Im Rahmen des Forschungsprojektes "Einfluss des Stick-Slip-Effektes bei der Wandreibung von Schüttgütern auf Silovibrationen" wurde versucht, ein Verfahren zur besseren Vorhersage von Silovibrationen zu entwickeln. Da davon ausgegangen wird, dass der Anregungsmechanismus von Silovibrationen im Stick-Slip-Effekt bei der Wandreibung zu finden ist, wurden zunächst die Haupteinflussgrößen des Stick-Slip in konventionellen Schergeräten untersucht. Wichtigster Einflussfaktor auf das Entstehen von Stick-Slip-Reibung ist die aufgebrachte Normalspannung σN. Es konnte gezeigt werden, dass die in Schergeräten maximal erzeugbaren Normalspannungen nicht immer für die Erzeugung eines stabilen Stick-Slip-Effektes bei der Wandreibung genügen.
Wichtigster, und auch zeitintensivster, Punkt im Vorhaben war die umfangreichen mechanischen sowie mess- und regelungstechnischen Modifizierungen des an der TU Bergakademie Freiberg vorhandenen Lambdameters. In einem Lambdameter wird eine Schüttgutprobe in einem Messzylinder mit festem Zellenboden einaxial verdichtet. Über die direkte Messung der Horizontal- bzw. Vertikalspannungen kann das Horizonalspannungsverhältnis λ berechnet werden. Das Lambdameter wurde mit einem über ein Schubkurbelgetriebe absenkbaren Zellenboden ausgestattet, es wurden erhöhte Messringe gefertigt und aufwendige Mess- und Regelelektronik appliziert. Somit können in dem "Modellsilo auf Lambdameterbasis" hochaufgelöst Messungen stattfinden, während ein definiert verpresstes Schüttgut-Scheibenelement durch den Messzylinder gleitet. Im Nachgang an eine Versuchsreihe kann eine Virtual-Basic-Skript-basierte vollautomatische Ergebnisauswertung mit DIAdem erfolgen.
Die Versuchsergebnisse im Modellsilo zeigen, dass der durch die vertikale Absenkbewegung initiierte Stick-Slip-Effekt, phasengleich, horizontale Impulse in die Messzylinderinnenwand einleitet. Diese Impulse können als ein Anregungsmechanismus für Silovibrationen gesehen werden.
Aufgrund der Möglichkeit im Modellsilo auf Lambdameterbasis vielfach höhere, dem Spannungsniveau im Silo entsprechende, Normalspannungen aufzubringen als in konventionellen Schergeräten, konnten für eine Auswahl an, bzgl. der Neigung zu Silovibrationen kritischen und unkritischen, monodispersen Kunststoffgranulaten die Erfahrungen aus der Wirtschaft ausnahmslos bestätigt werden. Ist der Stick-Slip-Effekt bei der Wandreibung von Schüttgütern die Anregungsursache von Silovibrationen, kann somit durch den Modellsilo auf Lambdameterbasis eine gezielte Vorhersage von Silovibrationen und die Erfassung schüttgutspezifischer Kenngrößen erfolgen. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Forschungsstelle: TU Bergakademie Freiberg, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik
Projektleiter: Dipl.-Ing. Th. Mütze
Laufzeit: 10/2009 - 08/2012
Betreut durch: AK 4
Das IGF-Vorhaben Nr. 16244 BR der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.