Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

Раков Александр Михайлович

МОЛОТКОВАЯ ДРОБИЛКА С ВЕРТИКАЛЬНЫМ РОТОРОМ

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Василий Степанович Богданов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Леонид Александрович Сиваченко кандидат технических наук, доцент Алексей Алексеевич Романович

Ведущая организация: Шахтинский институт (филиал) ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт), г. Шахты

Защита состоится л26 декабря 2012 года в 1230 часов на заседании диссертационного совета Д 212.014.04 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, главный корпус, ауд. 242).

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова

Автореферат разослан л24 ноября 2012 г.

Ученый секретарь совета В.А. Уваров

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время в Российской Федерации в соответствии с национальной программой строительства происходит подъем строительной индустрии. В связи с этим происходит колоссальное увеличение объемов производства строительных материалов.

Поэтому встает вопрос о повышении эффективности существующих производств за счет совершенствования их технологических схем путем модернизации уже существующих машин для измельчения или их замены на новые, которые превосходят своими характеристиками старые.

Из широкого разнообразия инновационных решений в области создания оборудования для измельчения, преимущественное право на применение в промышленности получает оборудование, обеспечивающее наиболее мелкий продукт с наименьшими энергетическими затратами, большим сроком службы изнашивающихся узлов или меньшим временем замены, по сравнению с применяемым оборудованием.

Одним из эффективных способов разрушения материала является разрушение ударом.

Разрушение материала ударом происходит в роторных и молотковых дробилках, как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением ротора. В настоящее время одним из перспективных направлений повышения эффективности предприятий по производству строительных материалов является применение дробилок ударного действия с вертикальным ротором. Такие машины обладают рядом преимуществ по сравнению с дробилками с горизонтальной компоновкой ротора.

Проблемами совершенствования конструкций, технологии ударного измельчения и разработкой математических методик расчета конструктивно-технологических и энергетических параметров дробилок и мельниц ударного действия занимались известные ученые: Бауман В.А., Барабашкин В.П, Левданский Э.И., Осокин В.П., Сиваченко Л.А. и др.

Вышеизложенное доказывает целесообразность решения задач по повышению эффективности дробилок ударного действия с вертикальным расположением ротора путем совершенствования их конструкции, а также более детального рассмотрения происходящих при измельчении процессов, и способов управления ими.

Рабочая гипотеза - Повысить эффективность работы молотковой дробилки с вертикальным ротором возможно путем повышения степени измельчения, а так же за счет оптимизации движения материала внутри рабочей камеры.

Научная идея - Необходимо исследовать такие режимы работы молотковой дробилки с вертикальным ротором, при которых обеспечивалось бы эффективное воздействие рабочих органов дробилки - молотков на измельчаемый материал.

Цель работы - совершенствование конструкции молотковой дробилки с вертикальным ротором; определение рациональных режимов работы дробилки, обеспечивающих максимальную эффективность процесса измельчения.

Задачи исследований:

1. Провести анализ существующих конструкций, конструкций роторов, а так же тенденций развития и усовершенствования молотковых дробилок с вертикальным ротором.

2. Разработать математическую модель определения оптимальных параметров разрушения материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором.

3. Создать экспериментальную установку, разработать план и методику исследования.

4. Исследовать влияние исследуемых параметров на эффективность измельчения.

5. Осуществить выбор рационального режима работы молотковой дробилки с вертикальным ротором.

6. Апробация результатов работы в промышленных условиях.

Научная новизна:

Уравнения для расчета:

- кинетической энергии яруса с молотками в зависимости от его конструктивных и технологических параметров, ротора молотковой дробилки с вертикальным ротором;

- кинетической энергии радиального размера площади контакта молотка с материалом в зависимости от величины действующей силы и поперечного размера куска материала;

- максимального значения работы, затрачиваемой на разрушение материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором и минимального значения частоты вращения ротора, необходимого для разрушения материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором;

- мощности, потребляемой приводом молотковой дробилки с вертикальным ротором;

- уравнения регрессии, позволяющие определить рациональные режимы процесса измельчения в молотковой дробилке с вертикальным ротором.

