WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 20 |

Разработка ресурсо- и энергосберегающего электромагнитного способа механоактивации витаминизированной биологически активной кормовой добавки

-- [ Страница 8 ] --
Диспергирующее усилие в электромагнитном механоактиваторе создается с использованием двух потоков энергии: энергии постоянного электромагнитного поля и энергии приводного электродвигателя. Согласно проведенным исследованиям [24, 25, 51, 52, 53, 54, 59, 61, 68, 70, 75], применение двух потоков энергии позволяет осуществлять надежное и эффективное управление величиной силовых взаимодействий между размольными элементами и процессом механической активации [43]. Схема подвода энергетических потоков к электромагнитному механоактиватору дискового исполнения представлена на рисунке 2.1,а Рисунок 2.1- Схема подвода энергетических потоков к электромагнитному а -энергетические потоки, подводимые к ЭДМА; б – схема ЭДМА:

1 – двигатель, создающий вращающий момент, посредством которого смещаются рабочие поверхности дисков; 2 – обмотки управления, питаемые постоянным током; 3 – подвижный диск механоактиватора; 4 – неподвижный диск механоактиватора; 5 структурная группа из При подключении обмоток управления 2 к источнику тока в рабочем объеме создается магнитное поле и, как следствие, образуются устойчивые структурные построения (цепочки) 5 из размольных элементов. Вращение одного из дисков 3 приводит к относительному смещению рабочих поверхностей, что вызывает разрушение структурных построений из ферромагнитных элементов.

Под действием постоянного электромагнитного поля ферромагнитные элементы в рабочем объеме образуют различные структуры, ориентированные по проскальзывании подвижной части устройства относительно неподвижной структурные построения (а так же их окончания) непрерывно разрушаются и феррочастицы «перескакивают» из одного структурного построения в другое, образуя новые структурные построения (рисунок 1.9, б, в). В слое скольжения (слое разрыва цепочек) происходит диспергирование продукта за счет соударений и трения феррошаров друг о друга через прослойку обрабатываемого продукта.

Рисунок 2.2 - Физическая сущность процесса электромагнитной механоактивации:

1- подвижный диск; 2 – неподвижный диск; 3 – приводной вал; 4- структурные группы из а- образование структурных построений из ферромагнитных элементов в постоянном магнитном поле (B0; n=0);

б- достижение критического угла деформации структурных построений (B0; n0); в – организация «слоя Рисунок 2.3 - Силовое взаимодействие между ферромагнитными элементами в структурных ферромагнитными сферическими элементами; P - тангенциальная составляющая сил взаимодействия между ферромагнитными сферическими элементами; F g сила, обязанная энергии приводного устройства.

При неподвижной внутренней части устройства удельное сцепляющее усилие определено выражением Р = f PN (здесь f -коэффициент трения между ферромагнитных измельчающих тел, обязанная действию постоянного магнитного поля).

В этом случае фрикционные связи не преодолевается и процесс трения не сопровождается нарушением структурных построений из ферромагнитных тел.

При внесении в рабочий объём двух потоков энергии (энергии постоянного магнитного поля и энергии от приводного электрического двигателя), т.е. при проскальзывании внутренней цилиндрической части, происходит быстрая смена образующихся и разрушающихся фрикционных связей. При этом в «слое скольжения» трение следует рассматривать как результат пластического оттеснения материала с учетом объемного передеформирования структурных построений из ферромагнитных тел [55, 61, 70 ]. Силы магнитного поля в данном случае действуют по направлению построения цепочек из ферротел (рисунок 1.9, а). Если выполняется условие Fg P (здесь F g - сила, обязанная энергии приводного устройства; Р - сила, возникающая в результате трения между двумя ферромагнитными измельчающими телами), то происходит разрыв цепочек и образование «слоя скольжения» из феррошаров (размольных элементов) в рабочем объёме.

направлениям:

регулированием величины индукции постоянного электромагнитного поля в рабочем объеме с феррошарами (магнитоожиженным слоем) и регулированием частоты вращения подвижного диска.

