автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Определение основных параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением

' Ъ На правах рукописи

ДАНИЛОВ Роман Геннадиевич

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНЫХ МЕЛЬНИЦ С ЗУБЧАТОПОДОБНЫМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ

(05.05.04 - Дорожные и строительные машины)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Диссертация выполнена на кафедре "Дорожно-строительные машины" Московском государственном автомобильно-дорожном институте (техничесю университете).

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор В.И. Баловнев.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор И.Ф. Руденко;

- кандидат технических наук, ст. науч. сотр. А.И. Косарев.

Ведущее предприятие - АО "ЦНИИОМТП"

Защита состоится " исл^Л 1998 г. в часов на заседани диссертационного совета К - 053.30.11 ВАК РФ в Московском государственно автомобильно-дорожном институте (техническом университете) по адрес; 125829, ГСП-47, Москва, Ленинградский проспект, 64, МАДИ (ТУ), ауд. 4«?.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ТУ).

Автореферат разослан " 21" Октл <Гр л 1998 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенно печатью, просим направлять по адресу института.

Телефон для справок (095) 155-07-97.

Ученый секретарь диссертационного совета

К-053.30.11 кандидат технических наук,

профессор _ Г. С. Мирзоян.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие дорожного, аэродромного, жилищно-коммунального и индустриального строительства в Российской Федерации, рост объемов производства строительных материалов требуют увеличения производства строительных порошков и, следовательно, увеличения энергетических и материальных затрат на их получение. С другой стороны, одна из важнейших задач ресурсосбережения связана с требованием сокращения энергозатрат в строительстве и в том числе и энергии, расходуемой на производство минеральных порошков. Одним из путей преодоления этого противоречия является создание новых более эффективных измельчителей, способных производить качественный продукт с более высокой производительностью и с меньшими затратами энергии. Большой интерес представляет использование для этой цели новых конструктивных схем механического воздействия рабочих органов на измельчаемый материал, в частности, использование в качестве рабочих органов системы роторов, имеющих зубчатоподобное зацепление.

Цель работы. Повышение эффективности работы роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением на основе определения рациональных параметров и режимов работы мельниц такого типа.

Научная новизна работы. На основании теоретического и экспериментального анализа процессов происходящих внутри камеры помола роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением впервые установлен ряд новых положений:

определен механизм разрушения частиц измельчаемого материала; установлены зависимости, позволяющие определить момент сопротивления измельчению и мощность, потребляемую мельницей при работе; предложена формула для определения мощности двигателя на этапах предварительных расчетов;

предложены формулы для определения производительности роторной мельни-

цы с зубчатоподобным зацеплением с поперечным относительно осей вращения роторов движением материала при циклическом и непрерывном режиме работы мельницы.

Полученные зависимости обоснованы и уточнены в результате анализа экспериментальных данных.

Практическая ценность работы определяется разработанной методикой расчета основных параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением, с помощью которой предложена новая конструкция мельницы с поперечным относительно осей ротора движением материала. Увеличение производительности новой мельницы достигает от 10 до 60% по сравнению с существующими роторно-шаровыми мельницами с продольным, вдоль осей роторов, движением материала.

Реализация работы. Диссертационная работа выполнялась по заказу МП ИНТЭКО МАДИ. Полученные рекомендации по эксплуатации роторно-шаровых мельниц учтены в работе по совершенствованию режимов помола. Разработанная методика по определению основных параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением используется в научно-исследовательском процессе Московским государственным автомобильно-дорожным институтом (техническим университетом).

Апробация работы. Работа докладывалась на международной конференции, проходившей в Белгороде 6-9 октября 1997г. и на кафедре дорожно-строительных машин Московского государственного автомобильно-дорожного института (технического университета).

Публикации. По результатам диссертации опубликованы 5 статей.

Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложения и содержит 104 страницы, в том числе - 79 страниц машинописного текста, 11 таблиц, 44 рисунка, список литературы из 29 наименований и приложения на 23 страницах.

