Обґрунтування конструкції вібраційного сепаратора з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою
Автор: Мельничок Роман Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У даній роботі обґрунтовано, розраховано та розроблено конструкцію вібраційного сепаратора з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою. Побудовано його параметричну тривимірну модель, проведено перевірку міцності елементів сепаратора з використанням параметричної оптимізації. Об’єкт дослідження – вібраційний сепаратор з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою. Предмет дослідження – розроблення конструкції вібраційного сепаратора з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою, побудова його параметричної тривимірної моделі, перевірка міцності елементів сепаратора з використанням параметричної оптимізації. Метою магістерської роботи є розроблення та обґрунтування конструкції вібраційного сепаратора з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою, розроблення його тривимірної моделі, перевірка міцності розробленої конструкції. У першому розділі роботи наведені: основні принципи процесу сепарації, актуальність процесу сепарування, методи сепарування, види сепараторів. У другому розділі роботи розроблений вібраційний сепаратор з дебалансним приводом і пневматичною підвіскою належить до обладнання для сепарації сипких матеріалів. Його можна застосовувати у переробній і харчовій промисловості, сільському господарстві, а також у будівельній та хімічній галузях. Пристрій ефективно використовується на підприємствах, де у виробничому процесі потрібно розділяти сипкі суміші на складові частини за розміром їхніх частинок. Вібраційний сепаратор складається з барабана із завантажувальним бункером на одному з його торців, сит, розташованих усередині барабана, пневматичної підвіски та вібраційного приводу. Барабан і сита мають форму зрізаного циліндра, при цьому верхня частина його бокової поверхні розташована паралельно горизонталі. За допомогою подвійної пневматичної підвіски барабан кріпиться до рами і приводиться в рух вібраційним приводом. Привід представлений двома дебалансами, які симетрично встановлені під барабаном біля його протилежних торців. Обертальний рух дебалансів забезпечується через пружні муфти, з’єднані з електродвигунами, що розташовані на рамі сепаратора. Інноваційна конструкція барабана із ситами у формі зрізаного циліндра, використання пневматичної підвіски та розміщення завантажувального бункера на торці барабана дозволяють значно покращити характеристики сепаратора. Зокрема, це сприяє зменшенню коливної маси обладнання, знижує споживану потужність приводних електродвигунів, забезпечує плавне регулювання жорсткості підвіски та амплітуди коливань. Такий підхід також знижує рівень пошкодження фракцій під час сепарації, підвищує продуктивність пристрою та розширює можливості його використання в різних галузях. У третьому розділі роботи отримано параметричну модель вібраційного сепаратора з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою. Тривимірна модель сепаратора дала змогу візуально відобразити його конструкцію, розрахувати її на міцність (для перевірки експлуатаційної працездатності) та автоматизовано зробити комплект технічної документації для його виготовлення. Тривимірна модель має бути максимально гнучкою та універсальною. Для створення параметричної моделі сепаратора з дебалансним приводом та пневматичною підвіскою слід вибрати головну деталь / вузол, при зміні якої змінювалась би ціла конструкція. В якості такої деталі прийнято зварний корпус барабана. За вхідні змінні розміри барабана прийнято: довжину барабана; внутрішній діаметр барабана; товщину стінки барабана. Перевірка міцності елементів сепаратора здійснювалась методом скінчених елементів в середовищі САПР Autodesk Inventor Professional. Метою перевірки було: визначити, чи витримає розроблена конструкція прикладені до неї експлуатаційні навантаження; проведення параметричної оптимізації для зменшення маси коливної частини сепаратора із збереженням її експлуатаційної міцності. Для пришвидшення процесу розрахунків вібраційній сепаратор в даному дослідженні було розбито на дві частини. Перша – рухома коливна частина, куди входить барабан, кришки, сита, дебаланси, частково муфти. Друга частина – рама сепаратора, яка є статична при роботі сепаратора. Взаємовплив однієї частини на іншу було замінено відповідними активними та реактивними силами. Отримані розрахункові значення параметрів міцності показують, що елементи сепаратора витримають прикладені експлуатаційні навантаження. Ключові слова: вібраційний сепаратор, завантаження, пневматична підвіска, барабан, дебалансний привод, тривимірна модель, параметрична оптимізація.