Dnes je 31.10. – svátek slaví Štěpánka

Využití simulací a virtuálních modelů sypkých hmot k optimalizaci funkce, vývoji strojů a průběhu procesů

Zveřejněno: 5. 6. 2016

Není průmyslového odvětví, které by se při svém výrobním procesu obešlo bez dopravy a manipulace se sypkým materiálem. Od farmaceutické výroby, ve které se pracuje s prášky o hmotnostech v řádech miligramů, až po zemědělství, kde je zapotřebí přemístit a procesně zpracovat tuny materiálu. V minulosti se všechny návrhy dopravních a procesních zařízení z oblasti sypkých hmot opíraly pouze o empirické výpočetní vztahy nebo zkušenosti konstruktéra. To už dnes neplatí díky 3D CAD/CAM systémům a numerickému modelování.

Optimalizace procesů v aplikaci na korečkový elevátor

Tlak trhu nutí firmy vyvíjet stále dokonalejší produkty s ohledem na ekonomiku provozu, vliv na životní prostředí, úsporu materiálu i pracovní síly, komplexnost a další parametry, které dnes mají nemalý dopad na prodejnost a úspěch tohoto produktu na trhu. V dnešní době výpočetní techniky se proto inovační postupy neobejdou bez využití numerických simulačních metod.

Simulace autodomíchávače betonu
Simulace autodomíchávače betonu

Metoda diskrétních prvků

Jednou z nich je metoda diskrétních prvků, využívající virtuálních modelů sypkých hmot k simulaci dynamického toku partiku-lárních látek v dopravních, manipu-lačních, skladovacích a procesních systémech. Metoda diskrétních prvků (DEM, z angl. Discrete Element Meth-od) je progresivním přístupem kon-struování, umožňujícím geometric-kou, materiálovou a procesní optima-lizaci nových i stávajících inženýrských děl, pracujících se sypkými hmotami.

Stejně jako metoda konečných prvků, známá bezmála už šest desetiletí, se pomalu i DEM dostává do povědomí konstrukčních a projekčních firem, a stává se užitečným nástrojem predik-ce chování sypkých hmot. Tím lze virtuálně testovat základní funkčnost zařízení, a jejich konstrukčních uzlů, před výrobou prototypů, případně optimalizovat stávající zařízení, což vede k nemalým ekonomickým, časovým, pracovním a materiálovým úsporám.

Nejdůležitější částí matematického modelování procesů partikulárních hmot je tvorba matematického modelu samotného sypkého materiálu, jehož chování ovlivňuje velké množství specifických podmínek, a z určitého úhlu pohledu je dalším skupenstvím hmoty. Chování prášků a sypkých hmot závisí na mnoha vnějších faktorech, které ovlivňují jejich sypnou hmotnost, úhel vnitřního a vnějšího tření, sypný úhel, soudržnost, morfologii a granulometrii částic, tokovost, a mnoho dalších parametrů.

Jádrový tok materiálu ve výsypce sila
Jádrový tok materiálu ve výsypce sila

Laboratoř sypkých hmot

Laboratoř sypkých hmot se rozvíjí v rámci projektu ENET, Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava a zabývá se měřením vlastností partikulárních látek, sloužících jako vstupní parametry simulací, dále pak i pro konstrukční a projektovou činnost v rámci nových nebo stávajících inženýrských děl. Dále jsou to inovačních řešení a metodiky, včetně průmyslově právní ochrany a komplexními službami včetně marketingu z oblasti sypkých hmot.

Jelikož se stává trendem nedopravovat pouze materiál z místa A do místa B, ale výhodně spojovat přepravu s procesy (sušení, chlazení, třídění, atd.). LSH otevírá novou cestu konstrukční a procesní optimalizace, kdy lze předcházet chybám v návrhu strojů ještě před jejich výrobou, a tím ušetřit nemalé časové a finanční prostředky na výrobu prototypů, opravu zmetků, prostoje a jiné problémy spojené s nedokonalým návrhem inženýrského díla.

Vývoj a zdokonalování jakéhokoliv zařízení je cesta náročná a zdlouhavá, ale pro zajištění konkurenceschopnosti a prodejnosti navrhovaných zařízení je nezbytná.

Nové metody návrhu otevírají dveře, za kterými jsou netušené možnosti využití těchto při návrhu jakékoliv techniky. Toto se ovšem neobejde bez úzkého propojení vě-decko-výzkumné a průmyslové sféry, neboť každý kvalitní projekt je nutné podložit nejnovějšími znalostmi stavu techniky dané problematiky.

Vědecko-technické pracoviště Vysoké školy báňské v Ostravě – laboratoř sypkých hmot
Vědecko-technické pracoviště Vysoké školy báňské v Ostravě – laboratoř sypkých hmot
Foto: Archiv autorů
 

Nové

Od výkopů po novou stodolu: stroje Bobcat odpracovaly na farmě Vojty Kotka přes 1200 hodin

Zveřejněno 27.10. Ze zarostlého pozemku se stává farma, kde se pase dobytek, sází a seče. Vojta Kotek si svůj farmářský sen v Kozárovicích na Příbramsku buduje od základů a stroje Bobcat mu pomáhají už druhou sezonu: čistí pozemek, připravují půdu k setí, vrtají… celý příspěvek

Řetězy pewag v českých lomech: Dlouholeté zkušenosti potvrzují význam ochrany pneumatik i kvalitního servisu

Zveřejněno 26.10. Ochranné řetězy pewag se v českých lomech používají již desítky let. O jejich nasazení na těžební technice jsme v časopise Stavební technika psali už v roce 2008, mimo jiné v tehdejším lomu Holcim Prachovice. Dnes se do Prachovic vracíme a přinášíme… celý příspěvek

Proměna strojníka dozeru v čase. Jak Komatsu v průběhu dekád vyvíjí svoji stavební techniku

Zveřejněno 21.10. Během posledních desetiletí se nezměnily jen stavební stroje ale především způsob práce s nimi. Tam, kde dříve rozhodovala hlavně fyzická síla a zkušenost, dnes pomáhají data, automatizace a digitální model stavby. Na příkladu dozerů společnosti… celý příspěvek