На защиту выносится: гипотеза механизма измельчения в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением; формулы, определяющие: величины разрушающих нагрузок для измельчения материала, момент сопротивления измельчению, мощность, потребляемую мельницей при работе, мощность двигателя для привода мелышцы и производительность роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением при поперечном относительно осей вращения ротора движении материала; методика определения основных параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением; новая схема движения материала в мельнице - поперек осей вращения ротора.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса и задачи исследования. Тонкое измельчение это процесс получения из исходного конгломерата материала частиц размером 10... 50 мкм. Тонкое измельчение характеризуется существенным и одновременным влиянием на процесс многих факторов, таких, как пластическое и упругое деформирование, взаимодействие частиц между собой и с окружающей средой, масштабным изменением прочности, конструктивными особенностями измельчителей и др. Этими особенностями процесса обусловлена сложность задачи теории измельчения, которая до настоящего времени не решена полностью. Большой вклад в исследование процессов тонкого измельчения внесли: В.И. Акунов, С.Е. Андреев, В.И. Баловнев, В.А. Бауман, Р. Гийо, Ю.И. Дешко, А. Жуазель, Б.В. Клушанцев, Копперхилл, А.И. Косарев, М.Б. Креймер, Г.С. Крыхтин, А.Д. Лесин, В.А. Олевский, Г.Е. Роуз, И.Ф. Руденко, Г. Румпф, М.Я. Сапожников, П.М. Сиденко, Б. Фагерберг, Дж. Хальборт, Г.С. Ходаков, Хукки.

Механизм тонкого измельчения в теоретическом плане полностью не изучен. Ряд теоретических исследований сводится в основном к определению рабочих параметров машин эмпирическим путем. Процессы, происходящие с измельчаемым материалом внутри камеры помола, изучены недостаточно. Это положение хорошо иллюстрируется на примере работы мельниц ударного дей-

ствия, принцип работы которых в определенной степени аналогичен роторным мельницам с зубчатоподобным зацеплением. Сложность изучения процессов взаимодействия рабочих органов с измельчаемым материалом в мельницах ударного действия характеризуется следующими особенностями. Энергия при работе этих мельниц расходуется на удар молотка о материал, на преодоление трения молотка по слою материала, на работу ротора как вентилятора и другие потери. Строгое математическое описание этих процессов затруднено из-за неопределенности вида удара, непостоянства режимов работы вследствие изменяющихся условий подачи материала, крупности кусков и неоднородности физико-механических свойств дробимого материала. Расчет мощности ударных мельниц рекомендуется осуществлять по приближенным эмпирическим зависимостям. То же относится и к дезинтеграторам. В настоящее время предприняты попытки расчета окружных скоростей дезинтеграторов, необходимых для достижения заданной степени измельчения. В расчетах предполагают, что число ударов, получаемых частицей, равно числу рядов бил, а скорость удара равна сумме скоростей соседних рядов. Степень измельчения при каждом ударе принята одинаковой. Однако на практике производительность дезинтегратора каждого вида и тонину помола определяют эмпирически. Точно также подбирают материал бил, их форму и другие параметры. Методика расчета роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением также сводится к определению основных параметров по эмпирическим формулам. В таких мельницах материал измельчается, как установлено, в трех основных зонах. В зазоре между ротором и корпусом (зона 1) измельчается около 20% материала. В верхней части мельницы, в зоне, характеризующейся соединением двух встречных потоков материала (зоне 2), измельчается до 20% его объема. В зоне зацепления двух роторов (зона 3) перерабатывается 60% всего измельчаемого материала. Ранее проведенные исследования не рассматривали подробно, в теоретическом и экспериментальном плане, процесс взаимодействия частиц мате-'