Практическая ценность работы.

Заключается в создании на основании теоретических разработок и экспериментальных исследований усовершенствованной конструкции молотковой дробилки с вертикальным ротором, которая обеспечит повышение эффективности процесса измельчения сырьевых материалов при производстве сухих строительных смесей. Новизна конструкторского решения защищена патентом РФ на полезную модель № 102540 от 10.03.2011 г.

Результаты работы в виде предложенных конструктивных решений и рекомендаций по полученным режимам процесса измельчения могут быть использованы в строительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Реализация работы.

Результаты работы апробированы на ООО Боникс в технологическом процессе приготовления сухих строительных смесей. Рассчитанный экономический эффект от внедрения составил 459,78 т.р. в условиях а 2012 г.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры Механического оборудования БГТУ им. Шухова В.Г. в 20092012 г.г.; на технических советах: ООО Боникс, ЗАО Мальцевский цементный завод, ОАО БеАЦИ, ОАО Шебекинский меловой завод, ОАО Белгород Стройматериалы, Красносельск Стройматериалы Республика Беларусь; на международной научно-технической конференции Инновационные материалы и технологии в 2011 г., Белгород; в учебном процессе при выполнении дипломных и курсовых работ.

Публикации.

По результатам работы опубликовано одиннадцать печатных работ в том числе две статьи в изданиях рекомендованных перечнем ВАК РФ и два патента РФ на полезную модель: №102540 и №113676.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 122 наименований. Работа изложена на 158 станицах, в том числе содержит 100 рисунков и 6 таблиц.

Автор защищает.

Уравнения для расчета:

- кинетической энергии: яруса с молотками в зависимости от его конструктивных и технологических параметров; кинетической энергии ротора молотковой дробилки с вертикальным ротором;

- радиального размера площади контакта молотка с материалом в зависимости от величины действующей силы и поперечного размера куска материала;

- максимального значения работы, затрачиваемой на разрушение материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором и минимального значения частоты вращения ротора, необходимого для разрушения материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором;

- мощности, потребляемой приводом молотковой дробилки с вертикальным ротором;

Результаты экспериментальных исследований в виде уравнений регрессии, графиков и таблиц.

Усовершенствованную конструкцию молотковой дробилки с вертикальным ротором.

Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, указана научная новизна, практическая ценность, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены существующие конструкции молотковых дробилок как в горизонтальным, так и с вертикальным расположением ротора, конструктивные особенности расположения молотков на роторе, рассмотрены конструкции дробилок, работающих по открытому и замкнутому циклам, проанализированы перспективные направления совершенствования молотковых дробилок.

С учетом анализа основных направлений развития и совершенствования конструкций молотковых дробилок предложена конструкция молотковой дробилки с вертикальным ротором, позволяющая удовлетворить требованиям по повышению эффективности ее работы.

Дробилка работает следующим образом. Ротор 13 (рисунок 1) приводится в движение посредством связи ременной передачи от электродвигателя 12. Подлежащий измельчению материал поступает в корпус 1 дробилки через загрузочное устройство 4. Попав в верхнюю часть камеры измельчения, материал начинает разрушаться под воздействием ударных нагрузок молотков 15, закрепленных на роторе 13, кроме того, частицы измельчаемого сырья ударяются о зубчатую поверхность бронеплиты 2 измельчительной камеры, а так же от соРисунок 1. Схема вертикальной ударений друг с другом, что усиливает молотковой дробилки.

эффективность измельчения и ускоряет 1 - корпус, 2 - бронеплита, 3 - его процесс.

