Обґрунтування конструкції вібраційного змішувача сипких матеріалів
Автор: Романів Богдан Володимирович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У даній роботі обґрунтовано, розраховано та розроблено конструкцію вібраційного змішувача сипких матеріалів з побудовою його тривимірної моделі та проведенням розрахунку міцності конструкції. Об’єкт дослідження – вібраційний змішувач сипких матеріалів. Предмет дослідження – розроблення конструкції вібраційного змішувача сипких матеріалів, створення його параметризованої тривимірної моделі, розрахунки на міцність робочої камери та рами змішувача з використанням параметричної оптимізації. Метою магістерської роботи є розроблення нової конструкції вібраційного змішувача сипких матеріалів, створення його параметризованої тривимірної моделі та дослідження з розрахунком міцності його робочої камери та рами змішувача для підтвердження експлуатації на практиці. У першому розділі роботи описано вимоги до процесу змішування сипких матеріалів, вимоги до сипких сумішей, види змішувачів сипких матеріалів, їх застосування, будова, принцип роботи. У другому розділі роботи охарактеризовано типи перерізів робочих камер вібраційних змішувачів та види руху компонентів у них, описано змішувачі вібраційного типу періодичної дії, проведено розрахунок основних параметрів вібраційного змішувача сипких матеріалів конструкція і модель якого розроблена в роботі. У третьому розділі роботи створена параметризована тривимірна модель змішувача, проведено розрахунки на міцність робочої камери та рами змішувача з використанням параметричної оптимізації. Найбільш раціонально проводити моделювання конструкції вібраційного змішувача сипких матеріалів в модулі складання системи автоматизованого проектування за низхідним методом проектування (в даному випадку в середовищі CAD Inventor AUTODESK). За вихідний елемент параметричної моделі вибрано робочу камеру змішувача. До неї було доконструйовано усі інші елементи виробу. Побудована параметрична модель вібраційного змішувача сипких матеріалів є досить універсальною. Вона швидко перебудовується та генерує різноманітні конструкції вібраційних змішувачів, що мають однакові елементи будови, але відрізняються розмірами та співвідношенням форми. Наведено приклад розрахунку на міцність робочої камери змішувача з проведенням параметричної оптимізації товщин її стінок та розрахунок на міцність несучої рами вібраційного змішувача. Причому розміри конструкції взято для прикладу «вхідні». А за аналогічною методикою проводиться розрахунок і для інших розмірів чи співвідношення форм моделі конструкції змішувача. Для «вхідних розмірів параметричної моделі» вібраційного змішувача його робоча камера має довжину 2350 мм, внутрішній діаметр 700 мм, товщину стінки камери 2,5 мм, товщину стінки опор 5 мм. Причому камера має дві секції. Проведено параметричну оптимізацію конструкції робочої камери змішувача таким чином, щоб за експлуатаційних навантажень мінімальний коефіцієнт запасу міцності в камері був 2, і щоб маса камери не перевищувала 131 кг, як в базовому варіанті. Оптимальним значенням товщин стінок робочої камери вібраційного змішувача буде: товщина стінки циліндра камери загальна є 2,75мм (що веде до зростання загальної маси камери порівняно з «вхідними розмірами»), але товщина стінки опор камери зменшується з 5 мм до 3 мм, що веде до зменшення загальної маси камери. Розрахунок камери за оптимальних значень товщин стінок показав, що найбільше напруження (4 теорія міцності) розміром 102,1 МПа та найменше значення коефіцієнту запасу міцності 2,03 виникає в зоні верхньої частини кріплення опори до циліндра камери. Найбільша деформація камери є у верхній частині торця камери зі сторони вивантаження – 0,4862мм. Ключові слова: моделювання, дебаланс, пневматична подушка, вібраційне змішування, сипка суміш, робоча камера, рама, параметризована тривимірна модель, параметрична оптимізація.