Технічні науки / 3. Галузеве машинобудування

к.т.н. Ланець О.С., к.т.н. Гордєєв А.І., Жучковський Д.В.

Хмельницький національний університет

ТРИМАСОВИЙ СЕПАРАТОР З ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМ ПРИВОДОМ ТА СИНФАЗНИМ РУХОМ МАС

Вібротехнології завдяки своїм унікальним фізичним властивостям, що ґрунтуються на природних закономірностях, а саме на використанні процесів коливання та явищ, що з ними пов’язані, дозволяють ефективно застосовувати їх у механіці на операціях транспортування, сепарування, дозування, орієнтування, зміцнення, фасування, полірування, шліфування, покриття деталей, виробів та сипучих середовищ. Прикладне застосування в техніці коливального руху, у більшості гармонійного, забезпечило вібраційній техніці своєрідну неповторність, простоту реалізації та в багатьох випадках неперевершеність у порівнянні з традиційним технологічним обладнанням.

Переваги вібраційних машин та можливість використання явища резонансу необхідно пов’язувати саме з електромагнітним приводом. Цей привід є простим, позбавленим підшипників і передавальних механізмів, він відрізняється тривалим, практично необмеженим терміном служби, а тому його пріоритетне використання є обґрунтованим і переконливим.

При розробці тримасового вібросепаратора вирішено користуватись теорією синфазних коливань [1,2,3], що, як вияснилось, має ряд суттєвих переваг. Так, результатом розрахунку згідно цієї теорії є те, що аналітично встановлюються параметри тримасової механічної коливальної системи, виконання яких забезпечить наступну картину руху коливальних мас. Дві суміжні маси, а саме проміжна та реактивна, з’єднані між собою за допомогою пружної системи, рухатимуться синфазно (як одне ціле з однаковими амплітудами коливань) завдяки прикладеному між ними періодично змінному збуджуючому зусиллю . Активна коливальна маса, кінематично збуджуючись від проміжної маси через резонансну пружну систему з сумарною жорсткістю , рухатиметься в протифазі до двох суміжних мас. Завдяки наявності синфазного руху повітряний проміжок в електромагнітному віброзбуднику можна робити мінімальним, оскільки в такому випадку відсутні відносні амплітуди коливань між двома суміжними масами. Це дозволить значно знизити величину струму, що протікає в обмотці віброзбудника, а отже і споживану потужність.

Крім того можна констатувати, що в таких механічних коливальних системах (МКС) можна розвивати значно вищі амплітуди коливань за тих же збурювальних зусиль.

Розроблений вібраційний сепаратор (рис. 1) складається з п’ятьох основних роз’ємних модулів: активної коливальної маси 1, яка виконує функцію робочого органу, та проміжної маси 2, що з’єднані між собою резонансною пружною системою 4; реактивної маси 3 та нерухомої стійки 10. До проміжної маси кріпляться осердя з котушками 7, а до реактивної маси якорі 6 електромагнітних віброзбудників, що з’єднані з мережою живлення за двотактною схемою. Реактивна та проміжна маси з’єднані між собою за допомогою плоских пружних елементів 5. Принцип роботи вібраційного сепаратора відбувається у повній відповідності з прототипом. Особливістю конструктивного виконання сепаратора, є те що, резонансні плоскі пружні елементи 4, мають уже не консольне кріплення і виконані із склотекстоліту. Аналогічно виконана і друга пружна система 5.

Маса 1 та пружна система 4 утворюють так званий резонатор. Його функції не гасити коливання проміжної маси, а навпаки підсилювати. За даної конструкції проміжна маса, через яку встановлюється уся МКС, робиться важчою за активну. В такому випадку її амплітуда коливань буде меншою в порівнянні з активною масою. Основною перевагою такої конструкції є те, що амплітуда коливань активної маси 1 (робочого органа) теоретично не залежить від величини повітряного проміжку в електромагнітних віброзбудниках. Хоча, як недолік даної конструкції є незначна передача вібрації на основу.

Рис. 1. Просторова модель високоефективного тримасового сепаратора з електромагнітним приводом та синфазним рухом мас

Запропонована конструкція обладнання вібраційного електромагнітного сепаратора, яка забезпечує підвищення амплітуди коливань більше при тих же енерговитратах та підвищення продуктивності процесу сепарування.

Література:

1. Ланець О.С. Високоефективні міжрезонансні вібраційні машини з електромагнітним приводом (Теоретичні основи та практика створення): Монографія.-Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка». 2008. – 324 с.

2. Ланець О.С. Теорія синфазних коливань у вібраційних машинах з електромагнітним приводом // Ж.: Вібрації в техніці та технологіях. – 2005. - № 2 ( 40 ). - С. 46 -54.

3. Ланець О.С. Експериментальне підтвердження положень теорії синфазних коливань у тримасових механічних системах з електромагнітним приводом // Ж.: Вібрації в техніці та технологіях. – 2006. - №1 ( 43 ). - С. 64 -68.