CC BY
65
Композитными, в широком значении термина, являются любые материалы, состоящие из двух и более фаз. Начиная с 80-х годов, особыми свойствами композитов заинтересовались в связи с успехами в технологии тонких технических керамик [5,6]. Для многофазных материалов их свойства могут быть классифицированы как сумма, комбинация или произведение свойств исходных фаз. Например, при простом суммировании свойств диэлектрическая проницаемость композита лежит между ее значениями для индивидуальных фаз. Для комбинации свойств требуется, чтобы два или более свойства являлись средними из свойств компонентов. Наконец, произведение свойств компонент может дать третье свойство, присущее только композитному материалу. Например, в магнитоупругом композите наличие пьезоэлектрического эффекта в титанате бария и магнитострикции кобальтового феррита приводит к тому, что возникает новый, ранее не существовавший, магнитоэлектрический эффект - деформация образца за счет магнитострикции в приложенном магнитном поле затем вызывает, благодаря прямому пьезоэлектрическому эффекту, возникновение электрической поляризации [5]. Симметрия управляет физическими свойствами композитов так же, как это происходит в монокристаллах. В случае магнитоупругого композита его симметрия оказывается ниже, чем симметрия любой из входящих компонент. При таких обстоятельствах возникают неожиданные свойства композита. Композитные структуры могут принадлежать к многим различным симметриям: кристаллографическим, черно-белым, цветным группам или группам симметрии Кюри.
Литература
1. Сорокин, Б.П. Симметрия в науке, технике и технологиях. 1. Точечные и предельные группы. Принцип симметрии Кюри / Б.П. Сорокин, Т.П. Сорокина // Вестн. КрасГАУ. 2005. - № 9. - С. 218-223.
2. Шубников, А.В. Избранные труды по кристаллографии / А.В. Шубников. - М.: Наука, 1975. - 556 с.
3. Сиротин, Ю.И. Основы кристаллофизики / Ю.И. Сиротин, М.П. Шаскольская. - М.: Наука, 1979. - 634 с.
4. Дурнев, В.Д. Симметрия в технологии / В.Д. Дурнев, И.П. Талашкевич. - СПБ.: Политехника, 1993. - 256 с.
5. Newnham, R.E. Ferroelectric Composites / R.E. Newnham. - Jap.J.Appl.Phys. - 1985. - V.24 (Suppl.2). - P. 16-17.
6. Newnham, R.E. Composite Electroceramics.3 / R.E. Newnham. - Electron. Ceram. - 1987. - V.18. - №85. -P. 37-47.
УДК 621.928 В.И. Чарыков, С.А. Соколов
ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ОЧИСТКИ СЫПУЧИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
Сущность проведенных авторами исследований заключается в обосновании параметров электромагнитных сепараторов для неравномерного магнитного поля в межполюсном пространстве, повышающего эффективность его работы. Значимость этой работы для практики заключается в установлении эффективности очистных установок за счет обоснования параметров электромагнита.
Надежное снабжение страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем является важнейшей задачей аграрной политики правительства РФ и региональных структур управления в современных условиях. Важнейшую роль при этом играют вопросы качества получаемой сельскохозяйственной продукции.
Для осуществления вышеназванной задачи необходимо не только достижение устойчивого роста сельскохозяйственного и перерабатывающего производства, надежное снабжение страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем, но и обеспечение перерабатывающих отраслей высокотехнологичными машинами и оборудованием.
Мука и крупа являются одними из основных продуктов питания. На их производство затрачивается ежегодно примерно четвертая часть всего валового сбора зерна. Объем производства валовой продукции мукомольно-крупяной промышленности за последние годы растет. При этом особенно интенсивно развивается производство муки и крупы высоких сортов и гранулированных комбикормов.
На всех этапах технологического процесса переработки зерна или компонентов комбикорма большое значение придают операции очистки. В число различных примесей, засоряющих зерно и продукты его переработки, входят и металлические примеси. Размеры и формы таких примесей разнообразны: от мельчайших пылинок до кусков, по размерам намного превосходящих зерно. В одних случаях это могут быть частицы, полученные в результате изнашивания рабочих органов машин, в других - попавшие в зерно гвозди, частицы шлака, железной руды и окалины.
Вредные последствия засорения зерна и продуктов его переработки металлическими примесями проявляются различным образом. Во-первых, это ускоренный износ обрабатывающих машин, во-вторых, опасность пожаров и взрывов пыли, поскольку искра легко возникает при попадании кусочка металла в рабочее пространство таких машин, как молотковая дробилка или вальцовый станок.
На элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормовых заводах удаление металлических примесей из сыпучих продуктов посредствам электромагнитной сепарации - одно из важнейших мероприятий, способствующих повышению качества данного продукта и повышению степени безопасности.
