CC BY
29
200
Температура Дебая металла, К
Рис. 3. Зависимость изотермической сжимаемости химических элементов К от температуры Дебая металла. Коэффициент
корреляции 0,87.
Температура Дебая металла, К
Рис. 4. Зависимость экспериментальной величины всестороннего модуля сжатия Ксж от температуры Дебая металла.
Металлы: 1 - K, 2 - Na, 3 - Cd, 4 - Zn, 5 - Al Литература
1. В.Я. Хентов / Химическая связь и прочность твердого тела // Mezdunarodnyj nauCno-issledovatel'skij zurnal. - 2013.- № 10(17). Ч. 1.- С. 52-54.
2. В.Р. Регель, А.И. Слуцкер, Э.Е. Томашевский. Кинетическая природа прочности твердых тел. - М.: Наука, 1974. - 560 с.
3. В.Я. Хентов, А.Н. Зайцев. / Связь характеристической температуры твердого тела с физическими и химическими свойствами простых веществ. // Вестник Ростовского государственного ун-та путей сообщения. - 2002. - № 1. - С. 153-156.
4. В.Я. Хентов, А.Н. Зайцев, Е.Ф. Ревина. / Связь физических свойств ионных кристаллов с характеристической температурой металла. // Вестник Ростовского государственного ун-та путей сообщения. - 2005. - № 2. - С. 108-111.
5. Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. - М.: Наука, 1976. - С. 229.
6. В.А. Федоров, Ю.И. Тялин, В.А. Тялина. Дислокационные механизмы разрушения двойникующихся материалов. - М.: Изд-во Машиностроние-1, 2004. - С. 167.
7. Физические величины: Справочник / А. П. Бабичев, Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под. ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
8. Дж. Кэй, Т. Лэби. Таблицы физических и химических постоянных. - М.: Госиздат физ.-мат. литературы, 1962. - 247 с.
9. В.Я. Хентов. Инженерная химия: Учебное пособие. / В.Я. Хентов. Новочеркасский политехнический. ин-т. Новочеркасск, 1995. - 140 с.
10. С.А. Котречко, Ю.Я. Мешков. Предельная прочность. Кристаллы, металлы конструкции. - Киев: Наукова думка, 2008. -295 с.
Чарыков В.И.1, Копытин И.И.2, Яковлев А.И. 3
'Доктор технических наук, профессор, 2доцент, 3аспирант, Курганская государственная сельскохозяйственная академия им.
Т.С.Мальцева
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР УМС -1М: ОТ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДО КОНСТРУКЦИИ
Аннотация
В статье приведен пример математического моделирования процесса очистки жидких (мокрых) продуктов от металлических примесей в неоднородном магнитном поле рабочей зоны сепаратора УМС-1М. Приведена конструкция сепаратора и его технические характеристики.
Ключевые слова: моделирование, магнитное поле, сепаратор, металлические примеси, конструкция.
Charykov V.I. 1, Kopytin LI.2, Yakovlev A.I.3
'Doktor technical sciences, professor, 2dotsent, 3aspirant, Kurgan State Agricultural Academy name T.S. Maltseva ELECTROMAGNETIC SEPARATOR OF UMS - 1M: FROM MATHEMATICAL MODEL TO THE DESIGN
Abstract
In article the example of mathematical modeling ofprocess of cleaning of liquid (wet) products from metal impurity in a non-uniform magnetic field of a working zone of a separator of UMS-1M is given. The design of a separator and its technical characteristics is given.
Keywords: modeling, magnetic field, separator, metal impurity, design.
Строительство подстанций, линий электропередач высокого и низкого напряжений для нужд народного хозяйства требует большого количества высококачественных электроизоляционных материалов, обладающих повышенными электрическими и механическими свойствами.
98
В наибольшей степени этим высоким требованиям соответствует фарфор, считающейся наилучшим электроизоляционным материалом. При применении его с этой целью единственное препятствие - трудность в обогащении составляющих фарфора.
В технологической схеме по производству электротехнического фарфора магнитная сепарация производится дважды: после воздушного сепаратора, а также после процеживания шликера (устойчивая суспензия).
Для очистки шликера применяют магнитные и электромагнитные сепараторы. По сравнению с традиционными методами очистки (кислотным, щелочным, адсорбционным, контактным, ионообменным) магнитный метод более прост. Он не требует реагентов, имеет в 2-5 раз большую скорость очистки.
