Обґрунтування конструкції та моделювання вібраційного сепаратора з U-подібним барабаном та концентричним розташуванням сит
Автор: Ковалець Євген Віталійович
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 сепаратора з U-подібним барабаном та концентричним розташуванням сит. Також побудовано його тривимірну модель, проведено розрахунок на міцність конструкції. Об’єкт дослідження – вібраційний сепаратор з U-подібним барабаном та концентричним розташуванням сит. Предмет дослідження – розроблення конструкції вібраційного сепаратора з U-подібним барабаном та концентричним розташуванням сит, побудова його тривимірної моделі, розрахунки на міцність основних елементів сепаратора з використанням параметричної оптимізації. Метою магістерської роботи є розроблення нової конструкції вібраційного сепаратора з U-подібним барабаном та концентричним розташуванням сит засобами CAD/CAE систем, створення його тривимірної моделі та дослідження міцності його основних вузлів для підтвердження можливості надійної експлуатації. У першому розділі роботи описано види сепарування у виробництві (промисловості), сепарування сипких сумішей у промисловості, види обладнання для сепарування сипких сумішей. Сепарування у виробничих процесах виступає важливою технологічною операцією, оскільки забезпечує поділ неоднорідних систем на окремі складові, що мають різні фізико-хімічні характеристики. У промисловості застосовуються різні методи сепарування, і вибір конкретного залежить від властивостей сировини, кінцевої мети та економічної доцільності. З огляду на різноманітність матеріалів і продуктів, що потребують поділу, розроблено багато підходів, які умовно можна поділити на механічні, фізичні, фізико-хімічні та біотехнологічні. Усі вони мають своє практичне значення, і кожен вид сепарування зумовлений особливостями галузі, в якій використовується. У другому розділі роботи розроблено принципову схему та концепцію вібраційного сепаратора з U-подібним барабаном та концентричним розташуванням сит. Основна ідея розробки полягає в тому, що барабанний вібраційний сепаратор оснащений барабаном із завантажувальним бункером, розташованим на одному з його торців. По всій довжині барабана концентрично встановлені сита з проміжками в радіальному напрямку, при цьому розмір комірок поступово зменшується від осі барабана до периферії. Відсепаровані фракції виводяться через отвори, розташовані у лотках на протилежному торці барабана від завантажувального бункера. Коливальний рух забезпечується двома дебалансами, закріпленими на виступах барабана та розташованими симетрично під ним біля протилежних торців. Дебаланси приводяться в обертальний рух за допомогою електродвигунів через пружні муфти, встановлені на рамі. Барабан закріплений на рамі за допомогою подвійної пневматичної підвіски, кожна з яких складається з двох еластичних пневматичних балонів, що з’єднують барабан із рамою та забезпечують плавність коливань. У третьому розділі роботи розроблено та перевірено на міцність тривимірну твердотільну модель сепаратора, яка дала змогу: отримати конструкції всіх складових елементів сепаратора; визначити фізичні властивості; провести візуалізацію майбутнього виробу – сепаратора з U- подібним барабаном та концентричним розташуванням сит; отримати похідні двовимірні моделі цілої машини та її елементів – конструкторську документацію; виготовити елементи конструкції з їх тривимірних моделей на обладнанні з числовим програмним керуванням; провести розрахунок на експлуатаційну міцність як цілої конструкції та і її складових елементів (вузлів); отримати множину аналогічних конструкцій сепараторів, які відрізнятимуться не тільки розмірами, а і їх співвідношенням, зміною форми чи наявності в будові тих чи інших елементів. Ключові слова: сепаратор, сита, сипка суміш, сепарування, коливання, барабан, рама, тривимірна модель, параметрична оптимізація, пневматична підвіска, дебалансний привід.