Обоснование параметров привода вибротранспортных машин (стр. 4 )

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
3,4	218	16	132	41	9,7	70	165	80	α =6о; dя = 50 мм; W = 936; Rо = 1,6 Ом; mо = 6 кг; Gдв = 16 кг; [Рт] = 50 Вт
238	17	37	10,0	50	150	85
244	17	46	11,5	70	170	76
4,65	90	27	100	29	5,4	70	110	60	α = 2о; dя = 70 мм; W = 290; R0 = 0,4 Ом; mо = 5,34 кг; Gдв = 23 кг; [Рт] = 60 Вт
3,85	205	27	140	36	5,4	100	150	136
3,6	315	36	160	52	5,7	90	140	196
3,3	320	40	180	80	5,7	100	160	200

В результате экспериментальных исследований была получена зависимость удельной производительности от перемещения груза за один цикл колебаний:

Qу = 0,5 +2,14 Lо. (26)

Уравнение (26) адекватно описывает связь Lо и Qу при изменении перемещения 0,02 <Lо < 5 см, R2 = 0,99. Линейная зависимость Qу от Lо хорошо согласуется с физикой процесса движения груза по вибрирующей поверхности.

Следует отметить, что перемещение груза за один цикл колебаний и энергоэффективность существенно зависят от его режимных параметров, которые в свою очередь определяются параметрами системы управления (табл. 7).

Таблица 7

Результаты эксперимента по определению рационального момента включения и работы электромагнитного линейного двигателя

Резонансная частота fр, Гц	Среднее перемещение за один цикл Lо, см	Ток в обмотке J, А	Время опережения включения двигателя tо, мс	Мощность на входе в преобразователь Рвх, Вт	Удельная производительность, Qу т/(м2×ч)	Коэф. энергетич. эффективности Kэ, Дж/кг	Тепловая мощность Рт, Вт
4,5	2,95	23	40	420	12,8	122	129
4,75	4,6	24	0	380	20,5	67	83
3	1,5	15	-50	260	3,2	290	52
5,4	4,2	24	30	390	16,5	84	108
3,4	1,5	21	60	430	3,7	270	90
3,8	2,9	15	-15	390	12	100	34

В результате статистической обработки данных табл. 7 получена зависимость: коэффициента энергетической эффективности (Kэ, Дж/кг), перемещения груза за один цикл (Lо, см), удельной производительности (Qу, т/(ч×м2)) от времени опережения включения двигателя (tо):

Kэ = 64,tо + 71120tо2 ; (27)

Lо = 4,1 + 12 tо - 909tо2 ; (28)

Qу = 17,9 + 73,7 ttо

Уравнения (27)-(29) справедливы при изменении -50 < t0 < 60 мс для частот от 3 до 6 Гц. Корреляционные отношения этих уравнений: R1 = 0,98; R2 = 0,86; R3 = 0,91.

Зависимость коэффициента энергетической эффективности от времени опережения включения двигателя приведена на рис. 7.

Рис. 7. Зависимость коэффициента энергетической эффективности от времени

опережения включения двигателя

Уравнения (27)-(29) справедливы при изменении -50 < t0 < 60 мс для частот от 3 до 6 Гц. Уравнения (27)-(29) показывают, что рациональный диапазон времени опережения включения двигателя для частот от 3 до 6 Гц находится в пределах: 0 < t0 < 15 мс. Это хорошо согласуется с физикой рабочего процесса ВТМ. Таким образом, снижение энергозатрат и тепловой нагруженности, а также повышение производительности можно достичь, если включать линейный двигатель тогда, когда рабочий орган движется вверх и находится в 5…8 мм от крайнего нижнего положения

В четвертой главе приведена методика расчета основных параметров электромагнитного вибровозбудителя. Исходными данными при расчете вибровозбудителя для грохота являются: производительность (Q), удельная производительность (Qу), скорость транспортирования горной массы (Vгр), насыпная плотность груза (ρгр), гранулометрический состав горной массы (средний и максимальный диаметр куска), коэффициенты трения горной массы.

В результате расчета определяются конструктивные параметры обмотки и двигателя, максимальная температура, а также энергетические показатели ВТМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научно-практической задачи повышения эффективности работы вибротранспортных машин с линейным электромагнитным вибровозбудителем на основе выбора его рациональных режимных и конструктивных параметров, обеспечивающих при заданной работоспособности приемлемые производительность и энергоемкостъ процесса вибротранспортирования горной массы.

1. Предложены критерии эффективности электромагнитных линейных вибровозбудителей: удельное тяговое усилие (Fту, Н/см2); отношение удельного тягового усилия (Fmy, Н/(кг×см2)) к массе обмотки (mоб, кг); отношение максимальной установившейся избыточной температуре к массе обмотки (Δθо/mо, К/кг).

2. Эффективность использования линейного электромагнитного вибровозбудителя в ВТМ следует оценивать: по величине удельной работы (Е1/mо, Дж/кг); отношению работы движущего усилия (Е1) за один цикл к массе обмотки (mо); перемещению груза за один цикл (Lо, см ), равного отношению скорости его движения (V, см/с) к частоте колебаний (f, Гц); коэффициенту энергетической эффективности рабочего процесса (Kэ = Рвх/Q, Дж/кг), равному отношению фактической мощности к производительности.