При этом величина индукции имеет прямо пропорциональную зависимость от легко регулируемой силы постоянного тока в обмотках управления [61, 65].

Электрический ток, создающий электромагнитное поле в рабочем объеме разрабатываемого типа электромагнитного механоактиватора, удовлетворяет следующему дифференциальному уравнению [65]:

где LЭМ (t), RОУ, IОУ – соответственно индуктивность, сопротивление и сила тока в обмотке управления (ОУ); UОУ – напряжение.

Индуктивность обмотки управления LЭМ(t) является функцией конфигурации структурных групп из ферромагнитных элементов где КРЗО - коэффициент заполнения рабочего объема размольными элементами;

– максимальный коэффициент объемного заполнения; L индуктивность обмотки управления при КРЗО = К ЗРО (МАХ).

составляющая (К ЗРО (МАХ) - КРЗО)LЭМ (t) в формуле (2.2) значительно меньше постоянной составляющей LЭ(ОУ). При этом LЭМ (t) LЭ(ОУ) и дифференциальное уравнение (2.1) имеет вид Величины RОУ и UОУ имеют постоянные значения, поэтому установившийся магнитного поля в рабочем объеме величине WОУ·IОУ, (где WОУ – число витков обмотки), электрический ток для обмотки с достаточно большим числом витков имеет малое значение. Мощность, затраченная на создание магнитного поля и энергетический поток со стороны управляющей обмотки P=UОУ ·IОУ представляют собой пренебрежимо малые величины.



Энергия, поступающая от электродвигателя, затрачивается на преодоление сопротивления загрузки рабочего объема. Для обеспечения работоспособности ЭДМА и энергоэффективности процесса формирования диспергирующего усилия следует установить равенство между моментами, развиваемыми двигателем на своем валу [58, 70, 73], и моментами, необходимыми для преодоления бокового распора магнитного поля и взаимодействия размольных элементов в рабочем объеме механоактиватора.

В связи с тем, что магнитный поток Ф обладает боковым распором, величина которого совпадает с тяжением магнитных линий [73], то для его преодоления к подвижному диску ЭДМА необходимо приложить некоторый момент, равный электромагнитному моменту где fT – тяжение (и боковой распор) магнитных линий; RД – радиус диска ЭДМА.

Тяжение магнитных линий определено по формуле [2] где µРО – магнитная проницаемость рабочего объема; mПД, mНД – соответственно магнитные массы подвижного и неподвижного дисков ЭДМА; hРО – ширина рабочего объема, соответствует величине l1 на рисунке 2. Рисунок 2.4 - Конструктивная схема электромагнитного механоактиватора ЭДМА По теореме Гаусса [2] для свободного рабочего объема ЭДМА можно записать где Ф1, Ф2 – соответственно магнитный поток, входящий в боковую неподвижного диска.

При условии mПД = mНД = Ф/4, выражение (2.5) примет вид:

Тогда для электромагнитного момента Мр справедливо равенство:

При подстановке в формулу (2.8) значения магнитного потока Ф необходимо учитывать, что в ЭДМА этот поток пронизывает рабочий объем в двух противоположных его частях, поэтому он должен быть предварительно удвоен. Внешний механический момент должен быть равен полученному электромагнитному.

уменьшению его ширины, а это в свою очередь, согласно формуле (2.8) приводит количественной оценки этого явления предполагаем, что суммарный объем размольных элементов добавляется к рабочим поверхностям подвижного и неподвижного дисков поровну. И уравнение (2.8) примет вид Уравнение (2.9) положено в основу проектирования ЭДМА. Выполнение равенства между моментами, развиваемыми двигателем на своем валу и моментом, необходимыми для преодоления бокового распора магнитного поля и взаимодействия размольных элементов, обеспечит энергоэффективность процесса формирования диспергирующего усилия в ЭДМА.

