CC BY
10
свидетельствуют о недопустимом сочетании геометрических размеров ЛЭМД с верхним магнитным шунтом. Учитывая указанные выше ограничения, можно в полном объёме использовать преимущества конструкции ЛЭМД с верхним магнитным шунтом для повышения удельных энергетических показателей.
-. о.е
Sin.в.. о.е.
- о.е
0.9 О.в 07 0.6 0.5 ол 0.3 0.2 0.1
Si * 4.6. = £ 1 J Sin. в = 04
\
}
\
\
Sm.e = <U
\ Sи
\ s н,«,= \*
S уд., о.е
О 0.1 0,2 0.3 ОА 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 б)
Рис. 5.Зависимости магнитной индукции в ярме ЛЭМД от
с §
конструктивных параметров ш.в и
Выводы
Для реализации форсированного накопления магнитной энергии в импульсном преобразователе с верхним магнитным шунтом недопустимо произвольное сочетание геометрических размеров шунта. С ростом пло-
с
ш.в независимо от вели-
щади сечения верхнего шунта
S
чины площадки удержания
уд *
наблюдается рост отно-
сительной индукции ярма, при которой наступает трога-ние якоря и, следовательно, увеличение энергии рабочего хода ЛЭМД. Однако этот рост более выражен при
Б,,
малых значениях
уд *
Список литературы
1. Мошкин В.И. Импульсные линейные электромагнитные двигатели с
регулируемыми выходными параметрами: Автореф. дис.... канд. техн. наук: Томск, 1992. - 20 с.
2. Угаров Г.Г. Импульсные линейные электромагнитные двигатели с
повышенными силовыми и энергетическими показателями: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук: Екатеринбург, 1993. - 45 с.
3. Ряшенцев Н.П., Угаров Г.Г., Львицын А.В. Электромагнитные
прессы. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1989. - 216 с.
4. Усанов К.М., Мошкин В.И., Угаров Г.Г. Линейный импульсный
электромагнитный привод машин с автономным питанием: Монография. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2006. - 284 с.
5. Хусаинов И.М., Массад А.Х. Форсированное накопление магнитной
энергии в импульсном электромеханическом преобразователе// Проблемы электроэнергетики: Межвуз. научн. сб. - Саратов, 2003. - С.36-38.
УДК 631.362
В.И. Чарыков, В.С. Зуев, И.И. Копытин Курганская государственная
сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева
ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРОСЫПНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СЕПАРАТОРА УСС - 5М
Аннотация
В статье рассматривается принцип работы электромагнитного сепаратора УСС - 5М, разработанного в Курганской государственной сельскохозяйственной академии. Просыпной сепаратор УСС - 5М предназначен для очистки от металлических примесей сухих сыпучих продуктов. В основу теоретического обоснования работы сепаратора положено решение дифференциального уравнения второго порядка, описывающего движение металлической частицы в рабочей зоне сепаратора.
Ключевые слова: сепаратор, очистка, электромагнит, продукт сыпучий.
V.I. Charykov, V.S. Zuev, I.I. Kopytin
Kurgan State Agriculture Academy by Т.S. Maltsev
PRINCIPLE OF PORING ELECTROMAGNETIC SEPARATOR OPERATION УСС - 5М
Annotation
In article the principle of job of electromagnetic separator УСС - 5М, developed in Kurgan State Agricultural Academy is considered. Poring separator УСС - 5М is intended for clearing of metal impurity of dry loose products. In basis of theoretical substantiation of job of separator the decision of the differential equation of the second order describing movement of metal particle in working zone of separator is necessary.
Key words: a separator, clearing, an electromagnet, a product loose.
Надежное обеспечение 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, на-
дежное снабжение страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем, но и обеспечение перерабатывающих отраслей высокотехнологичными машинами и оборудованием.
На всех этапах технологического процесса переработки зерна или компонентов комбикорма большое значение придается 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 превосходящим 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.
Просыпной электромагнитный сепаратор УСС-5М предназначен для очистки от металлических примесей сухих сыпучих продуктов. Принципиальная схема электромагнитного сепаратора УСС-5М представлена на рис. 1.
