Запропоновано методику, яка дозволяє виконувати розрахунки схем заміщення магнітних систем у випадку зведення системи кирхгофівських рівнянь, які описують схему, до системи трьох характеристичних рівнянь. Наведено методику розрахунку та результати, отримані під час розрахунків магнітної системи електромагнітного валкового сепаратора.

Рассмотрены особенности современных конструкций магнитных шкивов для сухой магнитной сепарации сыпучих материалов, которые транспортируются ленточными конвейерами. Представлены расчеты устройств феромагнитных шунтов в зоне погрузки и съема, которые усовершенствуют традиционные конструкции магнитных сепараторов.

Запропоновано спосіб магнітогідродинамічного перемішування електроліту, який здійснюється введенням у розчин феромагнітних елементів у зовнішньому магнітному полі. Цей спосіб інтенсифікує різні промислові процеси, екологічно безпечний і не енергоємний.

Приведена принципиальная схема магнитного сепаратора колончатого типа СМК 25-001 с постоянными магнитами и его техническая характеристика. Показана целесообразность и перспективность применения магнитных сепараторов на постоянных магнитах в химико-фармацевтической промышленности. Предложена формула для ориентировочной оценки производительности магнитного сепаратора.

Досліджено питання оптимізації магнітних систем залізовіддільників барабанного типу з постійними магнітами за критерієм мінімального об'єму магнітів у разі заданих значень продуктивності апаратів та магнітних параметрів використовуваних магнітів. Розроблено математичні моделі пондеромоторної сили в робочому об'ємі систем, які є аналітичними залежностями, що базуються на числовому розрахунку магнітного поля в об'ємі постійних магнітів за допомогою нелінійних векторних інтегральних рівнянь. Запропоновано метод числового розв'язання інтегральних рівнянь, який забезпечує скорочення об'єму оперативної пам'яті, зменшення часу розрахунку, підвищення стійкості та точності розв'язання. Здійснено оптимізацію магнітних систем методом покоординатного спуску, завдяки використанню аналітичних залежностей для середнього значення пондеромоторної сили в робочому об'ємі апаратів. Коректність результатів теоретичних розрахунків підтверджено експериментальними дослідженнями, проведеними на розробленій установці. Виготовлено дослідний макет залізовіддільника, на якому проведено випробування процесу сепарації та доведено працездатність апарату за мінімального об'єму постійних магнітів.

Обгрунтовано практичне застосування традиційної градієнтної формули для розрахунку силового впливу магнітного поля шківа на феромагнітні витягнені тіла. Розроблено математичну модель процесу витягу з метою одержання нового рівняння траєкторії, розв'язання якого дало змогу одержати аналітичний вираз для необхідної сили витягу, як первинного параметра для проектування електромагнітного шківа. На базі модифікації схеми заміщення електромагнітної системи двополюсного шківа розроблено методику визначення раціональних параметрів цієї системи (за критерієм мінімуму споживаної енергії), що дозволяє максимально врахувати реальний розподіл магнітних потоків. Одержано апроксимації для визначення раціональних геометричних параметрів електромагнітної системи шківа типорозміру 65-63.

Освещены теоретические и практические аспекты совершенствования конструкций и методов расчёта магнитных сепараторов (МС). Проведен системный анализ известных конструкций МС с использование результатов исторических и патентно-информационных исследований. Предложены новые методологические инструменты для решения задач поискового проектирования (ПП) МС. Приведена систематика расширяющегося разнообразия МС как информационно-инновационная основа их ПП. Выполнен направленный синтез новых структурных вариантов МС с использованием закона гомологических рядов. Представлены разнообразные подходы, существующие в инженерной практике, к решению задач расчёта МС.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л116.23-51

Рубрики:

