автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности электромагнитной сепарации сыпучих продуктов применением концентраторов магнитного поля

На правах рукописи

003484317

СОКОЛОВ Сергей Александрович

СЕПАРАЦИИ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ ПРИМЕНЕНИЕМ КОНЦЕНТРАТОРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Челябинск - 2009

003484317

Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности энергетики Федерального государственного образовательного учрежден высшего профессионального образования «Курганская государствен! сельскохозяйственная академия им. Т.С.Мальцева»

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Чарыков Виктор Иванович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, доцент Попов Виталий Матвеевич

Ведущая организация

- кандидат технических наук Дергач Василий Иванович ГНУ Курганский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится 18 декабря 2009 г., в 10 часов на заседании дисс тационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО «Челябинская государ венная агроинженерная академия» по адресу: 454080, г. Челябинск, Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинской сударственной агроинженерной академии.

Автореферат разослан 12 ноября 2009 г. и размещен на официалы сайте ФГОУ ВПО ЧГАА http://www.csaa.ru 12 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор _ Басарыгина Е.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Надежное снабжение страны продо-гьствием и сельскохозяйственным сырьем является важнейшей задачей арной политики правительства РФ и региональных структур управле-I в современных условиях. Основное требование при этом предъявляет-к качеству получаемой сельскохозяйственной продукции.

Производство качественной продукции предопределяет обеспечение срабатывающих отраслей АПК технологичными машинами и оборудо-шем.

Одними из основных продуктов питания являются мука и крупа, на жзводство которых затрачивается ежегодно около четвертой части все-валового сбора зерна.

На всех этапах технологического процесса переработки зерна или шонентов комбикорма большое значение придают операциям очистки различных примесей. В число таких примесей, засоряющих зерно и >дукты его переработки, входят металломагнитные примеси. Размеры и эмы примесей разнообразны: от мельчайших пылинок до кусков, по мерам, намного превосходящим зерно. В одних случаях это могут быть ;тицы, появляющиеся в результате изнашивания рабочих органов ма-н, других - попавшие в зерно металлические предметы и фрагменты алей машин, частицы шлака, железной руды и окалины.

Засорения зерна и продуктов его переработки металломагнитными шесями приводят к ускоренному износу технологического оборудо-шя, возникновению пожаров и взрывов пыли, например, когда возни-:т при попадании кусочка металла в рабочее пространство таких ма-н, как молотковая дробилка или вальцовый станок.

В этой связи на элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормо-с предприятиях удаление металломагнитных примесей из сыпучих про-:тов посредствам электромагнитной сепарации является одним из важ-[ших мероприятий, способствующих повышению качества данной сме-и степени безопасности процесса переработки, защите мукомольного, юильного и другого оборудования от поломок из-за попадания в ис-щый продукт ферромагнитных включений.

Поэтому на производственно-технологических линиях перед каждой ппой дробильных и измельчающих машин, а также на контроле каче-а готовой продукции устанавливают машины для о чистки ее от метал-1агнитных примесей.

К настоящему времени накоплен значительный теоретический экспериментальный материал, по применению электромагнитных сепа торов в сельском хозяйстве.

Диссертация выполнялась в соответствии с общесоюзной отрасле] программой 0.51.21. «Разработать и внедрить новые методы и техничес] средства электрификации сельского хозяйства» и перечнем республик ских целевых программ, п. 29 «Разработать основные направления дол срочной технической политики, систему энергетического обеспечен развития автоматизации производства и экологии энергетических сред в сельскохозяйственном производстве России» (приказ №10 от 17.03.5 по Главному управлению вузов Минсельхозпрода России).

Цель работы - повышение эффективности электромагнитной се рации сыпучих продуктов применением концентраторов магнитного по.

Задачи исследования:

1. Провести анализ известных технологий и установок по разделен механических смесей твердых тел, отделения от них примесей, уде.! особое внимание очистке сухих сыпучих продуктов от металличеа примесей.

2. Обосновать целесообразность применения электромагнитного влечения металломагнитных примесей из зерна и комбикорма в проце свободного падения их в неоднородном магнитном поле.

3. Разработать теоретические положения по определению констр тивных параметров концентраторов магнитного поля и математическ модель процесса очистки сухих сыпучих продуктов электромагнитнь: сепараторами.

4. Установить влияние размеров рабочей зоны электромагнитных параторов, оснащенной горизонтальными, вертикальными и круглы концентраторами на показатели процесса сепарации. Выявить законом ности извлечения металлических примесей из сухих сыпучих продуктов.

5. Разработать опытную установку с концентраторами магнит» поля, произвести производственные испытания и оценить экономическ эффективность очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от ] таллических примесей.

Объект исследования. Процесс очистки сухих сыпучих сельско зяйственных продуктов от металлических примесей на электромагнита сепараторе.

Предмет исследования - закономерности влияния конструктивн параметров концентраторов электромагнитного поля на полноту извле ния металломагнитных примесей из сухого сыпучего продукта.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Разработан новый принцип электромагнитной очистки сухих сы-чих сельскохозяйственных продуктов от металломагнитных примесей с пользованием концентраторов электромагнитного поля.

2. Разработана математическая модель и получены закономерности оцесса сепарации в рабочей зоне электромагнитного сепаратора с гори-тгальными, вертикальными и круглыми концентраторами при свобод-м падении сухой сыпучей смеси, содержащей металломагнитные при-си.

3. Обоснованы рациональные конструктивные параметры концентра-ров электромагнитного поля трех модификаций (горизонтальной и вер-кальной линейной и круглой конструкции).

4. Предложены технические решения структуры электромагнитного паратора (с круглыми концентраторами на полюсном наконечнике) для [бора конструктивных параметров в соответствии с требуемой произво-тельностью.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

На основе проведенных в рамках диссертационной работы исследо-ний:

- разработан, изготовлен и внедрен в сельскохозяйственное произ-дство электромагнитный сепаратор УСС-1 для сепарации сухих сыпу-IX продуктов;

- разработаны рекомендации по использованию электромагнитных параторов в технологических процессах перерабатывающих отраслей ПК, основанные на результатах работы 65 сепараторов, установленных I различных предприятиях Российской Федерации, в частности на Кур-нском и Голышмановском хлебокомбинатах, Мишкинском, Бердюж-:ом и Казанском хлебоприемных предприятиях, Курганском цехе мясо->стной муки, Туймазинском и Бугульминском фарфоровых заводах и >угих;

- результаты исследований используются в учебном процессе Курдской государственной сельскохозяйственной академии им Т.С. Маль-:ва (акты внедрения в приложениях VIII, IX, X в диссертации).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы жладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-зактических конференциях ЧИМЭСХ - ЧГАУ (г. Челябинск, 1991-2007 '.), научно-технических конференциях КСХЙ- КГСХА (г. Курган, 1988-)07 гг.); Всероссийской научно-практической конференции, посвящений 60-летию Курганской области «Наука сельскому хозяйству» (г. Кур-

ган, 2004 г.), на региональной экологической конференции «Экология здоровье - безопасность жизнедеятельности» (г. Курган, 2002 г.), на 1 региональной научно-практической конференции (г. Кемерово, 2002 г.), 3-й и 4-й Международных научно-технических конференциях «Энер1 обеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве» (г. Москва 20( 2004 гг.), на научно-технических советах АПК Курганской области Курган, 2002; г. Курган, 2003), на конференции молодых ученых «Вкл молодых ученых в реализацию приоритетного национального проек «Развитие агропромышленного комплекса» (г. Троицк, 2007г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных раб< отражающих основное содержание работы и новизну теоретических I шений, из них 3 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных В/1 России, получено положительное решение по заяв №2008107362/03(007969) от 26.02.2008 г. на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литерату] (134 наименования) и приложений.

Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и с держит 44 рисунка, 50 таблиц, 13 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформул рована цель и задачи исследований, научная новизна и практическая це ность работы, конкретизируется объект и предмет исследования, приЕ дятся основные положения работы, выносимые автором на защиту, отр жены вопросы реализации и апробации полученных результатов.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» обе нована актуальность повышения качества очистки сыпучих сельскохозя ственных продуктов от металлических примесей.

Качество продуктов характеризуется системой качественных пока: телей, имеющих количественное значение.

Отличительной особенностью качества продукта в сельском хозяйс ве является зависимость его качественных показателей от условий вне] ней среды, способов организации производства, заготовки, переработки хранения.

