Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРГИРУЮЩИХ НАГРУЗОК В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНОАКТИВАТОРАХ

Беззубцева М.М. 1 Обухов К.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
В статье изложены результаты исследований функциональной зависимости силовых взаимодействий между ферромагнитными размольными элементами от конструктивных параметров и размеров электромагнитных механоактиваторов (ЭММА) цилиндрических конструкций с наружным расположением обмотки управления (ОУ) на выносном магнитопро­воде. Построение магнитных полей ЭММА и их анализ проведен с использованием метода интегральных уравнений, позволяющего определять параметры поля (индукцию и напряженность) в любой заданной точке рабочего объема, в которой осуществляется силовое контактное взаимодействие между ферромагнитными размольными органами аппарата в их магнитоожиженном слое. Результаты исследований использованы при проектировании энергоэффективных ЭММА для переработки продукции с различными физико-механическими свойствами.
механоактивация
процесс диспергирования
магнитоожиженный слой
1. Беззубцева М.М., Волков В.С. Механоактиваторы агропромышленного комплекса. анализ, инновации, изобретения (монография) // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 5–1. – С. 182.
2. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Исследование аппаратов с магнитоожиженным слоем // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6–2. – С. 258–262.
3. Беззубцева М.М., Ружьев В.А., Волков В.С. Теоретические исследования деформированного магнитного поля в рабочем объеме электромагнитных механоактиваторов с магнитоожиженным слоем размольных элементов цилиндрической формы // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6–4. – С. 689–693.
4. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н., Котов А.В. Определение сил и моментов, действующих на систему ферромагнитных размольных элементов цилиндрической формы в магнитоожиженном слое рабочего объема электромагнитных механоактиваторов // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11–3. – С. 504–508.
5. Беззубцева М.М., Ружьев В.А., Загаевски Н.Н. Формирование диспергирующих нагрузок в магнитоожиженном слое электромагнитных механоактиваторов // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 10. – С. 78–80.
6. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование строения магнитного поля электромагнитных механоактиваторов (эмма) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 12. – C. 90–91.
7. Беззубцева М.М., Мазин Д.А., Зубков В.В. Исследование коэффициента объемного заполнения ферромагнитной составляющей в аппаратах с магнитоожиженным слоем // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2011. – № 23. – С. 371–376.
8. Беззубцева М.М. Исследование процесса измельчения какао бобов в электромагнитных механоактиваторах // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 3. – С. 171.
9. Беззубцева М.М. Исследование процесса диспергирования продуктов шоколадного производства с использованием электромагнитного способа механоактивации // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 5–2. – С. 78–79.
10. Беззубцева М.М., Волков В.С., Котов А.В. Электротехнологии агроинженерного сервиса и природопользования // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 6. – С. 54–55.
11. Беззубцева М.М., Обухов К.Н. К вопросу исследования процесса электромагнитной механоактивации пищевого сельскохозяйственного сырья // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 1–2. – С. 232–234.
12. Беззубцева М.М., Волков В.С., Обухов К.Н., Котов  А.В. Прикладная теория электромагнитной механоактивации (монография) // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2–1. – С. 101–102.
13. Беззубцева М.М., Волков В.С. Экспериментально-статистическая модель процесса измельчения биологически активной кормовой добавки в электромагнитном дисковом механоактиваторе // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8–3. – С. 76–77.

Основным фактором, определяющим энергоемкость перерабатываемой продукции на стадии измельчения, является способ трансформации кинетической и потенциальной энергии мелющих тел в увеличение поверхности частиц исходного материала. Результаты многочисленных исследований показали [1], что электромагнитный способ механоактивации в магнитоожиженном слое ферротел [2, 3, 4, 5] в наибольшей степени обеспечивает приближение фактических энергозатрат к физически обоснованным затратам энергии на образование новых поверхностей. Очевидно, что эффективность передачи силовых воздействий объекту разрушения, зависит и от сооотношения конструктивных размеров магнитопровода ЭММА. В этой связи установление зависимости силовых взаимодействий между ферромагнитными элементами в структурных группах от конструктивных параметров электромагнитных механоактиваторов является актуальной задачей, определяющей интенсивность трансформации энергии перерабатываему продукту.

Целью исследования является установление зависимости силовых взаимодействий между ферромагнитными элементами в структурных группах от конструктивных параметров электромагнитных механоактиваторов цилиндрических конструкций с наружным расположением обмотки управления (ОУ) на выносном магнитопроводе.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования являются функциональные зависимости диспергирующих нагрузок, создаваемых в магнитоожиженном слое размольных ферротел, от конструктивных параметров ЭММА. Использованы экспериментально – статистические методы исследования.

