Пристрій для усунення зависання сипкого матеріалу або руйнування його своду

Abstract

Розглянуто питання рівномірної подачі сипучих матеріалів у дробарку, забезпечення саморегулювання подання зерна в подрібнювальну камеру, швидкої переналадки машини при її високій експлуатаційній технологічності. Аналіз досліджень виявив актуальність проблеми вивантаження сипучих матеріалів з ємності, внаслідок сводоутворення, зависань, злежування, нерівномірного витікання й інших факторів, що спричиняють порушення технологічного процесу і спричиняють застосування ручних операцій. Для вирішення поставленої задачі та визначення конструкції основні її вузли було змодельовані у графічному редакторі, запропоновано електричну принципову схему, розроблено креслення, відповідно до яких було виготовлено дослідний зразок для випробування в лабораторних умовах. В якості блоку керування було використано мікроконтролер ATmega328 що змонтовано на платі Arduino Nano. Проведено модернізацію молоткової дробарки із бункерним завантаженням з метою підвищення надійності та зменшення енерговитрат, небезпечності експлуатації дозатора сипких матеріалів за рахунок комплектації її мехатронним пристроєм. До складу мехатронного пристрою входять джерело світлового випромінення, фотоелемент, блок керування, малогабаритний електропривод, пробиваючий елемент, блок світлової та/або звукової сигналізації. Наведено алгоритм усунення зависання сипкого матеріалу або руйнування його своду. Зазначено, що частота контролю руху матеріалу крізь горловину бункера складає 1…1000 разів за секунду. Запропонована конструкція дробарки, дозволяє забезпечити її високий рівень експлуатаційної технологічності за рахунок використання мехатронного пристрою для забезпечення усунення зависання сипкого матеріалу або руйнування його своду в горловині бункера за короткий проміжок часу. Зменшення енергоємності дробарки за рахунок зміни режиму роботи привода та/або його відключення після завершення подрібнення сипкого матеріалу. Алгоритм роботи пристрою, забеспечує якісний контроль руху сипкого матеріалу, умови та порядок роботи пристрою. Обґрунтовано критерії вибору елементної бази, вказано можливі напрямками удосконалення розробленого пристрою. Дослідним шляхом встановлено працездатність запропонованої конструкції та ефективність її роботи. Запропонована конструкції є простота для виготовлення, має високу надійність та малогабаритність при низькій собівартості. Крім того, впровадження цієї або подібних мехатронних систем також дає такі переваги як високу якість реалізації складного та точного руху виконавчих механізмів унаслідок застосування методів інтелектуального керування; можливість дистанційного моніторингу та контролю режимів роботи обладнання; можливість інтегрування функціональних модулів у складні системи та комплекси під конкретні завдання замовника.

Рассмотрен вопрос равномерной подачи сыпучих материалов в измельчитель, обеспечение саморегулирования транспортировки зерна в измельчительную камеру, быстрой переналадки машины при ее высокой эксплуатационной технологичности. Анализ исследований обнаружил актуальность проблемы выгрузки сыпучих материалов из емкости, в результате сводообразования, зависаний, слеживания, неравномерного истекания и других факторов, которые вызывают нарушение технологического процесса и вызывают применение ручных операций. Для решения поставленной задачи и определения конструкции основные узлы были смоделированны в графическом редакторе, предложена электрическая принципиальная схема, разработаны чертежи, в соответствии с которыми был изготовлен опытный образец для испытания в лабораторных условиях. В качестве блока управления был использован микроконтроллер ATmega328, смонтированый на плате Arduino Nano. Проведена модернизация молотковой дробилки с бункерной загрузкой с целью повышения надежности и уменьшения энергозатрат, безопасности эксплуатации дозатора сыпучих материалов за счет комплектации ее мехатронным устройством. В состав мехатронного устройства входят источник светового излучения, фотоэлемент, блок управления, малогабаритный электропривод, пробивающий элемент, блок световой и/или звуковой сигнализации. Приведен алгоритм устранения зависания сыпучего материала или разрушения его свода. Отмечено, что частота контроля движения материала сквозь горловину бункера составляет 1…1000 раз за секунду. Предложенная конструкция дробилки, позволяет обеспечить ее высокий уровень эксплуатационной технологичности за счет использования мехатронного устройства для обеспечения устранения зависания сыпучего материала или разрушения его свода в горловине бункера за короткий промежуток времени. Уменьшение энергоемкости дробилки за счет изменения режима работы привода и/или его отключения по завершению измельчения сыпучего материала. Алгоритм работы устройства, обеспечивает качественный контроль движения сыпучего материала, условия и порядок работы устройства. Обоснованы критерии выбора элементной базы, указаны возможные направлениями усовершенствования разработанного устройства. Опытным путем установлено работоспособность предложенной конструкции и эффективность ее работы. Предложенная конструкция проста в изготовлении, имеет высокую надежность и малогабаритность при низкой себестоимости. Кроме того, внедрение этой или подобных мехатронных систем также дает такие преимущества как высокое качество реализации сложного и точного движения исполнительных механизмов вследствие применения методов интеллектуального управления; возможность дистанционного мониторинга и контроля режимов работы оборудования; возможность интегрирования функциональных модулей в сложные системы и комплексы под конкретные задачи заказчика.

The question of the steady supply of bulk materials to the chopper, ensuring self-regulation of the grain transportation to the grinding chamber, and quick changeover of the machine at its high process ability is considered. Analysis of the research revealed the urgency of unloading bulk materials problem from the tank, as a result of arching, freezing, caking, unsteady flowing and other factors that cause the process disruption and cause the manual operation usage. To solve the problem and determine the design, the main components were modeled in a graphic editor, an electrical schematic diagram was proposed, and drawings were developed, in accordance with it a prototype was designed for testing under laboratory conditions. The ATmega328 microcontroller was used as a control unit and is mounted on the Arduino board Nano. The hammer crusher with bunker loading was upgraded to increase reliability and reduce energy consumption, and to ensure safe operation of the bulk materials dispenser due to its configuration with a mechatronic device. The mechatronic device includes a light source, a photocell, a control unit, a compact electric drive, a piercing element, and a light and / or sound alarm unit. The algorithm for removing congestion loose material or destruction of its arch is set. It is noted that the frequency of controlling the material movement through the silo neck is 1 ... 1000 times per second. The proposed design of the crusher allows ensuring the high level of operational manufacturability due to the use of mechatronic devices to ensure the elimination of freezing bulk material or the destruction of its arch in the mouth of the bunker in a short period. Reducing the energy intensity of the crusher due to a change in the mode of operation of the drive and / or its deactivation upon completion of the grinding of bulk material. The algorithm of the device provides high-quality control of the movement of bulk material, the conditions and the order of operation of the device. The criteria for the choice of the element base are substantiated; possible directions for the improvement of the developed device are indicated. The proposed design performance and the effectiveness of its work is experimentally determined. The proposed design is easy to manufacture and has high reliability and small size at low cost. Furthermore, introducing of this or similar or mechatronic systems also gives advantages such as high quality implementation of complex and precise movements of the actuators due to the use of intelligent control methods; possibility of remote monitoring and control of equipment operation modes; the ability to integrate functional modules into complex systems and complexes for specific customer tasks.