Научная статья на тему 'Анализ и выбор рациональной структурной схемы вертикальной мельницы динамического самоизмельчения'

Анализ и выбор рациональной структурной схемы вертикальной мельницы динамического самоизмельчения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
154
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕЛЬНИЦА / ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ / СТРУКТУРНАЯ СХЕМА / ИНДИФФЕРЕНТНАЯ ГРУППА / ЗВЕНО / ЗАМКНУТЫЙ КОНТУР / КИНЕМАТИЧЕСКОЕ НЕСООТВЕТСТВИЕ / РОТОР / КОРПУС / БАРАБАН / ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ / КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ / MILL / POWER CONSUMPTION / STRUCTURAL SCHEME / INDIFFERENT GROUP / LINK / CLOSED LOOP / KINEMATIC MISMATCH / ROTOR / BODY / DRUM / POTENTIAL ENERGY / KINETIC ENERGY

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Остановский Александр Аркадьевич

На основе анализа структурных схем мельниц динамического самоизмельчения систем «МАЯ» и «МКАД» обосновывается целесообразность построения их структурных схем с использованием индифферентных групп, что обеспечивает снижение энергопотребления при измельчении материалов. Построение структурных схем с использованием индифферентных групп приводит к возникновению так называемой «циркулирующей» мощности, которая может использоваться для дополнительного силового воздействия на частицы измельчаемого материала и снижения энергопотребления. Представлены полученные экспериментальным путём зависимости мощности, потребляемой из сети, и мощности, возникающей в замкнутом контуре, при измельчении мергеля с исходной крупностью кусков 30 мм при различных конструктивных и режимных параметрах в мельнице системы «МКАД», показывающие их более высокую энергоэффективность в сравнении с мельницами системы «МАЯ».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Остановский Александр Аркадьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analysis and choice of a rational structural scheme of a vertical mill for dynamic self-reduction

On the basis of the analysis of the structural schemes of the automatic self-grinding mills of the MAYA and MKAD systems, the expediency of constructing their structural schemes using indifferent groups is substantiated, which ensures a reduction in energy consumption in the grinding of materials. The construction of structural schemes using indifferent groups leads to the occurrence of so-called "circulating" power, which can be a useful way to use for additional power action on the particles of the material being ground and reducing energy consumption. Experimental results are obtained of the dependence of the power consumed from the network and the power generated in a closed loop when the marl is crushed with the initial size of pieces of 30 mm for various design and regime parameters in the mill of the MKAD system, showing their energy efficiency in comparison with mills of the MAYA system.

Текст научной работы на тему «Анализ и выбор рациональной структурной схемы вертикальной мельницы динамического самоизмельчения»

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

УДК 621.026.001(06) DOI: 10.17213/0321-2653-2018-1-66-73

АНАЛИЗ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МЕЛЬНИЦЫ ДИНАМИЧЕСКОГО

САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

© 2018 г. А.А. Остановский

ООО «Оптимастрой», г. Руза, Россия

ANALYSIS AND CHOICE OF A RATIONAL STRUCTURAL SCHEME OF A VERTICAL MILL FOR DYNAMIC SELF-REDUCTION

A.A. Ostanovskiy

LLC «Optimumstroy», Ruza, Russia

Остановский Александр Аркадьевич - канд. техн. наук, Ostanovskiy Alexander Arkadjevich - Candidate of Technical

главный инженер ООО «Оптимастрой», г. Руза, Россия. Sciences, Chief Engineer, LLC «Optimumstroy», Ruza, Russia.

На основе анализа структурных схем мельниц динамического самоизмельчения систем «МАЯ» и «МКАД» обосновывается целесообразность построения их структурных схем с использованием индифферентных групп, что обеспечивает снижение энергопотребления при измельчении материалов. Построение структурных схем с использованием индифферентных групп приводит к возникновению так называемой «циркулирующей» мощности, которая может использоваться для дополнительного силового воздействия на частицы измельчаемого материала и снижения энергопотребления. Представлены полученные экспериментальным путём зависимости мощности, потребляемой из сети, и мощности, возникающей в замкнутом контуре, при измельчении мергеля с исходной крупностью кусков 30 мм при различных конструктивных и режимных параметрах в мельнице системы «МКАД», показывающие их более высокую энергоэффективность в сравнении с мельницами системы «МАЯ».

