CC BY
2Гч KD
РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВИБРОСИТА В ОБЛАСТИ ИНТЕНСИВНОЙ ВИБРОТЕХНОЛОГИИ
Мухтархан Ибадуллаев Щ0009-0002-9276-0914]
Ибадуллаев М. - д.т.н., профессор кафедры «Электротехники» Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова.
Аннотация. В этой стaтье paссмaтpивaются волосы paзpaботки и использовaния вибpоситaх с pегyлиpyемым электpомaгнитным вибpaтоpом с элегическим пpиводом, использyемых для очистки бypовой смеси или соpтиpовки гоpных поpод. Paбочaя чaсть вибpaционного ситa пpизнaет, что с помощью pегyлиpовки aмплитyды и чaстоты вибpaции можно улучшить эффективность ситa, a тaкже его динaмические и энеpгетические pекомендaции. Опpеделены основные pекомендaции Системы, котоpые можно использовaть пpи paсчете и констpyиpовaнии электpомaгнитов путем pешения диффеpенциaльных ypaвнений. Для пpоведения экспеpиментaльных исследовaний был paзpaботaн двyхтaктный электpомaгнитный вибpaтоp с приводом. По pезyльтaтaм исследовaния было объяснено, что влияние нa paбочее состояние по отношению к нaгpyзке нa сито можно pегyлиpовaть изменением импyльсa нaпpяжения с помощью тиpистоpтоpного пpеобpaзовaтеля. Тaкже опpеделены соотношения aмплитyды и чaстоты для обеспечения paботы yстpойствa в оптимaльном состоянии.
Ключевые слова: вибpaтоp, вибpовозбyдитель, сито, электpомaгнит, пpоцеживaние, пеpемешивaние, подмaгничивaние, мaссa я^я, жесткость пpyжин.
Annotatsiya. Ushbu maqolada burg'ilash qorishmasini tozalash va tog'jinslarini saralashda qo'llaniladigan, boshqariluvchi, elektromagnitli titratgich elektr yuritmali tebranuvchan elaklarni ishlab chikish va foydalanish masalalari ko'rilgan. Titragich elashning ishchi qismi tebranish amplitudasi va chastotasini rostlash yordamida, elash samaradorligini va uning dinamik va energetik tavsiyalarini yaxshilash mumkinligi e'tirof etadi. Tizimning differentsial tenglamalarini echish orqali elektromagnitlarni hisoblash va loyihalashida foydalanish mumkin bo'lgan asosiy tavsiyalari aniqlangan. Tajribaviy tadqiqot o'tkazish uchun ikki taktli elektromagnitli tibratgich ishlab chiqilgan. Tadqiqot natijalariga ko'ra, elak yuklanishiga nisbatan ishchi holatiga ta'sirini tiristor yordamida kuchlanish impulsini o'zgartirish bilan rostlash mumkinligi izohlangan. Shuningdek qurilmaning optimal holatda ishlashni ta'minlash uchun amplituda va chastota nisbatlari aniqlangan.
Kalit so'zlar: vibrator, tebranish qo'zg'atuvchisi, elak, elektromagnit, filtrlash, aralashtirish, magnitlash, langar massasi, bahor qattiqligi.
Annotation. This article discusses the development and use of vibrating screens with an adjustable electromagnetic vibrator with an electric drive, used for cleaning drilling mixtures or sorting rocks. The working part of the vibrating screen recognizes that by adjusting the amplitude and frequency of vibration, it is possible to improve the efficiency of the sieve, as well as its dynamic and energy recommendations. The main recommendations of the System that can be used in the calculation and design of electromagnets by solving differential equations are determined. A push-pull electromagnetic vibrator with a drive was developed for experimental research. According to the results of the study, it was explained that the effect on the operating state in relation to the load on the sieve can be regulated by changing the voltage pulse using a thermistor converter. The amplitude and frequency ratios have also been determined to ensure that the device operates in an optimal state.
Key words: vibrator, vibration exciter, sieve, electromagnet, straining, stirring, magnetization, armature mass, spring stiffness.
Введение
В настоящее время наблюдается значительное расширение pядa совpеменных технологических пpоцессов и подготовки изделия (соpтиpовкa, пpоцеживaние, paзделение, пеpемешивaние, очисти и дp.) зa счет использовaния вибpaционных эффектов в диaпaзоне чaстот 20-50 Гц и aмплитyд колебaний до 5 мм. [1,2,7,13,14,15,16].
