Динамічний та енергетичний аналіз частотно-керованого пуску гвинтового конвеєра
Ключові слова:
гвинтовий конвеєр, характеристики наростання частоти, частотно-керований привід, оціночні показникиАнотація
У наведеному дослідженні у першому наближенні представлено аналіз частотно-керованого режиму пуску гвинтового конвеєра. Виходячи з кінематичної схеми гвинтового конвеєра, до складу якої входять двигун, пасова передача та шнек, було розроблено двомасову динамічну модель. За узагальнені координати було прийнято кутові координати зведеної маси приводу та шнеку. Рух динамічної моделі у часі опи- сано за допомогою системи диференційних рівнянь другого порядку, при побудові якої було використано принцип д’Аламбера. Привод більшості сучасних підіймально-транспортуючих машин, у тому числі й гвинтових конвеєрів, здійснюється за допомогою асинхронного електроприводу. Деякі гвинтові конвеєри обладнують частотними перетворювачами, які мають доволі розширені опції налаштування. Однією з них є тип характеристики наростання частоти напруги живлення двигуна від нуля до номінального значення. У сучасних частотних перетворювачів є чотири основні типи характерис- тик: лінійна, S-подібна, U-подібна та подвійна S-подібна. У даному дослідженні у першому наближенні досліджено їхній вплив на динамічні та енрегетичні характеристики гвинтового конвеєра під час його розгону. Для цього виконано розв’язок рівняння руху динамічної системи та встановлено залежності, які описують рух окремих елементів конвеєра у часі. Надалі проведено аналітичні розрахунки окремих оціночних показників руху конвеєра (середньоквадратичні значення рушійного моменту, крутного моменту у пружно-в’язкому зв’язку, амплітуди коливань та енергія коливань динамічної системи у кінці розгону) та побудовано відповідні графічні залежності. Крім того, за допомогою відповідних просторових графічних залежностей досліджено вплив тривалості розгону динамічної системи до номінального значення та самої номінальної швидкості на величини оціночних показників.
Посилання
1. Tian Y., Yuan P., Yang F., Gu J., Chen M., Tang J., Cheng Q. Research on the Principle of a New Flexible Screw Conveyor and Its Power Consumption. Applied Sciences, 8(7),1038, 2018. doi:10.3390/app8071038.
2. Hud V., Lyashuk O., Hevko I., Ungureanu N., Vlăduț N.-V., Stashkiv M., Hevko O., Pik A. Enhancement of agricultural materials separation efficiency using a multi-purpose screw conveyor-separator. Agriculture (Switzerland). Vol. 13, Issue 4, 2023. Article No. 870. doi:10.3390/agriculture13040870.
3. Lyashuk O.L., Hevko I.B., Hud V.Z., Tkachenko I.G., Hevko O.V., Sokol M.O., Tson O.P., Kobelnyk V.R., Shmatko D.Z., Stanko A.I. Research of non-resonant oscillations of the "telescopic screw - fluid medium" system. INMATEH - Agricultural Engineering. Vol. 68, Issue 3, 2022. p. 499-510. doi: 10.35633/inmateh-68-49.
4. Minglani D., Sharma A., Pandey H., Dayal R., Joshi J. B., Subramaniam S. A review of granular flow in screw feeders and conveyors. Powder Technology. Vol. 366, 2020. pp. 369-381. doi:10.1016/j.powtec.2020.02.066.
5. Nazarenko I., Mishchuk Y., Mishchuk D., Ruchynskyi M., Rogovskii I., Mikhailova L., Titova L., Berezovyi M., Shatrov R. Determiantion of energy characteristics of material destruction in the crushing chamber of the vibration crusher. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 4(7(112). P. 41–49. doi: 10.15587/1729-4061.2021.239292.
6. Sheichenko V., Petrachenko D., Koropchenko S., Rogovskii I., Gorbenko O., Volianskyi M., Sheichenko D. Substantiating the rational parameters and operation modes for the hemp seed centrifugal dehuller. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2024. 2 (1 (128)), 34–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.300174.
7. Kresan T., Pylypaka S., Ruzhylo Z., Rogovskii I., Trokhaniak O. Construction of conical axoids on the basis of congruent spherical ellipses. Archives of Materials Science and Engineering. 2022. Vol. 113(1). P. 13–18. https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.6967.
8. Yuan J., Li M., Ye F., Zhou Z. Dynamic characteristic analysis of vertical screw conveyor in variable screw section condition. Science Progress, 103(3), 2020, pp. 1–16. doi:10.1177/0036850420951056.
9. Sun H., Ma H., Zhao Y. DEM investigation on conveying of non-spherical particles in a screw conveyor. Particuology. Vol. 65, 2022. P. 17–31. doi: 10.1016/j.partic.2021.06.009.
10. Govender N., Cleary P.W., Wilke D.N., Khinast J. The influence of faceted particle shapes on material dynamics in screw conveying. Chemical Engineering Science, 243, 116654. 2021. doi:10.1016/j.ces.2021.116654.
11. Sun L., Zhang X., Zeng Q., Gao K., Jiang K., Zhou J. Application of a screw conveyor with axial tilt blades on a shearer drum and investigation of conveying performance based on DEM. Particuology, Vol. 61, 2022, pp. 91-102. doi: 10.1016/j.partic.2021.06.001.
12. Sundarraj M., Meikandan M., Lenin N., Alagar K., Murugesan B., Pravin P.P. Dynamic Analysis and Fabrication of Single Screw Conveyor Machine. Advances in Materials Science and Engineering. Vol. 2022, Article ID 3843968. doi: 10.1155/2022/3843968.
13. Coranic T., Mascenik J. Strength analysis of screw conveyor drive. MM Science Journal, Vol. 2021, 2021, pp. 5488 - 5491. doi: 10.17973/MMSJ.2021_12_2021185.
14. Narayani B., Ravichandran S., Rajagopal P. Design optimization of a novel screw conveyor based system to scoop oil sludge from floor of storage tanks. Upstream Oil and Gas Technology, 6, 2021, 100029. doi: 10.1016/j.upstre.2020.100029.
15. Li, X., Yang, Y., Jin, D., & Li, X. Theoretical analysis and experiment of pressure distribution and pressure gradient of shield screw conveyor: Taking sandy soil as an example. Scientific Reports, 10(1), 2020. doi:10.1038/s41598-020-64254-3.
16. Гудь В.З. Динамічні процеси в телескопічних гвинтових транспортерів. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства. Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв. Вип. 207. 2019. С. 119-124.
17. Ce Z., Jianming Y., Zongyu C. Machinery Dynamics (2022). Academic Press, 1st edition. 474 p. doi: 10.1016/C2017-0-03298-6.
18. Siemens SINAMICS V20 Inverter. Operating Instructions. 09/2014 A5E34559884. URL: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/056/104426056/att_70877/v1/v20_operating_instructions_complete_en-US_en-US.pdf (доступ 13.06.2023).
19. INVERTER FR-E700 INSTRUCTION MANUAL. URL: https://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/inv/ib0600402eng/ib0600402enga.pdf (доступ 13.06.2023).
20. EDS82EV903 Global Drive. System Manual. 8200 vector 0.25 ... 90 kW.E82xVxxxKxxxxx Frequency inverter. URL: https://download.lenze.com/TD/E82EV__8200%20vector%200.25-90kW__v3-0__EN.pdf (доступ 13.06.2023).