В соответствии с государственным стандартом содержание метал примесей в муке не должно превышать 3 мг/кг, в комбикорме - 30 мг/кг, мясокостной муке - 200 мг/кг. Наличие металлических частиц с режущи? краями не допускается. Проведенные замеры на ряде мелькомбинатов

жбикормовых заводов Курганской области показали, что при сущест-:ующей технологии очистки количество металлических примесей в муке элеблется от 3 до 7 мг/кг, в комбикорме - от 35 до 53 мг/кг.

Проведенный систематический анализ показывает, что наиболее многочисленная группа включений составляет от 40 до 48 мг в 1 кг ком-жкорма, что выше нормы (на 33...60)%.

Вероятность распределения металлических примесей в комбикормах _:о массе показана на рис. 1.

Решением проблемы очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей занимались отечественные ученые, эеди которых необходимо отметить К.А. Блинова, В.Ф. Сумцова, Ю.И. (Голдаля, B.C. Зуева, Т.А. Егорова, А Я. Соколова, А.Б. Демского, В.В. I ортинскогои др.

В настоящее время работа в данном научно-техническом направлении успешно продолжается. Наиболее перспективным является использование электромагнитных сепараторов с концентраторами магнитного поля, позволяющих осуществлять очистку полюсных наконечников от ме-таллопримеси в безградиентной зоне без применения технологических пауз.

Pi

0,3 -т —.....— ■ - -------- -----------------------

0,25--■' I-

0,15

0,1

0,05

35-37 37-39 39-41 41-43 43-45 45-47 47-49 49-51 51-53 J,мг/кг

Рисунок 1 - Гистограмма вероятности распределения металлических примесей в комбикормах по массе

Анализ литературных публикаций позволил сформулировать раб чую гипотезу. Требуемое (заданное) качество очистки сухих сыпучр сельскохозяйственных продуктов может быть достигнуто применение электромагнитных сепараторов с неоднородным магнитным полем межполюсном зазоре), для создания которого необходимы соответствуй щие концентраторы электромагнитного поля.

На основе проведенного анализа была поставлена цель работы, д] достижения которой определены задачи исследования.

Во второй главе «Теоретические исследования работы электр магнитной установки для очистки от металлических примесей сып чих сельскохозяйственных продуктов» рассмотрены следующие вопр сы:

- анализ факторов, определяющих процесс отделения металличесю примесей в электромагнитной установке;

- математическая модель процесса очистки сухих сыпучих сельсю хозяйственных продуктов от металлических примесей;

- определение электромагнитных сил, необходимых для извлечен! ферромагнитных частиц из сыпучих сельскохозяйственных продуктов.

На металлическую частицу, помещенную в магнитное поле, действ> ет магнитная сила

= (2.1)

где Уг - объем частицы, м3; //0 - магнитная проницаемость в вакууме, Гн/м; В - магнитная индукция, Тл.

Учитывая, что магнитная индукция в рабочем зазоре установк имеющей концентраторы, изменяется по экспоненциальному закону

( 4'

в = вт-ьв

1-

<1.

(2.2)

где Втах- максимальное значение магнитной индукции, Тл; Втт- минимальное значение магнитной индукции, Тл; й\ - расстояние от точки измерения до полюса, м; йп - конструктивная постоянная. Магнитная сила в рабочем зазоре

V А В

м 0м<1 „

вт1„ -е + А В

2 X

<1 ,

(2.3)

Вопросами определения силы сопротивления, возникающей при ижении частицы в слое рабочей смеси, занимались многие ученые в [ежных работах. Так, например, имеются работы по определению сил противления при движении частиц в формовочной смеси в литейных хах, при отделении сорняков от зерновых злаков в магнитном поле, при боте сельскохозяйственных машин и орудий на обработке земли.

На силы сопротивления должны оказывать влияние многие факторы, кие как, форма и размеры ферромагнитной частицы, коэффициенты тре-1я частицы в слое среды, свойства самой среды, такие ее показатели как ютность, прочность, связность, влажность, сыпучесть, угол еетественно-откоса и т.д.

Сила сопротивления движению частицы в рабочем слое

Ре=ККур&, (2.4)

где V - скорость частицы, м/с;

р - плотность среды, кг/м ;

5 - площадь проекции тела на плоскость перпендикулярную на->авлению движения, м2;

Ку, - коэффициент сопротивления, м/с;

К - безразмерный коэффициент сопротивления.

Эксперимент проводился при постоянных: влажности смеси, прочно-и смеси, механическом составе, коэффициенте трения частицы в смеси, )торые учитываются с помощью коэффициентов К. Принимаем допуще-iя, что К\.. .Кп равны 1 и ими можно пренебречь.

Силу сопротивления перемещению частицы по оси ОХ запишем:

(2.5)

Эффективность электромагнитной сепарации во многом зависит от >го, насколько больше магнитная сила /%,„ действующая на металличе-сую частицу, по сравнению с силой сопротивления и инерционными шами.

Пусть имеется электромагнитное поле в котором движется, свободно эдая, сыпучая смесь. На частицы этой смеси действуют определенные иы (рисунок 2).

Процесс сепарации возможен только в том случае, если время дви-ения частицы 12 по оси ОХ от ее местонахождения до магнитного полюса еньше времени движения частицы ^ по оси ОУ от ее местонахождения э края рабочей зоны сепаратора:

¡2 < (2.6)

Для определения 12 и 11 необходимо составить уравнения движен: частицы вдоль осей ОХ и ОУ :

™ = ~ Рсх • ту = ту-Гсу. (2.7)

Учитывая, что .. \ „ г

<У 2 ' у '

Fí.к - сила сопротивления движению металлической частицы в

среде материала по оси ОХ; Рсу - аэродинамическая сила сопротивления воздушной среды движению частицы по оси ОУ.

Рисунок 2 - Принципиальная схема силового взаимодействия на частицу в электромагнитном сепараторе

Решение данного дифференциального уравнения имеет вид:

+ 1

2?

А

(2.9)

где: а

Из этого уравнения определяется 1].

Сурб '

На частицу при движении ее вдоль оси "ОХ' действуют две силы: Рмх - магнитная сила сепаратора и Рсх - сипа сопротивления движению частицы, возникающая от сопротивления рабочей смеси движению частицы. Под действием этих сил частица будет двигаться по оси «ОХ». Если сила

> У7«, то частица будет ускоренно двигаться по оси «ОХ» в направлении силы

Дифференциальное уравнение движения частицы вдоль оси «ОХ» удет иметь вид:

(2.10)

Подставляя в это уравнение значения сил ¥ш и Рсх, получим:

тх = ■

УАВ

Iх ^

В^е +АВе ""

-ККурБу:

тх + ККурБу =

У.В„:. АВ

Л , КВт]п (АЗ)2

Разделив на массу "т" и заменив V на х, получим:

г

^ , ККуРБ ._^У,ВШПАВ ~ | У,(АВ) .

т р0 рс1„т РоМ<1„1п

(2.11)

(2.12)

Из (2.12) определяется величина времени нахождения частицы в ежполюсном пространстве 12\

Ап Ъ-г Ап

где

Ь+г(. л

В • +2АЯГ

ГПШ /

2 г

с1 В с1

тах и

2 Ятш+2Д£

= Д,.

Сравнивая величины ^ и ^, т.е. используя критерий - ^ можно тределить работоспособность установки с применяемыми концентрато-

1ми.

В третьей главе «Программа и методики экспериментальных ис-[едований» показано, что программой экспериментов предусматривать подтверждение сформулированной рабочей гипотезы, проверка порченных аналитических выражений, определение оптимальных режимов [истки, обоснование конструктивных параметров концентраторов.

Главной целью проводимых экспериментальных исследований явля-ся обоснование и подтверждение теоретических предпосылок и конст-'ктивных параметров, рассчитанных в главе 2, при которых имеется воз-жность повышения эффективности очистки сыпучих сельскохозяйст-

венных продуктов от металлических примесей в электромагнитной ус новке (сепараторе).

Объектом экспериментального исследования является процесс : влечения металлических примесей из сухого сыпучего продукта. Из а] лиза основных характеристик работы опытной установки за основе фактор при проведении экспериментальных исследований была взята, I наиболее важный показатель, величина магнитной индукции. При эт параллельно фиксировали степень очистки продукта.

