Интенсификация процесса теплопередачи в имульсных электромагнитных машинах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

2. Введение в состав борирующих обмазок, содержащих B4C, Вам0рфН , активаторы NH4Cl, СаF2 плавленного флюса для индукционной наплавки П-0,66, позволяет перевести процесс борирования из твердой в квазижидкую фазу, увеличить его скорость и глубину превращения.

3. Показано, что в этих условиях образуются поверхностные слои упрочненного металла, состоящие из боридов FeB и Fe2B, распределенных в матрице эвтектики Fe-B, с толщиной от 100 до 350 мкм, микротвердостью от 700 до 2300 HV, износ которых при трении о незакрепленный абразив составляет от 100 до 600 мг на 10 000 м пути, в зависимости от природы борирующего агента, состава обмазки, времени выдержки и вида стали.

4. Для получения износостойких покрытий для почвообрабатывающих органов с оптимальным соотношением цена/качество рекомендовано использовать бори-рующие обмазки на основе карбида бора и флюса П-0,66.

Библиографический список

1. Шитов А.Н. Влияние различных факторов на изнашивание рабочих органов почвообрабатывающих машин / А.Н. Шитов, А.А. Веденеев // Ремонт, восста-

+

новление, модернизация. — 2002. — № 7. - С. 21-23.

2. Сидоров С.А. Технический уровень и ресурс рабочих органов сельхозмашин / С.А. Сидоров / / Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1998. — № 3. — С. 29-33.

3. Ткачев В.Н. Индукционная наплавка твердых сплавов / В.Н. Ткачев, Б.Ч. Фи-штейн, Н.В. Казинцев, Д.А. Алдырев. — М.: Машиностроение, 1970.

4. Химико-термическая обработка металлов и сплавов: справочник / под ред. Л.С. Ляховича. — М.: Металлургия, 1981.

5. Ворошнин Л.Г. Борирование стали / Л.Г. Ворошнин, Л.С. Ляхович. — М.: Металлургия, 1978.

6. Белый А.В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А.В. Белый, Г.Д. Карпенко, К.Н. Мышкин. — М.: Машиностроение, 1991.

7. Гурьев А.М. Физические основы термоциклического борирования / А.М. Гурьев, Э.В. Козлов, Л.Н. Игнатен-ко, Н.А. Попова. — Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2000.

8. Методы повышения долговечности деталей машин. Сельскохозяйственные машины: учебное пособие для вузов / под ред. В.Н. Ткачева. — М.: Машиностроение, 1971.

+

УДК 621.313.3 К.М. Усанов,

В.А. Каргин, Т.А. Филимонова

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ИМУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МАШИНАХ

Ключевые слова: линейные электро- шины, тепловые режимы, теплопереда-магнитные двигатели, импульсные ма- ча, удельные потери мощности.

Применение в АПК импульсных машин с линейными электромагнитными двигателями (ЛЭМД) в приводах с возвратно-поступательным движением рабочего органа, например, в технологиях погружения стержневых заземлителей в грунт при реконструкции сельских трансформаторных подстанций, наложения клипс и формования колбасных изделий и др., представляется эффективным ввиду относительно малого потребления и непосредственного преобразования электрической энергии в механическую работу и сравнительно высоких удельных показателей [1-3].

Тепловой режим ЛЭМД в значительной степени определяется как конструктивными (геометрией и сопротивлением обмотки, величиной охлаждающей поверхности статора), так и режимными (формой тока, количеством и длительностью импульсов) параметрами. При этом потери в меди составляют основную долю потерь энергии — до 45%, что приводит к повышению температуры обмотки tоб > t

об

jдоп

где tо6 — предельно допустимая температура обмотки двигателя [4].

Для интенсификации процесса теплопередачи следует обеспечить плотный, без зазоров, контакт обмотки со статором ЛЭМД.

Другим важным фактором, влияющим на теплопередачу, является величина охлаждающей внешней поверхности корпуса двигателя.

В частности, оребрение поверхности корпуса ЛЭМД позволяет интенсифицировать процесс теплопередачи. К ребристым поверхностям корпуса двигателя предъявпяются характерные требования:

t i(t), u(t), S(t)

160 14 fí' 120

80 60 40 20 О

минимизация размеров и веса, эффективное использование материалов и др. [5]. При этом в задачу расчета оребрения входит определение температуры по ребру, количества снимаемого тепла, веса и стоимости оребренной поверхности охлаждения. В полном объеме задачу предпочтительней решать на основе эксперимента.

Приведена оценка влияния оребрения корпуса на интенсификацию процесса теплопередачи в ЛЭМД импульсных машин.

Для количественной оценки ребристой поверхности будем использовать коэффициент оребрения kF

F

к = ор Ятр -

(1)

где Гор и Ггл — соответственно, площадь оребренной и гладкой поверхностей.

Величина коэффициента kF будет определяться удельными потерями в меди ЛЭМД, зависящими, в свою очередь, от параметров обмотки (сечения 5 обмоточного провода, количества п витков, размеров I, И), формы питающего импульса тока и поверхности охлаждения корпуса двигателя FоXл-■

АР, ^ ■ <2)

охл

где АР — потери мощности в обмотке.

АР = 12R, (3)

где I — ток в обмотке ЛЭМД;

R — сопротивление обмотки.

Для определения значений АР воспользуемся осциллограммами тока i(t), напряжения и(^ и перемещения С) якоря за один рабочий ход (рис. 1).

