Báo cáo khoa học: "nghiên cứu xác định các đặc trưng dao động của máy sàng rung có h-ớng và xây dựng chương trình mô phỏng hoạt động trên máy tính điện tử"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

150
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày tóm tắt nội dung và kết quả nghiên cứu xác định các đặc tr-ng dao động của máy sàng rung có h-ớng và mô phỏng hoạt động của nó trên máy tính điện tử (MTĐT). Kết quả của công trình này không chỉ giúp các cán bộ kỹ thuật xác định đ-ợc các thông số đặc tr-ng cho dao động của máy sàng mà còn có đ-ợc cái nhìn trực quan sinh động về quỹ đạo chuyển động của hạt vật liệu, các pha chuyển động của nó, thời điểm vật liệu tách khỏi mặt...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "nghiên cứu xác định các đặc trưng dao động của máy sàng rung có h-ớng và xây dựng chương trình mô phỏng hoạt động trên máy tính điện tử"

nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng dao ®éng cña m¸y sμng rung cã h−íng vμ x©y dùng ch−¬ng tr×nh m« pháng ho¹t ®éng trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö TS. NguyÔn v¨n vÞnh Bé m«n M¸y x©y dùng Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §H GTVT Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy tãm t¾t néi dung vμ kÕt qu¶ nghiªn cøu x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng dao ®éng cña m¸y sμng rung cã h−íng vμ m« pháng ho¹t ®éng cña nã trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö (MT§T). KÕt qu¶ cña c«ng tr×nh nμy kh«ng chØ gióp c¸c c¸n bé kü thuËt x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cho dao ®éng cña m¸y sμng mμ cßn cã ®−îc c¸i nh×n trùc quan sinh ®éng vÒ quü ®¹o chuyÓn ®éng cña h¹t vËt liÖu, c¸c pha chuyÓn ®éng cña nã, thêi ®iÓm vËt liÖu t¸ch khái mÆt sμng... C«ng tr×nh nμy còng rÊt h÷u Ých cho viÖc NCKH, phôc vô ®μo t¹o vμ øng dông vμo thùc tÕ s¶n xuÊt cho ngμnh chÕ t¹o m¸y vμ thiÕt bÞ s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng ë ViÖt Nam. Summary: The article presents summarizes the content and results of the research on vibration characteristics of directed vibrating classfiers and computer - based simulation of their operation. The study enables technicians to determine typical ratio of the machines and also provides lively vision on moving orbit of aggregates, their movement phases, the time when aggregates get away from the device's surface. The study also proves useful in research work, education and actual production in Vietnam i. ®Æt vÊn ®Ò Trong nh÷ng n¨m ®æi míi võa qua, cïng víi viÖc më réng n©ng cÊp vµ x©y dùng míi c¸c c«ng tr×nh GTVT, Thuû lîi, x©y dùng d©n dông... lµ nhu cÇu ngµy cµng t¨ng vÒ c¸c m¸y vµ thiÕt bÞ s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng. M¸y sµng rung cã h−íng ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c tr¹m nghiÒn sµng di ®éng, tr¹m trén bª t«ng at - phan vµ chiÕm mét tû lÖ ®¸ng kÓ trong tæng gi¸ thµnh cña c¸c tr¹m. HiÖn nay, trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o c¸c tr¹m nghiÒn sµng hoÆc trén trong n−íc, thay thÕ tr¹m trén nhËp ngo¹i, viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ lùa chän hîp lý c¸c th«ng sè cña sµng rung v« h−íng, ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu kinh tÕ - kü thuËt cao ®ang lµ mét vÊn ®Ò thêi sù, mét khã kh¨n ®¸ng kÓ ®èi víi ng−êi thiÕt kÕ. Néi dung tiÕp theo mµ chóng t«i sÏ tr×nh bµy lµ mét trong nh÷ng b−íc ®i ban ®Çu nh»m x©y dùng c¬ së khoa häc cho viÖc tÝnh to¸n, thiÕt kÕ lo¹i sµng nµy, ®¸p øng yªu cÇu cña thùc tiÔn. ii. néi dung 2.1. Kh¸i niÖm chung vÒ m¸y sµng rung qu¸n tÝnh - CÊu t¹o cña m¸y sµng rung cã h−íng phøc t¹p h¬n so víi c¸c lo¹i m¸y sµng rung kh¸c (do cÊu t¹o cña bé phËn g©y rung cã h−íng). MÆt sµng cña m¸y sµng cã thÓ ®Æt n»m ngang nªn gi¶m ®−îc chiÒu cao ®Æt m¸y, th−êng ®−îc dïng trong tr¹m nghiÒn sµng di ®éng hoÆc t¹i
c¸c n¬i c«ng tr×nh cã chiÒu cao bÞ giíi h¹n. CÊu t¹o cña m¸y ®−îc m« t¶ trªn h×nh 1. H×nh 1. M¸y sμng rung cã h−íng Hép sµng (2) víi c¸c l−íi sµng (6) ®−îc liªn kÕt víi khung cè ®Þnh n»m ngang (5) qua c¸c tay ®ßn (3) vµ lß xo gi¶m chÊn (4). Bé g©y rung cã h−íng (1) g¾n vµo hai thµnh bªn cña hép sµng (2) sao cho ®−êng t¸c dông cña nã t¹o víi mÆt sµng mét gãc 350. CÊu t¹o cña bé g©y rung cã h−íng thÓ hiÖn trªn h×nh 2. Nã gåm hai trôc lÖch t©m gièng nhau (2), c¸c trôc nµy ®Òu ®Æt trªn c¸c æ bi. Mét trong hai trôc trªn nhËn chuyÓn ®éng quay cña ®éng c¬ qua puli (3) vµ truyÒn chuyÓn ®éng cho trôc thø hai qua cÆp b¸nh r¨ng (4). Khi hai trôc quay ®ång tèc vµ ng−îc chiÒu, dao ®éng cã h−íng ®−îc t¹o thµnh. H−íng dao ®éng lµ h−íng vu«ng gãc víi ®−êng nèi t©m cña hai trôc lÖch t©m. H×nh 2. Bé g©y rung cã h−íng
2.2. X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng dao ®éng cña m¸y sµng rung cã h−íng Sµng rung cã h−íng lµ sµng thùc hiÖn dao ®éng ®iÒu hoµ (theo h−íng α) trong mÆt ph¼ng t−¬ng øng víi ®−êng t¸c dông cña lùc kÝch ®éng. Trªn h×nh 3 thÓ hiÖn chuyÓn dÞch cña sµng. Cã thÓ ph©n tÝch thµnh 2 chuyÓn dÞch thµnh phÇn theo ph−¬ng X vµ ph−¬ng Y. C¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho dao ®éng cña sµng víi gi¶ thiÕt dao ®éng ®iÒu hoµ cã thÓ viÕt nh− sau: ⎫ ⎧X r = A cos α sin ωt; ⎪ ⎪ §é dÞch chuyÓn: ⎨ ⎪ ⎪Yr = A sin α sin ωt; ⎪ ⎩ ⎪ ⎧VrX = X r = Aω cos α cos ωt; ⎪ ⎪ ⎪ VËn tèc: ⎨ ⎬ (1) ⎪VrY = Yr = Aω sin α cos ωt; ⎪ ⎩ ⎪ ⎧a rx = X r = − Aω cos α sin ωt;⎪ 2 ⎪ ⎪ Gia tèc: ⎨ ⎪ ⎪a ry = Yr = − Aω 2 sin α sin ωt; ⎪ ⎩ ⎭ trong ®ã: A- biªn ®é dao déng cña sµng theo ph−¬ng cña lùc kÝch ®éng (trong nh÷ng phÇn tiÕp theo ®−îc gäi t¾t lµ biªn ®é dao ®éng); ω- vËn tèc gãc cña dao ®éng; α- gãc ®Þnh h−íng. H¹t vËt liÖu t¸ch khái mÆt sµng ë thêi ®iÓm t0 cña chu kú dao ®éng khi hîp lùc cña c¸c lùc t¸c dông theo ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt sµng b»ng kh«ng. Theo c¸c ký hiÖu trªn h×nh 4, ngoµi träng lùc t¸c dông lªn h¹t vËt liÖu n»m trªn mÆt sµng ®Æt nghiªng gãc β cßn cã lùc qu¸n tÝnh thay ®æi theo qui luËt ®iÒu hoµ sinh ra do gia tèc cña sµng t¸c dông vµo h¹t: Ft = m.a(t) = m Aω2sinωt; (2) Tõ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng c¸c lùc t¸c dông lªn h¹t vËt liÖu theo vu«ng gãc víi mÆt sµng: m.g cosβ - Ft sin(α + β) = 0; (3) Sau ®ã thay Ft vµ s¾p xÕp l¹i, ta cã: gcosβ sinωt0 = ; (4) Aω2sin(α + β) Víi viÖc ®−a vµo kh¸i niÖm “hÖ sè nÐm lªn” mµ chóng ta hiÓu lµ th−¬ng sè gi÷a c¸c thµnh phÇn theo ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt sµng cña gia tèc sµng vµ gia tèc träng tr−êng th× thêi ®iÓm h¹t vËt liÖu t¸ch khái mÆt sµng t0 cã thÓ tÝnh to¸n theo biÓu thøc sau: 1 1 t0 = arcsin (5) ω Γ trong ®ã: Aω2sin(α+β) Γ - HÖ sè nÐm lªn; Γ= (6) gcosβ
H×nh 3. ChuyÓn dÞch cña sμng rung cã h−íng trong hÖ to¹ dé X-Y H×nh 4. Tr−êng hîp mÆt sμng ®Æt nghiªng mét gãc β Trong giai ®o¹n nÐm lªn (n¶y lªn) khái mÆt sµng, h¹t vËt liÖu chuyÓn ®éng theo quy luËt cña mét vËt thÓ bÞ nÐm xiªn, c¸c ®Æc tr−ng chuyÓn ®éng cña h¹t vËt liÖu cã thÓ viÕt nh− sau: ⎫ ⎧X SZ = X 0 + VX 0 (t − t 0 ); ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ §é dÞch chuyÓn: g ⎪YSZ = Y0 + VY 0 (t − t 0 ) − (t − t 0 ) 2 ;⎪ ⎩ ⎪ 2 ⎪ ⎧VXSZ = Vx 0 ; ⎪ ⎪ ⎪ VËn tèc: ⎨ ⎬ (7) ⎪VYSZ = VY 0 − g(t − t 0 ); ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎧a XSZ = 0; ⎪ ⎪ ⎨ Gia tèc: ⎪ ⎪a YSZ = −g; ⎩ ⎪ ⎪ ⎭ C¸c trÞ sè X0, R0, VX0, VYO cã mÆt trong biÓu thøc (7) cã thÓ tÝnh to¸n tõ c¸c gi¶ thiÕt ban ®Çu cña chuyÓn ®éng. T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu khi n¶y xiªn lªn t = t0, ta cã:
X0= Acosαsin(ωt0); Y0 = Asinαsin(ωt0); (8) VX0= Aωcosαcos(ωt0); vY0 = Aωsinαcos(ωt0); T¹i thêi ®iÓm t’ khi mµ sµng vµ h¹t vËt liÖu tiÕp xóc nhau th× quan hÖ gi÷a chuyÓn ®éng cña sµng Yr vµ Xr víi chuyÓn ®éng cña h¹t vËt liÖu nh− sau: YS2 = Yr + tgβ(XSZ + Xr); (9) Trong ph−¬ng tr×nh trªn sau khi thay thÕ c¸c biÓu thøc (2) vµ (7) vµo th× chØ cßn mét Èn ch−a biÕt lµ t' nh−ng lêi gi¶i cña nã kh«ng thÓ t×m ®−îc ngay b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch, v× vËy ®iÓm tiÕp xóc gi÷a h¹t vËt liÖu vµ sµng chØ cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc b»ng ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng (gi¶i trªn m¸y tÝnh) hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å thÞ. B¶n chÊt cña c¶ hai ph−¬ng ph¸p nµy lµ chóng ta xem vÞ trÝ t−¬ng ®èi so víi nhau cña sµng vµ h¹t vèn lµ hµm cña thêi gian cho ®Õn khi nµo kho¶ng c¸ch gi÷a chóng ΔY ≈ 0. §©y chÝnh lµ thêi ®iÓm tiÕp xóc hay lµ thêi ®iÓm t' cÇn t×m. VËn tèc dÞch chuyÓn trung b×nh cña h¹t vËt liÖu cã thÓ tÝnh ®−îc tõ chuyÓn dÞch theo h−íng sµng trong 1 chu kú dao ®éng; ΣXSZ VSZ = (10) T.cosβ Hay XSZ(t') + Acosαsin[ϖ(T - t')] VSZ = ; (11) Tcosβ trong ®ã: 2π T- chu kú dao ®éng; T = ω XSZ(t’)- chuyÓn dÞch theo ph−¬ng ngang t¹i thêi ®iÓm t’ cña vËt liÖu. Cã thÓ gi¶i ®−îc b»ng gi¶i tÝch trong tr−êng hîp nÕu sµng lµm viÖc víi hÖ sè nÐm lªn tíi h¹n. Lóc nµy tèc ®é vËn chuyÓn cña c¸c h¹t ®¹t cùc ®¹i v× trong c¸c chu kú chuyÓn ®éng chØ ë vµo thêi ®iÓm va ch¹m c¸c h¹t h¹t liÖu míi tiÕp xóc víi mÆt sµng. Ng−êi ta gäi ®ã lµ vÞ trÝ “céng h−ëng tÜnh" bëi v× trong tr−êng hîp nµy kho¶ng thêi gian bÞ nÐm xiªn lªn b»ng víi thêi gian cña chu kú chuyÓn ®éng, nghÜa lµ: t’ - to = T. Trªn h×nh 5 m« t¶ chuyÓn dÞch cña mÆt sµng ®Æt n»m ngang cã gãc nghiªng β = 00 (®−êng nÐt ®øt) vµ chuyÓn dÞch theo ph−¬ng th¼ng ®øng cña h¹t vËt liÖu (®−êng liÒn nÐt) biÓu diÔn theo thêi gian. Do quü ®¹o cña h¹t lµ ®−êng parabol ®èi xøng nªn ®é n¶y lªn ®¹t cùc ®¹i (ymax) sÏ n»m ë gi÷a kho¶ng thêi gian n¶y lªn cña vËt liÖu, nghÜa lµ ®é n¶y cña h¹t vËt liÖu ®¹t tíi h¹n khi: Tπ tm - t0 = 2 = ; (12) ω §èi víi tr−êng hîp nÐm xiªn, nÕu h¹t vËt liÖu ë ®iÓm ®Ønh cña quü ®¹o (t = tm), thµnh phÇn
th¼ng ®øng cña vËn tèc cña vËt liÖu b»ng kh«ng (VYSZ = 0). H×nh 5. S¬ ®å gi¶i thÝch hÖ sè nÐm lªn tíi h¹n Tõ biÓu thøc (7), cã thÓ tÝnh ®−îc tm: VY0 tm = g + t0; (13) Thay vµo biÓu thøc (12) vµ trÞ sè VY0 vµo c«ng thøc (13) ta cã: Aω2sinαcosωt0 π= ; (14) g Víi viÖc sö dông c¸c c«ng thøc (5) vµ (6’) ta cã thÓ viÕt l¹i c«ng thøc trªn nh− sau: π = ΓKr 1 − 1 ; ΓKr 2 Tõ ®ã, trÞ sè cña hÖ sè nÐm lªn tíi h¹n lµ: ΓKr = π 2 + 1 = 3,3 (15) Tõ kÕt qu¶ nhËn ®−îc ta thÊy r»ng, trÞ sè cña hÖ sè nÐm lªn giíi h¹n ®éc lËp víi c¸c ®Æc tr−ng dao ®éng (®iÒu nµy còng ®óng víi c¶ sµng nghiªng vµ dao ®éng trßn nh−ng viÖc chøng minh phøc t¹p h¬n). Trong tr−êng hîp hÖ sè nÐm lªn ®¹t trÞ sè giíi h¹n (ΓKr) th× vËn tèc di chuyÓn giíi h¹n cña c¸c h¹t cã thÓ x¸c ®Þnh tõ thµnh phÇn n»m ngang cña vËn tèc nÐm lªn: VX0 VKr = ; (16) cosβ §èi víi m¸y sµng, c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho dao ®éng cÇn ph¶i lùa chän sao cho hÖ sè nÐm lªn cã trÞ sè nhá h¬n trÞ sè giíi h¹n. NghÜa lµ cho dï vËn tèc di chuyÓn lín nhÊt cña h¹t lín h¬n 3,3 nh−ng v× vËt liÖu chØ tiÕp xóc víi mÆt sµng ë thêi ®iÓm va ch¹m nªn kh¶ n¨ng lät qua sµng sÏ gi¶m xuèng. §iÒu nµy lµm mÊt ®i mét c¸ch ®¸ng kÓ tÝnh chÊt sµng vËt liÖu cña sµng. TrÞ sè cña tèc ®é vËn chuyÓn còng gi¶m ®i ®¸ng kÓ khi hÖ sè Γ nhá. Trong thùc tÕ c¸c hÖ sè nÐm lªn ¸p dông cho c¸c lo¹i sµng n»m trong kho¶ng 2,5 ÷ 3.
H×nh 6. Quü ®¹o chuyÓn ®éng cña h¹t vËt liÖu trªn sμng rung cã h−íng khi Γ < 3,3 2.3. M« pháng ho¹t ®éng cña m¸y sµng trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö Trªn c¬ së c¸c c«ng thøc x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng dao ®éng cña m¸y sµng ®· nªu trªn (môc 2.2), chóng t«i ®· dïng ng«n ng÷ Turbo Pascal 7.0 ®Ó x©y dùng ch−¬ng tr×nh m« pháng ho¹t ®éng cña nã. C¸c th«ng sè cÇn nhËp vµo lµ: HÖ sè nÐm lªn, vËn tèc gãc, gãc nghiªng cña mÆt sµng β, gãc ®Þnh h−íng α. C¸c th«ng sè ®Çu ra vµ ®å thÞ nhËn ®−îc lµ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ gi÷a vËn tèc vµ hÖ sè nÐm lªn Γ, quü ®¹o chuyÓn ®éng cña h¹t vËt liÖu, m« pháng chuyÓn ®éng cña h¹t vËt liÖu trªn mÆt sµng. C¸c ®å thÞ vµ h×nh ¶nh chuyÓn ®éng cã thÓ quan s¸t trªn mµn h×nh m¸y tÝnh hoÆc cã thÓ truy xuÊt ra m¸y in. Do khu«n khæ cã h¹n cña bµi b¸o xin ®−îc giíi thiÖu tãm t¾t mét vµi giao diÖn vµ mét sè kÕt qu¶ chñ yÕu. C¸c giao diÖn
iii. kÕt luËn KÕt qu¶ nghiªn cøu trªn ®©y ®· gióp chóng ta cã thÓ thÊy ®−îc mét c¸ch trùc quan sinh ®éng "øng xö" cña c¸c h¹t vËt liÖu khi di chuyÓn trªn mÆt sµng. B»ng c¸ch thay ®æi c¸c th«ng sè lµm viÖc cña m¸y sµng mét c¸ch dÔ dµng, nhanh chãng nhê viÖc thay ®æi c¸c th«ng sè ®Çu vµo trªn giao diÖn víi m¸y tÝnh. Sau qu¸ tr×nh m« pháng, chóng ta cã thÓ lùa chän ®−îc c¸c th«ng sè kÕt cÊu vµ th«ng sè lµm viÖc hîp lý cho m¸y sµng rung cã h−íng. B−íc ®Çu x©y dùng c¬ së khoa häc cho viÖc tù ®éng ho¸ tÝnh to¸n, thiÕt kÕ m¸y vµ thiÕt bÞ s¶n xuÊt vËt liÖu nãi chung, m¸y sµng rung cã h−íng nãi riªng. KÕt qu¶ c«ng tr×nh cã thÓ øng dông trùc tiÕp vµo s¶n xuÊt. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. TrÇn Quang Quý, NguyÔn V¨n VÞnh, NguyÔn BÝnh. Gi¸o tr×nh: "M¸y vµ thiÕt bÞ s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng". Nhµ xuÊt b¶n Giao th«ng VËn t¶i, n¨m 2001. [2]. NguyÔn V¨n VÞnh. Nghiªn cøu m« pháng ho¹t ®éng cña m¸y trén BTXM trén c−ìng bøc kiÓu hµnh tinh trªn MT§T. T¹p chÝ khoa häc Giao th«ng VËn t¶i, sè 1, th¸ng 11/2002. [3]. NguyÔn V¨n VÞnh vμ c¸c céng sù. Nghiªn cøu ®éng lùc häc bé m¸y trén vµ dao ®éng cña Th¸p trén trong tr¹m trén cÊp phèi. T¹p chÝ Khoa häc GTVT sè 5 tËp II th¸ng 11/2003♦