Результаты исследования и их обсуждение

Для построения магнитного поля в рабочих объемах электромагнитных механоактиваторов (ЭММА) цилиндрических конструкций с наружным расположением обмотки управления (ОУ) на выносном магнитопроводе [1] использован метод интегральных уравнений. Метод позволяет строить магнитные поля в рабочих объемах аппаратов цилиндрических конструкций с электромагнитным способом формирования диспергирующего усилия и определять параметры поля в любой заданной точке рабочего объема, в которой осуществляется силовое контактное взаимодействие между феррочастицами (размольными органами) аппарата в их магнитоожиженном слое [3, 4]. Метод основан на введении вторичных источников и состоит из сведения задачи к интегральным уравнениям с их числовым решением. Условные обозначения и иллюстративный материал к решению задачи построения магнитных полей в группе ЭММА указанных конструкций приведены в работе [3]. Расчетные формулы в методике построения магнитных полей ЭММА получены в декартовой системе координат. Невозмущенное ротором магнитное поле в рабочем объеме механоактиватора является однородным [6] и определено выражением:

bez01.wmf, (1)

где α, с – соответственно ширина и длина сердечника.

Векторный магнитный потенциал возмущенного ротором поля имеет вид bez02.wmf:

bez03.wmf, (2)

где bez04.wmf.

Составляющие вектора bez05.wmf (с учетом конструктивного исполнения ЭММА) определены выражениями:

bez07.wmf, (3)

bez08.wmf. (4)

Напряженность этого поля вычисляется по формуле:

bez09.wmf. (5)

Для расчета диспергирующих нагрузок использована формула [5]:

bez10.wmf. (6)

Исследования проведены для двух характерных точек поперечного сечения рабочего объема в координатных осях х – у (рис. 1). Точки имеют координаты bez11.wmf и bez12.wmf, (здесь d – диаметр наружного цилиндра, R – радиус внутреннего цилиндра, b – расстояние между полюсными наконечниками электромагнита).

Результаты расчета приведены на рис. 2, 3, 4, 5.

bezz1a.tif

Рис. 1. Расчетная схема ЭММА с наружным расположением обмотки управления (ОУ) на выносном магнитопроводе

bezz2.tif

Рис. 2. Зависимость силовых взаимодействий между размольными элементами от радиуса внутреннего цилиндра: 1 – bez13.wmf; 2 – bez14.wmf

bezz3.tif

Рис. 3. Зависимость силовых взаимодействий между размольными элементами от радиуса размольных элементов сферической формы: 1 – bez15.wmf; 2 – bez16.wmf

bezz4.tif

Рис. 4. Зависимость силовых взаимодействий между размольными элементами от длины выносного магнитопровода: 1 – bez17.wmf; 2 – bez18.wmf

bezz5.tif

Рис. 5. Зависимость силовых взаимодействий между размольными элементами от ширины выносного магнитопровода: 1 – bez19.wmf; 2 – bez20.wmf

bezz6.tif

Рис. 6. Зависимость силовых взаимодействий между размольными элементами от расстояния между полюсами электромагнита: 1. – bez21.wmf; 2. – bez22.wmf

Коэффициент объемного заполнения рабочего объема мелющими телами учтен отношением μ0/μ, который изменяется в пределах μ*/μ < μ0/μ < I (при выполнении соотношения μ0/μ = I рабочий объем полностью заполнен размольными элементами). Изменяя μ0 в пределах μ* < μ0 < μ, можно учитывать коэффициент заполнения рабочего объема обработки продукта размольными элементами (ферромагнитной составляющей) [7].

Заключение

Результаты исследований использованы при проектировании энергоэффективных ЭММА цилиндрических конструкций с наружным расположением ОУ на выносном магнитопроводе для переработки продукции с различными физико-механическими и реологическими свойствами [8, 9, 10, 11]. Энергоэффективность и снижение энергоемкости продукции достигается за счет обеспечения максимального приближения энергии, потребляемой устройством из сети [12], к физическим обоснованным энергозатратам с учетом упрочнения частиц при уменьшении их размера в процессе помола [12, 13].


Библиографическая ссылка

Беззубцева М.М., Обухов К.Н. К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРГИРУЮЩИХ НАГРУЗОК В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНОАКТИВАТОРАХ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 8-5. – С. 847-851;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=7256 (дата обращения: 28.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074