Обґрунтування конструкції та моделювання одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів
Автор: Ковальчук Віталій Олегович
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 одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів. Також побудовано його тривимірну модель, проведено розрахунок на міцність конструкції. Об’єкт дослідження – одновальний лопатевий змішувач сипких матеріалів. Предмет дослідження – розроблення конструкції одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів, побудова його тривимірної моделі, розрахунки на міцність основних елементів змішувача з використанням параметричної оптимізації. Метою магістерської роботи є розроблення нової конструкції одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів, створення його тривимірної моделі та дослідження міцності його основних вузлів для підтвердження можливості надійної експлуатації. У першому розділі роботи описано сутність процесу змішування сипких матеріалів, види змішувачів сипких матеріалів, лопатеві змішувачі: будова, принцип дії, переваги та недоліки застосування. Змішування сипких матеріалів – це складний, багатофакторний процес, спрямований на формування нової системи з рівномірним розподілом компонентів. Його сутність полягає у поєднанні фізичних механізмів перемішування та подоланні природних тенденцій до розшарування. Будова змішувачів залежить від характеру матеріалів, що підлягають обробці, від їхніх фізико- механічних властивостей, розмірів частинок, сипучості, вологи, а також від вимог до кінцевого продукту. У другому розділі роботи обґрунтувано конструкцію одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів. Проведено розрахунок базового варіанту одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів. У третьому розділі роботи розроблено та перевірено на міцність універсальну параметричну тривимірну твердотільну модель одновального лопатевого змішувача сипких матеріалів, яка дала змогу: автоматично згенерувати необхідні двовимірні моделі, з автоматизованою подальшою генерацією конструкторської документації виробу за ЄСКД; автоматично визначити фізичні властивості виробу та його складових; провести експлуатаційні розрахунки міцності виробу в моделі, та, за необхідності, внести зміни покращення в модель; провести виготовлення елементів виробу на обладнанні з ЧПК (числовим програмним керуванням); провести ергономічну та естетичну оцінку виробу тощо. Параметричність моделі змішувача забезпечена двома чинниками моделювання: а) через математичні залежності розмірів елементів – розміри наступностворених елементів будуть математичними функціями розмірів попередньо створених елементів; б) через адаптивне створення геометрії елементів моделі змішувача – ескізи, поверхні, ребра, вершини наступностворених елементів приєднуються до ескізів, поверхонь, ребер чи вершин створених попередньо елементів, наприклад, через проекційну геометрію. При зміні ведучих елементів (наприклад, від зміни вхідних розмірів моделі) автоматично змінюються ведені елементи. Для розробленої конструкції лопатевого змішувача перевірка міцності, як приклад, наведена для його базового варіанту розмірів. За аналогічною методою таку перевірку слід робити для кожного варіанту розмірів згенерованої конструкції. Перевірку міцності було реалізовано для: барабана змішувача, лопатевого вала та рами. Для перших двох елементів ще проведено параметричну оптимізацію. Для усіх елементів проведено модальний аналіз з метою визначення частот їх власних коливань та перевірки з робочою частотою – частотою збурення, для аналізу можливості виникнення явищ резонансу при роботі змішувача. Ключові слова: змішування, сипка суміш, лопаті, лопатевий вал, барабан, рама, тривимірна модель, параметрична оптимізація, моделювання