Исследования были организованы в соответствии со следующи принципами:

1. Выполнение основного объема исследований с помощью лаборат« ных средств.

2. На производственные испытания переносится та часть исследоваш при которых необходимо более точное приближение к реальным } ловиям. Для проведения таких испытаний была изготовлена эл( тромагнитная установка (глава 4).

3. Увязка всех видов испытаний на различных уровнях с учетом зна1 ний исследуемых характеристик, точности измерений, воспроизЕ димости испытаний, а также требований к завершенности испьг ний.

4. Оценка достаточности и правильности выбора испытательного об рудования, контрольно-измерительных средств, математического программного обеспечения.

Программа экспериментальных исследований включала в себя разр ботку лабораторной установки и методику экспериментальных исследо! ний. Предусматривалось проведение однофакторных постановочных э* периментов и многофакторных экспериментов для определения ош мальных параметров горизонтальных, вертикальных концентраторов концентраторов с отверстиями.

В задачу исследования входит отбор факторов, влияющих на проце отделения металлических примесей от комбикорма и муки. Из анали теоретических исследований и имеющихся зависимостей были выдeлeí четыре основных фактора, влияющих на процесс отделения: диаметр ко центратора (высота гребня для горизонтальных и вертикальных конце траторов) магнитного поля, расстояние между концентраторами, величи: подводимого напряжения.

Измерение магнитной индукции (В) в зоне сепарации проводило миллитесламетрами Ф4354/1 и ТП2-2У, предназначенными для измерен] магнитной индукции постоянных магнитных полей. Прибор Ф4354/1 им

ет миниатюрный германиевый датчик, который позволяет производить змерения магнитной индукции в межполюсных зазорах размером от 1мм выше. Также использовался ВЕ-МЕТР-АТ-002 измеритель параметров лектрического и магнитного полей.

Для экспериментальных исследований были изготовлены сменные однотипные полюсные наконечники с горизонтальными, вертикальными и руглыми концентраторами.

Общий вид полюсных наконечников с концентраторами представлен ;а рисунке 3.

Полюсные наконечники были изготовлены из стали 30. Размеры всех олюсных наконечников одинаковы: 350x140 мм.

Плоский полюсный наконечник был закрыт немагнитной текстоли-овой прокладкой, крепящейся к нему с помощью четырех медных немаг-итных болтов.

Для создания закрытой рабочей зоны электромагнитной установки были сделаны боковины Т - образного сечения, четко фиксирующие зазор [ежду полюсными наконечниками.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследова-

[ий» представлены данные проведенных исследований.

В результате экспериментальных исследований установлено, что ве-ичина магнитной индукции и характер ее распределения в межполюсном азоре зависят от диаметра или высоты гребней концентраторов на актив-

а - горизонтальными; б - вертикальными; в - круглыми Рисунок 3 - Полюсные наконечники с концентраторами

ном полюсе, расстояния между отверстиями или гребнями, величины 1 пряжения на катушке намагничивания и расстояния между полюсами. Ь пряжение питания катушек выбиралось опытным путем по максималы му значению магнитной индукции, принято 10 и 20В (рис.12).

На рисунке (4...7) изображена серия кривых, отражающих завис мость магнитной индукции на различных расстояниях от концентрате по ширине межполюсного зазора для и=10В и 20В при общей ширине : зора й = 25мм.

Ю 20 мм

с1,мм

а-напряжение 17= 10В; б - напряжение 17 = 20В

1 - высота в зазоре И = 60 мм;

2 - высота в зазоре А =120 мм Рисунок 4 - Зависимость магнитной

индукции на горизонтальных концентраторах от расстояния в зазоре

а-напряжение 17 = 10В; б - напряжение 17 = 20В

1 - высота в зазоре к = 60 мм;

2 - высота в зазоре к = 120 мм Рисунок 5 - Зависимость магнитной индукции на вертикальных концентраторах от расстояния в зазоре

Важнейшей характеристикой, влияющей на эффективность сепар ции является также протяженность зоны рабочего зазора с grad В, отли ным от нуля, т.к. в зоне, где градиент магнитной индукции равен или бл зок к нулю, магнитная сила будет очень мала и извлечение магнитш частиц из смеси будет не эффективным.

На рисунках 8 и 9 показано влияние напряжения питания электр. магнита и ширины рабочей зоны сепаратора (расстояния между полк ными наконечниками) на протяженность зоны с %гас1 В, близким к нулю.

Как видно из этих рисунков, протяженность безградиентной зоь (зоны низкой эффективности сепарации) мало зависит от типа концентр тора и напряжения питания электромагнита.

Уменьшение расстояния между полюсными наконечниками от 25 до 15 мм за-:тно влияет на протяженность зоны с низкой эффективностью сепарации: она [еньшается с 70% от общей ширины рабочей зоны до 40% для всех исследованных пов концентраторов.

а-напряжение С/= 10В; 6 - напряжение и= 20В

1 - высота в зазоре И - 60 мм;

2 - высота в зазоре к = 120мм Рисунок 6 - Зависимость магнитной индукции на концентраторе от расстояния в зазоре для полюсного наконечника с отверстиями

а - напряжение £/= 10В; б - напряжение 11= 20В. 1 - горизонтальные; 2 - круглые; 3 - вертикальные Рисунок 7 - Зависимость магнитной индукции на концентраторе от расстояния в зазоре для разных типов концентраторов при двух напряжениях

Из этого следует, что для увеличения эффективности сепарации не-ходимо исключить прохождение сепарируемого материала через зону с лым градиентом Д т.е. необходимо перекрыть безградиентную зону магнитной прокладкой. Во втором случае сепаратор должен иметь два гивных полюса.

В результате экспериментов, проведенных по методике активного анирования, получены уравнения регрессии, адекватно описывающие оцесс очистки для горизонтальных концентраторов (4.1), вертикальных нцентраторов (4.2) и концентраторов с отверстиями (4.3). =80+37,25x1 + 33,5x2+35Д5х3 + 46,5х,х2+45х,х3 +47х2х3+42,5х,2+32х22+33,5х3 (4.1)

=90+14,6х, +32х2+20^х3+24^5х1х2+34)0х1х3+ 17^5х2х3+29^х,2+37Д5х22+22^х32 (4.2)

г У] У2,У3 - магнитная индукция в межполюсном пространстве, мТл; - напряжение питания электромагнита; х2 - высота гребней; х3 - рас->яние между гребнями, мм;

У3=94+ 16,25x1 + 12,5х2+11,75хз+15,5х1х2+ 19х,х3 + 15,5х2х3+35х,2 + 16,5х22+24х32 (4.3) где У,У2У3 - магнитная индукция в межполюсном пространстве, мТл; X] - диаметр отверстия; х2 - расстояние между отверстиями, мм; хз - г пряжение питания электромагнита, В.

40% 50% 70%

20 4 мм

В,

мГп

200 ПО }60 140 120 100 ¡0

б)

1 2 3

1 а)

2 3

40% 50% 60%

60% 70%

Ю ¡5 20 4 Г)

а - напряжение \]- 10В; б - напряжение 11= 20В; 1 - расстояние в зазоре с? = 150 мм; 2 - расстояние в зазоре с! = 200 мм; 3 - расстояние в зазоре й = 250 мм

Рисунок 8 - Зависимость магнитной индукции на вертикальных (в) и горизонтальш (г) концентраторах от расстояния в зазоре в,

15 20 ¿им

а - напряжение 11= 10В; б - напряжение и = 20В; 1 - расстояние в зазоре с/ = 150 мм; 2 - расстояние в зазоре й? = 200 мм; 3 - расстояние в зазоре <5? = 250 мм

Рисунок 9 - Зависимость магнитной индукции на концентраторах полюсного наконечника с отверстиями от расстояния в зазоре

Анализ уравнений регрессии позволил установить, что для достиже-1я наибольшего отклика магнитной индукции необходимы следующие 1раметры концентраторов:

горизонтальные - напряжение питания электромагнита - 20В; высота ебня - 8мм; расстояние между гребнями - 7мм;

вертикальные - напряжение питания - 20В; высота гребня - 8мм; рас-ояние между гребнями - 14мм;

концентраторы с отверстиями - диаметр отверстия - 21мм; расстоя-1е между отверстиями - 4мм; напряжение питания электромагнита - 20В.

