vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2018-45-1-30-48vdgtu-490Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ . МЕХАНИКАPHYSICAL-MATEMATICAL SCIENCE. MECHANICSВЛИЯНИЕ СТАТИЧЕСКИХ СВОДОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БУНКЕРЕTHE INFLUENCE OF STATIC ARCHES ON THE EFFICIENCY OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN A HOPPERМурадоваС. Ш.MuradovaS. Sh.

Мурадова Сафура Шиховна -  кандидат педагогических наук, доцент.

344068, Ростов-на-Дону, пр. Михаила Нагибина,  33а/47; 344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Safura S. Muradova  -  Cand. Sci. (Pedagogical), Assoc.Prof.

33a/4  Nagibina Ave., Rostov-on-Don 344068; 1 Gagarina Sguare, Rostov-on-Don 344000

ssh.muradova@mail.ruФедосееваЛ. В.FedoseevaL. Vl.

Федосеева Людмила Владимировна -  старший преподаватель.

344068, Ростов-на-Дону, пр. Михаила Нагибина,  33а/47; 344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Lyudmila V. Fedoseeva  - Senior Lecturer.

33a/4  Nagibina Ave., Rostov-on-Don 344068; 1 Gagarina Sguare, Rostov-on-Don 344000

fedoseevvb@gmail.comЮжный университет (Институт управления бизнеса и права); Донской государственный технический университетРоссияSouthern University (Institute of Management, Business and Law); Don State Technical UniversityRussian Federation2018130620184513048Copyright © Мурадова С.Ш., Федосеева Л.В., 20182018Мурадова С.Ш., Федосеева Л.В.Muradova S.S., Fedoseeva L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/490Цель

Цель. Как показывает практика, процесс истечения сыпучих материалов из бункеров в различных технологических цепочках часто нарушается, в результате чего снижается эффективность переработки содержащихся сыпучих материалов. Одной из распространенных причин остановки истечения является образование динамических сводов в бункере. С этих позиций целью исследования является оценка влияния статических сводов  на эффективность  технологических процессов в бункере.

Метод

Метод.  Основу исследования составляет система дифференциальных уравнений, описывающая стационарное и равновесное состояние сыпучей среды, которое интегрируется в граничных условиях, соответствующих круглым силосам и бункерам. При этом выводятся аналитические выражения для компонент давления в сыпучем материале по различным направлениям.

Результат

Результат. Полученные решения проверяются на логическую непротиворечивость, иллюстрируются с помощью графиков, построенных в среде символьной математики, для модельных и реальных параметров силосов и бункеров. Производится сравнение результатов математического моделирования с экспериментальными данными для типовых силосов. Разброс экспериментальных значений связан с процессами уплотнения сыпучего материала со временем его выдержки в силосе, с направлениями микровибрации сейсмического или техногенного характера. Сыпучий материал в силосе все время находится в промежуточном положении между стационарными и равновесными состояниями. Параметры сыпучего материала (насыпная плотность, углы внешнего и внутреннего трения) являются некоторыми обобщенными, мало соответствующими конкретному сыпучему материалу и, к тому же, меняющимися с течением времени.

Вывод

Вывод. Подтверждено, что ещѐ в статике в бункере образуются своды,  которые при истечении материала переходят в динамические, что препятствует процессу истечения, понижая экономическую эффективность бункеров.

Objectives

Objectives. In practice, the process of loose material flowing from hoppers in different technological processes is often disrupted, resulting in reduced processing efficiency of contained loose materials. One of the most common reasons for the interruption of flows is the formation of dynamic arches in the hopper. From this perspective, the aim of the study is to assess the effect of static arches on the efficiency of technological processes in the hopper.

Methods

Methods. The study was based on a system of differential equations describing the stationary and equilibrium state of the loose medium, which is integrated in the boundary conditions corresponding to round silos and hoppers. In this case, the analytical expressions for the pressure components of loose material in different directions are derived.

Results

Results. The obtained solutions are checked for logical consistency and illustrated with the help of graphs constructed in the area of symbolic mathematics for modeled and real parameters of silos and hoppers. The results of mathematical modeling are compared with experimental data for typical silos. The scatter of the experimental values is related to the processes of compacting the loose material, the time of its storage in the silo, as well as the microvibrational directions of a seismic or technogenic nature. The loose material in the silo resides in an intermediate position between stationary and equilibrium states at all times. The parameters of the loose material (bulk density, external and internal friction angles) represent some generalised values that do not correspond to a specific loose material, which, in addition, can vary over time.