Поэтому перед каждой группой дробильных и измельчающих машин, а также на выходе готовой продукции, необходимо устанавливать машины для очистки продуктов от металлических примесей.
К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал, посвященный применению электромагнитных сепараторов в сельском хозяйстве. Постоянные магниты и электромагниты используются для удаления металлических включений из сыпучих и жидких материалов. На комбинатах хлебопродуктов, элеваторах, мелькомбинатах, мясокомбинатах электромагнитные сепараторы применяются для того, чтобы защитить мукомольное, дробильное и другое оборудование от поломок из-за попадания в исходный продукт металлических включений. Но, с другой стороны, недопустимо наличие ме-таллопримесей и в готовом продукте: муке, сенаже, колбасном фарше.
Основой эффективной работы электромагнитного сепаратора является наличие неравномерного магнитного поля в его рабочей зоне.
Для создания неравномерного магнитного поля в межполюсном пространстве сепаратора нами были разработаны и исследованы специальные устройства, которые получили название «концентраторы магнитного поля». Общий вид полюсных наконечников с концентраторами представлен на рис. 1.
а) б) в)
Рис. 1. Полюсные наконечники с концентраторами: а - горизонтальными; б - вертикальными; в - с отверстиями
Важной характеристикой активных полюсных наконечников является эффективный периметр концентраторов всего полюсного наконечника, протяженность концентрирующих участков. Измерения этих участков показали, что полная длина концентраторов с отверстиями больше полной длины вертикальных и горизонтальных концентраторов более, чем в 2 раза. Таким образом, если судить только по длине концентрирующих
участков, то лучшим полюсным наконечником является предложенный нами наконечник с круглыми концентраторами.
Следует отметить, что данные концентраторы приближенно можно представить как совокупность вертикальных и горизонтальных концентраторов.
В результате экспериментальных исследований установлено, что величина магнитной индукции и характер ее распределения в межполюсном зазоре зависят от диаметра концентраторов на активном полюсе, расстояния между отверстиями, величины напряжения на катушке намагничивания и расстояния между полюсами.
На рис. 2-5 изображена серия кривых, отражающих зависимость магнитной индукции на различных
расстояниях от концентратора по ширине (с!) и высоте (Ь) межполюсного зазора.
В,
Рис. 2. Зависимость магнитной индукции на гори- Рис. 3. Зависимость магнитной индукции на вер-зонтальных концентраторах от расстояния в за- тикальных концентраторах от расстояния в зазо-зоре при: а - и = 10В; б - и = 20В (1 - Ь = 70 мм; ре при: а - и = 10В; б - и = 20В (1 - Ь = 60 мм;
2-Іі=130 мм)
В,
2-Ь=120 мм)
В,
(мТл)
170
150
130
110
90
2
А б)
1
г 2
а)
1
0 10 20 Ямм
Рис. 4. Зависимость магнитной индукции на кон- Рис. 5. Зависимость магнитной индукции на от-центраторе от расстояния в зазоре для полюсно- верстии для полюсного наконечника с отверстия-го наконечника с отверстиями: а - и = 10В; б - и = ми: а - и = 10В; б - и = 20В (1 - Ь = 60 мм; 20В (1 - Ь = 60 мм; 2 - Ь = 120 мм) 2 - Ь = 120 мм)
Исследования показали, что распределение магнитной индукции в межполюсном зазоре происходит по экспоненциальной зависимости (рис. 6):
Б=Б -АБ-
і тах
1
1- е й
где Втах - максимальное значение магнитной индукции на концентраторе, мТл;
АВ - разность величины магнитной индукции на концентраторе и ее установившегося значения в безградиентной зоне, мТл;
di - расстояние точки измерения магнитной индукции от активного полюса, мм; dn - конструктивная постоянная, мм.
На рис. 7 представлены экспериментальные зависимости величины градиентной зоны в межполюсном зазоре от размера перешейка между отверстиями разных диаметров. На их основе построена зависимость градиентной зоны от диаметра отверстия (рис. 8).
ёгр,
мм
12
10
8
6
4
2
0
Рис. 6. Распределение магнитной индукции в полюсном зазоре при следующих значениях: D = 21 мм; U = 20 B (1) d = 25 мм; 2) d = 20 мм; 3) d = 15 мм; 4) d = 10 мм)
4
■«- — -« у '2 — О
> 1 3
нг
ёгр,
мм
1и,мм
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Рис. 7. Зависимость величины градиентной зоны в межполюсном зазоре от размера перешейка между отверстиями разных диаметров (1-0=10 мм; 2-0=12 мм; 3-0=15 мм; 4-0=18 мм)
Рис. 8. Зависимость величины градиентной зоны от диаметра отверстия
в-лв
мТл
Рис. 9. Зависимости:
1) В-f (D) при U = 20В; d= 15мм 2) АВ = / (D) при U= 20 В; d= 15 мм
Рис. 10. Зависимость величины магнитной индукции от напряжения питания катушки намагничивания при 0 = 18 мм и С = 15 мм
Экспериментально установлено, что при неизменном напряжении питания намагничивающей катушки, но при разных диаметрах концентрирующих отверстий, величина магнитной индукции на одних и тех же горизонталях изменялась, имея максимальное значение при диаметре D=18 мм (рис. 9).