3. Наиболее эффективным вибровозбудителем для низкочастотных ВТМ является линейный электромагнитный двигатель, имеющий практически в 2 раза большие, по сравнению с магнитоиндукционным, удельные энергетические (Е1/mо, Дж/кг; Kэ=Рвх/Q, Дж/кг) и тяговые показатели (Fту, Н/см2; Fmy, Н/(кг×см2)), а также перемещение груза за один цикл (Lо, см) колебаний.

4. Отношение полезной работы за цикл колебаний к массе обмотки при приемлемой тепловой нагруженности у электромагнитного линейного вибровозбудителя – двигателя с диаметром якоря 100 мм в 2,2 раза больше, чем у магнитоиндукционного и двигателя на постоянных магнитах. Использование линейного электромагнитного двигателя с постоянными магнитами в качестве вибровозбудителя низкочастотных ВТМ практически невозможно, так как максимальное усилие, которое он может развить, меньше силы упругости опор в конце хода рабочего органа.

5. Установлено, что для обеспечения приемлемых энергозатрат, производительности и тепловой нагруженности, при рабочем зазоре 15…20 мм, линейный двигатель должен включаться тогда, когда рабочий орган движется вверх и находится в 5…8 мм от крайнего нижнего положения. Время протекания максимального тока не должно превышать четверти периода собственных колебаний.

6. Установлено, что установившуюся избыточную температуру обмотки линейного двигателя ВТМ возможно определять по скорости её нарастания за первые 15 минут её нагрева. На основе анализа тепловых сопротивлений элементов линейного электромагнитного вибровозбудителя разработана эквивалентная схема для расчета установившейся избыточной температуры обмотки. Максимальная тепловая нагрузка, при прочих равных условиях, магнитоиндукционного двигателя существенно превышает допустимую. При проведении тепловых расчетов обмоток, намотанных прямоугольным проводом со стеклотканевой изоляцией, коэффициент теплопроводности следует принимать равным 0,5…0,65 Вт/(м×К).

7. Установлено, что для линейных двигателей постоянного тока, используемых в качестве вибровозбудителей в ВТМ с рабочим зазором δ = 15…20 мм, рациональные соотношения параметров обмотки следующие: δ/Hк = 0,25; Hк /Aк =1; Dк/dя = 2,0; Aк/ dя = 0,5; 2Hк/dя = 1; Aк =0,5(Dк - dя).

Основные результаты работы использованы при проектировании вибрационной машины для грохочения мелких классов хвостов обогащения руд тяжелых металлов и в ударной установке для забивания труб в связный грунт с целью его укрепления.. Расчетный экономический эффект при использовании электромагнитного вибровозбудителя в ВТМ составит 30 тыс. руб. в год на одну машину.

Публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных

журналах, входящих в перечень ВАК

1. , , Рациональный режим работы резонансных вибротранспортных машин с линейным электромагнитным вибровозбудителем // Горное оборудование и электромеханика. 2011. № 11. С. 27-30.

2. А., , Результаты и методика тепловых испытаний линейного двигателя грохота // Известия вузов. Горный журнал. 2011. №7. С. 106-109.

3. , , Переходный процесс в авторезонансном питателе: мат-лы Междунар. науч.-техн. конф. «Транспорт ХХI века: исследования, инновации, инфраструктура». Выпуск 97 // (URL WWW. *****.). Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2011. С. 704-708.

4. А., Оценка эффективности работы линейных двигателей в резонансных вибротранспортных машинах // Известия вузов. Горный журнал. 2012. № 6. С. 53-57.

5. ,, Пуск под нагрузкой и ударное нагружение резонансных питателей // Известия вузов. Горный журнал. 2012. № 3. С. 95-98.

6. Статическая тяговая характеристика линейного электромагнитного двигателя постоянного тока для авторезонансных вибротранспортных машин / , , // Горное оборудование и электромеханика. 2012. № 9. С. 18-23.

7. Эквивалентная тепловая модель линейного электромагнитного вибровозбудителя // Современные проблемы науки и образования. (приложение «Технические науки»). 2012. № 6. С. 13.

Работы, опубликованные в других изданиях

8. , , Параметры тяговой характеристики линейного электромагнитного двигателя для вибротранспортных машин при пуске под нагрузкой // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности: сборник трудов Х Международной научно-технической конференции. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2012. С. 377-380.

9. Выбор рационального рабочего зазора линейного управляемого двигателя резонансного вибропитателя-грохота / , , // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: мат-лы XVII Междунар. науч.-техн. конф. Екатеринбург: Изд. «Форт. Диалог-Исеть», 2012. С. 271-273.

Подписано в печать 20.11.2012 г.

Бумага офсетная. Формат 60х84 1/16. Печать на ризографе.

Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

Издательство УГГУ

0

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Отпечатано с оригинал-макета

в лаборатории множительной техники издательства УГГУ