сотрудник
Белгород, Белгородская область, Россия
Белгород, Белгородская область, Россия
аспирант
Белгородская область, Россия
сотрудник
Белгородская область, Россия
ГРНТИ 55.53 Строительное и дорожное машиностроение
ББК 347 Технология производства оборудования отраслевого назначения
В настоящее время дезинтеграторы являются одним из видов оборудования, применяемого при помоле, смешении и активации ряда материалов. Одним из преимуществ дезинтеграторов является возможность получения готового продукта с заданным гранулометрическим составом. При конструировании дезинтеграторов помимо участков интенсивного воздействия на измельчаемый материал необходимо определять рациональные конструктивные парамет-ры загрузочных и разгрузочных узлов. Данные параметры должны учитывать скорость частиц, а также пропускную способность, как на входе в камеру помола, так и на выходе из неё. В данной статье получено аналитическое выражение, позволяющее определить условие выхода частицы материала в тангенциальный разгрузочный патрубок. Кроме этого, получено со-отношение, определяющее функциональную зависимость радиуса равновесной траектории частицы материала в зависимости от диаметра частицы при фиксированных конструктивных h, R2 и технологических ρ, ω, f параметрах дезинтегратора. Представлена расчетная схема для определения условия выхода частицы в тангенциальный разгрузочный патрубок. Принято допущение о том, что в начале тангенциального разгрузочного патрубка (на расстоянии l0 от начала координат) скорость воздуха в тангенциальном разгрузочном патрубке равна нулю, а изменение скорости воздуха носит линейный характер. В результате проведенных теоретических исследований можно сделать вывод, что основное влияние на угловой размер тангенциального разгрузочного патрубка оказывают прежде всего частота вращения роторов и размер частицы готового продукта. Данные результаты дают возможность подобрать рациональные конструктивные и технологические параметры дезинтегратора с тангенциальным разгрузочным патрубком.
дезинтегратор, тангенциальный патрубок, материал
Введение. Дезинтеграторы являются одним из видов помольного оборудования, осуществляющего помол, смешение и активацию материалов [1]. Одной из задач, которую необходимо решить при проектировании корпуса дезинтегратора, является задача рационального конструктивного исполнения разгрузочных патрубков.
Рассматривая периферийную зону камеры помола, можно отметить, что с внешнего ряда ударных элементов в радиальном направлении происходит сход воздуха и частиц материала (рис. 1).
Согласно результату работы [1, 2] движение твердых сферических частиц диаметром d, плотностью ρ в радиальном направлении описывается уравнением:
, (1)
где ur – скорость воздуха в радиальном направлении, равная:
(2)
здесь ω – частота вращения роторов; h – высота ударного элемента; R2 – радиус внешнего ряда ударных элементов.
Параметр, имеющий размерность времени:
, (3)
здесь µ – динамическая вязкость воздуха.
Рассмотрим случай, когда
(4)
где rр – радиус равновесной траектории вращательного движения частицы материала.
Рис. 1. Расчетная схема для определения условия выхода частицы в тангенциальный разгрузочный патрубок.
Соотношения (4) определяют условия выхода частицы материала на равновесную траекторию движения в случае, когда центробежная сила уравновешивается стоксовской силой сопротивления.
Согласно результатам работы [1] скорость частицы материала в радиальном направлении после схода с ударного элемента равна:
, (5)
здесь R2 – радиальное расстояние от оси вращения роторов до радиуса описанной окружности ударных элементов внешнего ряда (рис. 1); l – размер ударного элемента в радиальном направлении; f – коэффициент трения частицы о рабочую поверхность ударного элемента.
Основываясь на конструктивных размерах величин h, l, R2, можно найти, что
. (6)
С учетом соотношений (6) формулы (2) и (5) можно привести соответственно к следующему виду:
(7)
(8)
Применив соотношения (4) к (1) с учетом (7) и (8) находим, что
. (9)
Подстановка (3) в (9) позволяет получить следующий результат:
. (10)
Полученное соотношение (10) определяет функциональную зависимость радиуса равновесной траектории частицы материала в зависимости от диаметра частицы при фиксированных конструктивных h, R2 и технологических ρ, ω, f параметрах.
Рассмотрим плоское движение частиц материала в плоскости, перпендикулярной оси вращения роторов дезинтегратора. В рассматриваемой плоскости введем две декартовые системы координат xoy (см. рис. 1) для описания движения частиц в области 
для описания движения частиц в тангенциальном разгрузочном патрубке, выполненном в форме прямоугольной призмы.
Согласно результату работы [3], скорость истечения воздуха из тангенциального разгрузочного патрубка определяется соотношением
, (11)
где φ – коэффициент скорости, равный 0,668; p – давление воздуха в корпусе дезинтегратора; p0 – наружное давление; ρ0 – плотность воздуха в камере помола дезинтегратора.
Считаем, что в начале тангенциального разгрузочного патрубка (на расстоянии l0 от начала координат xoy) скорость в тангенциальном разгрузочном патрубке равна нулю, а изменение скорости воздуха носит линейный характер. Вследствие этого можно получить следующее соотношение:
(12)
Учитываем, что связь между координатами при параллельном переносе устанавливается соотношениями:
(13)
где 
.
Поэтому выражение (12) в системе координат xoy принимает вид:
. (14)
Частица материала, находящаяся на равновесных траекториях (10), попадает в тангенциальный разгрузочный патрубок, имеющий угловой размер γ, если за время прохождения углового размера γ, равного γ/ω в направлении оси ox будет пройдено расстояние большее или равное величине l0 – l1. Поэтому
. (15)
Учитывая, что согласно расчетной схеме на рис. 1
. (16)
С учетом (14) и (16) соотношение (15) можно привести к следующему виду:
. (17)
Таким образом, полученное условие (17) определяет угловой размер тангенциального разгрузочного патрубка в зависимости от конструктивных и технологических параметров дезинтегратора.
Из графической зависимости, представленной на рис. 2, можно заключить, что угловой размер тангенциального разгрузочного патрубка дезинтегратора зависит в первую очередь от частоты вращения роторов и размеров частиц готового продукта. Так, при увеличении ω с 0,25 до 0,35
увеличивается с 0,04 до 0,054 радиан.
Рис. 2. Зависимость углового размера тангенциального патрубка от частоты вращения роторов
и диаметра частицы материала
1. Хинт И.А. Основы производства силикальцитных изделий. М.: Стройиздат, 1962. 636 с.
2. Волков Р.А., Гнутов А.Н., Дьячков В.К. Конвейеры: Справочник / Р. А. Волков, А. Н, Гнутов, В. К. Дьячков и др, Под общ. ред. Ю. А. Пертена. Л.; Машиностроение, 1984. 367 с.
3. Семикопенко И.А., Воронов В.П., Юрченко А.С. Расчет оптимального диаметра шнекового питателя для подачи материала в камеру помола дезинтегратора // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2017. №3. С. 85-87.
4. Кухлинг К. Справочник по физике. 2 изд. М.: Мир, 1985. 520 с.
5. Воронов В.П., Семикопенко И.А., Пензев П.П. Теоретические исследования скорости движения частиц материала вдоль поверхности ударного элемента мельницы дезинтеграторного типа // Известия ВУЗов. Строительство. № 11-12. 2008. С. 93-96.
