Исследование нелинейной модели подвижной подовой платформы электрической печи для обжига сыпучих минералов

Abstract

Актуальность. Электрические печи с подвижной подовой платформой имеют недостатки в конструкции системы вибротранспортирования – в расположенной под углом к горизонтальной плоскости самой платформы. Актуально использование горизонтальной подовой платформы, исключающей самопроизвольное скатывание округлых частиц материала и устраняющей возможность возникновения температурной тяги внутри пространства обжига, приводящей к охлаждению нагревательной системы печи и обжигаемого сыпучего материала. Цель работы состоит в исследовании динамики подвижной платформы с односторонним упругим элементом, обеспечивающим сильно выраженную нелинейную упругую характеристику, и процесса вибротранспортирования сыпучего материала по поверхности горизонтальной подовой плиты. Объект: подвижная подовая платформа электрической печи для обжига сыпучих минералов. Методика исследования базируется на разработке конструкции и модели подвижной подовой платформы электрической печи для обжига сыпучих минералов. Результаты исследования свойств специального упругого элемента подвижной подовой платформы печи позволили получить нелинейную аналитическую модель ее движения, характеризующуюся наклонной «скелетной» кривой ее амплитудно-частотной характеристики. Исследование динамики колебательной системы с односторонним упругим элементом, обеспечивающим сильно выраженную нелинейность, подтвердило, что система совершает несимметричные колебания с пиковыми значениями виброускорения 8,32 и 4,79 м/с2, соответствующими крайним положениям платформы и отличающимися в 1,74 раза. Показано, что при горизонтальной установке печи почти в три раза снижается чувствительность системы к флуктуациям частоты возбуждения, жесткости пружин, сил трения и других факторов, изменяющихся из-за влияния высокой температуры и внешних факторов. Подтвержден эффект устойчивого вибротранспортирования сыпучего материала по горизонтальной поверхности подовой плиты в тепловом поле печи.

Relevance. Electric furnaces with a mobile base plate have drawbacks in the design of vibrotransport system. It is the platform located at an angle to the horizontal plane. It is relevant to use a horizontal base plate, which excludes spontaneous rolling of material rounded particles and eliminates the possibility of temperature traction occurrence inside the firing space, resulting in cooling furnace heating system as well as fired bulk material. The aim of the research is to study the dynamics of a mobile platform with a base plate and a one-sided elastic element, which provides a strongly presented nonlinear elastic characteristic, and bulk material vibrotransportation over the surface of a horizontal base plate. The object of the research is a mobile base plate of an electric furnace for bulk minerals firing. The methods are based on the development of the design and model of a mobile base plate of an electric furnace for firing bulk minerals. The results of researching the properties of a special elastic element in the furnace mobile base plate allowed obtaining a nonlinear analytical model of its motion, which is characterized by an inclined «skeletal» curve of its amplitude-frequency characteristic. The research of the dynamics of an oscillatory system with a one-sided elastic element, providing strong non-linearity, confirmed that the system performs non-symmetrical vibrations with peak vibration acceleration values of 8,32 and 4,79 m/s2 corresponding to the extreme positions of the base plate and differing in 1,74 times. It is shown that when the furnace is installed horizontally, the system sensitivity to fluctuations of excitation frequency, spring stiffness, friction forces and other factors, which change due to the influence of high temperature and external factors, is almost three times reduced. The effect of stable vibrotransportation of bulk material on the horizontal sur- face of the base plate in the thermal field of the furnace is confirmed.