Видобування з сипких матеріалів сталевих і чавунних тіл

Шифр НБУВ: Ж43601 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розв'язано науково-прикладну проблему системного проектування магнітних сепараторів різних видів у напрямку вдосконалення моделей та методів структурного передбачення та спрямованого синтезу, розробки основ систематики, інформаційного, методологічного та математичного забезпечення. Визначено генетично припустиме різноманіття та кількісний склад видів магнітних сепараторів. Розроблено основи генетичної систематики функціонального класу магнітних сепараторів. Здійснено структурне передбачення на рівні видів з застосуванням закону гомологічних рядів. Розроблено генетичну модель структуроутворення видів магнітних сепараторів і здійснено спрямований синтез нових структурних різновидів магнітних сепараторів. Одержано аналітичні вирази для визначення вихідних параметрів на проектування синтезованих структур. Для синтезованих циліндричних структур магнітних сепараторів уточнено розрахунковий вираз для мінімально необхідної сили вилучення з урахуванням характеру робочого процесу. Теоретично й експериментально обгрунтовано спрямований вибір оптимальних технічних рішень на початкових етапах проектування магнітних сепараторів.

Проведен уточненный структурно-системный анализ функционального класса полиградиентных магнитных сепараторов (ПГМС). На основании анализа определен полный видовой состав данного функционального класса. Получена информация о структуре неизвестных на данный момент эволюции класса видов, составляющих инновационный потенциал класса ПГМС. Рассмотрены особенности процедуры идентификации генетического кода. Построена филогенетическая модель макроэволюции ПГМС.

У результаті огляду конструкцій шківних електромагнітних сепараторів виділено конструкцію електромагнітного сепаратора, який є електромагнітною системою, що має нерухому обмотку постійного струму, барабан у зборі з концентраторами магнітного поля й електромагнітний екран. Особливістю розробленої конструкції є розташування електромагнітної системи по обидва боки барабана у вигляді секторних виступів, кожен із яких має два сердечники, закріплені на боковинах, а також 4 котушки намагнічування, змонтовані по одній на сердечниках. Розроблено математичні моделі для визначення продуктивності та раціональних параметрів магнітної сепарації шківних електромагнітних сепараторів.

Наведено електромагнітну систему індуктора магнітного сепаратора, яку побудовано на основі статора трифазного асинхронного двигуна. Сформовано квазі-тривимірну математичну модель і викладено принцип розрахунку магнітного поля в об'ємі індуктора. Це засновано на методі плоско-ортогональних розрахункових моделей, що поєднують магнітні поля поперечного та поздовжнього перерізів індуктора. Сформовано комплекс граничних умов, що забезпечує адекватну структуру магнітного поля в робочій зоні індуктора. За допомогою програми FEMM виконано розрахунковий аналіз магнітного поля в двох перерізах індуктора.

Здійснено оцінку спектру силового поля в площині робочих зон досліджуваних структур поліградієнтних матриць електромагнітного сепаратора у двовимірній постановці. Наведено основні етапи обчислювального експерименту. Для розв'язання завдання по визначенню раціональних варіантів поліградієнтних матриць був задіяний метод порівняльного аналізу силових характеристик досліджуваних варіантів структур матриці з відповідними характеристиками базового варіанту сепаратора. Здійснений вибір раціональних геометричних параметрів пластинчастих елементів магнітної матриці сепаратора за критерієм ефективної площі робочої зони матриці. Проведений порівняльний аналіз одержаних даних з результатами інших дослідників.

Видобування небажаних феромагнітних предметів з різних сипучих матеріалів, що транспортуються стрічковими конвеєрами, найважче забезпечити через максимальну товщину шару очищуваного матеріалу для ділянки середини конвеєрної стрічки. Визначено завдання отримання наближеної формули для вихідного проектного значення напруженості магнітного поля в точках, розташованих над серединою зазору між похилими полюсними наконечниками П-подібної магнітної системи. Шуканий розрахунковий вираз отримано за відомою формулою для розрахунку плоскопаралельного поля двох розташованих в одній площині нескінченних пластин. Виконане відповідним чином її перетворення дало змогу знайти вираз для розрахунку поля між похилими поверхнями полюсних наконечників. Експериментальна перевірка, проведена на фізичній моделі та промисловому зразку, підтвердила прийнятність запропонованої формули для попередніх етапів розрахунків підвісних залізовідокремлювачів.