верхняя крышка, 4 - загрузочное отверстие, 5, 7 - подшипнико- Во второй главе представлено мавый узел, 6 - ступица, 8 - вал, тематическое описание процесса разру9,11 - шкив, 12 - электродвигашения материала в молотковой дробилтель, 13 - ротор, 14 - диск-ярус, ке с вертикальным ротором.

15 - молоток, 16 - разгрузочное Кинетическая энергия вращающегося диска с плоскими ударными элементами может быть расчитатна:

2 m1 R2 2 8 m2 R13 l (1) W 0 1 1 1, 4 3 m1 R2 l R1 где: m1 - масса диска без плоских ударных элементов;

m2 - масса одного плоского ударного элемента;

R1 - расстояние от центра диска до молотков;

R2 - внешний радиус диска;

0 - угловая скорость диска.

Кинетическую энергию ротора можно представить следующим выражением:

3 2 m2 R1,1 1 R1,1 1 (2) 5 K 5 W 0 R2,1 p (1 5 ) l R2,1 1 R2,1 , 3 R2,1 3 1 l 1 1 R1,1 R1,1 где: - плотность измельчаемого материала;

R1,1 - расстояние от центра нижнего диска до молотков;

R1,2 - внешний радиус нижнего диска;

R2,1 - расстояние от центра верхнего диска до молотков;

R2,2 - внешний радиус верхнего диска;

- шаг изменения начальных размеров радиусов R1,1, R2,2;

- номер диска.

Согласно следующим расчетным схемам (рис. 1 и рис. 2) становится возможным рассчитать начальное значение энергии, вводимой в массив материала:

S (3) W0 h0, 2 E где: S - площадь контакта ударного элемента с поверхностью материала;

E - модуль Юнга материала;

0 - напряжение, возникающее на поверхности материала;

h0 - глубина проникновения в массив материала.

Начальное значение силы, прикладываемой к массиву измельчаемого материала можно представить в виде:

F0 h0 a, (4) где: a - размер массива материала в поперечном направлении.

Рисунок 1. Расчетная схема затухания Рисунок 2. Расчетная схема затухаэнергии удара в измельчаемом материа- ния силы удара в измельчаемом мале. териале.

Следующее выражение дает связь между начальным значением вводимой энергии и начальным значением прикладываемой силы:

b (5) W0 F0.

2 E Предположим, что измельчаемый материал имеет форму сферическую или близкую к сферической форму, тогда согласно расчетной схемы (рис. 6) радиус зоны деформации можно представить следующим выражением:

D2 D Рисунок 3. Расчетная схема к (6) r x, вычислению величины деформа- 4 ции и радиуса контакта куска где: D - средний диаметр кусисходного материала с плоским ударным элементом.15 - моло- ка измельчаемого материала.

ток, 16 - разгрузочное отверстие, Радиус зоны деформации че17 - рама.

рез начальное значение вводимой энергии и через начальное значение прикладываемой силы может принимать вид:

1/1/ 2W0 D F0 D . (7) r 0 2 E Площадь контакта молотка с материалом в зависимости от величины действующей силы:

1/1/F0 D 2W0 D . (8) Sr r2 2 E 0 Так же можем определить глубину проникновения через начальное значение вводимой энергии (11) и через начальное значение прикладываемой силы :

1/2/ E 2W0 E F0 D h0 . (9) 0 D 0 0 D 2 E Учитывая, что x является малой величиной, тогда согласно рис.6 растягивающие напряжения будут формироваться в объеме шарового сегмента:

D x D rV x2 ( ) x2 . (10) 2 3 2 2 D Работу, необходимую для разрушения материала можно представить следующим выражением:

4 2 E D 1 2 D (11) A ( )4/3 (W0 ( ) ), 3 E F0 d 16 d где: d - средний размер измельченного материала.

Оптимальный размер измельчаемого материала находим из условия максимальной работы:

1/ 11 W0 d (12) D 2 .

оп 23 1 2 На рисунке 4 представлен график функциональной зависимости оптимального размера куска материала в зависимости от размера готового продукта.

