ISSN 2658-6525 (Online)
ISSN 2658-4123 (Print)
Основан в 1990 году
Реестровая запись
ПИ № ФС 77-74640
от 24 декабря 2018 г.

Вы здесь: Главная Архив статей (2014-2016) 2025 №2 Список статей 02. Карцев И. С. Повышение производительности конических мельниц за счет использования внешних колебаний

PDF Скачать статью в pdf.

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202502.204-224

EDN: https://elibrary.ru/ghknba

УДК 621

 

Повышение производительности конических мельниц за счет использования внешних колебаний

 

Карцев Иван Сергеевич
аспирант по направлению подготовки «Машиностроение» Института машиноведения  имени А. А. Благонравова Российской академии наук (101000, Российская Федерация,  г. Москва, Малый Харитоньевский переулок, д. 4), ORCID: https://orcid.org/0009-0002-6203-441X, Researcher ID: MZS-1029-2025, Scopus ID: 57221442149, SPIN-код: 9993-4937, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Аннотация
Введение. В условиях растущих требований  к эффективности переработки  зерновых культур актуальной задачей становится повышение производительности мельничного оборудования. Одной из ключевых  проблем является неравномерная подача зерна в зону размола. Предлагается использование внешних колебаний, совпадающих с резонансной частотой зерна, для повышения равномерности подачи и ориентации зерен, что может  сократить время обработки.
Цель исследования. Определить влияние внешнего колебательного воздействия на динамику движения и ориентацию зерна ячменя  при подаче в конические мельницы для повышения производительности и  энергоэффективности процесса размола.
Материалы и методы. Для получения необходимых для расчета данных  проводилось численное моделирование,  модальный анализ в ANSYS,  определение собственных частот  колебаний зерна ячменя.
Результаты исследования. Проведено теоретическое обоснование.  Выведены уравнения движения зерна по колеблющейся поверхности  загрузочного  бункера, рассчитана средняя скорость движения  зерна ячменя с учетом внешнего колебательного воздействия.  Выполнена экспериментальная проверка: лабораторная установка с вибромотором и  измерительной системой. Проведено сравнение времени размола зерна с включением и  без включения внешнего колебательного воздействия. Моделирование показало, что  при воздействии колебаний с частотой 4 394 Гц средняя скорость движения зерна  возрастает с 0,70 до 0,96 м/с (рост на 27 %). Эксперимент подтвердил снижение  времени размола партии зерна на 23,89 %. Вычислена экономия энергозатрат: снижение  до 20,96 % по сравнению с режимом без внешнего колебательного воздействия.
Обсуждение и заключение. Результаты демонстрируют, что применение  внешнего колебательного воздействия, синхронизированного с собственной частотой  колебаний зерна, значительно повышает производительность мельниц за счет улучшенной  подачи и ориентации материала. Метод доказал энергоэффективность и может быть  масштабирован  на промышленные установки.

Ключевые слова: коническая мельница, размол зерна, колебательное  воздействие,  производительность  мельниц, численное моделирование

Конфликт интересов: автор заявляет  об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Карцев И.С. Повышение производительности конических  мельниц за счет использования  внешних колебаний.  Инженерные технологии и системы. 2025;35(2):204–224.  https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202502.204-224

Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 09.12.2024;
поступила после рецензирования 24.12.2024;
принята к публикации 09.01.2025

