Розроблення і дослідження вібраційного бункерного живильника з вібросепаратором
Автор: Конюх Остап Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Машини і технології паковання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи було проведено огляд транспортерів-живильників, які використовуються в технологічному обладнанні. Зокрема, значну вагу було приділено стрічковим, шнековим (гвинтовим), тарілчастим (дисковим), вібраційним, барабанним, ланцюговим транспортерам-живильникам. Для подальшого розрахунку і конструювання обґрунтовано вибір вібраційного (гойдального) транспортера. Було проведено огляд конструкцій і принципів функціонування вібраційних сепараторів з різними типами приводів (дебалансним, електромагнітним, ексцентриковим тощо), різною кількістю коливних мас та з різними пружними елементами (підвісного та опорного типів). Для подальшого розрахунку і конструювання обґрунтовано вибір вібраційного транспортера-сепаратора з ексцентриковим (кривошипно-шатунним) приводом. За результатами проведеного огляду було обрано два прототипи вібраційних конвеєрів з ексцентриковим приводом, які використовуватимуться для подальшого удосконалення й дослідження в магістерській кваліфікаційній роботі. Проаналізувавши конструктивні та функціональні недоліки обраних прототипів конвеєрів, поставлено завдання удосконалення існуючих конструкцій вібраційних транспортерів з конструктивно спрощеним кривошипно-шатунним (ексцентриковим) приводом, який забезпечував би можливість здійснення напрямлених коливань робочим органом, транспортування циліндричних і сферичних деталей та сепарування (розділення) сумішей різнорідних продуктів за фракціями та відтранспортовування кожного з розділених компонентів. У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи було розроблено кінематичну схему ексцентрикового приводу дволоткового вібраційного транспортера-сепаратора з напрямленими коливаннями робочих органів (транспортуючого лотка і деки сепаратора). Проаналізовано особливості розрахунку ступенів вільності механізму ексцентрикового приводу. Виведено закони руху робочих органів в залежності від кута повороту вала ексцентрика. Виведено формули для розрахунку швидкості і пришвидшення робочих органів в довільний момент часу. Проведено силовий розрахунок приводу та запропоновано формули для знаходження номінальної потужності приводу і крутного моменту на привідному валу ексцентрика. Виконано розрахунок пасової передачі між валом привідного електродвигуна і валом ексцентрика, яка повинна передавати потужність 1,5 кВт за кутової швидкості ведучого шківа 314 рад/с і веденого – 157 рад/с (з передавальним відношенням рівним 2). Для цього обрано клиновий пас нормального перерізу А, для якого площа поперечного перерізу рівна 2 81 мм А = , базова довжина – l0 =1700 мм і розрахунковий діаметр меншого ведучого шківа – d1 = 63 мм. Проведено проектний розрахунок вала ексцентрика, за результатами якого визначено діаметр вала під веденим шківом пасової передачі – 12 мм, під опорними підшипниками – 15 мм, під ексцентриком – 16 мм. Виконано розрахунок шпонкового з’єднання між веденим шківом і валом ексцентрика. Встановлдено, що задане з’єднання можна здійснити призматичною шпонкою 5?5?18 ГОСТ 23360-88. За результатами проведених розрахунків у графічній частині магістерської кваліфікаційної роботи запропоновано власну удосконалену конструкцію дволоткового вібраційного транспортера-сепаратора з ексцентриковим приводом та напрямленими коливаннями робочих органів (транспортуючого лотка і деки сепаратора) (див. рис. 2.1, лист МКР ВБЖ 00.00.00.02 СК). Розглянуто конструктивні і функціональні особливості вібраційного бункерного живильника, побудованого на основі одномасової коливальної системи. Розраховано його основні інерційно-жорсткісні параметри: величину статичного моменту дебалансного віброзбудника та жорсткість віброізоляторів. У третьому розділі магістерської кваліфікаційної проведено чисельне моделювання руху робочого органу, за результатами якого констатовано наступне: - амплітуда коливань транспортуючого лотка становить 1 2.2 мм A ? , сепаратора – A2 ? 4.4 мм (рис. 3.1, а); - максимальна швидкість транспортуючого лотка 345 мм/с, сепаратора – близько 690 мм/с (рис. 3.1, б). - максимальне пришвидшення транспортуючого лотка становить близько 54 м/с2, сепаратора – 108 м/с2 (рис. 3.1, в). Якщо пришвидшення транспортуючого лотка розкласти на горизонтальну і вертикальну складові згідно формул (2.13), то отримаємо 2 aр.о.гор. = 54 ? cos30? = 46.8 м/с , 2 aр.о.верт. = 54 ? sin30? = 27 м/с . Беручи до уваги вертикальну складову пришвидшення робочого органу, можемо розрахувати коефіцієнт режиму вібротранспортування (коефіцієнт перевантаження): kp = aр.о.верт. g = 27 9.81= 2.75, який знаходиться в рекомендованих межах 2,5…3,5, що забезпечують найбільш ефективне вібротранспортування дрібнокускових продуктів. В цілях проведення віртуального експерименту (імітаційного моделювання руху), було побудовано твердотільну модель дволоткового вібраційного транспортера-сепаратора у програмному продукті SolidWorks (рис. 3.2). Результати імітаційного моделювання (рис. 3.4), представлені у вигляді часових залежностей зміни горизонтальної і вертикальної координат робочих органів (транспортуючого лотка і сепаратора) та шарніра ексцентрика, повністю узгоджуються з результатами чисельного моделювання. Об’єкт розроблення і дослідження – вібраційна транспортно-технологічна система, яка складається з вібраційного бункерного живильника і вібраційного транспортера-сепаратора. Предмет розрахунку і дослідження – інерційно-жорсткісні та силові параметри коливних систем вібраційних установок, що складають вібротранспортну систему; динамічні процеси, які виникають при роботі вібраційного транспортера-сепаратора з напрямленими коливаннями робочого органу. Мета роботи – розроблення конструктивного рішення і дослідження окремих техніко-експлуатаційних параметрів функціонування вібраційного транспортера-сепаратора і вібраційного бункерного живильника з напрямленими коливаннями робочих органів. Транспортер-сепаратор повинен бути сконструйований на основі одномасової коливальної схеми з кривошипно-шатунним приводом від електродвигуна. Вібраційний бункерний живильник повинен будуватися на основі одномасової коливальної системи з дебалансним віброзбудником. Ключові слова – ексцентрик, ексцентриситет, кривошипно-шатунний механізм, інерційні параметри, жорсткісні параметри, коливальна система, пружна система, дебалансний віброзбудник, віброізолятор.