Математичне моделювання технологічного процесу завантаження судна вібраційним конвеєром

Abstract

The high efficiency of the technological process of loading and unloading operations on sea and river transport through the use of vibration loads is determined. A high degree of intensification of the vibration transportation process is achieved by using the developed original designs of vibration conveyors with a hydraulic pulse drive based on a single-stage pulsator valve. Single-stage pulsator valves are represented by original designs with shut-off elements of ball and slide valve types. The mathematical model of the technological processes of the vibratory movement of bulk loads by the vibrating conveyor with a hydroimpulse drive has been improved. It is based on the basis of the laws of hydrodynamics using mechanoreological phenomenology and generalized laws of mechanics. When developing a mathematical model, the technological process was divided into working phases of a hydro-pulse drive and combined with three stages of moving bulk cargo: the joint movement of the cargo in the absence of slippage, the presence of slippage of the cargo and the free movement of the cargo. Based on the developed mathematical model using the finite volume method, the pressure distribution and velocity of the working fluid in the hydro-pulse drive of the vibrating conveyor were obtained using numerical simulation and the fitting method. Also obtained were diagrams of changes in the horizontal and vertical components of the movement of the layers of the transporting material relative to the surface of the load-carrying body. The developed original model of vibratory movement of bulk materials made it possible to obtain the dependences of the change in the displacement of the centers of mass of the layers of transporting bulk materials. The obtained working dependences of the main operating characteristics of the vibrating conveyor based on a hydro-pulse drive made it possible to obtain the basic working dependences for further improving the efficiency of the technological process of vibratory displacement of bulk materials. The results of numerical modeling of technological processes of loading and unloading operations on ships by a vibrating conveyor, showed the advantages of the chosen approach to design, and also allowed to prove the effectiveness of the developed design

Визначено високу ефективність технологічного процесу вантажно-розвантажувальних робіт на морському та річковому транспорті за допомогою використання вібраційних навантажень. Висока степінь інтенсифікації процесу вібраційного транспортування досягається застосуванням розроблених оригінальних конструкцій вібраційних конвеєрів із гідроімпульсним приводом на базі однокаскадного клапана-пульсатора. Однокаскадні клапани-пульсатори представлені оригінальними конструкціями із запірними елементами кулькового і золотникового типів. Вдосконалено математичну модель технологічних процесів вібраційного переміщення сипких вантажів вібраційним конвеєром із гідроімпульсним приводом на базі законів гідродинаміки із використанням механореологічної феноменології і узагальнених законів механіки. При розробці математичної моделі технологічний процес було розділено на робочі фази гідроімпульсного привода і поєднано із трьома етапами переміщення сипкого вантажу: спільний рух вантажу при відсутності проковзування, наявність проковзування вантажу і вільний рух вантажу. На основі розробленої математичної моделі методом кінцевих об’ємів за допомогою чисельного моделювання і методу припасовування отримано розподіл тиску і швидкості робочої рідини в гідроімпульсному приводі вібраційного конвеєра. Також були отримані діаграми зміни горизонтальної і вертикальної складової переміщення шарів транспортуючого матеріалу відносно поверхні вантажонесучого органу. Розроблена оригінальна модель вібраційного переміщення сипких матеріалів дозволила отримати залежності зміни переміщення центрів мас шарів транспортуючих сипких вантажів. Отримані робочі залежності основних робочих характеристик вібраційного конвеєра на базі гідроімпульсного приводу дозволили отримати основні робочі залежності для подальшого підвищення ефективності технологічного процесу вібраційного переміщення сипких матеріалів. Отримані результати чисельного моделювання технологічних процесів вантажно-розвантажувальних робіт на судах вібраційним конвеєром, показав переваги обраного підходу до проектування, а також дозволив довести ефективність розробленої конструкції.