Максимальное значение работы, необходимой для разрушения материала может быть представлено в следующем выражении:

4/11/ 16 W0 2 E 1611 W0 d (13) A .

мах 23 d E F0 23 1 2 Минимальное значение энергии необходимой для разрушения материала можно рассчитать с помощью следующего выражения:

D4 (1 2 ) D (14) Wmin A2 .

d 16 d Рисунок 5. График зависимости миРисунок 4. График функциональной завинимального значения энергии, необсимости оптимального размера куска маходимой для разрушения материала териала в зависимости от размера готовов зависимости от размера частиц гого продукта тового продукта.

Максимальный размер измельчаемого материала:

1/ 16Wmin d (15) Dmax .

1 На рисунке 5 представлен график зависимости минимального значения энергии, необходимой для разрушения материала в зависимости от размера частиц готового продукта для следующих параметров:

=1,03107, = 0,25. Где: 1 - кривая соответствует исходному размеру частицы D=0.0095; 2 - кривая соответствует исходному размеру частицы D=0.009; 3 - кривая соответствует исходному размеру частицы D=0.0085;

Расчетную мощность электродвигателя молотковой дробилки с вертикальным ротором можно представить в следующем виде:

1 2 D4 D3 0 16 d 3 (16) 1 N , K 0 R1,1 l 2 0 4 f где: - коэффициент полезного действия электродвигателя.

На рисунке 6 представлен график функциональной зависимости влияния потребляемой приводом мощности в зависимости от среднего размера куска готового продукта.

Где: 1 - кривая соответствует частоте вращения ротора 50с-1 ; 2 - кривая соответствует частоте вращения ротора 30 с-1.

В третьей главе описаны план, программа и методики проведения экспериментальных исследований и измерений, описана лабораторная Рисунок 6. График функциоустановка, определены характеринальной зависимости влияния стики исследуемого материала.

потребляемой приводом мощДля проведения исследований ности в зависимости от среднережимов работы дробящей среды, го размера куска готового пронами использовалась разработанная нами, патентночистая модель установки молотковой дробилки с вертикальным ротором (рис. 7). На основании априорной информации о сложности процессов протекающих в шаровой мельнице и результатов экспериментальных исследований в качестве плана для проведения эксперимента был выбран центральный композиционный ротатабельный план полного факторного эксперимента ПФЭ ЦКРП 24.

Основные факторы:

z (x1) - количество дисков-ярусов 4-8;

h (x2) - зазор между дисками - ярусами 1410-3 - 4210-3 м;

l (x3) - минимальный радиальный зазор между молотком и внутренней Рисунок 7. Общий вид экспе- рабочей поверхностью 3610-3 - 6410риментальной установки мом;

отковой дробилки с верти n (x4) - частота вращения ротора кальным ротором 30-50 с-1.

В качестве функций отклика (параметров оптимизации), характеризующих технологические и энергетические показатели мельницы приняты:

- производительность по готовому продукту Qг, кг/ч (размер частиц менее 0,002 мм);

- производительность, по материалу, размер которого больше 0,0мм, Q02, кг/ч;

- остаток на сите №02, R02, %;

- мощность, потребляемая приводом дробилки P, Вт.

Эти функции отвечают ряду требований, предъявляемых к параметрам функции отклика: универсальность, возможность выражения одним членом и представления в количественном виде. Статистическая оценка значимости коэффициентов полученной математической модели производится с помощью критерия Стьюдента, а проверка уравнения регрессии на адекватность с помощью критерия Фишера.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований.

На основании анализа величин коэффициентов уравнения регрессии (17) можно сделать вывод, что наибольшее влияние на изменение производительности по готовому продукту оказывает фактор x4 - частота вращения ротора, количество ярусов с молотками x1 - второй по величине фактор, расстояние между ярусами x2 - третий по значимости фактор и минимальный радиальный зазор между молотком и внутренней рабочей поверхностью x3 оказывает наименьшее влияние.

