5.2 Экспериментальные исследования взаимодействия немагнитных металлических частиц с бегущим магнитным полем

Целью эксперимента по исследованию движения частиц в магнитном поле является выбор таких параметров, при которых будет осуществляться движение этих частиц. Для проведения эксперимента используется линейный двигатель- индуктор и канал. В качестве индуктора использовался 3-х фазный линейный двигатель с двумя сердечниками, одной парой полюсов, полюсным делением τ=105мм, длиной 235мм, шириной 200мм. Число витков на фазу составляло сто пятьдесят. Исследуемыми частицами были пластины меди и алюминия, а также опилки. Пластины имеют форму квадрата с размерами сторон 30х30мм, 20х20мм, 15х15мм, 10х10мм, 8х8мм, 5х5мм, 2х2мм, 1.5х1.5мм. Размеры опилок алюминия составляли 0,4-0,6мм, меди- 0,3-0,6мм. Воздушный зазор в индукторе изменялся от 7мм до 50мм с шагом в 5мм.

Подложка с образцами помещалась в индуктор и, с шагом в 5мм по высоте воздушного зазора, устанавливался ток страгивания образцов для середины зубца и по ручью. Результаты исследований представлены на рисунках 5.5-5.21. Анализируя полученные кривые, можно установить, что движение образцов в магнитном поле зависит от силы тока и величины воздушного зазора (магнитная индукция), а также положения подложки в индукторе. При малых величинах силы тока 2-4 А начинают движение пластины с большей площадью поверхности. С возрастанием силы тока и уменьшением расстояния между пластинами индуктора количество движущихся образцов с меньшей площадью поверхности увеличивается.

Рисунок 5.5 - Кривые начала движения для пластинок алюминия с размерами 30x30мм, 20x20мм, 15х15мм в зазоре 50мм

Рисунок 5.6 - Кривые начала движения для пластинок алюминия с размерами 30х30мм, 20х20мм, 15х15мм, 10х10мм в зазоре 30мм

Рисунок 5.7 - Кривые начала движения для пластинок меди с размерами 30х30мм, 20х20мм, 15х15мм, 10х10мм в зазоре 30мм

Рисунок 5.8 - Кривые начала движения для пластинок меди с размерами 30х30мм, 20х20мм, 15х15мм в зазоре 40мм

Рисунок 5.9 - Кривые начала движения для пластинок меди с размерами 30х30мм, 20х20мм, 15х15мм в зазоре 50мм

Как видно из рисунков, выбранный режим работы индуктора обеспечивает движение только образцов с размерами 30х30мм, 20х20мм, 15х15мм, 10х10мм. С увеличением магнитной индукции было установлено, что при таком режиме работы индуктора возникают области, где не происходит движения образцов.

Режим работы индуктора: I=16A.

Рисунок 5.10 - Области движения для пластинки алюминия с размерами 5х5мм

Рисунок 5.11 - Области движения для пластинки алюминия с размерами 2х2мм

Рисунок 5.12 - Области движения для пластинки меди с размерами 5х5 мм

Рисунок 5.13 - Области движения для пластинки меди с размерами 2х2 мм

На основании проведенных экспериментов было установлено, что при величине воздушного зазора 7мм происходит смещение образцов меди и алюминия. Для оценки параметров линейного двигателя, связанных с положением образцов относительно зубца и ручья, определим начало движения пластинок, располагая подложку в середине зубца и под ручьем.

Рисунок 5.14 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 0,4-0,6мм и 0,3-0,6 мм в зависимости от номера ручья индуктора

Рисунок 5.15 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 5х5 мм в зависимости от номера ручья индуктора

Рисунок 5.16 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 2х2 мм в зависимости от номера ручья индуктора

Рисунок 5.17 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 1,5х1,5мм в зависимости от номера ручья индуктора

Рисунок 5.18 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 0,4-0,6мм и 0,3-0,6 мм в зависимости от номера зубца индуктора

Рисунок 5.19 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 5х5мм в зависимости от номера зубца индуктора

Рисунок 5.20 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 2х2мм в зависимости от номера зубца индуктора

Рисунок 5.21 - Смещения пластинок алюминия и меди с размерами 1,5х1,5мм в зависимости от номера зубца индуктора

Рисунок 5.22 - Движение пульпы в индукторе

Из проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. увеличение воздушного зазора в индукторе неблагоприятно влияет на режим движения твердой металлической фракции;
2. в силу неоднородности бегущего магнитного поля, создаваемого линейным двигателем, возмущение, испытываемое образцами, различное;
3. положение подложки с твердой металлической фракцией в воздушном зазоре линейного двигателя оказывает отрицательное влияние с увеличением высоты, особенно для мелкого класса металлических частиц.

Системы уравнений представляют математическую модель движения твердой фазы пульпы в индукторе. Учитывая, что индуцируемая в индукторе амперова сила F = -0,3 - 0,6 Н/м2, для реализации Vr > 0 должно выполняться условие:

d > 0,45 [ γ (1 + f + a)]^-1

Разрешая систему уравнений относительно Vr для установившегося движения, найдем геометрию активной части индуктора

<Выполнение этих условий обеспечивает такое движение твердой фазы пульпы в гравитационном поле, что неметаллические частицы будут опускаться к ребру "С" и выводиться в окно "В", а металлические под действием амперовой силы будут подниматься к ребру "D" и выводиться через окно "А";

4) проведенные исследования показали, что для создания технологической линии по разделению механических смесей необходимо иметь достаточно достоверные оценки энергетики бегущего магнитного поля линейного двигателя.

предыдущий раздел | содержание| следующий раздел