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Клепиков С.И. Вибрационные загрузочные устройства с безотрывными режимами транспортирования. Вестник ТОГУ. 2016;(4):81–86. https://elibrary.ru/ygjert
  2. Cai H., Miao G. Shear Flow Dynamics in Vibrated Granular Materials: Analysis of Viscosity Transitions and Non-Newtonian Behaviors. International Journal of Multiphase Flow. 2024;178:104891. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2024.104891
  3. Clark A.H., Brodsky E.E., Nasrin H.J., Taylor S.E. Frictional Weakening of Vibrated Granular Flows. Physical Review Letters. 2023;130:118201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.118201
  4. Sonar P., Bhateja A., Sharma I. Granular Flows Over Normally Vibrated Inclined Bases. Physical Review Fluids. 2024;9:124304. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.9.124304
  5. Carlevaro C.M., Kuperman M.N., Bouzat S., Pugnaloni L.A., Madrid M.A. On the use of Magnetic Particles to Enhance the Flow of Vibrated Grains Through Narrow Apertures. ArXiv Is Hiring aDevOps Engineer. 2021:2106.14864. https://doi.org/10.48550/arXiv.2106.14864
  6. Plati A., Puglisi A. Collective Drifts in Vibrated Granular Packings: the Interplay of Friction and Structure. ArXiv Is Hiring aDevOps Engineer. 2021:2110.07931. https://doi.org/10.48550/arXiv.2110.07931
  7. Guo Q., Zhang Y., Padash A., Xi K., Kovar T.M., Boyce C.M. Dynamically Structured Bubbling in Vibrated Gas-Fluidized Granular Materials. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2021;118(35):e2108647118. https://doi.org/10.1073/pnas.2108647118
  8. Pascot A., Morel J.-Y., Antonyuk S., Jenny M., Cheny Y., De Richter S.K. Discharge of Vibrated Granular Silo: A Grain Scale Approach. Powder Technology. 2022;397:116998. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.11.042
  9. Bhadani K., Asbjörnsson G., Hulthén E., Hofling K., Evertsson M. Application of Optimization Method for Calibration and Maintenance of Power-Based Belt Scale. Minerals. 2021;11(4):412. https://doi.org/10.3390/min11040412
  10. Фролов Д.И., Лукьянова Е.А. Зависимости свойств экструдатов из ячменя от регулируемых параметров обработки. Инновационная техника и технология. 2020;(4):24–29. https://elibrary.ru/tfnbrd
  11. Ahmed G. Weighing Vibratory Apparatus and Method. Patent 5,780,780 US. 1998 July 14. Available at: https://www.freepatentsonline.com/5780780.html (accessed 29.10.2024).
  12. Adrian N.G., De Carvalho Clayton A., Pinto Thiago H.B., Octávio D.N. System, Equipmentand Monitoring Procedure, Predictive Maintenanceand Operational Optimization of Vibrating Screens. Patent 2022003692A1 Chile. 2023 June 9. URL: https://patents.google.com/patent/CL2022003692A1/en (дата обращения: 29.10.2024).
  13. Hinterdorfer Ch., Hinterreiter Ch. Method for Controlling a Vibratory Conveyor. Patent 523812A1 Austria. 2023 May 15. URL: https://patents.google.com/patent/AT523812A1/en (дата обращения: 29.10.2024).
  14. Santos A.P., Srivastava I., Silbert L.E., Lechman J.B., Grest G.S. Fluctuations and Power-Law Scaling of Dry, Frictionless Granular Rheology Near the Hard-Particle Limit. Physical Review Fluids. 2022;7:084303. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.7.084303
  15. Polanía O., Cabrera M., Renouf M., Azéma E. Collapse of Dry and Immersed Polydisperse Granular Columns: A Unified Runout Description. Physical Review Fluids. 2022;7:084304. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.7.084304
  16. Faroux D., Washino K., Tsuji T., Tanaka T. Granular Fluidity in Cohesive Split-Bottom Granular Flows. Physical Review Fluids. 2022;7:084306. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.7.084306
  17. Perrin H., Wyart M., Metzger B., Forterre Y. Nonlocal Effects Reflect the Jamming Criticality in Frictionless Granular Flows Down Inclines. Physical Review Letters. 2021;126:228002. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.228002
  18. D’Angelo O., Sperl M., Kranz W.T. Rheological Regimes in Agitated Granular Media under Shear. Physical Review Letters. 2025;134:148202. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.148202
  19. Imole O.I., Wojtkowski M., Magnanimo V., Luding S. Micro-Macro Correlations and Anisotropy in Granular Assemblies Under Uniaxial Loading and Unloading. Physical Review E. 2014;89:042210. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.89.042210
  20. González S., Windows-Yule C.R.K., Luding S., Parker D.J., Thornton A.R. Forced Axial Segregation in Axially Inhomogeneous Rotating Systems. Physical Review E. 2015;92:022202. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.022202
  21. Zhang N., Ciantia M.O., Arroyo M., Gens A. A Contact Model for Rough Crushable Sand. Soils and Foundations. 2021;61(3):798–814. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2021.03.002
  22. Албагачиев А.Ю., Карцев И.С. Стенд для проведения испытаний конусообразных образцов на изнашивание. Патент 226914 U1 Российская Федерация. 28 июня 2024. URL: https://clck.ru/3MMWjG (дата обращения: 29.10.2024).

 

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Подробности
Просмотров: 88
Joomla templates by a4joomla