Р
Принцип очистки. Шликер течет тонким слоем "h" вдоль наклонного желоба сепаратора (рис.1) длиной " " и шириной
"a". В желобе при помощи концентраторов создается неоднородное магнитное поле. Эффективность сепарации зависит от скорости течения жидкости и магнитного поля желоба. Критерий эффективности выражается в следующем виде:
11 ^ t2 (1)
где: tl - время притяжения частиц, с;
Р
t2 - время нахождения частицы в желобе при движении ее вдоль оси "ОХ' на расстояние ", с.
Для использования критерия (i) необходимо знать закон движения частицы вдоль осей "ОХ' и "OY".
i- желоб; 2- концентратор; 3- металлическая частица Рис. i - Принципиальная схема силового взаимодействия в электромагнитном сепараторе
Движение частицы вдоль оси "ОХ". При установившемся режиме через любое поперечное сечение желоба с поперечным сечением S = ha за одну секунду будет протекать одно и то же количество шликера:
Q = p,sv = РжЬвУ
(2)
где: рж - плотность масла, кг/м3;
V - скорость течения масла, м/с.
Р
Так как длина желоба равна " ", то время нахождения частицы в желобе при движении ее вдоль оси "ОХ', будет:
t2
Р = РжиМР
V Q
(3)
Движение частицы вдоль оси "ОТ'. При движении частицы вдоль оси "ОТ' на частицу действуют две силы: магнитная сила, создаваемая магнитным полем в желобе и на концентраторах, и сила сопротивления движению частицы, создаваемая продуктом. Всем реальным жидкостям присуща вязкость или другими словами внутреннее трение. Вязкость проявляется в том, что возникшее в жидкости движение после прекращения действия причин, его вызвавших, постепенно прекращается. Опытами установлено, что при малых числах Рейнольдса Re, т.е. при небольших скоростях движения, сопротивление среды можно определить с помощью формулы Стокса:
Fc = 6п rjrrv (4)
где: rr - характерный для поперечного сечения тела размер. Для тела круглой формы, т.е. для шара "rr" - радиус шара, м; v - скорость движения тела в жидкости, м/с.
При движении частицы вдоль оси "OY" на нее кроме силы сопротивления среды действуют еще сила тяжести частицы и архимедова сила, равная:
f' = Vr Р - Ржид )g
(5)
где Vr - объем частицы, м.
р r - плотность частицы,
А
кг м
3
3
Ржид - плотность масла,
кг м
м/с2
g - ускорение свободного падения тела, g = 9,8i Магнитная сила, действующая на частицу, помещенную в магнитное поле, определяется исходя из знания потенциальной энергии[1]:
FM = - grad W
(6)
где: W - потенциальная энергия, Дж.
Потенциальная энергия магнитного поля, действующая на частицу объемом "V определяется по следующей формуле[1]:
99
W =
V B2
r
2 Mo M
(7)
где: Vr - объем частицы, находящейся в магнитном поле, м3;
B - магнитная индукция, Тл;
Mo - магнитная постоянная вакуума, Гн/м;
M - относительная магнитная проницаемость масла, Гн/м.
С учетом формулы (7) магнитная сила, действующая на частицу в магнитном поле, определяется следующем выражением:
F..
grad W = - grad
VrB2 2 Mo M
—r—grad B2 2 Mo M
(8)
Значение магнитной силы, действующей в направлении оси
Vr dB2 =-VrB dB 2Mo M dy MoM dy
OY":
(9)
В окончательном виде дифференциальное уравнение, описывающее движение частицы, имеет вид: У + бП ГгМ y + Vr AB(Bmax + AB) y = Vr ABBmax + Vr (Pr - Ржид )g
m
mMo Mdn
mMo Mdn
m
(10)
Решение уравнения (10) легло в основу создания электромагнитного сепаратора УМС -1М.
Установка для мокрой магнитной сепарации УМС- 1М предназначена для удаления металлических включений из суспензии, глазури, шликера и других жидких материалов. Общий вид установки УМС-1М представлен на рисунке 2.
Электромагнитный сепаратор состоит из станины (условно не показана), на которой установлена наклонная магнитная система, содержащая несколько П-образных магнитопроводов 1 с катушками 2, разделенных на две части, установленных на вертикальных частях магнитопровода и включенных согласно, полюсных наконечников 3 и 4, расположенных в одной плоскости и разделенных между собой немагнитными вставками 5, и замыкающей общей нижней плиты 6.