механоактивации, зависит, прежде всего, от возможности эффективного регулирования величиной силовых нагрузок со стороны мелющих тел по преобразования энергии электромагнитного поля в кинетическую энергию движения размольных элементов [65]. Об эффективности управления силовыми нагрузками по частицам обрабатываемого продукта можно судить по отношению мощности P1, передаваемой от электродвигателя к "слою скольжения" [65, 69,86, 91] ферромагнитных измельчающих элементов, к мощности P2, затраченной на управление ЭММА, где M - момент сопротивления заполнителя рабочего объема устройства; Д – угловая скорость вращения подвижного диска ЭДМА.

В результате исследований [65,70] установлено, что отношение может достигать значений порядка 10...103, т.е. электромагнитные механоактиваторы можно рассматривать как усилители мощности, позволяющие передавать значительную по величине энергию к частицам обрабатываемого продукта при небольших значениях тока (0,1... 0,8 А), управляющего магнитным полем.

При проектировании ЭДМА для создания в рабочем объеме требуемых технологией переработки продукта энергетических и силовых характеристик магнитного поля необходим тщательный подбор материалов магнитопровода и электротехнический расчет его конструктивных параметров [58,73].

На основании исследований [24, 25, 51, 52, 53, 54, 59, 61, 68, 70, 73, 75] установлено, что основным условием регулирования силовыми и энергетическими взаимодействиями между магнитным полем, рабочими элементами и частицами обрабатываемого материала в ЭДМА является создание пропорциональности изменения между величиной индукции мгнитного поля B (или магнитного потока) в объемах обработки продукта и величиной намагничивающего тока I в обмотках управления аппарата (т.е. обеспечение условий работы устройства при ненасыщенном магнитном состоянии материалов его магнитопровода).

Возможность тонкого и надежного регулирования (с небольшими затратами мощности) позволяет подчинить работу устройства технологическим требованиям обработки продукта и получить готовый продукт высокого качества [88, 105, 113].

2.2 ОПТИМИЗАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОГО ЗАПОЛНЕНИЯ РАБОЧЕГО

ОБЪЕМА ЭДМА МАГНИТООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

Преодоление энергии взаимодействия размольных элементов по аналогии с гипотезой Максвелла о вязкости газа, можно интерпретировать как преодоление некоторой вязкости. Для коэффициента вязкости при представлении его молекул в виде абсолютно упругих шаров, Максвелл получил формулу [200, 201]:

где РГ– плотность газа; LM – средняя длина пробега молекул; VM – средняя скорость молекул.

По аналогии с этой формулой для зоны взаимодействия размольных тел в ЭДМА рассмотрим формулу где NЭ – число размольных элементов; GЭ – масса одного размольного элемента;

LЭ – средняя длина пробега размольных элементов; vЭ – средняя скорость размольных элементов.

Среднюю длину пробега элементов найдем из следующих рассуждений.

Удельный объем или объем рабочей камеры, приходящийся на один размольный элемент, можно представить в виде где VPO – объем рабочей камеры механоактиватора. Когда притяжение размольных элементов существенно, свободный пробег отдельного элемента может быть только к ближайшему элементу. Поэтому LЭ определяется по формуле или VУД - ребро куба, диаметр которого равенVУД; R0– радиус размольного где элемента.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 20 |
 

Похожие материалы:

« Еремочкин Сергей Юрьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ МАШИН В АПК НА ОСНОВЕ ВЕКТОРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Халина Т.М. Барнаул - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Введение Глава 1. Обоснование выбора типа электродвигателя и анализ существующих методов ...»

« Хныкина Анна Георгиевна ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ НИЗКОВОЛЬТНОГО АКТИВАТОРА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛУКА Специальность: 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель к.т.н., доцент кафедры физики Рубцова Елена Ивановна Ставрополь 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 4 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ 10 1 ПРЕДПОСЕВНОЙ ...»

« ВАЛЕЕВ РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕТОДИОДНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: 1 Доктор технических наук, профессор Кондратьева Н.П. Ижевск 2014 2 Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1.АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕРИСТЕМНЫХ РАСТЕНИЙ И ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ...»

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.