0А
X
5
&
2
=> г
12 5
2 V &
В нашем случае 8=0,405 м, поэтому ^ =0,29 С.
На металлическую частицу, помещенную в магнитное поле, действует магнитная сила [1]:
Рм =
Б2У„
V
■ ^аЛБ2.
(1)
УА' С Рис.1. Принципиальная схема УСС-5М
Ось СС - центральная ось симметрии электромагнитного сепаратора. Из соображения удобства дальнейших расчетов начало координат выберем на расстоянии 64 мм от плоскости ОС. Плоскости АА' и ВВ' проведем, как указано на рис.1.
Процесс отделения металлических частиц можно представить следующим образом.
Основная масса обрабатываемого материала благодаря клиновидному распределителю поступает в зону левее плоскости АА' или правее плоскости ВВ' и попадает в зону непосредственного воздействия концентраторов.
Однако какая-то часть материала попадает в зону, расположенную между плоскостями АА' и ВВ'. Эти частицы смогут за счет свободного падения выпасть из сепаратора если электромагнитная сила концентраторов окажется недостаточной, чтобы притянуть их в зону левее плоскости АА' или правее плоскости ВВ' .
Поскольку электромагнитный сепаратор УСС-5М симметричный, то расчет проводится только для левой части сепаратора.
Найдем время свободного падения частицы ^ . Для этого воспользуемся формулой свободного падения тела.
2МоМ
В нашем случае сила сопротивления движению частицы в рабочем слое выражается в следующем виде:
= ККуРБУ , (2)
где V - скорость частицы, м/с; р - плотность среды, кг/м3; 5 - площадь проекции тела на плоскость перпендикулярную направлению движения, м2; К у - коэффициент сопротивления, м/с; К - безразмерный коэффициент сопротивления.
Дифференциальное уравнение движения частицы по оси ох будет иметь вид:
тх = ^ - Гсх (3)
Подставляя в это уравнение значение сил и получим:
V. ЛБ
(
тх = -
Бтте "" +ЛБв
2_хЛ Л.
- ККурБг V (ЛБ)
2 2х
л,
1/ Т> ЛТ>--
■тх + КК р5у=^т!п--е -—е
где:
(4)
Fм = --
V л
2ц0ц Лх
(
Бтах -ЛБ
V
1 -е а" V J
2Vr
2МоМ V АБ
(
Бтх -ЛБ
\
МоМЛ„
КАБ
1 - е а"
V J
(
1 -ЛБ ~г
..е а" =
Л,
Б -ЛБ
тах
\
1 - е
е =
Б. ■ е Лп +АБ ■ е
Разделив на массу т и заменив V на х , получим:
•• ККуРБ . КгБттАБ -Х Кг (ДБ)2 ~т х +-х = . тш--е Лп —'— • е Лп (5)
т А)М,т А)М,т
После несложных преобразований, получим:
х + ККу рБ . = Кг ЛфтШ +Л£) _ V. [А^тт + 2(М)2
тМоМЛп
Или
х + ККурБ. + V. А^ + 2 АД) х = V. А^ +АД) т т^оРЛ,1 т^о^п '
Т.к. Б ■ +АБ = Бт„„ , то
С
в
х
т
x + KK^SX + V AB(<B...... +2Ag) x = ABBma
^M2 ^Mn
m
(6)
Обозначим в уравнении (6) KKvpS
■ = 2b
V, ......+ 2 AB) = c2 V, ABBm
■ = P
т тц^п '
Получим следующее дифференциальное уравнение:
х + 2М + с2 х = р. (7)
Для решения этого уравнения необходимо определить магнитную индукцию В в зазоре между полюсами [2]:
(
В = Bmax -АВ
Л
(8)
1 — е ~ ¿п V У
Проведенные нами эксперименты дали следующие значения магнитной индукции в зазоре между полюсами от точки О до точки С (табл.1).
Таблица 1
Магнитная индукция между полюсами УСС-5М
x, мм 0 8 16 24 32 40 48 56 64
В мТл 264 196 148 125 121 118 116 114 113
Для удобства определения параметра dn все вычисления сведем в табл. 2 .
