Ermüdungsanalyse mit Pro/Mechanica am Beispiel einer Förderschnecke

Zur richtigen Auslegung von fördertechnischen Anlagen in verschiedenen Industriezweigen, insbesondere in Häfen, ist es notwendig, die Arbeitsparameter der Schüttgutfördermaschinen zu kennen. Da die komplexe Bewegung des Materials im Senkrechtschneckenförderer (SSF) eine analytische Auslegung des Fördersystems verhindert, werden hier (semi-)empirische Modelle verwendet. Für eine umfassende Analyse der Transportvorgänge in SSF wurde am Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Freiberg im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Versuchsstand mit einem industriellen SSF konzipiert und gebaut, an dem der Transport von sieben Arten von Schüttgütern mit einer Schneckendrehzahl von 50 bis 320 1/min untersucht wurden. Anhand einer Literaturrecherche wurde ebenso der Einfluss des Aufgabeorts auf die Arbeitsparameter überprüft. Die erhaltenen Ergebnisse wurden statistisch ausgewertet und mit Hilfe derer eine semi-empirische Formel zur Auslegung anderer SSF entwickelt. Darüber hinaus wurden diverse Phänomene beim Transport unterschiedlicher Schüttgüter beobachtetet und in der vorliegenden Arbeit analysiert.

This thesis deals with analysis of constructional solution of large-loading wagons used nowadays. In the first part of this thesis is my own construction design of large-loading wagon, furthermore there is a design of screw conveyor. In the following part stress strain analysis of the chassis of large-loading wagon was made using the finite element method. On the basis of these results were suggested modifications of the chassis. Finally the stress strain analysis of the adapted chassis was made. Attachments of the thesis include deformation results of the chassis and design documentation of the large-loading wagon. This thesis was created in cooperation with ZDT spol. s.r.o. Nové Veselí.

This diploma thesis deals with the issue of adhesion of pollution to the final surface treatments of the ETICS system. The theoretical part deals with important factors and processes that affect the degree of adhesion of pollution. The practical part of the diploma thesis follows the diploma thesis of Ing. Jakub Krejčík. Optimization of test methods for simulation of artificial pollution on tested samples was proposed. These samples were then evaluated in the laboratory and also compared with plasters that were exposed to real pollution from the natural environment.

The present thesis is concerned with neutralization of acid groundwater after the hydrochemical uranium mining in the area of Stráž pod Ralskem. In the thesis is briefly described progression of the hydrochemical uranium mining and follow-up negative impacts on the environment. There is described the technology involved in its disposal. This is followed by the design calculation of major apparatus technology associated with neutralization of acid solutions. Output of technology is determined by the mass balance. The results are the main dimensions of the apparatus, mechanical parts and electric power each device.