Conclusion

Conclusion. It is confirmed that arches formed in the hopper during the static state acquire a dynamic character during material flow, hampering the flow process and consequently reducing the efficiency of the hoppers.

давлениесыпучий материалдно и стенки бункеровстатические и динамические сводыистечение сыпучего материалаpressureloose materialhopper bottom and wallsstatic and dynamic archesloose material flowReferencesCoulomb. Application des regles de maximisetminimis a quelquesproblemes de statiqurelatifs a J’architecture. Mem des Savants Etrangers de J’dcad d / Coulomb // Sc. de Paris, 1773.Coulomb C.-A. Essai sur une application des règles de maximis et de minimis à quelques problèmes de Statique relatifs à l'Architecture. Mémoires de l'Académie royale des sciences de Paris (Savants étrangers). Paris; 1773.Малышев М.В. Об определении угла внутреннего трения и сцепления предельно напряженной сыпучей среды / М.В. Малышев // Изв. АН СССР. Сер. ОТН. – 1954.- № 7. – С. 18-21.Malyshev M.V. Ob opredelenii ugla vnutrennego treniya i stsepleniya predel'no napryazhennoi sypuchei sredy. Izv. AN SSSR. Ser. OTN. 1954;7:18-21. [Malyshev M.V. On the determination of the angle of internal friction and the adhesion of an extremely stressed loose medium. Izv. AN SSSR. Ser. OTN. 1954;7:18-21. (In Russ.)]Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел / Г.К. Клейн. - М.: Госсторйиздат, 1956. – 252 с.Klein G.K. Stroitel'naya mekhanika sypuchikh tel. M.: Gosstoriizdat; 1956. 252 s. [Klein G.K. Construction mechanics of loose bodies. M.: Gosstoriizdat; 1956. 252 p. (In Russ.)]Соколовский В.В. Статика сыпучей среды / В.В. Соколовский. – М.: Физматгиз, 1960. – 186 с.Sokolovskii V.V. Statika sypuchei sredy. M.: Fizmatgiz; 1960. 186 s. [Sokolovskii V.V. Statistics of the loose medium. M.: Fizmatgiz; 1960. 186 p. (In Russ.)]Соловых С.Ф. О связи напряженного состояния сыпучего тела с формой движения его в силосе / С.Ф. Соловых // Изв. вузов. Строительство и архитектура. – 1962. - № 5. - С. 22-25.Solovykh S.F. O svyazi napryazhennogo sostoyaniya sypuchego tela s formoi dvizheniya ego v silose. Izv. vuzov. Stroitel'stvo i arkhitektura. 1962;5:22-25. [Solovykh S.F. On the relationship between the stressed state of a loose body and the form of its movement in a silage. News of higher educational institutions. Construction. 1962;5:22-25. (In Russ.)]Ехансон. А.И. Поля напряжений и скоростей при гравитационном течении масс / А.И. Ехансон // Прикладная механика. – 1964. - № 3. – С. 149.Ekhanson A.I. Polya napryazhenii i skorostei pri gravitatsionnom techenii mass. Prikladnaya mekhanika. 1964;3:149. [Ekhanson A.I. Fields of stresses and velocities in the gravitational flow of masses. International Applied Mechanics. 1964;3:149. (In Russ.)]Гениев Г.А. Об одном варианте течения сыпучей среды / Г.А. Гениев // Строительная механика. – 1965. - № 6. – С. 23-26.Geniev G.A. Ob odnom variante techeniya sypuchei sredy. Stroitel'naya mekhanika. 1965;6:23-26. [Geniev G.A. About a version of the loose medium flow. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 1965;6:23-26. (In Russ)]Дерсевич Г. И. Механика зернистой среды / Г.И. Дерсевич // Проблемы механики. – М., 1961. - Вып. III. – 368 с.Dersevich G. I. Mekhanika zernistoi sredy. Problemy mekhaniki. Vyp. III. M.: 1961. 368 s. [Dersevich G. I. Mechanics of a granular medium. Issues of Mechanics. Vol. III. M.: 1961. 