Разработка акустического маслоизготовителя с обоснованием конструктивных и режимных параметров (13.09.2012)

Автор: Лазуткина Светлана Александровна

), кг; А – амплитуда вынужденных колебаний, м;? – частота вынужденных колебаний, рад/с.

Приняты следующие допущения: ЖШ имеют шаровидную форму, плотность ЖШ не изменяется по диаметру, ЖШ не взаимодействуют друг с другом.

Распишем уравнение (1) в проекциях на вертикальную ось, принимая во внимание, что направление силы лобового сопротивления всегда противоположно направлению движения тела:

Скорость перемещения ЖШ в МЖС есть производная от перемещения по времени:

Тогда уравнение (2) в дифференциальной форме будет выглядеть следующим образом:

Обозначим коэффициенты уравнения:

Тогда уравнение (3) примет вид

Разделим переменные:

Проинтегрируем уравнение из (4) с учетом (5):

Произведем замену переменных

Подставим полученные выражения в уравнение (6)

Откуда найдем y и x:

Таким образом, смещение ЖШ в момент времени t будет определяться выражением (принимая во внимание, что S=(r2):

, м. (7)

Подставляя в уравнение (7) выражение x=Asin(t, найдем амплитуду колебаний ЖШ в любой момент времени tпри заданной частоте колебаний(:

, м. (8)

Полученное выражение позволяет оценить амплитудно-частотные характеристики акустического маслоизготовителя и определить оптимальные режимы генератора колебаний (рис.3).

Основываясь на анализе расчетных значений, можно констатировать, что оптимальными значениями частот для сбивания масла будут являться величины, находящиеся в диапазонах 2…5 Гц и115…118 Гц, где наблюдается увеличение амплитуды колебаний.

Эффективность процесса сбивания сливок может быть увеличена при использовании модулированного сигнала от одного источника или нескольких источников колебаний. Эффективность процесса может быть повышена использованием нескольких источников колебаний, расположенных, например, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В этом случае, если частоты колебаний кратны друг другу, то ЖШ будут двигаться по замкнутым траекториям (фигуры Лиссажу).

Рисунок 3 – Расчетные значения амплитуды колебаний вибропривода в зависимости от частоты колебаний

Рассмотрим простейший случай расположения одного источника виброколебаний на дне емкости в виде цилиндра. Пусть диаметр источника виброколебаний равен диаметру основания цилиндра (рис.4).

Оценим работу по преодолению силы тяжести F = Mg от исходного состояния h1 = 0 до высоты h2 = A:

Рисунок 4 – Расположение одного источника виброколебаний на дне емкости: 1 – емкость; 2 – МЖС; 3 – источник виброколебаний

Тогда мощность (Вт), необходимая для поднятия емкости массой M (кг) на высоту А (м), будет равна

, Вт, (10)

где t0 – время достижения максимального отклонения от исходного состояния, с.

Время достижения максимального отклонения от исходного состояния равно четверти периода

t0 = Т/4. (11)

Подставим t0 в выражение, связывающее частоту колебаний (v) и период (Т), получим

Выразим t0 через частоту колебаний ?, тогда

, с. (13)

Подставим выражение (13) в (10), получим формулу для определения мощности источника виброколебаний, необходимой для поднятия емкости с МЖС на высоту амплитуды колебаний при заданной частоте (рис.5):

, Вт. (14)

Известно, что для работы акустических динамиков, которые могут применяться в рассматриваемом случае как источники акустического сигнала, коэффициент запаса мощности должен составлять порядка 0,6…0,7. Поэтому динамики, устанавливаемые на акустический маслоизготовитель, в пределах расчетных амплитуд (1-5 мм) и частот (5-120 Гц) колебаний должны иметь мощность в пределах 100-600 Вт.

Рисунок 5 – Графики зависимости мощности источника виброколебаний от частоты и амплитуды колебаний при массе емкости (М):

1 – М=50 кг, А=0,5 мм; 2 – М=50 кг, А=1 мм; 3 – М=100 кг, А=1 мм; 4 – М=50 кг, А=5 мм; 5 – М=100 кг, А=5 мм

В третьем разделе «Программа и методика исследований»разработана общая методика исследований, которая включала выбор способа сбивания сливок и конструкции рабочих органов АМ; лабораторные исследования разработанной конструкции АМ по основным показателям масла (жирность, влага, сухое вещество), а также по времени сбивания; контрольные исследования экспериментального АМ на соответствие показателей масла требованиям государственных стандартов и технических условий; исследования в производственных условиях экспериментального АМ.

Лабораторные исследования, предусмотренные программой, проводили на экспериментальном МИ, общий вид которого представлен на рис.6.

Рисунок 6 – Оборудования для проведения лабораторных исследований: 1 – генератор; 2 – усилитель; 3 – осциллограф; 4 – акустический динамик; 5 – емкость со сливками

???????~


загрузка...