Ключевые слова: мельница; энергопотребление; структурная схема; индифферентная группа; звено; замкнутый контур; кинематическое несоответствие; ротор; корпус; барабан; потенциальная энергия; кинетическая энергия.

On the basis of the analysis of the structural schemes of the automatic self-grinding mills of the MAYA and MKAD systems, the expediency of constructing their structural schemes using indifferent groups is substantiated, which ensures a reduction in energy consumption in the grinding of materials. The construction of structural schemes using indifferent groups leads to the occurrence of so-called "circulating" power, which can be a useful way to use for additional power action on the particles of the material being ground and reducing energy consumption. Experimental results are obtained of the dependence of the power consumed from the network and the power generated in a closed loop when the marl is crushed with the initial size of pieces of 30 mm for various design and regime parameters in the mill of the MKAD system, showing their energy efficiency in comparison with mills of the MAYA system.

Keywords: mill; power consumption; structural scheme; indifferent group; link; closed loop; kinematic mismatch; rotor; body; drum; potential energy; kinetic energy.

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2018. № 1

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

Одним из перспективных направлений совершенствования и развития вертикальных мельниц динамического самоизмельчения в последние 6 лет являются запатентованные конструктивные схемы мельниц системы «МКАД» [1 - 5]. Техническим преимуществом мельниц этой системы в сравнении с мельницами «МАЯ» является более низкое энергопотребление [6, 7]. Это обстоятельство выдвигает задачу выяснения причин этого обстоятельства, так как дальнейшее их совершенствование не может осуществляться без установления факторов, обеспечивающих снижение энергозатрат.

Один из путей решения задачи по созданию энергоэффективных машин для измельчения материалов базируется на принципиально новых структурных схемах, являющихся основой конструкции любой машины. Это позволит придать вновь создаваемым машинам новые технологические свойства, так как изменяя закономерности движения звеньев механизма, можно изменять величину, направление скоростей и моментов в этих звеньях, что будет определять силовые характеристики при их взаимодействии и энергозатраты [8].

Анализ этапов создания вновь разрабатываемой техники показывает, что наиболее ответственным является этап, в котором выбирается и анализируется структурная схема будущей машины. Поэтому структурную схему вновь создаваемой машины в настоящее время выбирают чаще всего интуитивно, и этот может быть далеко не рациональным путём, приводящим при её эксплуатации к большим производственным издержкам.

Поэтому с целью установления причин, определяющих влияние структурных схем вертикальных мельниц динамического самоизмельчения систем «МАЯ» и «МКАД» на энергопотребление при измельчении материала, произведём анализ их конструктивных и структурных схем, представленных рис. 1 и 2.

Сущность работы мельницы динамического самоизмельчения системы «МАЯ» заключается в следующем. В неподвижный цилиндрический корпус 8 через загрузочный патрубок 12 засыпается исходный материал. Далее включается электродвигатель 1, на валу 2 которого смонтирован ведущий шкив 3, с помощью которого через гибкую связь 4 крутящий момент передаётся на ведомый шкив 5, смонтированный на валу ротора 11. На валу ротора 11 закреплён чашеобразный ротор 6, который с помощью ради-

ально установленных рёбер 7 равномерно разделён на 4 - 6 секторов. Ребра 7 предназначены для разгона измельчаемых кусков и частиц материала и сообщения им кинетической энергии, достаточной для преодоления сопротивления вышележащих слоев. При вращении ротора 6 над ним формируется слой измельчаемого материала (рис. 1 а). Куски измельчаемой массы материала вытесняются из ротора 6 в зону активного измельчения 10, расположенную непосредственно над ротором 6. В зоне активного измельчения 10 происходит разрушение измельчаемого материала за счет раскалывания и истирания в стесненных условиях при непрерывной циркуляции материала в вертикальном направлении. Продукты размола могут разгружаться через выпускные отверстия 9, которые расположены в нижней части неподвижного цилиндрического корпуса 8 (как на схеме), либо могут быть выполнены в боковой поверхности ротора 6.