Qг 448,7 16,99 х1 31, 7 х2 61,21 х3 22,55 х4 (17) 2 2 2 4,83х1 4,78 х2 8, 48 х3 5,94 х4 0,89 х1 х2 3,36 х1 х3 0,81 х1 х4 1,62 х2 х3 1, 21 х2 х4 1, 46 х3 х4.

Из уравнения 20 видно, что факторы х1-количество ярусов (z, шт.), х2 - зазор между ярусами (h, мм), х4 - частота вращения ротора дробилки (n, мин-1) имеют коэффициенты с положительным знаком. Следовательно, увеличение каждого из этих факторов приводит к увеличению производительности дробилки по готовому продукту. Однако же, х3 - минимальный радиальный зазор между молотком и внутренней рабочей поверхностью (l, м) имеет отрицательный коэффициент, а это значит, что с изменением в сторону увеличения значения этого фактора будет снижаться производительность дробилки по готовому продукту.

Наибольшее влияние на изменение производительности оказывает фактор х4 - частота вращения ротора дробилки.

Очевидно, что с увеличением частоты вращения ротора будет увеличиваться и производительность по готовому продукту (рисунок 8).

Это объясняется тем, что с увеличением частоты вращения ротора дробилки возрастает кол-во взаимодействий, а так же сила взаимодействия молотка с кусками измельчаемого материала. Следовательно, увеличивается содержание мелкой фракции в готовом продукте, а значит и происходит рост производительности по готовому продукту.

Так с увеличением числа оборотов ротора с 30 с-1 до 50 с-1 при количестве ярусов z=6 производительность увеличивается с 380 кг/ч до 470 кг/ч, т.е. на 19,1% (рисунок 8).

Предварительный анализ уравнения регрессии 18 показал, что факторы х1 - количество ярусов (z, шт.), х4 - частота вращения ротора дробилки (n, с-1) имеют коэффициенты с отрицательным знаком. Следовательно, увеличение каждого из этих факторов приводит к снижению производительности по материалу, размер которого больше 0,002 мм. Однако же, х2 - Рисунок 8. Экспериментальная зазор между ярусами (h, м) и х3 - мизависимость Q=f(n) при z=шт.; l = 1910-3 м:1 - h = 1410-3 нимальный радиальный зазор между м; 2 - h = 2110-3 м; 3- h = 2810молотком и внутренней рабочей по м; 4- h = 3510-3 м; h=4210-3м.

верхностью (l, м) имеют положительные коэффициенты, а это значит, что с изменением значений этих факторов будет увеличиваться производительность по материалу, размер которого больше 0,002 мм.

Q02 391,5 19,6 х1 17,9 х2 61,21 х3 23,5 х4 (18) 2 2 2 2,5х1 3,5 х2 6,1 х3 3, 4 х4 0,6 х1 х2 0,5 х1 х3 0,8 х1 х4 0,46 х2 х3 0,5 х2 х4 0,6 х3 х4.

Исходя из анализа значимости факторов уравнения регрессии, характеризующего зависимость производительности по материалу, размер которого больше 0,002 мм от исследуемых факторов можно сделать вывод, что наибольшее влияние оказывает фактор x4 Цчастота вращения ротора дробилки.

В ходе анализа результатов экспериментов Q02=f(n) (рис.9) выявлено:

- увеличение частоты вращения Рисунок 9. Экспериментальная ротора при любом количестве ярусов с зависимость Q02=f(n) молотками приводит к снижению про при h = 2810-3 м; l = 1910-3м:

изводительности по материалу, размер 1 - z = 4 шт. ; 2 - z = 5 шт. ; которого больше 0,002 мм (рис.13).