к\ u(t)

t р\

< — - S(t ) v

\Х0

t, С

0,005 0.01 0.015 0.02 0,025 0.03 0,035 0,04

Рис. 1. Динамические характеристики ЛЭМД ударной машины

Эквивалентный ток Э бочего хода

на интервале ра-

1 экв

1 1рх

— [ г2 (г)сЬ, г

рх 0

(4)

где tрх — время рабочего хода.

С учетом (4) выражение (3) преобразуется к виду:

(

АР = R

1

—г->2

1 рх

— [ г2 (г^г г

рх 0

(5)

(без оребрения), от коэффициента ореб-рения kF представлена в виде диаграммы

Р* = 1(К) (рис. 2).

Для сравнения участков диаграммы воспользуемся средним значением коэффициента передачи кср на интервалах

I - кр = 1,0 - 2,5; '

II - kF = 2,5 - 4,0;

III - kF = 4,0 - 5,5,

Удельные потери АРуд на рабочем ходе якоря ЛЭМД:

(6)

Кр =

IК

(7)

где к/ — коэффициент передачи /-го участка диаграммы Р = /(Кр- ) .

к' = I

ср 3

При дискретном поступлении однопо-лярных импульсов тока в обмотку ЛЭМД ее нагрев происходит только на интервале рабочего хода t. Поскольку интервал холостого хода tхх якоря, когда ток двигателя / = 0, мал по сравнению с постоянной времени охлаждения То обмотки, процесс нагрева ЛЭМД будем считать непрерывным.

Зависимость относительных удельных

потерь в меди Р* = (АРуд/АР™)-100% , где АРудда — удельные потери при kF = 1

к» = I

ср 3

АР* АР2* АР

Л

+ -

Ак1 Ак

+

Ак3

р у

АР* АР* АР*

Ак4

V г

+

Ак

+

Ак6

р у

кш = -

ср 3

(

АР* АР* АР*

Ак7

V р

+

Ак

+

Ак9

р у

(8)

где к1ср, кСр , кСр — коэффициенты передачи, соответственно, I, II и III участков;

Акр

— приращение коэффициента

оребрения;

АР — приращение относительных удельных потерь.

■100 %, о.е.

5.0 2,5 ¡.О

4.0 4,5 5.0 5,5

I "I I

Рис. 2. Зависимость относительных удельных потерь Р от величины коэффициента оребрения кр:

2

С учетом (8) имеем

КР - 3,64k£ - 8к% . (9)

Таким образом, при создании и совершенствовании импульсных электромагнитных машин с жесткими ограничениями массы, например, для переносных ударных машин, представляется эффективным увеличение охлаждающей поверхности ЛЭМД за счет оребрения двигателя, при этом значение kF следует принимать kF = 2,5.

Увеличение значений kF = 2,5-4,0 приводит к снижению относительных удельных потерь не более чем на 15% и представляет интерес для стационарных импульсных электромагнитных машин.

Дальнейшее повышение kF = 4,0-5,5 представляется нецелесообразным ввиду значительного увеличения металлоемкости всего электропривода.

Библиографический список

1. Усанов К.М. Силовая электромагнитная импульсная система для погружения стержневых элементов в грунт / К.М. Усанов, В.А. Каргин // Вестник Са-

ратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2005. — № 3. — С. 59-61.

2. Усанов К.М. Классификация и анализ устройств для принудительного наполнения фаршем колбасных оболочек / К.М. Усанов, В.А. Каргин, С.М. Зубарев / / Технология здорового питания. — СГАУ им. Н.И. Вавилова. — Саратов: КУБиК, 2009. — С. 148-151.

3. Усанов К.М. Перспективы применения импульсных электромагнитных машин в приводе оборудования для вязки колбасных батонов / К.М. Усанов, В.А. Кар-гин, А.В. Ивченко // Технология здорового питания. — СГАУ им. Н.И. Вавилова.

— Саратов: КУБиК, 2009. — С.152-155.

4. Ряшенцев Н.П. Электромагнитные прессы / Н.П. Ряшенцев, Г.Г. Угаров, А.В. Львицын. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. — 216 с.

5. Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. — 2-е изд. стереотип. — М.: Энергия, 1977.

— 344 с.

+ + +

УДК 631.333.93(043.3)

Н.А. Чернецкая, Ю.А. Шапошников

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО АППАРАТА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Ключевые слова: конструкция аппарата, лопасть, мешалка, смесь, минеральные удобрения, поливная вода, ресурсосберегающий режим, критерий, параметр, фактор.

Введение

Выращивание овощей в тепличных хозяйствах сибирских регионов связано со значительными затратами энергетических и трудовых ресурсов, что составляет большую часть себестоимости тепличной продукции. Ресурсосбережение, основанное на технических и технологических мероприятиях, позволит снизить себестоимость продукта.

Одним из технических решений в тепличных хозяйствах является механизация процессов подготовки смесей минеральных удобрений с поливной водой для овощей, возделываемых в защищённом грунте. Для обеспечения ресурсосберегающего режима работы необходимо определить параметры конструкции аппарата, при которых смеси можно приготавливать с минимальным расходом энергии, максимальной удельной производительностью и минимальной продолжительностью рабочего процесса [1]. При этом смеси требуется приготавливать в строгом соответствии с рецептом и дозированными порциями подавать растениям, не ухудшая качественных показателей овощей [2].