Ermüdungsanalyse mit Pro/Mechanica am Beispiel einer Förderschnecke

Zur richtigen Auslegung von fördertechnischen Anlagen in verschiedenen Industriezweigen, insbesondere in Häfen, ist es notwendig, die Arbeitsparameter der Schüttgutfördermaschinen zu kennen. Da die komplexe Bewegung des Materials im Senkrechtschneckenförderer (SSF) eine analytische Auslegung des Fördersystems verhindert, werden hier (semi-)empirische Modelle verwendet. Für eine umfassende Analyse der Transportvorgänge in SSF wurde am Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Freiberg im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Versuchsstand mit einem industriellen SSF konzipiert und gebaut, an dem der Transport von sieben Arten von Schüttgütern mit einer Schneckendrehzahl von 50 bis 320 1/min untersucht wurden. Anhand einer Literaturrecherche wurde ebenso der Einfluss des Aufgabeorts auf die Arbeitsparameter überprüft. Die erhaltenen Ergebnisse wurden statistisch ausgewertet und mit Hilfe derer eine semi-empirische Formel zur Auslegung anderer SSF entwickelt. Darüber hinaus wurden diverse Phänomene beim Transport unterschiedlicher Schüttgüter beobachtetet und in der vorliegenden Arbeit analysiert.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1 Einleitung 2 Wissenschaftlich-technische Grundlagen zur Förderung mit dem Senkrechtschneckenförderer 2.1 Charakterisierung der Fördermaterialien 2.1.1 Stoffarten 2.1.2 Physikalische Eigenschaften 2.1.2.1 Schüttgutdichten 2.1.2.2 Böschungswinkel 2.1.2.3 Reibungskoeffizienten 2.1.2.4 Systembedingte Schüttguteffekte 2.1.3 Granulometrie (Kornform- und Korngrößenverteilung) 2.1.4 Feuchtigkeit 2.2 Geometrie und Konstruktion des Senkrechtschneckenförderers 2.2.1 Aufgabeort mit Aufgabevorrichtung 2.2.2 Förderteil 2.2.3 Abgabeort 2.2.4 Spaltgeometrie und Spalteffekte 2.2.5 Lagerung der Welle 2.2.6 Antrieb 2.3 Einfluss des Förderprozesses auf die Fördermaterialien 2.4 Charakterisierung des Systemverhaltens von Senkrechtschneckenförderern 2.4.1 Kinematik und Dynamik der Einzelkörner in einem Senkrechtschneckenförderer 2.4.2 Modelle und Berechnungen der Betriebsparameter 2.4.2.1 Analytische Modelle 2.4.2.2 Semiempirische und empirische Modelle 3 Präzisierung der Aufgabenstellung 3.1 Systemanalyse des Senkrechtschneckenförderers 3.2 Folgerungen für die experimentellen Untersuchungen 3.3 Folgerungen für die Auslegungsmodellierung von Senkrechtschneckenförderern 3.4 Erweiterung des Senkrechtschneckenförderer-Systems um die Zuführeinrichtung 4 Experimentelle Untersuchungen für Auslegungsmodelle von Senkrechtschneckenförderern 4.1 Beschreibung der Versuchsdurchführung zur Erstellung einer Datenbank 4.1.1 Versuchsprogramm 4.1.2 Bestimmung der Stoffeigenschaften der untersuchten Materialien 4.1.2.1 Korngrößenanalyse 4.1.2.2 Materialdichte 4.1.2.3 Böschungswinkel 4.1.3 Versuchsablauf zur Bestimmung der Betriebsparameter 4.2 Beschreibung des Versuchsstandes 4.2.1 Aufbau und Konstruktion der Versuchsanlage 4.2.2 Variation der Versuchsparameter 4.2.3 Messeinrichtungen 4.3 Vorstellung und Beschreibung der Versuchsergebnisse 4.3.1 Gemessene Stoffeigenschaften 4.3.2 Analyse der Ergebnisse mit einseitiger Materialzuführung 4.3.2.1 Materialdurchsatz 4.3.2.2 Leistungsbedarf 4.3.2.3 Spezifischer Leistungsbedarf 4.3.2.4 Weitere Erkenntnisse aus den Untersuchungen mit einseitiger Materialzuführung 4.3.3 Analyse der Ergebnisse mit allseitiger Materialzuführung 4.3.3.1 Materialdurchsatz 4.3.3.2 Leistungsbedarf 4.3.3.3 Spezifischer Leistungsbedarf 4.3.3.4 Weitere Erkenntnisse aus den Untersuchungen mit allseitiger Materialzuführung 5 Auslegungsmodelle von Senkrechtschneckenförderern 5.1 Analytische Betrachtungen 5.1.1 Volumendurchsatz 5.1.2 Leistungsbedarf 5.2 Vorschläge für die Modellübertragung auf reale Senkrechtschneckenförderer 5.2.1 Einfluss von Durchmesserunterschieden auf den Volumendurchsatz 5.2.2 Einfluss von Durchmesserunterschieden auf den Leistungsbedarf 5.2.3 Einfluss von Drehzahlunterschieden auf den Volumendurchsatz 5.2.4 Einfluss von Drehzahlunterschieden auf den Leistungsbedarf 5.2.5 Einfluss von Förderhöhenunterschieden auf den Leistungsbedarf 5.3 Anwendungsbeispiel des Auslegungsmodells 6 Einführung zu einer Konstruktionssystematik für Zuführgeräte von Senkrechtschneckenförderern 7 Zusammenfassung 8 Literaturverzeichnis Anlagenverzeichnis