- z = 6 шт.; 4 - z = 7 шт.; 5 - z = 8 шт. Так, например, увеличивая частоту вращения ротора с 30 c-1 до 50 c-1 при кол-ве ярусов z = 6 штукам, производительность снижается с 452 кг/ч до 359 кг/ч т.е. на 20,5 %;

Предварительный анализ уравнения регрессии 19 показал, что факторы х1 - количество ярусов (z, шт.), х4 - частота вращения ротора дробилки (n, с-1) имеют коэффициенты с отрицательным знаком. Следовательно, увеличение каждого из этих факторов приводит к снижению остатка на сите №02. Однако же, х2 - зазор между ярусами (h, м) и х3 - минимальный радиальный зазор между молотком и внутренней рабочей поверхностью (l, м) имеют положительные коэффициенты, а это значит, что с изменением значений этих факторов будет увеличиваться остаток на сите №02.

R02 2,6 0,11 х1 0,1 х2 0, 23 х3,017 х4 (19) 2 2 2 0,02х1 0,01 х2 0,05 х3 0,02 х4 0,0 х1 х2 5,5 1017 х1 х3 5,61017 х1 х4 0,0 х2 х3 0,0 х2 х4 2,21016 х3 х4.

Исходя из анализа значимости факторов уравнения регрессии, характеризующего зависимость потребляемой приводом мощности от исследуемых факторов можно сделать вывод, что наибольшее влияние на остаток на сите №02 оказывает фактор x4 Цчастота вращения ротора дробилки.

В ходе анализа результатов экспериментов P=f(n) (рис.10) выявлено:

- увеличение частоты вращения ротора при любом количестве ярусов с молотками приводит к снижению остатка на сите №02 (рис.10).

Так, например, увеличивая частоту вращения ротора с 30 c-1 до 50 c-1 при кол-ве ярусов z = 6 штукам, остаток на сите снижается с 2,85 % до 2,%, т.е. на 23,5 %.

Анализ уравнения регрессии (20) показал, что факторы х1-количество ярусов (z, шт.), х2 - зазор между ярусами (h, м), х4 - частота вращения ротора дробилки (n, с-1) имеют коэффициенты с положительным знаком. Следовательно увеличение каждого из этих факторов приводит к увеличению потребляемой приводом дробилки мощности. Однако же, х3 - минимальный Рисунок 10 Экспериментальрадиальный зазор между молотком и ная зависимость R02=f(n) внутренней рабочей поверхностью (l, при h = 2810-3 м; l = 1910-3м:

м) имеет отрицательный коэффициент, 1 - z = 4 шт. ; 2 - z = 5 шт. ; а это значит, что с изменением значе - z = 6 шт.; 4 - z = 7 шт.; 5 - ния этого фактора будет снижаться z = 8 шт.

мощность потребляемая приводом.

P 2403,14 101,67 х1 133 х2 249,17 х3 338,58 х4 (20) 2 2 2 22,58 х1 19,2 х2 25,58 х3 46,45 х4 17,88 х1 х2 5,25 х1 х3 11,5 х1 х4 7,63 х2 х3 11,63 х2 х4 18,75 х3 хНаибольшее влияние на мощность потребляемую приводом оказывает фактор x4 Цчастота вращения ротора дробилки.

В ходе анализа результатов экспериментов P=f(n) (рис. 11) выявлено следующее.

Увеличение частоты вращения ротора при любом количестве ярусов с молотками приводит к увеличению потребляемой приводом мощности (рисунок 11). Так, например, увеличивая частоту вращения ротора с Рисунок 11 Экспериментальная c-1 до 50 c-1 при кол-ве ярусов z = зависимость P=f(n) при z = штукам, мощность увеличивается с шт.; l = 1910-3 м: 1 - h = 1410-1540 Вт до 2880 Вт, т.е. на 46,5%.

м; 2 - h = 1410-3 м; 3- h = 1410-Произведен выбор рациональм; 4- h = 1410-3 м; 5-h =1410-3м ных режимов работы молотковой дробилки с вертикальным ротором.