В нашем случае имеем: В . =112 мТл , В = 264 мТл , дВ = 152 мТл.
min ' max ' i-i
Величину у согласно методике, определяем по следующей формуле:
у, =■
B, - B m
AB
Искомый параметр dn определяется по следующей формуле :
d„ =--
I х/
В нашем случае имеем
_ TXf
13056
Z(£ny, )• Xt 1186,17
= 11mm = 0,011.«. (10)
Для определения времени движения частицы к концентраторам t2 даны следующие значения основных величин:
В . = 112 мТл = 0,112 Тл ; В = 264 мТл = 0,264 Тл ;
min ' ' max ' '
Д В = 152 мТл = 0,152 Тл;
dn = 0,011 м; I =0,064 м; ц0 = 1,26 ■ 10-6 нм/А2;, ц = 1; К = 1; K v = 10 м/с;
р =1200 кг/м3; р = 7800 кг/м3;
' ср ' ' част '
г =0,5 мм = 5 ■ 10-4 м;
част ' '
8 = Пг2 = 3,14(510-4 )2 = 0,785 10-6 м2 ;
част
V Пг2 =4/33,14(510-4 )2 =0,510-9 м3;
г част
т = с • V = 7800 0,5 10-9=3,910-6 кг.
част част част
Определим также следующие параметры [6]: 2в, с2 , в, с, р, Е0 , г.
К ■ Ку-рСр • 5 1.10.1200 • 0,785 ■ 101 2в =-=---= 23088—;
с2 =
m
_ 2308,8 ~2 ~
к„.
3,9 ■ 10" 1
2
= 1154,4-c
■AB • (Bmm + 2AB)
m-Mo'/"•dl
0,5 • 10-9 • 0,152 • (0,112 + 2 • 0,152) ' 3,9• 10Г6 • 1,26-10Г6 ■ 1 -(0,011)2 ' 3,16 ■ 10-11
= 5,3 ■ 1041;
5,94594 ■ 10-16 c
c = Jc2 =V5,3 -104 = 230,21
0,5 • 10~9 • 0,152 • 0,264
m-po dn 3,9 • 10~6 • 1,26 • 10~6 • 1 • 0,011
- = 370m / с2
F =P-r0 2 c
370
5,3 • 104
= 0,007m
г = Л/ в2 - с2 1154,42 - 5,3 • 104 = 1131Д1.
с
Зная все необходимые для расчета параметры, определим величину перемещения частицы 3 Х3 :
X = в^. " > + B1L 2, 2, Имеем:
Le
-(в-,>
+ Fn
X = 1154,4 1131,1 ш 0,064 • e-(1154'4+11311>t + 2 • 1131,1
1154,4 +1131,1
2 ■ 1131,1
= -6,59-10 ' -e
0,064 • e-( 11544-1131J)t+0,007 = 0,065 -e'23-3' +0,007.
Так как в'22855' а 0 ,то в окончательном виде имеем:
Х=0,065е-233'+ 0,007. Определим значение величины Х для времени ^=0,29 с:
Х=0,065 е-23-3°2'+0,007=0,00014+0,007=0,00714м « 7мм. Мы получили, что частица находится в 7 мм от нача-
Таблица 2
Определение коэффициента d
c
в =
x
Va:m ' АВ ' Bmax
n
x, мм 0 8 16 24 32 40 48 56 64
В мТл 264 196 148 125 121 118 116 114 113
У, 1 0,5526 0,263 0,0855 0,0592 0,0395 0,0263 0,01315 0,00658
^n У, 0 -0,5931 -1,336 -2,459 -2,827 -3,232 -3,638 -4,331 -5,024
(^n У,)хi 0 -4,7448 -32,064 -78,688 -113,08 -155,136 -203,73 -277,18 -321,54
х, 0 64 256 576 1024 1600 2304 3136 4096
ла координат точки О или в 64-7=57 мм от оси симметрии, т.е. точки С. Следовательно, частица находится в левой части от плоскости АА' и концентраторы задержат металлическую частицу.
