Моделювання конструкції вібраційного сепаратора з маятниковою підвіскою засобами CAD/CAE систем
Автор: Пилип'юк Роман Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Технологічний процес сепарування є важливою складовою виробництва багатьох продуктів. Якість сепарування, його швидкодія та продуктивність мають значущий вплив на якість та функціональність кінцевого продукту. В сучасному світі велика увага приділяється дослідженню та розвитку процесу сепарації для різних сумішей речовин, а також розробці універсальних та високоефективних сепараторів. Об’єкт дослідження – вібраційний сепаратор системою циліндричних сит, маятниковою підвіскою та дебалансним приводом. Предмет дослідження – розроблення принципової схеми та конструкції сепаратора, побудова параметричної моделі сепаратора, параметрична оптимізація конструкції підвіски вібраційного сепаратора в аспекті його розрахунку на міцність. Метою магістерської роботи розроблення нової конструкції вібраційного сепаратора з маятниковою підвіскою, створення його параметричної тривимірної моделі та дослідження її міцності для підтвердження можливості надійної експлуатації. У першому розділі роботи описано основні класифікаційні типи сепараторів та вібраційні машини для процесу сепарування. У другому розділі роботи розроблена конструкція вібраційного сепаратора з маятниковою підвіскою, що включає в себе барабан з завантажувальним бункером та сита, які розташовані всередині барабану. Сепаратор також має вібраційний привід. Барабан прикріплений до рами за допомогою подвійної маятникової підвіски і приводиться в рух вібраційним приводом, представленим двома дебалансами, які встановлені симетрично під барабаном неподалік його протилежних торців. Рух цих дебалансів забезпечується через пружні муфти від електродвигунів, розташованих на рамі сепаратора. Наявність маятникової підвіски та розташування дебалансів приводу симетрично під барабаном неподалік його протилежних торців призводить до проходження сепаратором резонансу на низьких частотах. Це має наступні переваги: зменшення потужності, необхідної для приводу електродвигунами, що призводить до зменшення енерговитрат при експлуатації сепаратора; зниження необхідності у міцних опорах та зменшення матеріаломісткості конструкції, що полегшує виготовлення та знижує витрати на матеріали; скорочення габаритної довжини сепаратора, що полегшує його розміщення та транспортування; підвищення продуктивності та універсальності сепаратора, оскільки він може оптимально працювати на різних видовищах із зменшенням частоти коливань. У третьому розділі роботи розроблена параметрична модель вібраційного сепаратора з маятниковою підвіскою, та системою чотирьох сит, що знаходяться в середині робочого органу – барабану. Дана модель містить 101 деталь, до її складу входить 3 складальні одиниці. Основною деталлю сепаратора є зварна конструкція – барабан куди вставлено сита для сепарації. Інші деталі вібраційного сепаратора визначаються розмірами-формулами, куди входять основні вхідні розміри барабану (внутрішній діаметр та довжина) та інші його похідні вирази. Параметрична модель сепаратора побудована в середовищі CAD системи Autodesk Inventor Professional 2022 за низхідною методикою проектування. Тобто всі деталі проектувались у модулі складання Аssembly із подальшим записом їх в окремі файли деталей модуля Part. В моделі мінімальне співвідношення довжини барабану до його діаметру рівне 2 та визначається розміщенням завантажувального бункеру для суміші. Однак при корекції формули геометрії бункера – діаметр барабану може бути ще меншим при необмеженій довжині. Для надійної експлуатації сепаратора особливої уваги для досліджень потребують ресори підвіски. Їх є дві. Саме вони, деформуючись, забезпечують коливання барабану із ситами та завантаженням та сприймають їх динамічну вагу. Величина переміщення ресори при роботі сепаратора в зоні її кріплення до корпусу барабану визначатимуть величину амплітуди коливань барабану, а відтак і інтенсивність сепарації суміші у ньому. Недостатня жорсткість ресори унеможливить роботу сепаратора – вона може зруйнуватись від прикладеного навантаження чи отримати значну залишкову пластичну деформацію, за якої про виконання функції ресори як пружного елемента конструкції сепаратора, що забезпечує коливання його робочого органу, не може бути й мови. Параметрична оптимізація конструкції підвіски вібраційного сепаратора дозволила підібрати мінімальний розмір ресори 5,105 мм за якого амплітуда коливань сепаратора складала 7 мм, а коефіцієнт запасу міцності ресори був би більшим за 1,25. В четвертому розділі приведено розрахунок економічної оцінки проектного рішення. Обґрунтовано ціну продажу сепаратора. Ключові слова: вібраційний сепаратор, маятникова підвіска, циліндричні сита, дебаланс, сипка суміш, сепарування.