Визначення характеру руху сипких матеріалів у шнекових та трубчасто-гребеневих живильниках

Автор(и)

  • Володимир Васильович Ничеглод Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0001-5252-5341
  • Олександр Петрович Бурмістенков Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-0001-4229
  • Володимир Володимирович Стаценко Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0002-3932-792X
  • Тетяна Яківна Біла Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0001-8937-5244
  • Дмитро Володимирович Стаценко Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0002-3064-3109

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.291680

Ключові слова:

сипкий матеріал, трубчасто-гребеневий живильник, метод дискретних елементів, МДЕ, пульсації сипкого матеріалу

Анотація

Об’єктом дослідження є взаємозв’язок між конструктивними і технологічними параметрами живильників сипких матеріалів та характеристиками потоків частинок на їх виході, а саме: продуктивністю та величиною пульсацій. Проаналізовано існуючі конструкції обладнання цього типу, визначено найбільш поширені методи моделювання їх роботи. Авторами запропонована конструкція трубчасто-гребеневого живильника, робота якої порівнюється з відомим шнековим живильником. На основі методу дискретних елементів розроблено комп’ютерні моделі обох конструкцій. Моделювання проведено в програмному середовищі EDEM 2017. Встановлено, що отримані моделі враховують дискретну природу руху сипких матеріалів, дозволяють проводити дослідження з урахуванням фізико-механічних властивостей окремих частинок.

Створено дослідний стенд для експериментальної перевірки режимів роботи трубчасто-гребеневого живильника. Визначено продуктивності живильника цього типу для двох швидкостей обертання труби (6 і 10 рад/с). Також визначено величину пульсацій потоку матеріалу у вихідному патрубку. Підтверджено відповідність результатів розрахунків за комп’ютерною моделлю реальному процесу. Зазначені дослідження проводились для усталених режимів роботи.

Встановлено, що за рівних габаритних розмірів та швидкостей обертання робочих органів, продуктивність шнекового живильника у 5…5,2 разів більша ніж у трубчасто-гребеневого. Але останній забезпечує у 7,3…16,4 разів меншу величину пульсацій потоку сипкого матеріалу. Це дозволяє знизити неоднорідність сумішей, особливо у випадку використання таких живильників у складі змішувальних комплексів безперервної дії.

Отримані результати дозволяють аналізувати роботу живильників сипких матеріалів та зменшити час їх проєктування

Біографії авторів

Володимир Васильович Ничеглод, Київський національний університет технологій та дизайну

Аспірант

Кафедра механічної інженерії

Олександр Петрович Бурмістенков, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Володимир Володимирович Стаценко, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Тетяна Яківна Біла, Київський національний університет технологій та дизайну

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Дмитро Володимирович Стаценко, Київський національний університет технологій та дизайну

