Интенсификация разгрузки бункерных устройств за счет свободообрушения импульсными электромагнитными системами

Многие процессы сельскохозяйственного производства связаны с хранением и транспортировкой сыпучих материалов, доля которых составляет около 60% всех перерабатываемых грузов. Часто при этом используются бункерные устройства. Наряду с очевидными достоинствами (возможность сочетания с любыми механизмами непрерывного или периодического действия, возможность аккумулирования сыпучего материала в том или ином объеме, простота конструкции и обслуживания, большая пропускная способность, надежность) бункерам свойственен серьезный недостаток — перебои при выгрузке сыпучих материалов, приводящий к резкому снижению производительности сельскохозяйственных машин и оборудования, дополнительным затратам рабочего времени и энергии на восстановление сыпучести. Причиной перебоев являются образующиеся у выпускного отверстия устойчивые своды, приводящие к зависанию и частичному или полному прекращению истечения материала из бункера [5,6,15,18].

Из публикаций [5,6,15,18] известно что затраты на осуществление мероприятий по устранению простоев, вызванных сводообразованием сыпучих материалов составляют около 20.30% от общих затрат на обслуживание бункерных устройств.

С целью устранения сводчатых структур применяются различного рода сводообрушающие устройства. Правильный выбор способа и конструкции сво-дообрушителя позволяет решать вопрос восстановления сыпучести материалов из бункеров.

В настоящее время широко примененяются сводообрушители с электроприводом, основанные на вибрационном и виброударном способах разрушения сводов. Для таких устройств характерны регулярные и достаточно продолжительные воздействия на бункеры, что неблагоприятно сказывается на ресурсе оборудования. Кроме того, такие устройства имеют сравнительно высокую металлоемкость. В связи с этим, поиск новых способов и технических средств, повышающих эффективность борьбы со сводообразованием, является актуальной задачей, в том числе, для сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. Одним из таких направлений является создание электропривода, отличающегося импульсным способом воздействия на внешнюю поверхность бункера, малым потреблением электроэнергии, сравнительно высокими удельными показателями и КПД преобразования энергии, отсутствием прямого контакта и отрицательного воздействия на сыпучий материал.

Цель диссертационной работы. Интенсификация разгрузки бункерных устройств за счет сводообрушения импульсными электромагнитными системами.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

— выявить характерные особенности образования сводов сыпучих сред в бункерах и провести анализ способов и устройств для их разрушенияобосновать энергию ударного воздействия импульсного сводообру-шителя.

— обосновать тип магнитной системы импульсного линейного электромагнитного двигателя (ЛЭМД) сводообрушителя, провести расчет его основных геометрических параметров и статических характеристик по заданным выходным показателям сводообрушителя;

— обосновать способ повышения удельных энергетических показателей ЛЭМД сводообрушителя;

— разработать электрические преобразователи, реализующие эффективные рабочие циклы и обеспечивающие требуемые режимы работы машины;

— исследовать процессы энергопреобразования в ЛЭМД сводообрушителя с повышенными удельными показателями при различных способах питания;

— провести технико-экономическую оценку результатов исследований.

Объект исследования — импульсная электромагнитная система для разрушения сводов в бункерах.

Предмет исследования — рабочие процессы сводообрушителя с импульсным лэмд.

Методика исследования. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы исследования, основанные на теории электрических машин, теоретических основ электротехники и автоматизированного электропривода. В экспериментальных исследованиях использовались современные средства измерительной техники, в том числе аналого-цифровой преобразователь ПЭВМ.

Научная новизна работы:

— предложены классификационные признаки и уточнена классификация устройств для разрушения сводов сыпучих материалов в бункерах;

— предложена конструкция управляемого дополнительно по механическому каналу импульсного ЛЭМД с устройством нагружения якоря с улучшенными массогабаритными и удельными энергетическими показателями;

— разработаны электрические преобразователи для питания и управления ЛЭМД, обеспечивающие требуемые режимы работы сводообрушителя;

— исследованы энергопреобразовательные процессы и сформулированы условия повышения выходных показателей ЛЭМД сводообрушителя, питаемого от емкостного накопителя энергии.

Практическая ценность работы. Разработана импульсная электромагнитная система с повышенными удельными энергетическими показателями, обеспечивающая интенсификацию разгрузки бункерных устройств.

Реализация научно-технических результатов. Технические возможности и эффективность импульсной электромагнитной системы с ЛЭМД для сво-дообрушения в металлических бункерах для муки подтверждена производственными испытаниями.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на II Всероссийской конференции «Прогрессивные технологии в обучении и производстве"(г. Камышин, 20−23 мая 2003 г.) — на десятой международной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика"(г.Москва, 2−3 марта 2004 г.) — на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии"(г.Тольятти, 21−24 сентября 2004 г.) — на третьей Всероссийской конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве (г.Камышин, 20−22 апреля 2005 г.) — на второй научно — технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (г.Новосибирск, 25−26 октября 2005 г.) — на ежегодных научно технических конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова в 2002,2003,2004 годах.

Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, общим объемом 3,3 печатных листа, из них один патент РФ и одна работа опубликована в центральной печати объемом 0,2 печатных листа. 1,27 печатных листа принадлежит лично соискателю.

На защиту выносятся:

— обоснование энергии ударного воздействия для эффективного разрушения сводов в металлических бункерах для муки;

— уточненная классификация устройств для разрушения сводов сыпучих материалов в бункерах;

— обоснование параметров и конструкция электромагнитной машины ударного действия с повышенными удельными энергетическими показателями для разрушения сводов в металлических бункерах для муки;

— принципиальные схемы электрических преобразователей сводообрушителя с импульсным ЛЭМД;

— процессы энергопреобразования в ЛЭМД сводообрушителя с повышенными удельными показателями при различных способах питания;

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертационная работа изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц, 40.

Выводы.

1. Обоснованы способы повышения выходных энергетических показателей электромагнитных сводообрушителей. Показано, что в ЛЭМД с комбинированным якорем и двумя рабочими зазорами, управляемых только по электрическому каналу, целесообразно увеличение в 1,5 раза рабочего хода якоря д. Для такого ЛЭМД проведен расчет статических тяговых характеристик, в котором перераспределение магнитных потоков и усилий рабочих и нерабочих зазоров при 3>Г] учтено эмпирическим коэффициентом =0,65.0,7.

2. Предложена для сводооборушителя усовершенствованная конструкция ЛЭМД, управляемого, дополнительно к электрическому, и по механическому каналу вспомогательным электромагнитом нагружения якоря, с улучшенными от известной на 22. .27% массогабаритными и удельными энергетическими показателями.