Немагнитные вставки 5 располагаются вдоль оси сепаратора. Полюсные наконечники соседних электромагнитов разделяются между собой немагнитрыми вставками 7. Рабочие поверхности полюсных наконечников 3 и 4 нижней плиты покрыты листом нержавеющей стали для исключения попадания ржавчины в сепарируемую суспензию. Полюсные наконечники 3 и 4 и нижняя замыкающая плита 6 образуют щелевидный зазор высотой 30
100
5
Рис. 2 - Электромагнитный сепаратор УМС-1М
мм закрытый с боков немагнитными стенками 8 и 9. В верхней части плиты, образованной полюсными наконечниками 3 и 4 всех электромагнитов расположено загрузочное устройство 10. Между полюсными наконечниками 3 и 4 и нижней плитой 6 перемещаются две одинаковые бесконечные цепи 12, к которым с равным шагом прикреплены штанги 13 с одетыми на них концентраторами 14 в виде спиралей. Штанги и концентраторы выполнены из магнитомягкого материала.
Цепи 12 одеты на зубчатые барабаны: натяжной 15, приводной 16 и отклоняющий 17. Привод цепи осуществляется от электродвигателя с редуктором (на схеме не показан). Установка снабжена ванной 18 для сбора очищенной суспензии, а также кабиной 19, в которой установлены форсунки 20 и 21 для смывания водой металлических частиц с концентраторов 14, штанг 13 и цепей 12. Снизу установлен наклонный поддон 22 для отвода стекающей воды с концентраторов. После смыва вода попадает в сборник 23.
Электромагнитный сепаратор работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения на катушки зона сепарации пронизывается магнитным потоком Ф1, который проходит от одного полюсного наконечника к нижней замыкающей плите, а затем от этой плиты к другому полюсному наконечнику, как показано на разрезе. При этом часть магнитного потока Ф2 проходит от одного полюсного наконечника к другому через концентраторы 14 и штанги 13.
Сепарируемая суспензия через загрузочное устройство 10 подается в зону сепарации и растекается равномерным слоем по всей ширине замкнутого наклонного желоба, образованного полюсными наконечниками 3 и 4, нижней плитой 6, а также боковыми стенками 8 и 9. В зоне сепарации магнитные частицы притягиваются к концентраторам 14 и штангам 13. После окончания процесса сепарации, когда прохождение суспензии через сепаратор прекратилось, включают электродвигатель приводного устройства, который через редуктор приводит в движение цепи 12 со штангами 13 и концентраторами 14. Последние выходят из зоны сепарации и поступают в кабину 19, где притянутые е частицы размагничиваются и смываются водой с помощью форсунок 20 и 21, поступая в специальный сборник 23. Очищенная суспензия сливается в ванну 18.
Для обеспечения равномерной подачи суспензии (регулирования толщины слоя), а также для предотвращения перелива суспензии и попадания ее в канализацию в нижнем полюсном наконечнике 4 предусмотрен сборник 11, выполненный в виде поперечной щели по всей ширине наконечника 4 и расположенный выше загрузочного приспособления 10. Излишки материала в случае его неравномерной подачи сбрасывается через сборник 11.
Литература
1. Сумцов В.Ф. Электромагнитные железоотделители. -М.:Машиностроение, 1981. - 212с.
Шамаев С. Ю.1, Черноусова А. М.2
1Студент, 2кандидат технических наук, доцент, Оренбургский государственный университет КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СКЛАДА ЗАГОТОВОК ГИБКОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
Аннотация
Целью проведенного исследования является совершенствование процессов проектирования склада заготовок гибкой производственной системы. Осуществлено формализованное описание склада на основе объектно-ориентированных технологий; разработаны алгоритмы моделирования функционирования склада; выполнена программная реализация проектных процедур, использующих компьютерное моделирование.
Ключевые слова: гибкая производственная система, склад заготовок, моделирование, программное средство.
Shamaev S. Y.1, Chernousova A. M.2
1Student, 2PhD of Technical Sciences, Associate Professor, Orenburg State University COMPUTER MODELING OF A WAREHOUSE OF A FLEXIBLE PRODUCTION SYSTEM
Abstract
The aim of this study is to improve the design process storage pieces flexible manufacturing system. Implemented a formalized description of storage on the basis of object-oriented technologies developed modeling algorithms functioning warehouse; made software implementation of design procedures using computer simulation.
Keywords: flexible manufacturing system, storage pieces, simulation software tool.
В настоящее время одним из путей развития машиностроения является применение гибких производственных систем (ГПС). Гибкие производственные системы - это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик [1, 2]. С внедрением систем становится осуществимым сочетание высокой производительности с малыми размерами партии изделий и коротким периодом освоения их производства, что является залогом высокой конкурентоспособности предприятия.
При проектировании ГПС на этапах проверки принимаемых решений и, особенно, при проверке технических предложений, применяют компьютерное моделирование.
101