При межполюсном зазоре d = const и известной толщине полюсного наконечника размеры горизонтального и вертикального концентраторов рассчитываются исходя из зависимости координаты поля выпучивания z от высоты концентратора h, определенной В.А. Говорковым. В нашем случае, h = 8 мм; z =12 мм. Следовательно, расстояние t между гребнями концентратора должно быть t < 14 мм.
Результаты исследования влияния величины приложенного напряжения на значения магнитной индукции на концентраторе при D=18 мм приведены на рис. 10.
Влияние конусности на распределение магнитной индукции в межполюсном зазоре приведено на рис. 11.
в,
мТл
210
1В0
150
120
90
3
І
гї,мм
12
Рис. 11. Изменение индукции магнитного поля В в рабочем зазоре с конусностью (1) = 20 мм, 2) Сг = 17,5 мм, 3) с1з = 14 мм)
0
4
В
На основании проведенных исследований распределения магнитной индукции в межполюсном зазоре были сделаны следующие выводы:
1. В межполюсном зазоре сепаратора имеется градиентная зона, прилегающая к активному полюсу.
2. Магнитная индукция в межполюсном зазоре в градиентной зоне изменяется по экспоненциальному закону.
3. Увеличение градиентной зоны и ширины зоны сепарации, а соответственно и производительности установки, возможно за счет увеличения магнитной индукции в зазоре путем увеличения мощности, потребляемой катушкой намагничивания до значений, допускаемых из условия насыщения магнитной системы.
4. Максимальное значение магнитной индукции В, grad B и градиентной зоны dгр достигается при определенных соотношениях диаметра концентрирующих отверстий D, расстояния (промежутка) между отверстиями tn, межполюсного расстояния d и напряжения питания катушки.
5. Выполнение межполюсного зазора конусным позволяет значительно повысить величину магнитной индукции В, grad B, а также размер градиентной зоны.
Литература
1. Говорков, В.А. Электрические и магнитные поля / В.А. Говорков. - М.: Энергия, 1968. - 488 с.
2. Зуев, В.С. Электромагнитные сепараторы: теория, конструкция / В.С. Зуев, В.И. Чарыков. - Курган: Зауралье, 2002. - 178 с.
УДК 621.315 В.А. Кожухов, С.А. Стрижнев
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТКАЗОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
В статье рассмотрены условия эксплуатации асинхронного электродвигателя в сельском хозяйстве, основные особенности эксплуатации и влияние внешней среды на срок службы. Проведен анализ причин отказов электродвигателей. Показаны процентные соотношения основных отказов и приведена диаграмма распределения отказов с указанием причин их возникновения.
Эффективность научно-технического прогресса зависит не только от наращивания выпуска новейшей техники, но и лучшего использования основных фондов, увеличения объема продукции с каждой единицы оборудования. Разработка и широкое внедрение систем технической диагностики является одним из важнейших факторов повышения эффективности использования машин и оборудования, сокращения расходов на ремонт сельскохозяйственной техники.
Асинхронные двигатели (АД) занимают главенствующее положение в современном сельском хозяйстве, благодаря простоте и технологичности конструкции, высоким энергетическим показателям и эксплуатационной надежности. АД общего назначения мощностью от 0,3 до 75 кВт на напряжение до 1000 В - наиболее широко применяемые в сельском хозяйстве электрические машины. В общем парке электродвигателей они составляют по количеству до 90%, а по мощности - примерно 55%. Такое положение эти машины завоевали благодаря способности автоматически изменять момент вращения в соответствии с изменением момента сопротивления на валу, высокому КПД, относительной простоте и низкой стоимости по сравнению с другими видами электродвигателей.
Специфические и тяжелые условия эксплуатации электродвигателей в сельском хозяйстве ведут к снижению их надежности и долговечности. Микроклимат производственных помещений в сельском хозяйстве характеризуется высокой влажностью, непостоянством температуры. Имеют свои особенности и режимы работы электродвигателей. Как правило, АД используются сезонно, часто недогружены по мощности, а качество питающего напряжения не всегда соответствует установленным эксплуатационным параметрам.
Существует ряд причин, которые влияют на эксплуатационную надежность АД в этой отрасли народного хозяйства. Это относится к широкому использованию двигателей старых серий, парк которых в течение длительного времени практически не обновляется, а количество капитальных ремонтов для отдельных еди-