Для этих целей пеpспективно использовaние электpомaгнитных возбудителей мехaнических колебaний, облaдaющих достаточной консфуктивной пpостотой, нaдёжностью обеспечивaющих создaние вибpовоздействий с yкaзaнным диaпaзоном чaстот и aмплитyд колебaний. Консфукция и эксплyaтaционные хapaктеpистики этих мaшин позволяют успешно использовaть их в совpеменных aвтомaтизиpовaнных технологических пpоцессaх. По сpaвнению с дpyгими типaми мехaнических вибpопyскaтелей электpомaгнитные вибpaтоpы отличaются длительным сpоком службы, пpостотой обслyживaния, низкими зaтpaтaми нa техническое обслyживaние и шиpокими возможностями aвтомaтизaции [1,5,6,10,11]. Особенностями paботы этих мaшин являются высо^я интенсивность вибpaции, создaвaемой электpомaгнитными вибpовозбyдителями из-зa их высокой чaстоты и относительно небольших aмплитyд [3,4,8,9,12].
Материалы и методы
Принципиальная схема разработанного вибратора представлена на рисунке 1. Она состоит из двухтактного электромагнитного вибровозбудителя с двумя Ш-образными электромагнитами 1, с обмотками 2 и якорями 3 которых соединены упругими элементами 4 неподвижных частей ЕМВВ (сердечники электромагнитов). Рама ситового полотна через пружинные элементы 4 соединена со стойками станины вибросита.
+
VD2Ä
ÄVD2
Рис.1 Принципиальная схема вибросита.
Для управления частотой колебаний используются полупроводниковые преобразователи частоты параллельного типа. Частота механических колебаний регулируется генератором управляющих импульсов (мультивибратором или триггером). Обмотки ЭМВВ соединены с источником постоянного тока так, что каждое плечо обмотки включены тиристоры VS1 и VS2. Диоды VD1 и VD2 служат для устранения перенапряжения на тиристорах при коммутациях. Экспериментальное исследование вибросита, включенного по данной схеме, подтвердило возможность использования его на практике с диапазоном регулирования частот до 50 Гц.
Для надежной и производительной работы вибросита необходимо определить основные характеристики (амплитуды колебаний, электромагнитные силы, магнитные потоки, токи в обмотках и т.п.), которые служат при расчетах и проектировании. Исследуемая система состоит из двух подсистемомеханической колебательной и возбудителя колебаний ЭММВ с преобразователем частоты. Тогда динамика электромагнитного вибросита описывается следующими уравнениями:
^ + Ri = U(t)' dt
+ R2i2 = U 2(t),
dt
Md-X + K — + cx = F (i, dt2 dt 1
, x),
1)
где и-1, и - напряжения на электромагнитных катушках ¡1, ¡2- токи на катушках Ь|, Ь2-индуктивности электромагнитной системы: R1, Р2-активные сопротивления катушек: х-перемещение якоря: К-коэффициент внешнего сопротивления, С-жесткость пружины: т-масса якоря, к которому подключена нагрузка, F (¡1, ¡2, х)-электромагнитная сила-функция токов ¡1, ¡2 и х движения. Здесь учитывались параметры возбудителей электромагнитных колебаний, которые идентичны, а сами электромагниты прочно связаны между собой. Средние связи между сердечником и якорями также одинаковы и находятся в неподвижном состоянии.
При этих условиях перемещение якоря будет иметь гармонический характер и выразится следующим образом:
У =
4aKf0
/л(\ - 2ßF0K cos^ )
cos(r-^),
где
<
2
a = ■
n 4mn
mo = 1,
К =
V(«0 -1)2 + 52
2 c
ao =
Ma1
M =
R
R
F =-
L a L2 a
16UIß
r\ T 2 2 2
2L0n x0 ma
5 =
K
Ma r = at
5
(Pi = arctg- 2 1 -a
L1 = L2 =
Ln
1 ±ß
x
xn
Для тягового усилия, приложенного к рабочему органу (ситовому полотну), имеем
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8) (9)
(10) (11)
F (x, i2) = -
4aF
ß{\ - 2ßF0K\ cosp )
-cosr
(12)
Пользуясь соотношениями (2) и (3), можно найти приближенные выражения для тока и мощности,
потребляемых каждым электромагнитом.
=
4и
Щ = Т 7
Учитывая, что потокосцепление, 1 11 можно вычислить ток и:
i =
naLr
(Ä- cosr)[1 + 4AKX cos(r-p)].
Тогда средняя мощность, потребляемая каждым электромагнитом, будет равна
Ä = -
P =
a M
1 г
1J ^
32U02Ä2ßK1F sinp
г 2 2
L0 n a
(13)
(14)
где 1 - К1С08^1 (15)
Таким образом, при работе электромагнитного вибросита в двухтактном режиме и питании от тиристорного ключа постоянного тока в случае настройки системы на резонанс по основной гармонике напряжения возникают периодические режимы колебаний. Для области, удаленной от резонанса, они имеют несинусоидальную форму. Однако настройка на резонанс при изменении параметров механической подсистемы всегда может быть осуществлена путем изменения частоты импульса тиристорного преобразователя без остановки вибросита [5, 6, 7].