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Посилання

  1. Burmistenkov, O. P. et al. (2007). Vyrobnytstvo lytykh detalei ta vyrobiv z polimernykh materialiv u vzuttieviy ta shkirhalantereinii promyslovosti. Khmelnytskyi: [b.v.], 255.
  2. Beloshenko, V., Voznyak, Y., Voznyak, A., Savchenko, B. (2017). New approach to production of fiber reinforced polymer hybrid composites. Composites Part B: Engineering, 112, 22–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.12.030
  3. Kulik, T., Synyuk, O., Zlotenko, B. (2017). Modeling a process of filling the mold during injection molding of polymeric parts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (89)), 70–77. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110820
  4. Statsenko, V., Burmistenkov, O., Bila, T., Statsenko, D. (2019). Determining the motion character of loose materials in the system of continuous action «hopper – reciprocating plate feeder». Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (98)), 21–28. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.163545
  5. Zheng, Q. J., Xu, M. H., Chu, K. W., Pan, R. H., Yu, A. B. (2017). A coupled FEM/DEM model for pipe conveyor systems: Analysis of the contact forces on belt. Powder Technology, 314, 480–489. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2016.09.070
  6. Toson, P., Khinast, J. G. (2023). A DEM model to evaluate refill strategies of a twin-screw feeder. International Journal of Pharmaceutics, 641, 122915. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122915
  7. Santos, L. S., Macêdo, E. N., Ribeiro Filho, P. R. C. F., Cunha, A. P. A., Cheung, N. (2023). Belt Rotation in Pipe Conveyors: Failure Mode Analysis and Overlap Stability Assessment. Sustainability, 15 (14), 11312. doi: https://doi.org/10.3390/su151411312
  8. Karwat, B., Machnik, R., Niedźwiedzki, J., Nogaj, M., Rubacha, P., Stańczyk, E. (2019). Calibration of bulk material model in Discrete Element Method on example of perlite D18-DN. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 21 (2), 351–357. doi: https://doi.org/10.17531/ein.2019.2.20
  9. Cleary, P. W. (2007). DEM modelling of particulate flow in a screw feeder Model description. Progress in Computational Fluid Dynamics, An International Journal, 7 (2/3/4), 128. doi: https://doi.org/10.1504/pcfd.2007.013005
  10. Hou, Q. F., Dong, K. J., Yu, A. B. (2014). DEM study of the flow of cohesive particles in a screw feeder. Powder Technology, 256, 529–539. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.01.062
  11. Kretz, D., Callau-Monje, S., Hitschler, M., Hien, A., Raedle, M., Hesser, J. (2016). Discrete element method (DEM) simulation and validation of a screw feeder system. Powder Technology, 287, 131–138. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2015.09.038
  12. Owen, P. J., Cleary, P. W. (2009). Prediction of screw conveyor performance using the Discrete Element Method (DEM). Powder Technology, 193 (3), 274–288. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2009.03.012
  13. Shi, Q., Sakai, M. (2022). Recent progress on the discrete element method simulations for powder transport systems: A review. Advanced Powder Technology, 33 (8), 103664. doi: https://doi.org/10.1016/j.apt.2022.103664
  14. Statsenko, V., Burmistenkov, O., Bila, T., Demishonkova, S. (2021). Determining the loose medium movement parameters in a centrifugal continuous mixer using a discrete element method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (111)), 59–67. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.232636
  15. Statsenko, V., Burmistenkov, O., Bila, T., Statsenko, D. (2022). Determining the relationship between the simulation duration by the discrete element method and the computer system technical characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (120)), 32–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267033
  16. Discrete Element Modeling - DEM Software | Altair EDEM. Available at: https://altair.com/edem
  17. Mindlin, R. D., Deresiewicz, H. (1953). Elastic Spheres in Contact Under Varying Oblique Forces. Journal of Applied Mechanics, 20 (3), 327–344. doi: https://doi.org/10.1115/1.4010702
  18. Python programming language. Available at: https://www.python.org/
  19. NumPy. The fundamental package for scientific computing with Python. Available at: https://numpy.org/
  20. Project Jupyter. Available at: https://jupyter.org/
  21. Screw feeder – 4 models from D10 to D13. Available at: https://www.palamaticprocess.com/bulk-handling-equipment/screw-feeder
  22. Screw Feeders. Available at: https://www.screwconveyorbega.com/volumetric-screw-conveyor
  23. Bunker-zhyvylnyk dlia ekstrudera, hranuliatora. Available at: https://tehnomashstroy.com.ua/ua/p43633546-bunker-pitatel-dlya.html
Визначення характеру руху сипких матеріалів у шнекових та трубчасто-гребеневих живильниках

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-14

Як цитувати

Ничеглод, В. В., Бурмістенков, О. П., Стаценко, В. В., Біла, Т. Я., & Стаценко, Д. В. (2023). Визначення характеру руху сипких матеріалів у шнекових та трубчасто-гребеневих живильниках. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(1 (126), 22–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.291680

Номер

Том 6 № 1 (126) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Volodymyr Nychehlod, Oleksandr Burmistenkov, Volodymyr Statsenko, Tetiana Bila, Dmytro Statsenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.