   в= 25мм – товщина січення.

Величина допустимого напруження для сталі Ст.3 ГОСТ380-81,з якої зроблена опора,  становить   = 100 МПа.

        Перевіримо напруження в опорі :

 

Розрахункова схема швелерів показана на рис.4.

      

Рис.4.  Розрахункова схема швелерів.

 

     Як видно з рисунка,  на швелери через верхню опору діє зусилля Р, котре намагається їх зігнутиЦьому протидіє моментопору защемлення швелерівщо приварені до нижніх косинок.

       Величина згинаючого напруження в січеннях швелерів рівна :

 

 ,

 

де    М = Р1·l   -  згинаючий момент,

 

        Р1 =   - зусилля,що діє на один швелер  (половина зусилля,що діє на тензоопору)

 

        W– момент опору січення швелера.  Для швелера №10 ГОСТ8240-82 маємо:

 

        W= 34.8см3   = 34800мм3

 

Величина згинаючого моменту,що припадає на один швелер  рівна :

 

           

 

Величина згинаючого напруження в січенні швелера рівна :

 

            

 

Розрахунок міцності зварних з’єднань тензометричної опори.

 

    Схема зварних з’єднань тензометричної опори показана на рис. 5.

Зварні шви на верхній ділянці швелера працюють на зрізВеличина зусилля,що діє на зріз  рівна :

                                                                                                                                                                      

 

де   Р –зусилля на зріз,

 

       К -  величина катетів швів,

 

       L-  довжина швів,

 

        - допустиме напруження зрізу матеріалу шва.  Для ручної дугової зварки

                   маємо  =  60 МПа  (стор.81[1]).                                                                                                      

 

   

Рис.5. Схема зварних швів тензометричної опори.

Розрахуємо величину напруження для верху швелера.

 

Приймаємо :

 

-         зусилля  на зріз Р = 5500 Н,

 

-         величина катетів швів К = 6мм,

 

-         довжина швів на верху швелера:  для двох швелерів,приварених круговим швом по контуру,L= 2·380мм = 760мм.

 

Нижні частини швелерів працюють на згин.  Величина моменту опору,що

виникає у нижньому защемленні швелерів,рівна :

 

                                          [1]                                                                                                          

 

 

   звідки величина напруження зрізу рівна :

 

      

   У формулі для напруження на зріз маємо :

 

-         М = 253000 Нмм – згинаючий момент,розрахований раніше

 

К = 6 мм– величина катетів швів,

 

L  -  сумарна довжина відрізків ABi  DC.  Для двох швелерів  маємо :

 

L= 140·4 =560мм.

 

h– сумарна довжина відрізків ВС. Для двох швелерів маємо :

 

h= 100·2 = 200мм.

Визначаємо величину напруження зрізу :

  Таким чином,  зварні з’єднання тензометричної опори відповідають умовам міцності.

         На рис.6. представлена конструкція тензоопори при базуванні ємності дозатора на опорну поверхнюНа даному рисунку 1 –ємність дозатора, 2 – лапа тензоопори, 3 – тензодавач, 4 – регульований підп'ятник, 5 – опорна поверхня.

Рис. 6. Базування ємності дозатора на опорну поверхню.

 

         Система бункерних вагових дозаторів для приготування багатокомпонентних сумішей чи розчинів різної концентраціїпредставлена на рисунку 7.

Рис.8. Автоматичний затвор з пневмоприводом фірми "Festo

 

 На даному рисунку 2 та 7 – ємності дозаторівщо знаходяться на тензодавачах, 3,4 та 8,9 запірна арматура з автоматичнимприводом, 5 – гофрований патрубок, 6 – шнековий транспортерНа базовий (основнийдозаторяк правило, "працюютьдекількадопоміжних, які за певними рецептами поставляють певну кількість різних продуктівщо входять в суміш. В дозаторі 7 різнікомпоненти перемішуються мішалкою (на рис. не показано) і є готові для подальшого фасування автоматичного керуваннявагопроцесором затвором(краном) 8. Приклад кранового затвору з пневмоприводом фірми "Festoпоказаний на рисунку 8.

рис. 8

Література.

 

1.     Д.Н.  Решетов.  Детали машин. 4-е издание . Москва.  Машиностроение.  1989.

2.     В.И.  Анурьев.  Справочник конструктора-машиностроителя.

МоскваМашиностроение. 1980.