مبانی طراحی و ساخت سیستم باریز ویبره
The Principles of Designing of Bin Discharger
طراحی یک Bin Activator شامل ایجاد سیستمی است که به طور موثر مواد را از سیستم های ذخیره سازی، سیلوها یا قیف ها با کاهش مشکلاتی مانند Bridging Rat-holing (پل زدن ) و تراکم بالا تخلیه می کند. Bin Dischargersمعمولاً در صنایع جابجایی مواد جامد فله مانند مواد شیمیایی، مواد غذایی، دارویی و معدن استفاده می‌شوند. این متن تلاشی است برای آشنایی بیشتر مهندسان و علاقه مندان به اصول طراحی یک باریز ویبره و جهت آشنایی بیشتر تلاش شده است در حدامکان اصطلاحات انگلیسی در جملات به کار رود تا دایره لغات و معانی این صنعت بیشتر معرفی گردد.
۱.Understanding Material Characteristics
مشخصات مواد فله
شامل خصوصیات و رفتار مکانیکی شیمایی مواد بشرح ذیل :
-Flow Properties: Determine the bulk density, moisture content, particle size, cohesiveness, and flow characteristics of the material.
– Flowability Testing: Consider testing materials in a lab to measure their angle of repose, wall friction angle, and other properties that influence flow.
– Material Behavior: Materials can behave in unique ways—some may fluidize, while others may pack down under pressure. This will affect the vibration frequency, amplitude, and bin activator design.
مواد می توانند به روش های منحصر به فردی رفتار کنند – برخی ممکن است سیال شوند، در حالی که برخی دیگر ممکن است تحت فشار بسته شوند. این بر فرکانس ارتعاش، دامنه و طراحی یک باریز ویبره تأثیر می گذارد
۲.Sizing the Bin Activator
مشخصات ابعادی باریز ویبره
– Bin and Hopper Size: The diameter of the bin activator should typically match the outlet of the hopper or bin to ensure consistent flow.
– Outlet Size: Ensure that the outlet diameter is sufficient to avoid clogging and bridging based on material properties.
–Capacity Requirements: Estimate the required discharge rate. This will influence both the size and the choice of vibratory motor.
General Formula for Capacity:
رابطه تعیین ظرفیت سیستم به شکل زیر است:
While specific equations will depend on the design, a simplified approach to estimate bin activator capacity can use:
Capacity = Cross-sectional Area of Outlet x Discharge Rate( flow rate) x Bulk Density
=A xV x ρ |
- Choosing Vibratory Mechanisms
انتخاب الکترو ویبره:
موتورها را بر اساس خواص مواد، میزان دبی مورد نیاز و فرکانس کار انتخاب کنید. ارتعاش با فرکانس بالا و دامنه کم اغلب برای مواد ریز یا سبک بهتر است، در حالی که ارتعاش با فرکانس پایین و دامنه بالا برای مواد درشت یا چسبنده بهتر است. از ارتعاشات دایره‌ای، عمودی یا جهت‌دار بر اساس نحوه خروج مواد استفاده کنید. به عنوان مثال، ارتعاش عمودی می تواند جریان مواد چسبنده sticky را با شکستن توده ها بهبود بخشد.
– Vibratory Motors: Select motors based on the material’s properties, required discharge rate, and frequency of operation.
– Frequency and Amplitude: High-frequency, low-amplitude vibration is often better for fine or light materials, while low-frequency, high-amplitude vibration is better for coarse or sticky materials.
– Direction of Vibration: Use circular, vertical, or directional vibrations based on how the material needs to flow out. For instance, vertical vibration can improve flow in sticky materials by breaking up clumps.
۴.Material Flow Control
کنترل دبی خروجی :
استفاده از شیر کنترل یا اسلاید دستی ابزاری برای کنترل حرکت مواد است
– Adjustable Damper Plate: Install a damper plate or baffle to control the flow rate of materials through the activator. This is helpful when varying flow is required.
– Discharge Valve: Some bin activators have discharge valves that allow control over flow rates by closing or opening the outlet partially or fully.
- Mounting and Sealing
نصب و آب بندی
یک اتصال انعطاف پذیر (اغلب یک وپارچه منعطف (لاستیک –برزنتی)) بین بین اکتیویتور یا سیلو نصب کنید تا امکان انتقال ارتعاش بدون تأثیر بر ساختار سطل فراهم شود. استفاده از لرزه گیر الزامی است تا ارتعاشات را از سازه‌های اطراف جدا کنید واین سبب میشو پدیده خستگی دیر تر اتفاق افتد و سر و صدای سازه را کاهش دهید. برای جلوگیری از خروج گرد و غبار، اطمینان حاصل کنید که تمام مهر و موم های باریز ویبره محکم هستند. اغلب، درزگیرهای لاستیکی یا گردگیر های انعطاف پذیر در اطراف لبه بین اکتیویتور(باریز ویبره) استفاده می شود که عموما هزینه بالایی دارند
– Flexible Mounting: Install a flexible connection (often a rubber sleeve or gasket) between the bin activator and the bin or silo to allow vibration transmission without affecting the bin’s structure.