368 p. (In Russ.)]Jenkin C.F. Pressure Exerted by Granular Material an Application of the Principles оf Dilatancy / C.F. Jenkin // Proceedings pf Royal Society of London. Ser. A. - 1931. - Vol. 131. - P. 53-89.Jenkin C.F. Pressure Exerted by Granular Material an Application of the Principles оf Dilatancy. Proceedings of Royal Society of London. Ser. A. 1931;131:53-89.Гячев Л.В. О механической модели сыпучего тела / Л.В. Гячев // Механика сыпучих материалов: тез. докл. Всесоюз. конф. – Одесса, 1975. – С. 3-4.Gyachev L.V. O mekhanicheskoi modeli sypuchego tela. Tezisy dokladov Vsesoyuznoy konferentsii ―Mekhanika sypuchikh materialov‖. Odessa; 1975. S. 3-4. [Gyachev L.V. On the mechanical model of a loose body. Materials of AllUnion conference ―Mechanics of loose materials‖. Odessa; 1975. P. 3-4. (In Russ.)]Гячев Л.В. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах / Л.В. Гячев. - М.: Машиностроение, 1968. - 184 с.Gyachev L.V. Dvizhenie sypuchikh materialov v trubakh i bunkerakh. M.: Mashinostroenie; 1968. 184 s. [Gyachev L.V. Motion of loose materials in pipes and hoppers. M.: Mashinostroenie; 1968. 184 p. (In Russ.).Keller H. Das Schuttgutmodell von L.V.GjachevzurBeschreibung der Gesetzmabigkeiten der BunkerungkohasionsloserSchuttgutter und seine experimentelleUberprufung / Н. Keller . - Weimer, 1982. – 76 s.Keller H. Das Schuttgutmodell von L.V.Gjachev zur Beschreibung der Gesetzmabigkeiten der Bunkerung kohasionsloser Schuttgutter und seine experimentelle Uberprufung. Weimer; 1982. 76 p.Keller H. KorrekturformelnzurTheorie des SchuttgutausflussesausBunkern von L.V.Gjachev / Н. Keller // WissenschaftliceZeitschrift der Hochschule furArchitectur und Bauwessen. – Weimar, 1987. – RaieB.h. 5/6. – S. 292-295.Keller H. Korrekturformeln zur Theorie des Schuttgutausflusses aus Bunkern von L.V.Gjachev. Wissenschaftlice Zeitschrift der Hochschule fur Architectur und Bauwessen. Raie B.h. 5/6. Weimar; 1987. P. 292-295.Keller H. BeitragezumSchuttgutausflubausBehaltern: Dissertationen / Н. Keller. – Weimar, 1989. - 238 s.Keller H. Beitrage zum Schuttgutausflub aus Behaltern: Dissertationen. Weimar; 1989. 238 p.Богомягких В.А., Ялтанцев В.Г. Зыков В.А. Процесс образования сводов в силосах и бункерах при истечении сыпучих материалов // Механика деформируемых систем в сельхозмашиностроении. – Ростов – н/Д, 1974. С. 115 – 119.Bogomyagkikh V.A., Yaltantsev V.G. Zykov V.A. Protsess obrazovaniya svodov v silosakh i bunkerakh pri istechenii sypuchikh materialov. Mekhanika deformiruemykh sistem v sel'khozmashinostroenii. Rostov-na-Donu; 1974. S. 115 – 119. [Bogomyagkikh V.A., Yaltantsev V.G. Zykov V.A. The process of formation of arches in silos and hoppers at the expiration of bulk materials. Mechanics of deformable systems in agricultural machinery. Rostov-on-Don; 1974. P. 115 – 119. (In Russ.)]Богомягких В.А., Пепчук А.П. Интенсификация разгрузки бункерных устройств в условиях сводообразования зернистых материалов. – Зерноград, 1997, - 161 с.Bogomyagkikh V.A., Pepchuk A.P. Intensifikatsiya razgruzki bunkernykh ustroistv v usloviyakh svodoobrazovaniya zernistykh materialov. Zernograd;1997. 161 s. [Bogomyagkikh V.A., Pepchuk A.P. Intensification of unloading of hopper devices under the conditions of arch formation in granular materials. Zernograd; 1997. 161 p. (In Russ.)]Богомягких В.А., Кунаков В.