Структурная схема мельницы системы «МАЯ» (рис. 1 б) включает ведущее звено 2 (вал приводного двигателя), шарнирно связанного со стойкой I приводного двигателя 1 и с помощью гибкой кинематической передачи 2 (поводком) и кинематической передачи 4 с ведомым звеном 6 (ротором), которое вращается относительно неподвижной стойки II.

Степень подвижности мельницы системы «МАЯ», при трёх подвижных звеньях 2, 4 и 6 и четырёх одноподвижных парах А, В, С и В определится по формуле П. В. Чебышева как

Ж = 3п - 2р5= 3-3 - 2-4 = +1,

где п = 3 - число подвижных звеньев; р5 = 4 -количество одноподвижных пар в механизме.

Мощность на ведомом звене 6 (роторе), передаваемая от ведущего звена 1 (вала электродвигателя), определится из выражения

^рот М-рот - Шрот - /пер,

где Мрот - крутящий момент на ведомом звене 6; Шрот - угловая скорость ведомого звена 6; /дер -передаточное отношение кинематической передачи от ведущего звена 2 к ведомому звену 6.

Интенсификации процесса взаимодействия частиц материала при установленной мощности ^дв приводного двигателя 1 можно добиться только путём увеличения угловой скорости ведомого звена 6, которая будет зависеть при заданном значении передаточного отношения передачи /пер от угловой скорости Шдв ведущего звена 2.

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

Ввиду того, что режим самоизмельчения может протекать только при определенных параметрах частоты вращения ротора 6, то её бесконечное увеличение хотя и приведёт к возрастанию мощности на этом звене, но из-за того, что режим самоизмельчения протекает только при определённых значениях её скорости - Юкрит, превышение приводит к переизмельчению материала и росту энергозатрат [9].

12

Ирот дт Мрот NpOT

И рот МРот NpOT

Идв Л J Мдв Пдв

Идв ы Мдв 1\дв

тродвигателя 1 передаётся с помощью нижней 4 и верхней 14 гибких связей на ведомые шкивы 6 и 13 чашеобразного ротора 7 и цилиндрического барабана 9. Ротор 7 смонтирован на вале 5, вращающемся в подшипниковой опоре II.

13

11

III -—

бар 'верх 14 15

Мбар /

/ /

5 ""»рот Мрот / \ Идв Мдв

-^^рох 'нижн 4 Мдв

III

14

'K / 2

10

Мдв

б

Рис. 1. Схемы мельницы системы «МАЯ»: а - конструктивная схема: 1- электродвигатель; 2 - вал электродвигателя; 3 - ведущий шкив привода ротора; 4 - гибкая связь; 5 - ведомый шкив привода ротора; 6 - ротор; 7 - рёбра; 8 - цилиндрический корпус; 9 - выпускные отверстия; 10 - зона активного измельчения; 11 - вал ротора; 12 - загрузочный патрубок; б - структурная схема: I - стойка двигателя; II - стойка ротора; 1 - ведущее звено (вал электродвигателя); 2 - трехвершинное ведомое звено (кинематическая передача); 6 - ведомое звено (ротор) / Fig. 1. а - constructive scheme: 1 - the electric motor; 2 - motor shaft; 3 - the driving pulley of the rotor drive; 4 - flexible communication; 5 - the driven pulley of the rotor drive; 6 - rotor; 7 - ribs; 8 - cylindrical body; 9 - outlets; 10 - zone of active grinding; 11 - rotor shaft; 12 - charging connection: б - structural scheme: I - engine rack; II - rotor stand: 1 - leading link (motor shaft); 2 - three-pinion driven link (kinematic transmission); 6 - the driven link (rotor)

Конструктивная схема вертикальной мельницы динамического самоизмельчения системы «МКАД», представленная на рис. 2 а, включает в себя электродвигатель 1 с двумя выходными концами вала 2, на которых смонтированы ведущие шкивы 3 и 15. Крутящий момент от элек-

Рис. 2. Схемы мельницы системы «МКАД»: а - конструктивная схема: 1 - электродвигатель; 2 - вал электродвигателя; 3 - ведущий шкив; 4 - нижняя гибкая

связь; 5 - вал ротора; 6 - ведомый шкив; 7 - ребро; 8 - чашеобразный ротор; 9 - цилиндрический барабан;

10 - столб материала; 11 - загрузочные отверстия; 12 - зона активного измельчения; 13 - ведомый шкив; 14 - верхняя гибкая связь; 15 - ведущий шкив привода барабана; 16 - выпускные отверстия; б - структурная схема: 2 - ведущее звено (вал электродвигателя); 4 - нижнее гибкое звено; 7 - ведомое звено нижней ветви (ротор); 14 - верхнее гибкое звено; 13 - ведомое звено верхней ветви (барабан); 10 - дополнительное звено (столб сыпучего материала) / Fig. 2. The structural and structural scheme of the mill of the «MKAD» system: а - 1 - the electric motor; 2 - motor shaft; 3 - driving pulley; 4 - lower flexible connection; 5 - rotor shaft; 6 - driven pulley; 7 - edge; 8 - bowl-shaped rotor; 9 - a cylindrical drum; 10 - column of material; 11 - charging holes; 12 - zone of

active grinding; 13 - driven pulley; 14 - upper flexible communication; 15 - the driving pulley of the drum drive; 16 - outlets; б - structural scheme: 2 - the driving link (motor shaft); 4 - lower flexible link; 7 - the link of the lower branch (rotor); 14 - upper flexible link; 13 - driven link of the upper branch (drum); 10 - additional link (column of bulk material)

I

1

2

а

а

I

II

б

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

Как и в мельнице системы «МАЯ», ротор 7 с помощью радиально установленных рёбер 8 равномерно разделён на 4 - 6 секторов. В верхней части барабана 9 выполнены загрузочные отверстия 11, а в его нижней части выпускные отверстия 16, служащие для эвакуации достигших определённых размеров частиц измельчаемого материала за внешние пределы барабана 9. Неподвижная подшипниковая опора III, опирающаяся на внешнюю поверхность барабана 9, обеспечивает жесткость конструкции мельницы, устраняет вибрацию и обеспечивает соосность вращения ротора 7 и барабана 9.

Через ведущий шкив 15 верхней ветви крутящий момент с помощью верхней гибкой связи 14 передаётся на ведомый шкив 13, присоединённый к барабану 9. При этом звено 10, которым является столб материала, находящийся над ротором 7 в полости барабана 9, соединяет между собой ведомые звенья 7 (ротор) и 9 (барабан). Кинематическая цепь мельницы рассматриваемой конструктивной схемы выполнена с кинематическим несоответствием, т. е. передаточные отношения верхней и нижней ветви замкнутого контура не равны между собой -

/'нижн^'нижн [1].

Это приводит к тому, что при передаче крутящего момента от вала 2 электродвигателя 1 к верхней и нижней части звена 10 (столбу сыпучего материала) из-за их кинематического несоответствия будут подводиться разные по величине крутящие моменты, что приведёт к вовлечению в движение и верхнюю часть столба материала 10 и скручиванию вала 2 электродвигателя 1.

Вовлечение в движение частиц, находящихся в верхней части звена 10, будет способствовать уменьшению объёма застойных зон и интенсификации их взаимодействия между собой и снижению энергозатрат.

Для анализа структурной схемы мельницы системы «МКАД» согласно [10] разобьём её на группы Ассура (рис. 3).

Для ведущего звена 2, имеющего один поводок и одну одноподвижную связь 5-го класса A, его подвижность составит

W2 = 3-1 - 2-1 = +1.

Для ассуровой группы звеньев B-C-D (группы ротора), имеющей два подвижных звена 4 и 7, а также три одноподвижные связи 5-го класса B, C, D, степень подвижности определится как

Wbcd = 3 - 2 - 2 - 3 = 0.

Для ассуровой группы звеньев Е-К-Ь (группы барабана), имеющей два подвижных звена 9, 14, а также три одноподвижные связи 5-го класса Е, К, Ь, степень подвижности определится как

Жекь = 3 • 2 - 2 • 3 = 0.

Для группы звеньев М-Ы (столб материала, связывающего подвижные звенья 7 и 9), имеющей одно подвижное звено 10, а также две одно-подвижные связи 5-го класса Ми Ы, степень подвижности будет равна

Жмм = 3 • 1 - 2 • 2 = -1.

Наличие в структурной схеме группы звеньев, имеющих отрицательную степень подвижности, относит их к индифферентным механизмам, свойства которых отличаются от свойств механизмов, не имеющих в своей структуре таких групп [11].

III

9

14

E

10

N ■-■

M

B

C

77Р

7

II

Рис. 3 . Разбивка структурной схемы мельницы системы

«МКАД» на группы Ассура / Fig. 3. Breakdown of the structural scheme of the mill of the «MKAD» system into the Assur group

Общая степень подвижности мельницы системы «МКАД», имеющую индифферентную группу, будет определяться суммой степеней подвижности ведущего звена 2 и группы звеньев, образующих группы Ассура, присоединённых к этому звену, и составит

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Гмкад = +1 + 0 + 0+ (- 1) = 0.

В этом случае мельница системы «МКАД» будет иметь нулевую подвижность.

Вместе с тем легко определить, что данная структура относится к индифферентным, так как несмотря на нулевую степень подвижности, механизм не будет испытывать затруднений в движении.

2

I

4

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

Наличие в структурной схеме мельницы системы «МКАД» индифферентной группы приводит к тому, что передача разных по величине крутящих моментов (потоков мощности) к звену 10, подводимых к его верхней и нижней части по ветвям замкнутого контура, приведёт к деформации (скручиванию) вала 2 электродвигателя 1 и изменению линейных скоростей слоёв материала в верхней и нижней части звена 10 (столба материала).

В результате такой схемы подвода мощности к звену 10 для разрушения частиц материала будет использоваться не только их кинетическая энергия, но и потенциальная энергия, возникающая при скручивании вала 2 электродвигателя 1 (рис. 4).

1

7

V Мбар

Афскр _фнижн — фверх /верх ^ /нижн

фверх 1

6

фнижн

I

Мро

где фнижнг и фверх - величины скручивания нижнего и верхнего конца приводного вала в поперечном сечении в 7-й момент времени относительно первоначального (исходного) состояния до передачи крутящего момента, рад.

Мощность, возникающую при скручивании вала приводного двигателя Шскр, можно определить как

г

Ккр1 =!Мскрг ■ <* ({г ) • Юг, Вт , 0

где Мскр7 - момент, необходимый для скручивания вала приводного двигателя на некоторый угол; 77 - период измельчения, с; Ю; - угловая скорость вала в 7-й момент времени, рад/с.

При увеличении разности углов скручивания концов вала 2 электродвигателя 1 его потенциальная энергия будет расти. Это объясняется сдвигом молекул в молекулярной структуре кристаллической решётки материала вала, вследствие которого энергия повышается за счёт межмолекулярных сил, существующих в кристаллах [12].

Момент, возникающий при скручивании концов вала 2, определится из соотношения, Н-м,

M =

Аф [е]• Jp l

Рис. 4. Скручивание концов вала электродвигателя в мельнице системы «МКАД» при передаче разных по величине моментов по верхней и нижней ветви замкнутого контура: 1 - электродвигатель; 2 - вал двигателя; 3 - верхний конец вала; 4 - нижний конец вала; 5 - ведущий шкив барабана; 6 - ведущий шкив ротора; 7 - верхняя ветвь замкнутого контура; 8 - нижняя ветвь замкнутого контура / Fig. 4. Twisting of the ends of the shaft of the drive motor in the mill of the «MKAD» system when different moments are transmitted

along the upper and lower branches of the closed loop: 1 - the electric motor; 2 - motor shaft; 3 - the upper end of the shaft; 4 - the lower end of the shaft; 5 - the drive pulley of the drum drive; 6 - the driving pulley of the rotor drive; 7 - the upper branch of the closed contour; 8 - lower branch of closed loop

Величина возникающей потенциальной энергии Епот при известных значениях диаметра вала приводного двигателя ёСр, его длины l и упругих свойств материала вала [о] будет зависеть от величины угла скручивания вала, которая может быть определена как разность между значениями деформации нижнего и верхнего конца относительно исходного состояния до приложения к нему крутящего момента, подводимого по ветвям замкнутого контура к измельчаемому материалу:

Афскр/ фнижнг фверх^ ^Р^-^

где I - длина вала электродвигателя, м; [е] - модуль сдвига для материала вала приводного двигателя, МПа/м; Зр - полярный момент инерции вала приводного двигателя, м4,

]2

JP =

А^Чр

32

здесь ёСр - средний диаметр вала приводного двигателя, м.

Таким образом, мощность замкнутого контура Ызк7 будет равна сумме мощностей, подводимых к ротору Шрот и барабану Шбар и уравновешенных мощностью, возникающей при скручивании вала приводного двигателя на некоторую величину, определяемую разностью концов их скручивания Афг-,

Шрот + Шбар - Шскр = 0,

где Шрот - мощность на роторе; Шбар - мощность на барабане.

Мощность в замкнутом контуре мельницы системы «МКАД» будет определяться как

Шзк = Шбар + Шрот.

В результате такого способа подведения мощности к верхней и нижней части столба

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

измельчаемого материала приведёт к разным линейным скоростям слоёв частиц столба в его продольном сечении увеличению доли касательных напряжений между ними и возникновению дополнительного силового поля, в котором каждая движущаяся частица будет подвержена дополнительному силовому воздействию (рис. 5).

В результате возникновения дополнительного силового поля, вызванного образованием дополнительного вектора напряжений при соприкосновении слоёв верхней и нижней части столба, движущихся с разной линейной скоростью, каждая частица будет подвергаться этому силовому воздействию, интенсивность их взаимодействия будет возрастать, а энергозатраты снижаться. Поэтому с точки зрения энергоэффективности при измельчении материала мельницы системы «МКАД» имеют существенные преимущества с мельницами системы «МАЯ», что подтверждено в экспериментальных исследованиях, проведённых на опытном образце вертикальной мельницы динамического самоизмельчения, структурная схема которой имеет

высоты засыпки материалом над ротором Исл и диаметре выпускных отверстий в барабане ^вып за период измельчения 1, равным 180 с (0,05 ч), полученные в результате проведения полнофакторного эксперимента для опытов № 6 и № 16 [14].

/кн = 0,32; Исл = 500 мм; dвып = 5,0 мм

N кВт

8 1— —г- —I— —1

7

6

индифферентную группу [13].

Дополнительное силовое поле

Ng

Рис. 5. Передача потока мощности от приводного двигателя к измельчаемому материалу по верхней и нижней ветви замкнутого контура и образование дополнительного силового поля: Nm - мощность на валу приводного двигателя; Nрот - мощность, подводимая к нижней части столба материала; Мбар - мощность, подводимая к верхней части столба материала; Мзк -мощность в замкнутом контуре / Fig. 5. Transmission of power flow from the drive motor to the material to be grinded along the upper and lower branches of the closed loop and the formation of an additional force field: Мдв - drive shaft power; Njjot - power flow to the bottom of the column; Мбар - power flow to the bottom of the column; Мзк - closed loop power

0.(12 U.04 t, ч

1 - мощность, потребляемая из сети

2 - мощность в замкнутом контуре

На рис. 6 и 7 представлены экспериментальные зависимости мощности в замкнутом контуре ^к и мощности, потреблённой из сети -М;ети, при измельчении мергеля с исходной крупностью кусков а?ср = 30 мм при разных значениях конструктивных и режимных параметров мельницы системы «МКАД» - кинематического несоответствия ветвей замкнутого контура /кн,

эне ме.

Рис. 6. Диаграмма измерения мощности в замкнутом контуре мельницы Мзк и мощности, потребляемой из сети Мети, для опыта № 6 при г'кн=0, 32, Нсл= 500 мм, ^вып—5,0 мм / Fig. 6. Closed Circuit Power Measurement Chart Мзк and the power consumed from the network Мети for experience № 6 at 'кн=0, 32, Нсл= 500 мм, Аып=5,0 мм

Энергия, потреблённая из сети Есети, и энергия замкнутого контура Езк за период измельчения материала ti вычислялась как

t.

Е = J F(N. )d (t) , кДж.

о

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

Относительная энергоэффективность мельницы системы «МКАД», в сравнении с мельницами системы «МАЯ», определялась как

АЕ % = Езк ~ Есети ,% . Е

N, кВт

N -309 630

t4 +

118

33t3

R2 :

+ 5

0,2

34,4

941

46,

63t

+ 5

066'

N

-350113t4

28'

960t

R2 =

3-517,12t2-

0,2024

19

722t

+ 4

271

0

0,02

0,04

t, ч

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Полученные результаты эксперимента подтверждают, что наличие в структурой схеме вертикальной мельницы динамического самоизмельчения индифферентной группы позволяет использовать так называемую «циркулирующую» мощность для дополнительного силового воздействия на измельчаемый материал, что приводит к снижению энергопотребления.

1 - мощность, потребляемая из сети

2 - мощность в замкнутом контуре

Рис. 7. Диаграмма измерения мощности в замкнутом контуре мельницы NK и мощности, потребляемой из сети ^ети, для

опыта № 16 при гкн = 0, 42, Нсл = 500 мм, dып = 7,0 мм / Fig. 7. Closed Circuit Power Measurement Chart NK and the power consumed from the network ^ети for experience № 16 at

Вычисление зависимостей энергии в замкнутом контуре Езк и энергии, потреблённой из сети Есети за период измельчения 7, равным 180 с, производилось с помощью программы МАТИСАБ-14 и показало, что энергопотребление в мельнице системы «МКАД» превышает мощность, потребляемую из сети, в первом случае на 11,7 %, а во втором случае на 9,3 %.

Литература

1. Измельчитель динамического самоизмельчения / А.Н. Дровников, А.А. Остановский, Е.В. Никитин, И.А. Павлов, Л.А. Осипенко, Н.А. Агафонов. Патент на изобретение №2465960, опубл. 10.11 2012 г. Бюл. № 31.

2. Мельница / А.Н. Дровников, А.А. Остановский, Е.В. Мас-лов, Н.В. Бурков, Г.Н. Романенко. Патент на изобретение № 2496581, опубл. 27.10.2013. Бюл. № 30.

3. Измельчитель динамического самоизмельчения материала / А.Н. Дровников, А.А. Остановский, Е.В. Маслов, А.Н. Рыбальченко. Патент на изобретение № 2520008, опубл. 20.06 2014 г. Бюл. № 17.

4. Устройство для измельчения материала / А.Н. Дровников,

A.А. Остановский Патент на изобретение №2526668, опубл. 27.08.2014. Бюл. № 24.

5. Мельница / А.Н. Дровников, В.С. Исаков, А.А. Останов-ский, Е.В. Никитин, Е.В. Маслов, В.М. Городнянский,

B.Ю. Черкесов. Патент на изобретение № 2558205, опубл. 27.07.2015. Бюл. № 21.

6. Ягупов А.В. Способ динамического самоизмельчения. А.с. 651845. МКИ В 02 С 13/00, опубл. 15.03.79, бюлл. № 10 // Открытия. Изобретения. 1980, № 10, С. 4.

7. Ягупов А.В. Мельница динамического самоизмельчения «МАЯ» А. с. 937002, МКИ В 02 С 13/00, опубл. 26.06.82, бюлл. № 23 // Открытия. Изобретения, 1982, № 23. С.4.

8. Смелягин А.И. Структура механизмов и машин.: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 2006. 304 с.

9. Гегелашвили М.В. Определение границ скоростных режимов движения материала в мельнице динамического самоизмельчения «МАЯ»// Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия. Материалы / междунар. симп. (Орел 22-24 нояб. 2000) Орел ОПУ. 2000. С. 245 - 249.

10. Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин. М., «Машиностроение», 1967.

11. Дровников А.Н. Индифферентные структуры механизмов и машин. Ростов н/Д.: «Пегас», 1999. 136 с.

12. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. М.: «Наука», главная редакция физико-математической литературы, 1971. 929 с.