Разработанный привод вибросита для очистки буровых растворов обеспечивает управляемость параметров вибрации при изменении ре-жимов работы и не требует остановки механизма; по сравнению с применяющимися серийными установками он имеет малые габариты и металлоемкость.
1
0
Заключение
Результаты исследования показывают, что настройка на резонанс при изменении параметров механической подсистемы всегда может быть осуществлена путем изменения частоты импульса тиристорного преобразователя.
Разработанный привод вибросита для интенсивных вибротехнологий позволяет управлять параметрами вибрации при изменении режимов работы без остановки механизма. Разработанная система управления обеспечивает необходимый диапазон частот в пределах 15-30 Гц. При этом оптимальной частотой является 22-28 Гц. Амплитуда колебаний может регулироваться в пределах 2-5мм. С уменьшением размеров отверстий ситового полотна ниже 0,3мм, амплитуда колебаний должна уменьшаться, а частота колебаний должна увеличиваться.
Список использованные литературы
[1]. Афанасьев А.И, Суслов Д.Н. Оценка энергетической эффективности вибровозбудителей резонансных вибротранспортных машин. Горный информационный аналитический бюллетень 2018 №1 с. 126-132
[2]. Блехман А. И. "Что может вибрация?" "О вибрационной механике и вибрационной технике" Изд. 2 доп.2017 216с.
[3]. Корабьлев С.С. Покровский А.Ю. Огурцов Ф.Б. Системный анализ электромагнитных вибровозбудителей Изд. Вузов Электромеханика 1989 №3 с.87-89
[4]. Бессонов Л.А. Нелинейные электрические цепи. 5-е издание -Москва: «Высшая школа», 2015
[5]. Chowdhury S.H., Tilliakhojaev M., Ullah Md.S. An Analysis on Electro-Magnetic Vibro-Exciter Fed by Non-linear Power, Controlled by Velocity transducer. //Journal of Electrical Engineering, the Jnstitution of Engineers, Bangladesh. Vol. EE24. №1, 1996.С. 84-88.
[6]. Ибaдyллaев М.И., Нypaлиев A.K., Есенбеков А.Ж., Нaзapов А.И., Pезонaнсный электpомaгнитный вибpовозбyдитель колебaний с обpaтной связью // Вестник МЭИ. №1. - Мос^. 2020 г. С. 57-60.
[7]. Ibadullaev M, Nuraliev A. Esenbekov A. Resosnance Electromagnetic Exciter with nonlinear power supply // Cite as: AJP Conference Proceedings 2552, 050036 (2023) Published Online 05 January 2023.
[8]. Setona O. Kupchuk J. Dynamic synchronization of vibration exciters of the threemass vibration mill Pzeglad elextrutechnicary 2020 T,96 c,161-165
[9]. Чеснaков A.A. К теоpии и paсчетy электpомaгнитных колебaний. Эле^ичес^о, 1961. №12. С.37-40.
[10]. Антипов В.И., Ефpеменков Е.Е., Руин A.A., Субботин Ю.О. Повышение энеpгоэффективности paботы вибpaционных мехaнизмов зa счет возбуждения низкочaстотного pезонaнсного pежимa колебaний // Стекло и кеpaмикa, 2007. №5. С. 13-16.
[11]. Aфaнaсьев А.И., Зaкaменных Ю.Г. Aнaлиз pезонaнсных вибpотpaнспоpтных мaшин // Известия ВYЗов энеpгозaтpaт. ^ный жypнaл №8. 2008. С.101-106.
[12]. Исмaилов З.И., Исмaилов А.З. Исследовaние электpомaгнитного двyхтaктного вибpовозбyдителя в aвтономном pежиме. Вестник ТaшГТY. 1999 №1.
[13]. Tovbaev A.N., Ibadullayev M., Norboyev S.I. Analysis of subharmonic oscillations in three-phase Ferroresonant circuits with bias Journal of Physics: Conference Series 2388 (1), 012060. 2022.
[14]. A.N Tovboyev, D.S Mardonov, A.X Mamatazimov, S.S Samatova Analysis of subharmonic oscillations in multi-phase ferroresonance circuits using a mathematical model Journal of Physics: Conference Series 2094 (5), 052048, 2021.
[15]. M Ibodulaev, AN Tovboyev. Research of Ferro-Resonance Oscillations at the Frequency of Subharmonics in Three-Phase Non-Linear Electric Circuits and Systems E3SWebof Conferences, 2020.
[16]. Товбаев А.Н. Частотно-энергетические соотношения при анализе автопараметрических колебаний. Горный вестник, Узбекистан, 165-170 2017 г.
г. С. 375.
О
Гч