В пятой главе приведены данные по промышленному внедрению на ООО Боникс.

Рассчитанный экономический эффект от внедрения составил 459,тыс. руб. в условиях 2012 года.

Основные результаты и выводы.

1. Выполнен анализ существующих конструкций молотковых дробилок с вертикальным ротором, их основных узлов, технологических схем, рассмотрены возможные пути совершенствования молотковых дробилок.

2. На основании анализа предложена новая, патентно-чистая конструкция молотковой дробилки с вертикальным ротором, в которой устранены недостатки рассматриваемых машин и их основных узлов. Получены патенты РФ на полезную модель № 102540.

3. Получены равнения для расчета кинетической энергии яруса с молотками и кинетической энергии ротора в зависимости от его конструктивных и технологических параметров.

4. Получено выражение для расчета радиального размера площади контакта молотка с материалом в зависимости от величины действующей силы и поперечного размера куска материала;

5. Получено уравнения для расчета максимального значения работы, затрачиваемой на разрушение материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором и минимального значения частоты вращения ротора, необходимого для разрушения материала в молотковой дробилке с вертикальным ротором;

6. Получены аналитические выражения, определяющие максимально допустимый и рациональный размер исходного материала вводимого в камеру измельчения молотковой дробилки с вертикальным ротором, учитывающие геометрические параметры и физико-химические свойства измельчаемого материала.

7. Произведен теоретический анализ параметров установки отбойных плит по периметру камеры измельчения молотковой дробилки с вертикальным ротором, на основании которого выявлено, что при соударении измельчаемого материала о бронеплиты разрушения практически не происходит, а происходит лишь его упругое отражение.

8. Получено аналитическое выражение для основных затрат мощности привода молотковой дробилки, которое учитывает геометрические параметры и физико-химические свойства материала, конструкционные и технологические параметры молотковой дробилки с вертикальным ротором.

9. Дан сравнительный анализ теоретических расчетов с экспериментальными исследованиями - расхождения при определении потребляемой мощности не превышают 15 %.

10. На основании реализации плана многофакторного эксперимента получены уравнения регрессии вида (Qг, Q02, R02, P)=f(z,h,l,n) и построены графические зависимости (Qг, Q02, R02, P)=f(z);f(h);f(l);f(n) Выявлено влияние исследуемых факторов и их эффектов взаимодействия на формирование функций отклика.

11. Определены рациональные значения. Условия: Qг (z,h,l,n) max, Q02 min, R02 min, P min, выполняются при: z =6-7 шт.;

h =2510-3м - 3010-3; =1510-3м - 2210-3м; n =38 - 43 с-1.

l 12. Результаты диссертационной работы апробированы на ОАО Боникс на линии по производству сухих строительных смесей.

13. Рассчитанный, экономический эффект от внедрения составил 459,78 тыс.руб. в условиях 2012 года.

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Богданов В.С. Вертикальная молотковая мельница / Богданов В.С., Раков А.М.// Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: Межвузовский сборник статей. - Белгород: Изд-во БГТУ, - 2010. - №9. - С. 56-59.

2. Богданов В.С. Вертикальная молотковая мельница. Интенсификация измельчения. / Богданов В.С., Раков А.М.// Инновационные материалы и доклады: сб.докладов Междунр. науч.-практич. конф. - Белгород:

Изд-во БГТУ, - 2011. - Ч.1. - С. 74-78.

3. Богданов В.С. Исследование режимов работы вертикальной молотковой дробилки / Богданов В.С., Раков А.М. // Вестник БГТУ, - 2012.

- №3. - С. 80-83.

4. Богданов В.С. Молотковая дробилка с вертикальным ротором для измельчения известняка / Богданов В.С., Раков А.М.// Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: Межвузовский сборник статей. - Белгород: Издво БГТУ, - 2010. - №9. - С. 60-62.