Intralogistics, or material handling, traditionally use roller or chain conveyors to moveo bjects and goods in factories and warehouses. One negative aspect of the traditional types of conveyors is that they are expensive, as they are comprised of many moving parts. This thesis proposes a novel type of conveyor solution in which a transportation fixture with an integrated open thread slides on L­-shaped profiles and is propelled forward by a screw. A potential obstacle to the usefulness of such a conveyor is that a screw has innately low efficiency due to the mechanics of screws compared to the principle of rolling that is employed in a roller or chain conveyor. This thesis investigates the functionality and efficiency of the proposed conveyor, or more particularly the core functionality, which is the screw and thread mechanism. A test rig was designed and built, in which experiments were carried out. In the experiments, the material, manufacturing technology, and helix angle of the screw and thread, and the speed were varied. The influence on torque, power demand, and efficiency among other parameters were measured and evaluated. Additionally, a method for automatic thread meshing is presented and testing of it was carried out, which showed reliability with and without positional feedback, which gives the conveyor more use cases. It was found that the efficiency of the screw and thread mechanism was higher for screws with a higher lead, steel screws with a diameter of 50 mm exhibited an efficiency of 31% ± 4.5 % with a lead of 32 mm but only 8.7% ± 1.6 % with a lead of 8 mm. 3D printed plastic screws had slightly lower but similar early life efficiency as steel screws, but seized or wore down when tested in an accelerated lifetime experiment. Because a high screw lead is favorable, and because of the size and geometry constraints of such a conveyor (discussed in the conclusion of the report), a direct drive motoris not suitable, and instead a motor and gearbox combination is recommended. The conveyor shows promise as an alternative solution to traditional conveyors in low load applications. / Intralogistik, eller materialhantering, använder traditionellt rull-­ eller kedjetransportörer för att flytta gods i fabriker och lager. En negativ aspekt med dessa traditionella transportörer är att de är dyra, då de består av ett stort antal rörliga delar. Detta examensarbete föreslår en ny typ av transportör i vilken en transportfixtur med en inbyggd kuggstång glider på L­-formade profiler and drivs framåt av en skruv. Ett potentiellt hinder för denna typ av transportörs användbarhet är att en skruv naturligt har låg verkningsgrad på grund av skruvens mekanik i jämförelse med principen av rullning som används av rull- och kedjetransportörer. Detta examensarbete undersöker funktionaliteten och verkningsgraden av den föreslagna transportören, mer specifikt kärnfunktionaliten som är en skruv-­ och gängmekanism. En testrigg designades och byggdes, i vilken experiment utfördes. I experimenten varierades materialet och spiralvinkeln av skruven och gängan, samt hastigheten. Vridmomentet, effekten, verkningsgraden och andra parametrar mättes och utvärderades. Dessutom presenteras en metod för automatiskt gängingrepp som även testades, som visade sig vara tillförlitligt både med och utan positionsåterkoppling, vilket ger skruvtransportören fler användningsområden. Resultaten visade att verkningsgraden av skruv­ och gängmekanismen var högre för skruvar med högre spiralvinkel. Stålskruvar med en diameter på 50 mm visade på en verkningsgrad om 31% ± 4.5 % med en stigning på 32 mm men endast 8.7% ± 1.6 % med en stigning på 8 mm. 3D­-Printade plastskruvar hade något lägre men liknande verkningsgrad som stålskruvar i början av sin livslängd, men skar fast eller nöttes ned när de testades i ett långtidsexperiment. Eftersom hög stigning på skruven är fördelaktigt och på grund av de geometriska begränsningar av en sådan transportör (diskuteras i slutsatsen av rapporten), är det inte lämpligt att driva skruven direkt från en elmotor, utan istället rekommenderas en motorväxellådekombination. Transportören verkar lovande som ett alternativ till traditionella transportörer i applikationer med låg last.