Использование данных концентраторов позволяет поднять эффектность очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металли-ских примесей до 96%.

На основании проведенных исследовании произведена конструктив-я разработка электромагнитной установки для сепарации сухих сыпучих льскохозяйственных продуктов под условным названием УСС. Основ -ю геометрические параметры определялись по данным исследований стоящей работы и литературным источникам. В основу разработки был ложен системный подход.

Электромагнитный сепаратор УСС-1 (рис.10) содержит магнитную стему, включающую магнитопровод 1, полюсные наконечники 2, маг-[тный ротор 3, намагничивающие катушки 4. Магнитный ротор 3 враща-ся и налипшие на него магнитные частицы снимаются скребком 5. Вра-;ние ротор получает от привода 6 через зубчатую коническую пару 7 и л 8. Опирается ротор на упорный шарикоподшипник 9, защита которого пыли производится сальниковым уплотнением (на схеме не показано) и зиновыми уплотнителями 10, расположенными на роторе 3. Смазка дшипников (скольжения и качения) осуществляется через резьбовое от-рстие, закрытое штифтом 11. Подача сепарируемого материала произ-дится через загрузочный бункер 12. Для предотвращения заштыбовки и липания материала на детали бункера на его стенки на специальном онштейне установлен электродвигатель 13, на валу которого располо-;на дебалансовая шайба 14. Бункер снабжен отсекателем 15 и разрых-ющей решеткой 16. При наличии крупных частиц, размеры которых евышают проходное сечение сепаратора, они решеткой 16 направляют-в патрубок 17, откуда посредством заслонки 18 поступают в тару.

Для повышения надежности работы и эффективности магнитной се-рации на магнитном роторе концентраторы магнитного поля выполнены виде глухих отверстий 19, заполненные немагнитным материалом. Су-:ственное повышение эффективности сепарации обеспечивается за счет

того, что между полюсным наконечником 2 и магнитным ротором 3 в бочем зазоре установлена немагнитная прокладка 20, при этом зазор м< ду немагнитной прокладкой и магнитным ротором выполнен уменыш щимся в вертикальном направлении (конусная щель) до минимальн возможного, по условиям заштыбовки зазора, который в нижней части ны сепарации не меняется.

Сепарируемый материал подается через загрузочный бункер 12 в ну сепарации, где магнитные частицы притягиваются к ротору, вынося из магнитного поля и скребком 5 снимаются в сборник отходов 21, а о1 щенный немагнитный материал поступает в специальную тару или конвейер.

13

Рисунок 10 - Электромагнитный сепаратор УСС 1

Рисунок 11 - Общий вид сепаратора УСС-1

В, мТл

■горизонтальные -♦-круглые -^вертикальные

Рисунок 12 - Зависимость магнитной индукции от напряжения

В пятой главе «Технико-экономическая значимость результатов /следований» сделан расчет экономической эффективности от внедре-я электромагнитного сепаратора УСС-1.

В результате проведенных исследований установлено, что использование электромагнитного сепаратора УСС-1 для очистки комбикорма по-.злило повысить производительность процесса очистки и улучшить ка: :тво очистки. При сравнении работы электромагнитного сепаратора 'СС-1 за базовую машину принят электромагнитный сепаратор ЭМ101, < наиболее близкий по принципу действия. Годовой экономический эф-1 ::кт составил 2805,4 руб/т. Основная прибыль достигается за счет пере-

вода большей части продукции 3 сорта после очистки в высшие сорта др гой ценовой категории.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ научно - технической и патентной литературы показыва« что существующие технологии электромагнитной сепарации (с приме! нием магнитных шайб и шкивов) не обеспечивают требуемое качест очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металломг нитных примесей в виду низкой напряженности магнитного поля в раб чем зазоре.

2. Подтверждена гипотеза о достижении требуемого качества очис ки сухих сыпучих продуктов за счет создания неоднородного электромг нитного поля в рабочем зазоре применением концентраторов электроме нитного поля, позволяющего увеличить величину магнитной индукции концентраторах до 250 мТл, против базовых 90... 120 мТл.

3. По результатам изучения процессов разделения механических cv сей твердых тел обоснована целесообразность применения неоднородно магнитного поля (в рабочем зазоре концентраторов), воздействующего поток сухих сыпучих частиц, находящихся в свободном падении.

4. Показано, что применение величины магнитной индукции (не м нее 180 мТл) в рабочем зазоре концентраторов в качестве основного пар метра, влияющего на эффективность очистки сепарируемого продук (при условии движения частиц в зазоре за время не более 0,25 с), позвол ло установить оптимальные значения производительности при задание качестве, определяемом требованиями к допустимому содержанию мета ломагнитных частиц в продукте.

5. Использование разработанных теоретических положений и мат матической модели процесса извлечения металломагнитных примесей свободно падающего потока сухих сыпучих продуктов позволили опрел лить оптимальные конструктивные параметры концентраторов электр магнитного поля, что позволяет создавать установки с требуемыми уро нями (показателями) качества и производительности. В частности, уст новлено, что максимальная эффективность очистки с использованш концентратора с отверстиями достигается при следующих параметра диаметр отверстий концентратора - 18. ..21 мм; шаг 21 мм; глубина отве стий - 8 мм.

6. Производственные испытания и результаты последующих внедр ний ряда разработанных сепараторов трех модификаций (горизонтальш и вертикальной компоновок; с отверстиями) подтвердили высокую эффе

явность очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов (мука, омбикорм и т.п.), достигающую уровня 96.. .97 %.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Помогает электромагнит // вельский механизатор. -2002. - № 2. - С. 38.

2. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитный сепаратор СС-1 // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2004. -Ь5. - С. 29-30.

3. Чарыков В.И., Соколов С.А. Повышение работоспособности элек-юмагнитных установок для очистки сыпучих сельскохозяйственных эодуктов от металлических примесей. // Вестник КрасГАУ. - Краснощек: КрасГАУ, 2006. - выпуск 11. - С. 194.

Публикации в других изданиях:

1. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Машины для очистки сыпу-ix и жидких материалов от металлопримесей // Потенциальные возмож-эсти региона Сибири и проблемы современного сельскохозяйственного эоизводства. Материалы региональной конференции. - Кемерово: AHO ПЦ «Перспектива», 2002. - С. 186-187.

2. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитная безопас-эсть в производственных и бытовых условиях // Экология - Безопасность изнедеятельности: Материалы региональной научно-практической конвенции. - Курган: Курганский научный центр МАНЭБ, 2002.- С. 11012.

3. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитная безопас->сть в производственных условиях // Наука и образование Зауралья, ЮЗ,- № 1.- С. 32.

4. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Гецевич A.M. Масло снова [ботает // Сельский механизатор. - 2003. - №2. - С. 16.

5. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитный сепаратор [я очистки автотракторных масел // Материалы 3-й Международной 1нференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяй-ве». - Москва: ГНУ ВИСХН, 2003.- С. 215-217.

6. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Влияние конструкций ко центраторов на величину магнитной индукции в межполюсном простра стве сепаратора // Вестник ЧГАУ. -2003. - Т. 38. - С. 117.

7. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитная сепарац: продукции сельского хозяйства // Материалы Международной научн практической конференции, Курган, 2004. - С. 469.

8. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Конфигуратор электрома нитного сепаратора // Материалы Международной научно-практическ< конференции, Том 2.-Курган, 2004. - С. 477.

9. Соколов С.А. Обоснование формы концентраторов магнитного по. для повышения эффективности работы электромагнитных сепараторов Материалы XI международной научно-практической конференции. - Тр ицк, 2007. -С.149-152.

10. Чарыков В.И., Зуев B.C., Соколов С.А. Анализ эффективное электромагнитной сепарации в зависимости от типа концентраторов Вестник ЧГАУ. -2002. - Т. 37. - С. 72-73.

11.. Чарыков В.И., Зуев B.C., Соколов С.А. Теоретические аспекты о деления металломагнитных частиц в сепараторах УСС - 5М // Вестш ЧГАУ. -2003. -Т. 39. - С. 171-173.

12. Чарыков В.И., Зуев B.C., Романова В.Д., Соколов С.А. Электр магнитный сепаратор УСС-1. // Техническая документация. - Курга КГСХА, 1989. - 64 с.

13. Чарыков В.И., Зуев B.C., Маянцев A.B., Соколов С.А. Магнитнь силы сепаратора. // Материалы международной научно-практическс конференции «Достижения науки в реализацию национального проек «Развитие АПК». -Курган, 2006. - С. 175-176.

14. Чарыков В.И., МаянцевА.В., Соколов С.А., Зимина A.A. Алгорт расчета процесса электромагнитной сепарации в установках с концентр торами магнитного поля. // Материалы Международной научна практической конференции «Сто лет Сибирской маслодельной коопер ции». - Курган, 2007. - С. 211-212.

Подписано в печать 12.11.2009 г. Формат А5. Объем 1,0 уч.-изд.л Тираж 100 экз. Заказ № '1Ч8.Я

Введение.

1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Актуальность вопроса повышения степени очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.

1.2 Анализ существующих способов очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.

1.3 Причины низкой эффективности установок для очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.:.

1.4 Цель и задачи исследования.

2 Теоретический анализ работы электромагнитной установки для очистки от металлических примесей сыпучих сельскохозяйственных продуктов.

2.1 Анализ факторов, определяющих процесс отделения металлических примесей в электромагнитной установке.

2.1.1 Электромагнитные силы.

2.1.2 Силы сопротивления от воздействия среды.

2.2 Математическая модель процесса очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.

2.2.1 Дифференциальные уравнения движения частицы в магнитном поле по оси "ОХ".

2.2.2 Дифференциальные уравнения движения частицы по оси "OY".

Выводы

3 Методика экспериментальных исследований.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.1.1 Приборы и оборудование для экспериментальных исследований.

3.2 Методика исследования распределения магнитной индукции в межполюсном пространстве установки.

3.3 Модель электромагнитной установки.

3.4 Разработка концентраторов магнитного поля.

3.5 Методика расчета рабочей зоны электромагнитной установки.

3.6 Методика исследования влияния параметров концентратора на величину магнитной' индукции в межполюсном пространстве сепаратора.

3.7 Методика исследования эффективности электромагнитной очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов.

4 Результаты экспериментальных исследований.

4.1 Исследование распределения магнитной индукции в межполюсном пространстве установки.

4.2 Результаты исследования влияния параметров концентратора на величину магнитной индукции в межполюсном пространстве сепаратора.

4.2.1 Полюсные наконечники с горизонтальными концентраторами.

4.2.2 Полюсные наконечники с вертикальными концентраторами.

4.2.3 Полюсные наконечники с дырочными концентраторами.

4.3 Исследование влияния концентраторов магнитного поля на эффективность работы электромагнитных сепараторов.

4.4 Разработка, исследование и испытание электромагнитных установок для очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.

4.4.1 Требования к электромагнитным сепараторам сухих сыпучих материалов.

4.4.2 Разработка отдельных элементов электромагнитных сепараторов.

4.4.3 Электромагнитный сепаратор УСС

4.4 Исследование теплового режима сепаратора

Выводы по главе.

5. Технико-экономическая значимость результатов исследований

5.1 Расчет экономической эффективности от внедрения электромагнитного сепаратора УСС

5.2 Выводы по главе.

Надежное обеспечение страны качественным продовольствием и сельскохозяйственным сырьем является важнейшей задачей аграрной политики правительства РФ и региональных структур управления в современных условиях. Для осуществления вышеназванной задачи необходимо не только достижения устойчивого роста сельскохозяйственного и перерабатывающего производства, надежное снабжение страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем, но и обеспечение перерабатывающих отраслей высокотехнологичными машинами и оборудованием [87, 88, 89].

Мука и крупа являются одними из основных продуктов питания. На их производство затрачивается ежегодно примерно четвертая часть всего валового сбора зерна. Объем производства валовой продукции мукомольно-крупяной промышленности за последние годы растет. При этом особенно интенсивно развивается производство муки, крупы высоких сортов, а также гранулированных комбикормов.

На всех этапах технологического процесса переработки зерна или компонентов комбикорма большое значение придают операции очистки. В число различных примесей, засоряющих зерно и продукты его переработки, входят и металлические примеси. Размеры и формы таких примесей разнообразны: от мельчайших пылинок до кусков, по размерам, намного превосходящим зерно. В одних случаях это могут быть частицы, полученные в результате изнашивания, рабочих органов, машин, других - попавшие в зерно гвозди, частицы шлака, железной руды и окалины [101].

Вредные последствия засорения зерна и продуктов его переработки проявляются различным образом. Во-первых, это ускоренный износ обрабатывающих машин, во-вторых,-опасность: пожаров и взрывов пыли, поскольку искра легко возникает при попадании кусочка металла в рабочее пространство таких машин, как молотковая дробилка или вальцовый станок. Наряду с округлыми и гладкими частицами встречаются игольчатые и острые лепесткообразные частицы небольших размеров, которые, попадая в пищеварительные органы, могут их травмировать.

На элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормовых заводах удаление металлических примесей из сыпучих продуктов посредствам электромагнитной сепарации - одно из важнейших мероприятий, способствующих повышению качества данной смеси и повышению степени безопасности.

Поэтому перед каждой группой дробильных и измельчающих машин, а также на выходе готовой продукции необходимо устанавливать машины для очистки продуктов от металлических примесей.

В последние годы, после длительного застоя, предприятия отрасли хлебопродуктов начинают наращивать объемы производства, что требует их последовательного технического перевооружения, в том числе потребуется и высокоэффективная техника (дробильные и измельчающие машины, очистители и отделители).

К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал, посвященный применению электромагнитных сепараторов в сельском хозяйстве. Постоянные магниты и электромагниты используются для удаления металлических включений из сыпучих и жидких материалов. На комбинатах хлебопродуктов, элеваторах, мелькомбинатах, мясокомбинатах электромагнитные сепараторы применяются для того, чтобы защитить мукомольное, дробильное и другое оборудование от поломок из-за попадания в исходный продукт металлических включений. Но, с другой стороны, недопустимо наличие металлопримесей и в готовом продукте: муке, сенаже, колбасном фарше и др. [17,18,19,20].

Значительный вклад. • в решение проблемы очистки сельскохозяйственных продуктов от металлических включений внесли Басов А.М, Блинов К.А., Сумцов В.Ф., Голдаль Ю.И., Зуев B.C., Егоров Т.А., Соколов* А.Я., Данилин А.С., Демский А.Б., Гортинский В.В., [10,26,29,30,33,44,58,59,]. В теоретическом плане общие вопросы отделения металлических примесей рассмотрены в работах Авдеева Н.Е., Сумцова В.Ф., Чарыкова В.И., Зуева B.C.

Г, 48,79].

Данная работа посвящена развитию дальнейших исследований по проблеме электромагнитной сепарации сыпучих продуктов сельскохозяйственного назначения. Работа выполнялась автором с рядом сотрудников Курганской государственной сельскохозяйственной академии, среди которых автор с благодарностью отмечает Зуева B.C., Чарыкова В.И., Лапшина П.Н., Лапшина И.П., Аленькина В.И., Мокеева В.К.

Автор работы выражает искреннюю благодарность коллективам Челябинского ордена Трудового Красного Знамени государственного агроинже-нерного университета, Курганской государственной сельскохозяйственной академии им Т.С. Мальцева.

Диссертация выполнялась в соответствии с общесоюзной отраслевой программой 0.51.21. «Разработать и внедрить новые методы и технические средства электрификации сельского хозяйства и перечнем республиканских целевых программ», п. 29 «Разработать основные направления долгосрочной федеральной технической политики, систему энергетического обеспечения, развития автоматизации производства и экологии энергетических средств в сельскохозяйственном производстве России» (приказ №10 от 17.03.95г. по Главному управлению вузов Минсельхозпрода России).

Решению вопросов электромагнитной очистки сыпучих материалов сельскохозяйственного производства отвечают направление и конкретные задачи настоящей работы. Диссертация посвящена обоснованию параметров концентраторов магнитного поля для повышения качества сыпучих сельскохозяйственных продуктов путем извлечения из них металлических включений.

До настоящего времени разделение немагнитной и магнитной фракций производилось на установках типа «магнитная шайба» и «магнитный шкив» с разомкнутой магнитной системой, работающих по принципу «извлечения» металлических частиц из слоя сепарируемого материала. В работе предлагается производить разделение немагнитной и магнитной фракции в процессе свободного падения разрыхленной сепарируемой массы в вертикальной рабочей зоне электромагнитного сепаратора с концентраторами магнитного поля. Каждый концентратор магнитного поля прошел лабораторные и производственные испытания.

В основу расчета рабочей" зоны электромагнитного сепаратора положены теоретические положения, подтверждающие высокую эффективность электромагнитных систем данного типа.

Цель и задачи исследования. Цель исследования — повышение эффективности электромагнитной сепарации сыпучих продуктов применением концентраторов магнитного поля.

В соответствии с целью исследования поставлены и решены задачи:

1. Провести анализ известных технологий и установок по разделению механических смесей твердых тел, отделения от них примесей, уделив особое внимание очистке сухих сыпучих продуктов от металлических примесей.

2. Обосновать целесообразность применения электромагнитного извлечения металломагнитных примесей из зерна и комбикорма в процессе свободного падения их в неоднородном магнитном поле.

3. Разработать теоретические положения по определению конструктивных параметров концентраторов магнитного поля и математическую модель процесса очистки сухих сыпучих продуктов электромагнитными сепараторами.

4. Установить влияние размеров рабочей зоны электромагнитных сепараторов, оснащенной горизонтальными, вертикальными и круглыми концентраторами на показатели процесса сепарации. Выявить закономерности извлечения металлических примесей из сухих сыпучих продуктов. 5. Разработать опытную установку с концентраторами магнитного поля, произвести производственные испытания и оценить экономическую эффективность очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей.

Объект исследования. Процесс очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей на электромагнитном сепараторе с горизонтальными, вертикальными и круглыми концентраторами.

Предмет исследования - закономерности влияния конструктивных параметров концентраторов магнитного поля на полноту отделения металлических примесей от основной составляющей продукта.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Разработана новая методика электромагнитной очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей с использованием концентраторов магнитного поля.

2. Разработана математическая модель и получены закономерности процесса сепарации в рабочей зоне с горизонтальными, вертикальными и круглыми концентраторами при свободном падении сыпучей смеси.

3. Обоснованы рациональные конструктивные параметры концентраторов магнитного поля: горизонтальной, вертикальной и круглой конструкции.

4. Предложены технические решения структуры электромагнитного сепаратора с концентраторами, в виде цилиндрических углублений на полюсном наконечнике.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

На основе проведенных в рамках диссертационной работы исследований разработан, изготовлен и внедрен в сельскохозяйственное производство электромагнитный сепаратор УСС-1 для сепарации сыпучих продуктов;

- разработаны рекомендации по использованию электромагнитных сепараторов в технологических процессах АПК, (результаты работы 65 сепараторов, установленных на различных предприятиях и заводах Российской Федерации, таких как Курганский и Голышмановский хлебокомбинат, Мишкин-ский, Бердюжский и Казанский X11L1, Курганский цех мясокостной муки, а также Туймазинский и Бугульминский фарфоровые заводы и другие);

- результаты исследований используются в учебном процессе Курганской государственной сельскохозяйственной академии.

Внедрение. Устройство для сепарации сухих сыпучих материалов УСС -1 и рекомендации по эксплуатации, реализованы в технологической линии на выходе готовой продукции Бердюжского и Казанского хлебоприемных предприятий, Голышмановского хлебкомбината Тюменской области, акт внедрения (приложение VIII, IX, X). Результаты исследований используются в учебном процессе Курганской государственной сельскохозяйственной академии им Т.С. Мальцева (акты внедрения в приложениях XII, XIII).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научно-практических конференциях ЧИМЭСХ - ЧГАУ (г. Челябинск, 1991-2007 гг.), научно-технических конференциях КСХИ- КГСХА (г. Курган, 1988-2007 гг.); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию Курганской области «Наука сельскому хозяйству» (г. Курган, 2004 г.), на региональной экологической конференции «Экология - здоровье - безопасность жизнедеятельности» (г. Курган, 2002 г.), на 1-й региональной научно-практической конференции (г. Кемерово, 2002 г.), на 3-й и 4-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве» (г. Москва 2003, 2004 гг.), на научно-техническом совете АПК Курганской области (г. Курган, 2003 г. Курган, 2002 г.), на конференции молодых ученых «Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» (г. Троицк, 2007г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, отражающих основное содержание работы и новизну теоретических решений, из них 3 работы опубликованы в изданиях,,рекомендованных ВАК России. Получено положительное решение по заявке № 2008107362/03(007969) от 26.02.2008 г. на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы (134 наименования) и приложений. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит 44 рисунка, 50 таблиц, 13 приложений.

Основные выводы

1. Анализ научно - технической и патентной литературы показывает, что существующие технологии электромагнитной сепарации (с применением магнитных шайб и шкивов) не обеспечивают требуемое качество очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металломагнитных примесей в виду низкой напряженности магнитного поля в рабочем зазоре.

2. Подтверждена гипотеза о достижении требуемого качества очистки сухих сыпучих продуктов за счет создания неоднородного электромагнитного поля в рабочем зазоре применением концентраторов электромагнитного поля, позволяющего увеличить величину магнитной индукции на концентраторах до 250 мТл, против базовых 90. 120 мТл.

3. По результатам изучения процессов разделения механических смесей твердых тел обоснована целесообразность применения неоднородного магнитного поля (в рабочем зазоре концентраторов), воздействующего на поток сухих сыпучих частиц, находящихся в свободном падении.

4. Показано, что применение величины магнитной индукции (не менее 180 мТл) в рабочем зазоре концентраторов в качестве основного параметра, влияющего на эффективность очистки сепарируемого продукта (при условии движения частиц в зазоре за время не более 0,25 с), позволило установить оптимальные значения производительности при заданном качестве, определяемом требованиями к допустимому содержанию металломагнитных частиц в продукте.

5. Использование разработанных теоретических положений и математической модели процесса извлечения металломагнитных примесей из свободно падающего потока сухих сыпучих продуктов позволили определить оптимальные конструктивные параметры концентраторов электромагнитного поля, что позволяет создавать установки с требуемыми уровнями (показателями) качества и производительности. В частности, установлено, что максимальная эффективность очистки с использованием концентратора с отверстиями достигается при следующих параметрах: диаметр отверстий концентратора— 18.21 мм; шаг 21 мм; глубина отверстий - 8 мм.

6. Производственные испытания и результаты последующих внедрений ряда разработанных сепараторов трех модификаций (горизонтальной и вертикальной компоновок; с отверстиями) подтвердили высокую эффективность очистки сухих сыпучих сельскохозяйственных продуктов (мука, комбикорм и т.п.), достигающую уровня .96. .97 %.

1. Авдеев Н.Е. Принципы построения модели идеального сепаратора. Доклады ВАСХНИЛ. - 1978. - № 11.- с. 214-217.

2. Алексеев СЮ. Машиностроительное черчение. Справочник. Л.: Машиностроение, 1989.-541с.

3. Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М. Энергия, 1-969. -184с.

4. Белинский В.Д., Каличман И.Л., Монстров Л.Е., Минькин A.M. Высшая математика с основами математической статики. М.: Высшая школа, 1965. -с. 306-419.

5. Бергер А.Я. Вопросы экономики при проектировании электрических машин. М.: Высшая школа, 1967. -290с.

6. Булкин А.П., Довгаев Ю.М. Расчет эффективности перспективной технологии на предприятиях. М.: Экономика, 1972. - с. 79-103.

7. Большаков В.Д. Теория ошибок наблюдения. М.: Недра, 1965. -314с.

8. Бодякшин А.И. .Метод расчета магнитных полей. М.: Наука, 1968. -53с.

9. Буль Б.К, Основы теории и расчета магнитных цепей. М.-Л.: Энергия, 1964.-464с.

10. Басов A.M., Быков В Г., Лаптев А.В., Фаин В .Б. Электротехнология. -М.: Агропромиздат, 1985. 256с.

11. Бреббия К., Теллес Ж., Вродбел Л. Методы граничных элементов. -М.:Мир, 1987.-315с.

12. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. -М.: Колос, 1973. с. 58-74.

13. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.:Наука, 1978.-е! 16-25.

14. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. -575с.

15. Веников В.А. Теория подобия и моделирования применительно к задачам электроэнергетики. ML: Высшая школа, 1966. -521с.

16. Владимиров B.C. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1981. -512с.