Показана доцільність використання генетичних операторів синтезу для моделювання внутрішньої структури поліградієнтних середовищ. Побудовано узагальнену генетичну модель структуроутворення поліградієнтних середовищ магнітних сепараторів, за допомогою якої визначено рівень їх генетичної складності. Визначено інтегральну функцію синтезу поліградієнтного середовища та побудовано генетичну модель, що визначає порядок застосування генетичних операторів синтезу. Як елементарний породжуючий елемент (моноструктура) середовища прийнята пластина у формі прямокутного трикутника. За допомогою правил симетрії синтезовано ізомерні композиції поліградієнтних середовищ. Проведено патентно-інформаційний пошук, у результаті якого виявлено структурні представники магнітних сепараторів, поліградієнтні середовища яких можуть бути віднесені до синтезованих ізомерних композицій. Визначено достовірність генетичної моделі структуроутворення поліградієнтного середовища шляхом порівняння результатів патентно-інформаційного пошуку й результатів синтезу. За результатами дослідження отримано патент на нове технічне рішення, чим підтверджена адекватність узагальненої генетичної моделі реальним процесам структуроутворення поліградієнтних середовищ магнітних сепараторів.

Проведено дослідження розподілу магнітної силової функції в робочій зоні дискового сепаратора нової конструкції, призначеного для очищення дрібнодисперсних сипких речовин, що транспортується стрічковим конвеєром, від небажаних феромагнітних домішок. Показано, що для створення в робочому об'ємі сепаратора необхідної топології магнітного поля та підвищення його енергоефективності доцільним є використання постійних магнітів. Обгрунтовано, що основною перевагою запропонованого пристрою на постійних магнітах є можливість самоочищення поверхні немагнітного обертового розвантажувального диску. Для вирішення основних задач дослідження застосовано метод скінченних елементів, реалізований у програмному середовищі COMSOL Multiphysics. Досліджено магнітну силову функцію, що діє на багатодоменні феромагнітні частинки. У зв'язку зі складністю просторової геометрії розподілу силового поля в робочій зоні дискового магнітного сепаратора розроблено тривимірну модель магнітної системи. Визначено вплив величини повітряного проміжку та, відповідно, ефективної довжини сектороподібних постійних магнітів на розподіл силової магнітної функції в робочій зоні. Показано, що у разі зміни повітряного проміжку, змінюється як розподіл силової функції по висоті робочої зони, так і величина силової дії. Надано рекомендації щодо використання магнітних систем з різними зазорами. Встановлено, що при вилученні феромагнітних включень має значення рівномірність розподілу силової функції в напрямку розгортання спіралі магнітів. Доведено, що магнітні системи з малими зазорами доцільно використовувати в сепараторах без розвантажувального диску. В цьому випадку магнітну систему можна встановлювати у безпосередній близькості до матеріалу, що сепарується, а очищення поверхні постійних магнітів здійснювати вручну по мірі накопичення на них вилучених феромагнітних включень. В результаті проведеного дослідження визначено раціональний розмір повітряного міжполюсного проміжку, що забезпечує максимальну величину силової дії та, відповідно, більш ефективну роботу магнітного сепаратора.

Проведено дослідження розподілу магнітної силової функції в робочій зоні дискового сепаратора нової конструкції, призначеного для очищення дрібнодисперсних сипких речовин, що транспортується стрічковим конвеєром, від небажаних феромагнітних домішок. Показано, що для створення в робочому об'ємі сепаратора необхідної топології магнітного поля та підвищення його енергоефективності доцільним є використання постійних магнітів. Обгрунтовано, що основною перевагою запропонованого пристрою на постійних магнітах є можливість самоочищення поверхні немагнітного обертового розвантажувального диску. Для вирішення основних задач дослідження застосовано метод скінченних елементів, реалізований у програмному середовищі COMSOL Multiphysics. Досліджено магнітну силову функцію, що діє на багатодоменні феромагнітні частинки. У зв'язку зі складністю просторової геометрії розподілу силового поля в робочій зоні дискового магнітного сепаратора розроблено тривимірну модель магнітної системи. Визначено вплив величини повітряного проміжку та, відповідно, ефективної довжини сектороподібних постійних магнітів на розподіл силової магнітної функції в робочій зоні. Показано, що у разі зміни повітряного проміжку, змінюється як розподіл силової функції по висоті робочої зони, так і величина силової дії. Надано рекомендації щодо використання магнітних систем з різними зазорами. Встановлено, що при вилученні феромагнітних включень має значення рівномірність розподілу силової функції в напрямку розгортання спіралі магнітів. Доведено, що магнітні системи з малими зазорами доцільно використовувати в сепараторах без розвантажувального диску. В цьому випадку магнітну систему можна встановлювати у безпосередній близькості до матеріалу, що сепарується, а очищення поверхні постійних магнітів здійснювати вручну по мірі накопичення на них вилучених феромагнітних включень. В результаті проведеного дослідження визначено раціональний розмір повітряного міжполюсного проміжку, що забезпечує максимальну величину силової дії та, відповідно, більш ефективну роботу магнітного сепаратора.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л116.23-51