С. Расчѐт параметров и режимов работы сводоразрушающих устройств. // Труды VМеждународной конференции по динамике технологических систем. Ростов – н/Д, 1997, с. 85 – 87.Bogomyagkikh V.A., Kunakov V.S. Raschet parametrov i rezhimov raboty svodorazrushayushchikh ustroistv. Trudy V Mezhdunarodnoi konferentsii po dinamike tekhnologicheskikh sistem. Rostov-na-Donu; 1997. C. 85 – 87. [Bogomyagkikh V.A., Kunakov V.S. Calculation of parameters and modes of operation of the arch-breaking devices. Proceedings of the V International Conference on the dynamics of technological systems. Rostov-on-Don; 1997. C. 85 – 87. [(in Russ.)] (In Russ.)]Федосеев В.Б., Зацаринная И.А. К определению законов моментов образования и разрушения динамических сводов при установившемся режиме истечения зернистых материалов. // Вестник аграрной науки Дона: теоретический и научно-практический журнал. – Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. – Вып. 3. – С. 64 – 68.Fedoseev V.B., Zatsarinnaya I.A. K opredeleniyu zakonov momentov obrazovaniya i razrusheniya dinamicheskikh svodov pri ustanovivshemsya rezhime istecheniya zernistykh materialov. Vestnik agrarnoi nauki Dona. 2010;3:64 – 68. [Fedoseev V.B., Zatsarinnaya I.A. On the determination of the laws of the formation moments and destruction of dynamic arches under the steady regime of the outflow of granular materials. Don agrarian science bulletin. 2010;3:64 – 68. (In Russ.)]Федосеев В.Б., Зацаринная И.А., Титученко А.А. Марковский процесс неустановившегося режима истечения сыпучего материала. Труды Кубанского государственного аграрного университета. – Краснодар: ФГОУ ВПО КубГАУ, 2011. – Вып. 2 (29). С. 188 – 192.Fedoseev V.B., Zatsarinnaya I.A., Tituchenko A.A. Markovskii protsess neustanovivshegosya rezhima istecheniya sypuchego materiala. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011;2(29):188 – 192. [Fedoseev V.B., Zatsarinnaya I.A., Tituchenko A.A. Markov process of the unsteady outflow mode of loose material. Work collection of the Kuban State Agrarian University. 2011;2(29):188 – 192. (In Russ.)]Федосеев В.Б., Зацаринная И.А. Стохастический характер образования динамических сводов при установившемся режиме истечения сыпучих материалов из бункеров. Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. – Мичуринск: ФГОУ ВПО МичГАУ, 2011. - №1, ч. 1. С. 196 – 199.Fedoseev V.B., Zatsarinnaya I.A. Stokhasticheskii kharakter obrazovaniya dinamicheskikh svodov pri ustanovivshemsya rezhime istecheniya sypuchikh materialov iz bunkerov. Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011;1:196-199. [Fedoseev V.B., Zatsarinnaya I.A. Stochastic character of the formation of dynamic arches under steady-state conditions for the flow of loose materials from hoppers. Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011;1:196-199. (In Russ.)]Мурадова С.Ш., Федосеева Л.В. Воздействие сыпучих материалов на стенки щелевых бункеров. – Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – том 44, №3, 2017. – С. 24 – 38.Muradova S.Sh., Fedoseeva L.V. Vozdeistvie sypuchikh materialov na stenki shchelevykh bunkerov. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2017;44(3):24 – 38. [Muradova S.Sh., Fedoseeva L.V. Impact of loose materials on track hopper walls. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2017;44(3):24 – 38. (In Russ.)]Ким В.С. Давление зерна и совершенствование конструкций силосов зерновых элеваторов / В.С. Ким. – М.: Хлебоиздат, 1959. – 55 С.Kim V.S. Davlenie zerna i sovershenstvovanie konstruktsii silosov zernovykh elevatorov. M.: Khleboizdat; 1959. 55 s. [Kim V.S. The grain pressure and the improvement of silo grain silos. M.: Khleboizdat; 1959. 55 p. (In Russ.)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.