17. Государственные стандарты. Комбикорма. Сборник, часть. 1. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

18. ГОСТ 26574-85 Мука пшеничная хлебопекарная. Технические условия. -М.: Изд-во стандартов, 1985.

19. ГОСТ 20239-74 Мука пшеничная хлебопекарная. Методы определения качества. М.: Изд-во стандартов, 1974.

20. ГОСТ 9268-90 Комбикорма концентраты для КРС. Технические условия. - М. Изд-во стандартов, 1980.

21. ГОСТ 10512-78 Сепараторы магнитные и электромагнитные. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1978.

22. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. -М.: Высшая школа, 1971. -117с.

23. Градов А.П. Филлипов Ю.А. Функционально-стоимостной анализ в новых разработках электротехнических изделий. Рекомендации. М.: Информэ-лектро, 1987. -33с.

24. Грейнер JI.K. Основы методологии проектирования электрических аппаратов. М -Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 196с.

25. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М.: Энергия, 1968. -488с.

26. Гортинский В.В., Демский А.Б., Борискин М.А. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях. М.: Колос, 1973. -262с.

27. ГОСТ 24936-89 Магниты постоянные для электротехнических изделий. Общие требования. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

28. Домбровский.В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. М.: Энергия, 1983. -415с.

29. Данилин А.С., Брачухин A.M. Совершенствование технологических процессов на мукомольных заводах. М.: Колос, 1976. - 312с.

30. Демский А.Б., Борискин М.А., Веденеев В.Ф., Тамаров Е.В., Черноли-хов А. С. Оборудование для производства муки и крупы. Справочник. СПБ.: Изд-во «Профессия», 2000. - 624с.

31. Дьяков В.И. Типовые1 расчеты по электрооборудованию. Методическое пособие. М.: Высшая школа, 1985. -143с.

32. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и агрегатов. М.: Высшая школа, 1978.-421с.

33. Егоров Т.А., Мельников Е.М., Максимчук Б.М. Технология муки, крупы и комбикормов. М.: Колос, 1984. - 876с.

34. Енухович А.С. Справочник по физике и технике. М. Просвещение, 1983.-255с.

35. Егорченков М. И., Шалов Н.Т. Кормоцеха животноводческих ферм. -М-: Колос, 1983. -284с.

36. Чарыков В.И., Зуев B.C., Романова В.Д., Соколов С.А. Электромагнитный сепаратор УСС-1. Техническая документация. Курган, КГСХА, 1989. 64 с.

37. Зуев B.C. Использование магнитных полей в сельскохозяйственных технологиях. Омск, Ом ГАУ, 1995. -64с.

38. Зуев B.C., Чарыков В.И. Магнитный сепаратор для сухих сыпучих материалов. Техника в сельском хозяйстве. -1992, № 4. с. 19.

39. Зуев B.C., Чарыков В.И. Магнитный сепаратор. Комбикормовая промышленность. 1992, № 3. -.с. 45.

40. Зуев B.C., Чарыков В.И. Магнитная сепарация сыпучих материалов сепараторами серии УСС. Материалы Всероссийской научно практической конференции. - Курган, Полиграфист, 2000. - с. 12.

41. Зуев B.C., Чарыков В.И. Комплекс машин для очистки сыпучих жидких материалов от металлопримесей. Техника в сельском хозяйстве. 302, №6. -с. 21.

42. Зуев B.C., Чарыков В.И. Методологические аспекты создания электромагнитных сепараторов сыпучих материалов. Материалы региональной научно практической конференции. - Курган. Зауралье, 2002. -с.473.

43. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитная безопасность в производственных и бытовых условиях. Материалы региональной научно -практической конференции. Курган: Зауралье, 2002. -с. 110.

44. Зуев B.C., Чарыков В.И. Электромагнитные сепараторы: теория, конструкция. Курган: Зауралье, 2002. - 178с.

45. Зуев B.C., Чарыков В.И. Электромагнитные сепараторы серии УСС теория, конструкция. Аграрный вестник Урала. 2001. № 2. - с. 22.

46. Зуев B.C., Чарыков В.И. Магнитная сепарация сухих сыпучих материалов. Устройство УСС-5М. Техника и оборудование для села. -2000 №3,с. 15.

47. Зуев B.C., Чарыков В.И. Параметрический ряд устройств электромагнитной сепарации сыпучих материалов. Материалы зональной научно практической конференции. - Курган: Зауралье, 2003. -с.З 12.

48. Зуев B.C., Чарыков Соколов С.А. Машины для очистки сыпучих и жидких материалов от металлопримесей. Материалы 1-й региона научно -практической конференции. Кемерово: 2002. - с. 186.

49. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитная безопасность в производственных условиях. Наука и образование За 2003. № 1. с. 32.

50. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитный сепаратор для очистки автотракторных масел. Материалы 3-й Международной конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Москва, 2003, с.215.

51. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Влияние конструкций концентраторов на, величину магнитной индукции в межполюсном пространстве сепаратора. Вестник ЧГАУ. № 38, Челябинск, 2003. с.117.

52. Зуев B.C., Чарыков В.И, Соколов С.А. Электромагнитная сепарация продукции сельского хозяйства. Материалы Международной научно-практической конференции, Курган, 2004.-c.469.

53. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Конфигуратор электромагнитного сепаратора. Материалы Международной научно-практической конференции, Том 2.-Курган, 2004.-c.477.

54. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А., Герцевич A.M. Масло снова работает. Сельский механизатор, 2003. №2. с. 16.

55. Зуев B.C., Чарыков В.И., Соколов С.А. Электромагнитный сепаратор УСС-1. Механизация и электрификация сельского хозяйства. №5. 2004-С.29-30.

56. Земский A.M., Кукенов Г.А. Тепловые расчеты электрических аппаратов. М.: Энергия, 1967. - 378с. •

57. Зенков P.JI. Механика насыпных грунтов. М.: Машиностроение, 1964. -251с.

58. Калинкин B.C., Фейлер Т.О. Подъемные электромагниты. М.: Метал-лургиздат, 1962. -88с.

59. Коген Даллин В.В., Комаров Е.В. Расчет и испытания систем с постоянными магнитами. - М.: Энергия, 1977. -247с.

60. Казаков JT.B., Кончаловский В.Ю. Оптимальные соотношения размеров магнитопровода электромагнитов постоянного тока. Электричество. 1964, № 10.-с. 43.

61. Любчик М.А. Расчет и проектирование электромагнитов постоянного и переменного тока. М - Л.: Госэнергоиздат, 1959. - 224 с.

62. Лысов Н.Е. Расчет электромагнитных механизмов. М.: Оборонгиз, 1949. -111с.

63. Лыков А.В. Теплообмен. Справочник. М. Энергия, 1972. - 560с.

64. Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока. М.: Энергия, 1968. -152с.

65. Мерко И.Т. Совершенствование технологических процессов сортового помола пшеницы. -М.: Колос, 1979. -294с.

66. Миочинский П.Н., Кожарова Л.С. Производство комбикормов. М. Колос, 1981.-332с.

67. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники изобретении и рационализаторских предложении. М.: ВНИИСХ, 1986. -32с.

68. Магнит очищает зерно:'Информация. Знание сила. - 1950, № 1.-9с.

69. Новиков ЮН. Теория и расчет электрических аппаратов. JL: Энергия, 1970.-327с.

70. Новые электромагнитные сепараторы. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1996, № 4. -с. 16.

71. Никитенко А.Т. Проектирование оптимальных электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1974. - 220с.

72. Никитенко А.Т., Бахвалов Ю.А., Щербаков В.Т. Аналитический обзор методов расчета магнитных полей электрических аппаратов. Электричество. -1997, № 1.-е. 121-124.

73. Орлов ПИ. Основы конструирования. Справочное пособие в 2-х книгах. М.: Машиностроение, 1988. - 559с.

74. Оборудование комбикормовых заводов. Справочник. Под ред. М.А. Бо-рискина. М.: Агропромиздат, 1986. - 174с.

75. Правила организации и ведения технологического процесса на мельницах. М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1978. - 38с.

76. Пястолов А.А. Научные основы эксплуатации электросилового электрооборудования. -М.: Колос, 1968. 224с.

77. Преображенский А.А. Теория магнетизма, магнитные материалы и элементы. М.: Высшая школа, 1972. - 288с.