Рубрики:

Видобування з сипких матеріалів сталевих і чавунних тіл

Шифр НБУВ: ДС49252 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Purpose. This research investigates the separation process performed by a magnetic separator. The magnetic separation process is used to isolate ferrous materials from those which are not. Hence, a prototype of a dry magnetic separator is designed. It should be said that this study defines the effect of different parameters (roll speed, magnetic force, and mass of silica sand particle) on separation efficiency. Methodology. The influence of several parameters of the magnetic separator such as magnetic force, centrifugal force, and properties of particle (mass, shape, etc.) were studied theoretically and simulated by SolidWorks software. The optimum conditions of the magnetic separator were obtained, and several trials were performed to find the point that results in a lower effect of roller speed and a higher effect of the magnetic force on the particle in order to achieve higher separating efficiency. Findings. The results show that the centrifugal force are the most important variable influencing separating efficiency. Moreover, it was found that blade angle magnitude of (174) degree with magnetic force between (1.71E-05 to 6.3E-05 N) and roll speed from (84 to 105 rpm) are the optimum separating conditions to reach higher rate of the separating process. Originality. This is the first time that the effect of the gap distance between the magnet and the feeding particles on the magnetic force has been studied. Furthermore, the effect of centrifugal force on magnetic separator force is investigated theoretically and numerically in order to be compared for different parameters. Practical value. The new prototype design of the magnetic separating unit is promising and efficient since the parameters can be varied based on the type and characteristics of materials. It is also revealed that separating time of the materials is reduced. Hence, this type of construction of a magnetic separator is recommended for industrial applications.

Увагу присвячено вирішенню актуального наукового завдання з визначення удосконалених структур пластинчастих матриць поліградієнтних електромагнітних сепараторів для вилучення феромагнітних частинок з дисперсних середовищ із використанням сукупності системних методів синтезу й аналізу для підвищення ефективності видалення феромагнітних домішок розміром до 1 мм. Дістали подальшого розвитку структурно-системні дослідження функціонального класу магнітних сепараторів, що дозволило визначити межі існування, кількісний склад і генетичну структуру видів поліградієнтних магнітних сепараторів. Здійснено спрямований пошук нових структурних варіантів пластинчастої поліградієнтної матриці на основі трикутних породжувальних елементів шляхом моделювання процесів структуроутворення функціонального класу магнітних сепараторів. За результатами дослідження розроблено нові технічні рішення магнітних систем електромагнітного сепаратора, структури яких попередньо були синтезовані за допомогою методів генетичного моделювання та перетворень симетрії, що підтверджено відповідними патентами України. Проведено дослідження ступеня неоднорідності магнітного поля й оцінку спектру силового поля в площині робочих зон синтезованих структур, що дозволило визначити раціональні структурні варіанти матриць на основі параметру ефективної площі робочої зони. Запропоновано підхід до визначення граничної умови (векторного магнітного потенціалу) двовимірних розрахункових областей, який ґрунтується на дослідженні просторового розподілу магнітного поля в робочій зоні електромагнітного сепаратора. Запропоновано удосконалену конструкцію поліградієнтного електромагнітного сепаратора, в якій суміжні ряди паралельних феромагнітних пластин матриці встановлено із чергуванням трикутних виступів і впадин у протилежних напрямках, що забезпечує більш рівномірний розподіл локальних зон високої інтенсивності та підвищення неоднорідності магнітного поля в робочому об'ємі матриці. Встановлено, що при зміні форми трикутних пластин на трапецеїдальні при незмінному максимальному значенні напруженості магнітного поля у повітряному проміжку параметр ефективної площі робочої зони збільшується майже у 2 рази.