– Suspension Mounts: Consider suspension mounts or springs to isolate the vibrations from the surrounding structures, reducing structural fatigue and noise.
– Dust Seal: To prevent dust from escaping, ensure that all seals between the bin activator and the bin are tight. Often, rubber or flexible dust seals are used around the edge of the activator.
- Control System Integration
یکپارچه سازی سیستم کنترل
– VFD (Variable Frequency Drive): Use a VFD to adjust the vibration frequency dynamically based on the material and flow requirements.
– Automated Controls: For sophisticated systems, integrate sensors and feedback controls that monitor discharge rate and adjust the vibration as needed.
– Safety Features: Add emergency stop controls and overload protection to prevent equipment damage.
- Maintenance and Safety Considerations
ملاحظات نگهداری و ایمنی
– Easy Access: Design the bin activator so that it can be easily accessed for cleaning or maintenance.
– Wear Resistance: Use wear-resistant materials in areas where there is high friction or wear from abrasive materials.
– Safety Guards: Ensure that any moving parts are shielded to prevent accidental contact.
- Material of Construction
متریال ساخت
از موادی استفاده کنید که با محصول سازگار باشد. به عنوان مثال، از فولاد ضد زنگ برای کاربردهای غذایی یا از پوشش های مقاوم در برابر خوردگی برای مواد ساینده استفاده شود.
برای موادی که مستعد چسبندگی هستند، آسترها یا پوشش‌های ضدچسبندگی درون باریز ویبره را برای بهبود تخلیه مواد در نظر بگیرید.
Material Compatibility: Use materials that are compatible with the product. For example, use stainless steel for food-grade applications or corrosion-resistant coatings for abrasive materials.
– Anti-stick Coatings: For materials prone to sticking, consider anti-stick linings or coatings within the bin activator to improve material discharge.
.
Vibration Motor Calculation
برای محاسبه توان موتور باریز ویبره(Bin Activator or Discharger)لازم است فاکتور هایی مانند وزن موارد پودری نرخ تخلیه مواد زاویه اصطحکاک بین مواد پودری و دیوار فلزی بدنه باریز و…
دراین متن کوتاه شکل ساده شده جهت برآورد تقریبی محاسبه توان(Bin Activator OR Discharger) تشریح شده است:
۱.Define Required Parameters
مشخص کردن وزن مواد -فرکانس موتور -دامنه نوسان که عموما براساس دور موتور مشخص میشود و دامنه حرکت دانه ها میباشد -زاویه اصطحکاک و بازدهی موتور
Material Weight (W): The weight of the material to be discharged from the bin (usually in kilograms or pounds).
– Vibration Frequency (f): The frequency at which the bin activator operates (in Hertz or cycles per second).
– Amplitude (A): The amplitude of vibration or displacement (in mm or inches).
– Friction Factor (F): The friction factor between the material and bin walls, which affects the force needed to move the material.
– Efficiency (η): The motor efficiency, which accounts for mechanical losses (typically between 0.8–۰.۹ or 80–۹۰%).
- Calculate the Force Required for Vibration (F)
The force needed to vibrate the material is estimated by considering the weight of the material, friction factor, and vibration specifications.
برای تخمین نیروی لازم جهت به لرزه درآوردن مواد بایستی آیتم وزن مواد و مشخصات اصطحکاکی ماده وجود داشته باشد:
Where:
– ( W) is the weight of the material
– ( f) is the friction factor
- Calculate Work Done per Cycle
Since a bin activator works by vibrating, we can calculate the work done per cycle by multiplying the force by the amplitude of vibration
برای محاسبه کار انجام شده میتوان جهت ساده سازی از ضرب نیرو در جابه جایی( دامنه حرکت دانه ها) استفاده کرد
Work per cycle = F x A
( F ) is the force required
( A ) is the amplitude of the vibration
- Calculate Power Requirement
The power is then the work done per cycle multiplied by the frequency of vibration and adjusted for efficiency.
توان مورد نیاز (Bin Activator OR Dischrager)براساس الگوی زیر بدست میاید که میتواند تخمینی مناسب جهت برآورد اقتصادی به شما بدهد:
Power(P)
Where:
– (f ) is the frequency in Hz (cycles per second)
– ( η) is the efficiency of the motor
This gives you an estimate of the power required for the motor to drive the bin activator.
Example
Suppose:
– Weight (W): 1000 kg
– Friction Factor (f): 0.۳
– Amplitude (A): 5 mm (0.005 m)
– Frequency (f): 20 Hz
– Efficiency (η):۰.۸۵
محاسبه نیرو :
- Calculate the force:
F = 1000 kg x 9.81 m/s² x 0.3 = 2943 N
محاسبه کار برای هر سیکل :
- Work done per cycle:
Work per cycle = 2943 Nx 0.005 m = 14.715 J
- Power:
Power(P) ≈۳۴۶ W
Thus, a motor with approximately 346 W power (or a bit higher to ensure smooth operation) would be required for this bin activator.
This method provides a rough estimate and should be adjusted for specific designs and safety factors.
تهیه و تنظیم
حامد زندوکیلی
کارشناس پایه یکم مهندسی عمران