5. Богданов В.С. Молотковая дробилка с переменным радиальным зазором между молотком и внутренней рабочей поверхностью / Богданов В.С., Раков А.М.// Инновационные материалы и доклады:

сб.докладов Междунр. науч.-практич. конф. - Белгород: Изд-во БГТУ, - 2011. - Ч.1. - С. 79-81.

6. Богданов В.С. Усовершенствование конструкции молотковых дробилок/ Богданов В.С., Раков А.М., Тишин Е.И.// Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: Межвузовский сборник статей. - Белгород: Изд-во БГТУ, - 2010. - №9. - С. 63-7. Патент на полезную модель РФ №102540 Вертикальная молотковая мельница / Богданов В. С., Раков А.М. Дата публикации:

10.03.2011.

8. Патент на полезную модель РФ №113676 Молотковая дробилка с переменным радиальным зазором между молотком и внутренней рабочей поверхностью/ Богданов В. С., Раков А.М., Раков М. Н., Потапов Ф.

П. Дата публикации: 27.02.2012.

9. Раков А.М. Направления совершенствования конструкций молотковых мельниц/ Раков А.М., Лунев А.С.// Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: Межвузовский сборник статей. - Белгород: Изд-во БГТУ, - 2011. - №10. - С. 209-214.

10. Раков А.М. Планирование эксперимента для вертикальной молотковой дробилки / Раков А.М. // Вестник БГТУ, - 2012. - №2. - С. 6971.

11. Раков А.М. Факторы, влияющие на эффективность измельчения в молотковых дробилках и мельницах / Раков А.М., Лунев А.С.// Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: Межвузовский сборник статей. - Белгород: Изд-во БГТУ, - 2011. - №10. - С. 206-209.

Список обозначений, используемых в диссертации:

I - момент инерции яруса с мо- h0 - глубина проникновения в массив лотками, кг/м2; материала, м.

m1 - масса диска без плоских F0 - минимальное значение приклаударных элементов, кг; дываемой силы, Н;

m2 - масса одного плоского удар- W0 - минимальное значение вводимой ного элемента, кг; энергии, Дж;

R1 - расстояние от центра диска a - размер массива материала в подо молотков, м; перечном направлении, м;

R2 - внешний радиус диска, м; r - радиус зоны деформации, м;

I - момент инерции - го диска D - средний размер измельчаемого на роторе, кг/м2; материала, м;

- плотность измельчаемого Sr - площадь контакта молотка с материала, кг/м3; материалом, м2;

R1,1 - расстояние от центра R02 - остаток на сите №02, %;

нижнего диска до молотков, м;

R1,2 - внешний радиус нижнего V - объем шарового сегмента, м3;

диска, м;

R2,1 - расстояние от центра d - размер измельченного материаверхнего диска до молотков, м; ла, м;

R2,2 - внешний радиус верхнего 0 - напряжение, возникающее на диска, м; поверхности материала, Н/м2;

- шаг изменения начальных Dоп - оптимальный размер измельразмеров радиусов R1,1, R2,2; чаемого материала, м;

- номер диска; - коэффициент Пуассона;

W - кинетическая энергия вра- Wmax - минимальное значение энерщающегося диска с плоскими гии, необходимое для разрушения ударными элементами, Дж; материала, Дж;

f - коэффициент трения; - к.п.д. электродвигателя;

Wр - кинетическая энергия ро- N - мощность, потребляемая притора, Дж; водом, Вт;

S - площадь контакта ударного Q02 - производительность по проэлемента с поверхностью мате- дукту, размер которого больше риала, м2; 0,002 мм, кг/ч;

0 - угловая скорость диска, Qг - производительность по готорад/с; вому продукту, кг/ч;

E - модуль Юнга, Па; Аmax Цмаксимальная работа, затраА - работа, Дж; чиваемая на разрушение материала, Дж;

Подписано в печать Формат 60х84/Усл. печ. л. 1,4 Тираж 120 экз. Заказ №___ ______________________________________________________________ Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете имени В.Г. Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям