Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Збн - 0,3 м; сі_и - 0,4 м, где с/и - наружный диаметр диска;
с1б_н - внутренний диаметр диска.
В данном случае момент -инерции 3^ входного звена, при­веденного со стороны электродвигателя, определяется по формуле:
+ ⁽³*⁵⁾
где З_а ~ момент инерции входного шкива а клиноременной передачи 4;
3^ - момент инерции ведомого шкива передачи 2, который установлен на входном валу 3;
1/д - передаточное отношение от двигателя I к входному валу 3;
3₁ - момент инерции жива, установленного на валу двига­теля I;
Зд - момент инерции ротора электродвигателя I.
Численные значения величин, входящих в формулу (3.5), сле­дующие:
З_а = 3,72»10“³ кг-м²;
З_г = ІІ6.ІСГ³ кг-м²;
3, = 10,2*1СГ³ кг-м²;
= 1,8.
Подставляя численные значения величин в формулу (3.5), получаем:
3§х - 0,16 кг'М².
Приведенный момент инерции барабана определяли по формуле:
^в Зд + Зр ⁺ 3р _} (3.6)
где Зд , Зр и 3_Р соответственно моменты инерции выход

-- 100 -
ного шкива сі , розетки и закрепленных на ней дисковых грузов.
З_г - пУг + , (3.7)
где Зр - момент инерции одного дискового груза толщиной $ = 0,002 м: Зр = 0,0256 кг*м²;
Зр - момент инерции одного дискового груза толщиной ІЇ - 0,003 м: Зр - 0,0388 кг*м²;
л - число грузов толщиной ІЇ = 0,002 м;
/г - число грузов толщиной 8 = 0,003 м.
В экспериментах общее количество дисковых грузов изменяли от I до 19.
Значения момента инерции барабана при варьировании его в экспериментах сведены в табл.3.1.

Момент	инерции 3$ выходного	Таблица 3.1 звена редуктора
№ эксп.	Количество грузов п К	Сумма моментов - инерции грузов, кг* ил^2	з$* кг*м
I	— -	_	0,311
2	5	0,128	0,439
3	10	0,256	0,567
4	15	0,384	0,695
5	17 2	0,513	0,824

Постоянные параметры имели следующие значения: Зеї = 0,027 кг’М²;
Зр = 0,284 кг*м².
- 101 -
С учетом этих значений величин формула (3.6) может быть представлена в следующем виде: 3^ - 0,3ff + й_г . (3.8).

3. 
   Методика экспериментальных исследований и обработки результатов
   

На основании поставленных в главе З.Т задач эксперименталь­ные исследования динамики виброцентробежного сепаратора включили определение следующих закономерностей:
- влияние на измеряемые величины частоты вращения рабочего органа, его момента инерции, частоты и амплитуды колебаний води­ла в отдельности, т.е. при варьировании одного из этих парамет­ров и постоянном значении остальных. Преимущество таких экспери­ментов заключается в возможности нахождения зависимости исследуе­мого фактора как функции от одной переменной величины;
•- установление зависимости усилия в шатуне вибровозбудителя как функции от времени и переменных параметров.
Полученные выводы из теоретических предпосылок в виде ана­литических зависимостей позволяют планировать проводимые экспе­рименты и в значительной степени конкретизировать их задачи.
При проведении экспериментальных исследований на ленте само­пишущего прибора одновременно фиксировали^-: усилия в шатуне, от­метку времени, ускорения водила, отметку оборота и ускорения входного вала и рабочего органа.
Частоту со колебаний, передаваемую от вибровозбудителя во­дилу, изменяли при помощи сменных живов клиноременной передачи 19 (рис.3.10), входное колесо которой установлено на валу элект­родвигателя.
Следует отметить, что вибровозбудитель сообщает одинаковую частоту колебаний всем звеньям механической системы, рассматри­ваемой установки.
- 102 -
Основными факторами, влияющими на производительность и эффективность сепарирования зерновых продуктов в поле центро­бежных сил с вращательной вибрацией рабочего органа, являются тангенциальное и центростремительное ускорения цилиндрической поверхности решета, которые зависят от кинематических парамет­ров и диаметра барабана.
Поэтому измерение величин этих ускорений является важной задачей при экспериментальном исследовании. Центростремительное ускорение поверхности цилиндрического решета с радиусом определяется по формуле
Оц.с. + даг)²#, . (3.9)
Ввиду незначительности колебаний угловой скорости А со# около её средней величины с достаточной для инженерных
расчетов точностью можно принимать
Вц.с. . (ЗЛО)
т
Тангенциальное ускорение а$ , сообщаемое поверхности цилиндрического решета вибровозбудителем с кинематическим воз­буждением вращательных колебаний, определяли выше описанным тензометрическим методом
вї = ■
Перед проведением серии экспериментов и после них тензоре- гистрирующая измерительная система была тарирована на машине с горизонтальными прямолинейными гармоническими колебаниями рабо­чего органа. Внешний вид этой машины представлен на рисунке 3,18, а кинематическая схема на рисунке 3.4. Принцип её работы описан в параграфе 3.2.

Эта машина позволяет получать достаточно широкий диапазон значений ускорений за счёт изменения частоты и амплитуды колеба-
Рис.3.ІЗ. Внешний вид машины с горизонтальными
прямолшэиными колебаниями (перед тари­ровкой датчиков) ' ; ■



ний. Записи показали, что форма воспроизводимых колебаний (Хд) на её рабочем органе синусоидальная, т.е. определяется по фор­муле
Х_л = А а Піп Сд„ і , (З.ІІ)
где Ац , со„ соответственно амплитуда и частота коле- баний;
Способ тарировки тензоизмерительной системы (рис.3.13), описанный в параграфе 3.3.1, обеспечивал соблюдение следующих условий:

• 
  Соблюдение полного соответствия условия тарировки и измере­ния исследуемой величины.
  

Для достижения этой цели тензодатчики после тарировки пере­несены на исследуемые звенья виброцентробежной установки без из­менения их прежнего условия подключения к измерительной системе.

• 
  первичный измерительный преобразователь-датчик с наклеен­ными тензорезистраш жестко закрепили на рабочем органе машины
  

с прямолинейными горизонтальными колебаниями так, чтобы плоскос­ти его балок были расположены перпендикулярно к направлению ко­лебаний. Рядом с каждым тензодатчиком установили усилитель.

• 
  при постоянной амплитуде А_п колебаний изменяди их частоту СО л .
  

В этом случае абсолютная величина максимального ускорения Я/пах колебаний для каждого значения частоты Сд_п колебаний определяется по формуле
Я/пах ⁼ / I • (3.12)
Масштаб записи ускорения измерительными приборами зависит от следующих постоянных факторов:
- упругости балки тензодатчика;

• 
  типа тензорезистора;
  
• 
  характеристик усилителя и других.
  

При проведении экспериментального исследования масштабы из­меняли при помощи калибровки записи и постоянной регистрации.
Постоянной регистрацией названо отношение входного сигнала (напряжения и$_х ) к ординате у на записи. Она определяется по формуле (из паспорта)
^КР " ^в/м- (з-¹³)
В случаях больших отклонений пишущего устройства, заводящих его за рабочую область канала записи на диаграммной ленте, руко­ятку установки постоянной регистрации переключали в сторону уве­личения этого показателя. При каждом отдельном эксперименте ее величины отмечали на бумаге около записи.
По результатам тарировочных экспериментов построены зависи­мости амплитудного значения углового ускорения от максимальной ор­динаты в записи, которые приведены в приложении П 3 на рис.1.
Перед установкой на машину шатун был статически тарирован усилием растяжения на специальном приспособлении (рис.3.19).
Шатун 3 с наклеенными тензорезисторами 9 установлен в отвер­стии опоры 2 и опирается через гайку I. На другом конце шатуна закреплена скоба 4 при помощи гаек. Трос 6 соединили со скобой болтом 5, перекинули его через блок 7 и подвесили на нем груз Ц . Нагружение осуществляли эталонными грузами массой 1,2,5 и 10 кг. Величину деформации в области наклейки тензорезисторов, преобра­зованную в электрический сигнал, регистрировали на бумаге само­пишущего прибора.

По данным тарировки шатуна построены графики зависимости амплитудного значения усилия в шатуне от амплитудной ординаты за­писи на диаграммной бумаге, которые представлены в приложении



Рис.3.19. Приспособление для статической тарировки шатуна.

1. 
   - гайка; 6 - трос;
   
2. 
   - опора; 7 - блок;
   

'3 - шатун; 8 - груз;
А - скоба; 9 - тензорезистор.
5 - болт;
ПЗ на рисунках П, Ш.
Эксперименте проведены по следующей методике:

1. 
   Установили параметры установки согласно программе экспери­ментов.
   
2. 
   Перед экспериментами и после них осуществили контроль за , калибровкой записи на соответствие её величины . установленной.
   
3. 
   Сначала включили электродвигатель I (рис.3.10) и установили частоты вращения его ротора согласно программе при помощи тахо­метра ЦАТ - ЗМ, Затем включили электродвигатель 18 вибровозбу­дителя.
   
4. 
   Переключили ручку для регулирования постоянной регистрации
   

в каналах самопишущего прибора до получения на диаграммной бума­ге записи с величиной, достаточной для обработки.

5. 
   Отключили электродвигатели и записали нулевую линию.
   
6. 
   Осуществили непрерывную запись сигнала чернилами на диаграм­мной бумаге со скоростью ленты # е 100 мм/с в течение времени ^ больше чем 1с. При этом соблюдали, чтобы отметчик времени делал не менее двух всплесков, которые необходимы для определе­ния частоты колебаний звеньев (рабочего органа, водила и вход­ного звена).
   
7. 
   Скорость ленты переключили на величину & = 1'ш/о и запи­сали сплошными линиями длиной не менее 10 мм.
   
8. 
   Эксперименты производили при включенном и отключённом двига­теле I.
   
9. 
   Отключили установку и записали нулевую линию.
   
10. 
    Фиксировали в журнале все необходимые установочные параметры машины и показания приборов.
    

При подготовке и проведении динамических исследований в виб- роцентробежной установке использовали следующие приборы и обору­дование.

1. 
   Весы РН-10Ц13У, цена деления 0,005 кг - для взвешивания деталей при определении их момента инерции. При этом применяли гири 4-го класса, марки МГ-4-П00, Г-4-1110 ГОСТ 7328-61.
   
2. 
   Линейка металлическая метровая, цена деления 0,001 м - для измерения размеров и взаимных расположений деталей установки.
   
3. 
   Штангенциркуль, цена деления 0,0001 м - для измерения диаметра деталей, имеющих формы тела вращения (шкивы, валы, втул­ки и т.п.).
   
4. 
   Датчик перемещения, цена деления 0,0025 мм - для измере­ния перемещений различных точек водила, розетки и деталей вход­ного звена.
   
5. 
   Тахометр ЦА.Т-ЗМ - для измерения частоты вращения вала электродвигателя I.
   
6. 
   Прибор быстродействующий, самопишущий Н338-6П - для ре­гистрации ускорений водила, входного звена и рабочего органа, а также для определения частоты вибраций элементов системы и час­тоты вращения барабана, входного звена по отметчикам времени и оборота.
   
7. 
   Прибор ТММ-26М для определения моментов инерции методом бифпяярного подвеса.
   
8. 
   Ампервольтомметр (тестер) АВ0-5М.
   
9. 
   Тахометр - для определения частоты вращения звеньев ма­шины. '
   

Результаты экспериментального исследования представляют со­бой синусоидальные линии ускорений звеньев и усилий в шатуне экспериментального виброцентробежного сепаратора, изображенные на диаграммной бумаге с криволинейными координатами.

На рисунках 3.20, 3.21, 3.22, 3.23 показаны характерные участки диаграммы, полученные при различной амплитуде колебанийб././/г?.о/.м
I Уе^фЮ^раЗ КрЩог