Рассмотрим еще два примера. а) частица находится на оси сепаратора в центре его, т.е. на расстоянии Ц =0,2 м. В этом случае время свободного падения составит:
ta =
2 • h
g
2 • 0,2 9,8
= 0,2с
Найдем местонахождение частицы от оси симметрии до концентраторов:
X = 0,065 ■ е~23'33а + 0,007 = 0,065 ■ е -23-3°2 +
+ 0,007 = 0,0006 + 0,007 = 0,0076 м = 7, 6мм .
Следовательно, от оси симметрии частица будет находиться на расстоянии
64-Х =64-7,6=56,4 мм.
а ' '
Частица будет находиться в зоне левее плоскости АА' и будет задержана концентраторами.
б) частица находится на оси симметрии сепаратора на расстоянии И2=0,14 м от нижней части сепаратора.
В этом случае время свободного падения частицы составит:
t.
2 • h2
g
2 • 0,14 9,8
= 0,17с
Найдем местонахождение частицы от оси симметрии до концентраторов:
X, = 0,065 ■ е ~23,3г' + 0,007 = 0,065 ■ е ~23,3017 +
+ 0,007 = 0,0012 + 0,007 = 0,0082 м = 8,2мм .
Следовательно, от оси симметрии частица будет находиться на расстоянии 64-Хв =64-8,2=55,8 мм.
Следовательно, частица будет находиться в зоне левее плоскости АА' и будет задержана концентраторами.
Приведенные расчеты показывают, что электромагнитный сепаратор УСС-5М будет надежно задерживать металлические частицы, находящиеся в рабочей смеси.
Список литературы
1. Зуев В. С., Чарыков В.И. Электромагнитные сепараторы: теория,
конструкция. - Курган: Зауралье, 2002. - 178с.
2. Чарыков В.И. Распределение магнитной индукции в межполюсном
зазоре сепаратора //Вестник ЧГАУ. - Челябинск, 2003. - Т. 39. - С. 81.
УДК 631.362
B.И. Чарыков, Г.М. Жумашов Курганская государственная
сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева
C.А. Федько
Кетовский район электрических сетей
ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ
Аннотация
В статье дается порядок синтеза конструкции электромагнитного сепаратора для очистки от металлических включений составляющих электротехнического фарфора. Расчет сепаратора предлагается осуществлять по специально разработанной программе.
Ключевые слова: синтез, электромагнитный сепаратор, расчет, конструкция.
V.I. Charykov, G.M. Zhumashov
Kurgan State Agriculture Academy by Т.S. Maltsev
S.A. Fedko
Ketovo Electric Networks District
THE APPROACH TO SYNTHESIS OF ELECTROMAGNETIC SEPARATORS
Annotation
In article the order of synthesis of design of electromagnetic separator for eyes-stki from metal inclusions of components of electrotechnical porcelain is given. Calculation separatora is offered to be carried out under specially developed program.
Keywords: synthesis, electromagnetic separator, calculation, design.
В электромагнитных сепараторах энергия магнитного поля концентрируется в подавляющей мере в рабочей зоне концентраторов, поэтому выбор объема рабочей зоны и расчет параметров концентраторов при синтезе -проектировании электромагнитных сепараторов - имеют основное значение.
Синтез электромагнитного сепаратора удобно начинать с расчета магниитопровода, а затем проектировать магнитную систему. Проектирование неотделимо от конструирования и технологии изготовления электромагнитных сепараторов.
Проведенный анализ [1] показал, что существует жесткая логическая связь между конструкцией, функциональным назначением и энергетикой структурных элементов сепаратора. Использование этой закономерности является основой синтеза физических моделей сепараторов.
Проектирование электромагнитных сепараторов начинают с выбора электромагнитной нагрузки - индукции в рабочей зоне. Индукция в рабочей зоне выбирается таким образом, чтобы на концентраторах она была в пределах 250 - 300 мТл. Для выполнения дальнейшего синтеза конструкции электромагнитного сепаратора необходимо задаться некоторыми параметрами и безразмерными коэффициентами, а именно:
- предполагается нормальное компаундированное исполнение катушки с изоляцией класса В. Допустимое превышение температуры [2]
Q = 85°C.
g