78. Попов В.М., Зуев B.C., Чарыков В.И. Обоснование формы концентраторов напряженности магнитного поля в рабочем зазоре электромагнитного сепаратора. Вестник ЧГАУ. Челябинск, 2001, т. 34.- с. 81.

79. Применение электротехнологии в сельскохозяйственном производстве. Механизация и электрификация с.-х. 1994, № 1.- с.5.

80. Ротерс Г.К. Электромагнитные механизмы. М.: Госэнергоиздат, 1949 -412с. '

81. Русин Ю.С. Расчет электромагнитных систем. М.: Энергия, 1968. -132с.

82. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов. Общие вопросы проектирования. М.: Энергия, 1971. - 560с.

83. Сливинская А.Т. Электромагниты и постоянные магниты. М.: Энергия, 1972.-248с.

84. Сафронов Ю.В. Расчет и проектирование электромагнитов постоянного тбка. Чебоксары, ЧТУ, 1969. - 23с.

85. Степанов Ю.И. Сепараторы магнитные барабанные ПБМ 150/200. Информационный листок Ленинградского ЦНТИ№ 88, 1988. -Зс.

86. Сумцов В.Ф. Электромагнитные железоотделители. М.: Машиностроение, 1981. —212с.

87. Справочная книга по охране труда в машиностроении. Под ред. О.Н. Русака. Л.: Машиностроение, 1989. - 541с.

88. Соколов С.А. Обоснование, формы концентраторов магнитного поля для повышения эффективности работы электромагнитных сепараторов. Материалы XI международной научно-практической конференции, Троицк, 2007.-с.149-152.

89. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна. Под ред. А .Я. Соколова. М.: Колос, 1984. - 445с.

90. Тозони О.В. Расчет электромагнитных полей на вычислительных машинах. Киев: Техника, 1967. - 250с.

91. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. Перевод с нем. Под ред. Л.Ш. Казарновского. М.: Энергия, 1973. -303с.

92. Чунихин А.А. Электрические аппараты. М.: Энергия, 1975. - 648с.

93. Чарыков В.И. Электромагнитные сепараторы УСС. теория, конструкция. Материалы научно технической конференции ЧГАУ. -Челябинск, 2002. - с. 254.

94. Чарыков В.И. Факторы, определяющие эффективность электромагнитной сепарации устройствами серии УСС. Вестник ЧГАУ, Челябинск. 2001. т. 34 - с. 83.

95. Чарыков В.И. Пути эффективного использования электрооборудования в сельском хозяйстве. Материалы научно практической конференции. - Курган, 1990. - с. 35.

96. Чарыков В.И., Зуев B.C. К вопросу применения высокоэффективной техники в агропромышленном комплексе Курганской области. Материалы научно практической конференции. - Курган, 1992. - с. 41.

97. Чарыков В.И., Зуев B.C. Методика исследования влияния магнитных полей на качество сельскохозяйственной продукции в лабораторных условиях. Материалы региональной научно практической конференции. -Курган, 1987.-с. 166.

98. Чарыков В.И., Зуев B.C., Соколов С.А. Помогает электромагнит. Сельский механизатор, 2002, № 2. с. 38.

99. Чарыков В.И, Зуев B.C., Соколов С.А. Анализ эффективности электромагнитной сепарации в зависимости от типа концентраторов. Вестник ЧГАУ. Челябинск: 2002. т.37. с. 72.

100. Чарыков В.И., Зуев B.C. Физические аспекты электромагнитной сепарации сыпучих материалов. Материалы зональной научно -практической конференции. Курган: Зауралье, 2003. - с. 309.

101. Чарыков В.И. Рекомендации по использованию электромагнитных сепараторов в технологических процессах АПК. Курган: Изд-во КГСХА, 2002.-38с.

102. Чарыков В.И., Зуев B.C. Электромагнитные сепараторы. Сельский механизатор, 2003. № 9.- с. 35.

103. Чарыков В.И., Зуев B.C., Соколов С.А. Теоретические аспекты отделения металломагнитных частиц в сепараторах УСС-5М. Вестник ЧГАУ, т. 39. Челябинск, 2003.-с. 171.

104. Чарыков В.И. Анализ движения металлической частицы в магнитном поле сепаратора. Материалы Международной научно практической конференции. - Курган: КГСХА, 2004. - с.

105. Чарыков В.И., Зуев B.C. Конфигуратор электромагнитного сепаратора. Материалы Международной научно практической конференции. - Курган: КГСХА, 2004. - с.

106. Чарыков В.И. Проблема повышения качества комбикормов по фактору металловключений и способы ее решения/ Вестник КрасГАУ, Красноярск, 2004. с.276.

107. Чарыков В.И. Соколов С.А. Повышение работоспособности электромагнитных установок для очистки сыпучих сельскохозяйственных продуктов от металлических примесей/ Вестник КрасГАУ, выпуск 11, Красноярск, 2006. -с. 194.

108. Чарыков В.И., Зуев B.C., Маянцев А.В., Соколов С.А. Магнитные силы сепаратора. Материалы международной научно-практической конференции «Достижения науки в реализацию национального, проекта «Развитие АПК» -Курган, 2006. с. 175.

109. А.С. 250 783 СССР, МКИ3,В 03 С 1/08. Электромагнитный железоотде-литель. В.Ф. Сумцов, Д.И. Добрунов, В.А. Нежебовский.

110. А.С. 944658 СССР, МКИ3 В 03 С 1/04. Подвесной электромагнитный сепаратор /В.О. Карташян и др.

111. А.С. 946677 СССР, МКИ3 В 03 С 1/04. Устройство для магнитного разделения материалов. Б.И. Невзлин, М.В. Загирняк.

112. А.С. 544467 СССР, МКИ3 В 03 С 1/26. Магнитный сепаратор /А.И. Лисовский, B.C. Широкинский и др.4 *

113. А.С. 1304885 СССР, МКИ3 В 03 С 1/26. Магнитный сепаратор. B.C. Зуев и др. Б.И. № 15, от 23.04.87г.

114. Электромагнитный сепаратор. Патент на изобретение № 2012418. B.C. Зуев, В.И. Чарыков, В.Д. Романова. БИ № 9, от 15.05.94г.

115. Полиградиентный электромагнитный сепаратор. Патент на изобретение № 2006289 Зуев B.C., В.В. Воронин, А.С. Умудов, В.И. Чарыков, В. Д. Романова, БИ № 2, от 30.01.94г.

116. Grundlagen der Konsruktidn: Elekronik. Elekrotechnik. Geratetechnik . JehrbuchjurElektroinseniere .-Berlin: Technik, 1980,-279S.

117. Jager E., Perthel R. Magnetische Eigenschatten uon Festkorpern.- Berlin: Akademie Uerlag, 1983,-139S.

118. Magnetic separation of kaolin clay using an advanced 9 T separator Iannicelli, J.; Pechin, J. Applied Superconductivity, IEEE Transactions on, Volume: 10 Issue 1, March 2000 Page(s): 917-922.

119. Novel magnetic separators Leupold, H.A.; Tilak, A.S. Magnetics Conference, 1999. Digest of INTERMAG 99. 1999 IEEE International, 1999 Page (s): ES06-ES06.

120. Pechin, J. Applied Superconductivity, IEEE Transactions on , Volume: 10 Issue: 1, March 2000 Page(s): 917 -922.

121. Superconducting open-gradient magnetic separator utilizing the braking effect of an axial component of magnetic force Pitel, J.; Chovanec, F. Applied Superconductivity, IEEE Transactions on , Volume: 9 Issue: 2 Part. 1, June 1999 Page(s): 382 -385

122. Унифицированные магнитные колонки УЗ-ДКМ. Комбикормовая промышленность. 1992, № 3. - с. 17.

123. Евтушок А.П. Дисковый магнитный сепаратор. Информационный листок Ровненского 1ДНТИ. - № 086. - 1990. -Зс.

124. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Тех-нйческие условия. -М.: Издательство стандартов, 1999.

125. ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования. Технические условия. -М.: Издательство стандартов, 1982.

126. ГОСТ 13496.9-96 Комбикорма. Методы определения металломагнитной примеси. Методы определения качества. М.: Изд-во стандартов, 2002.

127. ОСТ 70.10.82. Зерноочистительные машины, агрегаты, комплексы. Программа и методы испытаний. М.: 1982. — 140с.