13. Дровников А.Н. Остановский А.А. Создание измельчителя динамического самоизмельчения // Инженерный вестн. Дона. 2012. № 3. С. 5 - 6.

14. Остановский А.А., Маслов Е.В. К определению производительности и удельных энергозатрат в вертикальной мельнице динамического самоизмельчения с силовым замкнутым контуром // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2015. № 3. С. 59 - 67.

!кн = 0,42; Нсл = 500 мм; авып = 7,0 мм

7

6

2

2

5

4

3

2

2

1

0

= 0,42, Нт = 500 мм, d„lm = 7,0 мм

кн

сл

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2018. No 1

References

1. Drovnikov A.N., Ostanovskii A.A., Nikitin E.V., Pavlov I.A., Osipenko L.A., Agafonov N.A. Izmel'chiteT dinamicheskogo samoizmel'cheniya [Shredder of dynamic self-reduction]. Patent RF, no. 2465960, 2012.

2. Drovnikov A.N., Ostanovskii A.A., Maslov E.V., Burkov N.V., Romanenko G.N. Mel'nitsa [Mill]. Patent RF, no. 2496581, 2013.

3. Drovnikov A.N., Ostanovskii A.A., Maslov E.V., Rybal'chenko A.N. Izmel'chitel' dinamicheskogo samoizmel'cheniya materiala [Shredder for dynamic self-reduction of material]. Patent RF, no. 2520008, 2014.

4. Drovnikov A.N., Ostanovskii A.A. Ustroistvo dlya izmel'cheniya materiala [Device for grinding material]. Patent RF, no. 2526668, 2014.

5. Drovnikov A.N., Isakov V.S., Ostanovskii A.A., Nikitin E.V., Maslov E.V., Gorodnyanskii V.M., Cherkesov V.Yu. Mel'nitsa [Mill]. Patent RF, no. 2558205, 2015.

6. Yagupov A.V. Sposob dinamicheskogo samoizmel'cheniya [The method of dynamic self-reduction]. A.s. 651845, 1980.

7. Yagupov A.V. Mel'nitsa dinamicheskogo samoizmel'cheniya "MAYa" [Windmill of dynamic self-crushing «MAYA»]. A.s. 937002, 1982.

8. Smelyagin A.I. Struktura mekhanizmov i mashin [Structure of mechanisms and machines]. Moscow, Vyssh. shk., 2006, 304 p.

9. Gegelashvili M.V. [Determination of the boundaries of the velocity regimes of material motion in a mill of dynamic self-crushing of MAYA]. Mekha-nizmy i mashiny udarnogo, periodicheskogo i vibratsionnogo deistviya. Materialy mezhdunar. simp. [Mechanisms and machines of impact, periodic and vibratory action. Mater. Intern. simp.]. Orel, 2000, pp. 245-249. (In Russ.)

10. Baranov G.G. Kurs teorii mekhanizmov i mashin [Course in the theory of mechanisms and machines]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1967.

11. Drovnikov A.N. Indifferentnye struktury mekhanizmov i mashin [Indifferent structures of mechanisms and machines]. Rostov-on-Don, «Pegas» Publ., 1999, 136 p.

12. Yavorskii B.M., Detlaf A.A. Spravochnikpo fizike dlya inzhenerov i studentov vuzov [A handbook on physics for engineers and university students]. Moscow, Nauka Publ., 1971, 929 p.

13. Drovnikov A.N. Ostanovskii A.A. Sozdanie izmel'chitelya dinamicheskogo samoizmel'cheniya [Creation of a grinder for dynamic self-reduction]. Inzhenernyi vestn. Dona, 2012, no. 3, pp. 5-6. (In Russ.)

14. Ostanovskii A.A., Maslov E.V. K opredeleniyu proizvoditel'nosti i udel'nykh energozatrat v vertikal'noi mel'nitse dinamicheskogo samo-izmel'cheniya s silovym zamknutym konturom [To the definition of productivity and specific energy consumption in a vertical mill of dynamic self-reduction with a power closed loop]. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Tekhn. nauki, 2015, no. 3, pp. 59-67. (In Russ.)

Поступила в редакцию /Received 12 сентября 2017 г. / September 12, 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.