Модель вибрационного перемещения сыпучих материалов
В основе перемещения сыпучих материалов по горизонтально расположенной плоскости, совершающей гармонические направленные колебания, лежит, главным образом, способность вибрации менять в короткие промежутки времени величину коэффициента сухого трения между телами.
Эффект вибрационного перемещения может возникнуть также при гармонических колебаниях плоскости, наклонной к горизонту. Здесь движение тела возникает за счет действия продольной (по отношению к плоскости) составляющей силы тяжести.
Эффективность вибрационного перемещения зависит от соотношения между параметрами режима работы вибромашины: амплитуды A, частоты n и угла направления В вибрирующей плоскости. При этом различают два вида движения сыпучего материала на вибрирующей плоскости: без отрыва и с отрывом от нее.
В общем виде эффективность вибрационного воздействия определяется по формуле
где w = пn/30 — угловая скорость, рад/с; g — ускорение силы тяжести, кг*с2/м.
Движение свободно лежащей идеальной частицы материала на вибрирующей плоскости складывается, в общем виде, из двух периодов. В течение первого периода при движении плоскости вверх (вверх — вперед) частица движется вместе с ней, приобретая при этом максимальную скорость. При направленных гармонических колебаниях плоскости значение этой скорости
В течение второго периода, при движении плоскости вниз (вниз — назад), частица совершает микрополет по параболической траектории, находясь в контакте с плоскостью (при безотрывном движении) или во взвешенном состоянии (при движении с отрывом). При этом средняя скорость вибрационного перемещения частицы может быть определена по формуле
где Кп — коэффициент, учитывающий потерн скорости частицы в периоды се контакта с вибрирующей плоскостью.
Здесь дано лишь упрощенное представление о перемещении сыпучих материалов под действием вибрации.
Подробный анализ развития и обобщение теории вибрационного перемещения материальной частицы изложены в монографии.
В работе на основе углубленных экспериментальных исследовании разработана теория вибрационного транспортирования массовых грузов с учетом внутрислоевых процессов, связанных с рассеянием энергии и необратимыми деформациями перемещаемого груза, а также с учетом закономерностей его взаимодействия с грузонесущим органом вибромашины. Эта теория базируется на упруговязкопластичных моделях слоя транспортируемого груза и позволяет с привлечением ЭВМ рассчитывать средине скорости вибротранспортирования, затраты энергии и нагрузки на грузонесущий орган.
Тем не менее на практике не всегда удается с достаточной точностью вычислить средние скорости виброперемещения и оптимизировать параметры вибраций, так как на скорость виброперемещения существенное влияние оказывают физико-механические свойства, гранулометрический состав, сыпучесть, влажность, высота слоя перемещаемого материала и другие факторы Оказывают влияние также и конструктивные параметры вибромашины. Поэтому наиболее достоверным остается экспериментальный метод выбора оптимальных параметров вибромашины для конкретных условий эксплуатации.
Отсутствие опыта проектирования вибромашин для эксплуатации в тяжелых подземных условиях, надежных методик расчета и моделирования таких вибромашин обусловили применение в качестве основного метод промышленной проверки конструктивных решений. Результаты таких испытаний ложились в основу последующего совершенствования конструкций вибромашин для внедрения их на рудниках со сходными горно-геологическими условиями.