Поиск по сайту

Математическое описание процессов окончательной стадии смешения, проходящих во внешнем канале смесительной камеры

Любимый Николай Сергеевич , Костоев Зелимхан Магометович , Дурнев Илья Сергеевич , Першин Антон Сергеевич

2019 / Том 9, номер 3(30) 2019 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

Цель работы заключается в определении математических зависимостей, позволяющих спрогнозировать однородность получаемой смеси при изготовлении повторного асфальтобетона с различными формами смесительных лопастей. Куски неиспользованного асфальтобетона и крошка, полученная в результате фрезеровки дорожного полотна, пройдя процесс сортировки под действием высокой температуры с добавлением битума и других присадок и заполнителей, перемешиваются в смесительном барабане. Битум насыщается разнообразными порошковыми добавками, придающими различные качества полученной смеси, при этом необходимо обеспечить требуемую однородность состава. Для прогнозирования однородности смеси были вычислены математические зависимости, описывающие удельную концентрацию ключевого компонента для двух случаев путем задания профиля изгиба лопасти смесителя по форме дуги окружности и как эвольвента двух окружностей. Удельная концентрация ключевого компонента для удобства оценивается в виде коэффициента неоднородности смеси. Процессы, протекающие при смешивании в камере, описываются с использованием математического моделирования. Упрощение выражений и расчеты производятся с использованием встроенных операторов преобразования и вычислителей программного пакета MathCAD V15. В результате математического моделирования получены функциональные зависимости, позволяющие вычислить коэффициент неоднородности ключевого компонента для различных форм смесительных лопастей. Выполнено сравнение расчетных значений, полученных с использованием разработанных математических моделей и экспериментальных данных. Для определения концентрации ключевого присадочного компонента, добавляемого в битум с целью повышения качества асфальтобетона, были получены математические модели и проведены экспериментальные исследования, подтверждающие их адекватность. В будущем на основе разработанных математических моделей для разных форм смесительных лопаток можно решить задачу оптимизации режимов смешения по критерию максимальной однородности смеси.

Ключевые слова:

профильная лопасть,вакуум,композит,асфальтобетон,битум,коэффициент неоднородности,смеситель,profile blade,vacuum,composite,asphalt concrete,bitumen,coefficient of heterogeneity,mixer

Библиографический список:

Романович А.А. Энергосбережение при производстве строительных изделий // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2011. №3. С. 69-71.
Стородубцева Т.Н. Григорьев Д.С., Безноско Я.В. Ресурсосберегающие технологии - использование древесных отходов и полиэтилентерефталата в композите: материалы Международной науч.-практ. конф. «Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе» (г. Воронеж, 6-7 июня 2018 г.). Воронеж: ВГАУ им. Императора Петра I, 2018. С. 49-57.
Шубина Н.И., Гиревая Х.Я. Композиционные материалы на основе вторичного полимерного сырья // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2013. Т.1. № 71. С. 282-285.
Бодьян Л.А, Варламова И.А., Гиревая Х.Я., Калугина Н.Л., Гиревой Т.А. Исследование композиционных материалов на основе вторичного полимерного сырья // Современные наукоемкие технологии. 2015. № 2. С. 15-18.
Несмеянов Н.П., Почупайло Б.И., Дмитриенко В.Г., Бражник Ю.В., Матусов М.Г. Методики расчета рациональных параметров рабочих органов смесителей принудительного действия // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 2-3. С. 503-508.
Балагуров И.А., Мизонов В.Е., Berthiaux H., Gatumel C. Влияние пристеночного эффекта на вибрационное смешивание дисперсных материалов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2015. № 2. С. 58-62.
Romanovich A.A., Romanovich M.A., Belov A.I., Chekhovskoy E.I. Energy-saving technology of obtaining composite binders using technogenic wastes // Journal of Physics: Conference Series. 2018. V. 145. P. 576-581. DOI: 10.1088/1742-6596/1118/1/012035
Romanovich A.A., Glagolev S.N., Babaevsky A.N. New technology and energy-saving equipment for production of composite materials. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018.
Клинков А.С., Соколов М.В., Однолько В.Г., Беляев П.С. Проектирование смесителей периодического действия при получении композитов заданного качества из отходов термопластов. М.: ИД «Спектр», 2012. 196 с.
Юдин К.А. Харин Н.П. Проектирование смесителя с двунаправленным вращательным воздействием на материал // Автоматизированное проектирование в машиностроении. 2016. № 4. С. 66-67.
Калиганов А.С., Фомина М.В. Моделирование разгрузки вертикального смесителя // Информационные технологии в экономических и технических задачах: сб. науч. тр. Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в экономических и технических задачах» (г. Пенза, 24-25 марта 2016 г.). Пенза: Пензенский государственный технологический университет, 2016. С. 320-323.
Демиденко Н.Д., Кулагин В.А., Шокин Ю.И., Ли Ф.-Ч. Тепломассообмен и суперкавитация: монография. Новосибирск: Наука, 2015. С. 436.
Коновалов В.В., Сарафанкина Е.И., Фомина М.В. К вопросу моделирования конструкции смесителя периодического действия [Электронный ресурс] // Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2016. №Т11. С. 3716-3720. URL: http://e-koncept.ru/ 2016/86781.htm (27.07.2019)
Титов А.Ю. Конструкционные предпосылки модернизации лопастных смесителей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. №1(63). С. 77-79.
Romanovich A.A., Kolesnikov R.S., Romanovich M.A. Study of device for precompaction and uniform supply of materials to working bodies of aggregate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018.
Романович А.А. К вопросу расчета мощности, потребляемой мельницей с лопастными энергообменными устройствами // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. №4. С. 74-77.
Язев В.А. Моделирование процесса смешения крошкообразного каучука с наполнителем // Математика и естественные науки. Теория и практика. 2018. С. 209-213.
Парамонова М.С. Общие методы моделирования процессов смешения сыпучих материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 12. С. 582-584.
Герасимов М.Д., Воробьёв М.Д., Герасимов Д.М. Математическая модель двухступенчатого вибрационного механизма // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №2. С. 195-201. DOI: 10.12737/24450
Мирошниченко К.К. Использование геометрического моделирования при проектировании смесителей телескопической конструкции // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університетузалізничного транспорту. 2015. № 4 (58). С. 190-197. DOI: 10.15802/STP2015/49283.