риала с рабочими элементами мельницы. До сих пор не установлен механизм 4

измельчения материала в соответствующих зонах. Более подробно рассмотрены вопросы теории работы шаровой мельницы. Однако несмотря на то, что вращающие шаровые мельницы конструируют и применяют давно, механизм их работы исследован не достаточно. Математическое описание работы мельницы сводится к задаче о движении многих тел, взаимодействующих между собой. Ряд частных решений получен Роузом, Жуазейлем, Хальбортом, рассчитавшими траектории движения мелющих тел и частиц измельчаемого материала. Динамика измельчения ими рассчитана также со статических позиций. Расчеты, построенные на многочисленных упрощениях, позволяют авторам объяснить некоторые происходящие в мельнице явления, но эти положения не позволили авторам дать количественное описание работы мельницы, особенно в части, касающейся оптимальной степени заполнения и скорости вращения барабана.

Обзор теоретических исследований процессов измельчения материала в мельницах показывает необходимость дальнейшего исследования механизма тонкого измельчения с целью выявления и определения сил и нагрузок, воздействующих на материал при тонком помоле и приводящих к разрушению частиц этого материала. Для совершенствования помольного оборудования необходимо знать, в каком месте помольной камеры и за счет чего происходит измельчение материала, как и каким образом можно увеличить эффективность существующего помольного оборудования и на что, на какой тип мельниц или принцип помола обратить особое внимание при создании и совершенствовании новых конструкций.

Тонкое измельчение является дорогостоящей операцией. Небольшой прирост удельной поверхности материала приводит к резкому увеличению затрат, а начиная с некоторой предельной тонкости помола для данного материала и способа разрушения его частиц дальнейшее измельчение становится практически невозможным. Снижение энергоемкости, металлоемкости и увеличение

производительности процесса измельчения требуют совершенствования суще-

5

ствующего помольного оборудования и поиска новых технических решений, направленных на интенсификацию процесса тонкого измельчения материалов.

Выбор роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением для исследования процессов тонкого измельчения обусловлен высокими удельными показателями такой конструкции. Низкая удельная энергоемкость этих мельниц определяет перспективность данной конструкции по отношению к другим системам помола.

Анализ выполненных исследований позволяет сделать ряд выводов:

Анализ существующих конструкций измельчителей показывает, что наиболее перспективной конструкцией для тонкого измельчения (по удельным показателям) является роторная мельница с зубчатоподобным зацеплением. Поэтому для исследования процессов тонкого измельчения рекомендуется выбрать именно мельницу такой конструкции.

В теории проектирования роторных мельниц существуют пробелы. До сих пор не известен механизм и не выявлены нагрузки, разрушающие материал в процессе помола.

Предыдущими исследователями выявлены основные зоны измельчения роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением. Однако при этом не было проведено теоретического анализа процессов, происходящих в этих зонах. Требуется дать анализ каждой зоны измельчения и выявить возможность существования других зон измельчения.

Предложенные ранее формулы для расчета мощности базируются на теории шаровых мельниц. Эксплуатация роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением показала высокую эффективность этих мельниц при работе на более высоких, чем шаровые, скоростях вращения и без загрузки в камеру мельницы шаров. Поэтому ранее предложенные формулы уже не отражают процессов,происходящих в мельнице,и не могут быть использованы.

При эксплуатации существующих роторных мельниц с зубчатоподобным

зацеплением было замечено, что значительное снижение производительности 6

мельницы вызывается неудачной схемой перехода материала от одной ступени измельчения к последующей. Для разрешения этой проблемы предложена новая схема движения материала - поперек осей вращения ротора. Необходимо установить эффективные режимы работы мельницы, работающей по новой схеме, и предложить формулы для расчета ее производительности.

Выполненный анализ позволяет формировать цель и задачи исследования.

Целью настоящего исследования является повышение эффективности работы роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением на основе определения рациональных параметров и режимов работы мельниц такого типа.

В соответствии с целью необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ возможного приложения известных механизмов измельчения к работе роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением.

2. Выяснить механизм измельчения материала в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением.

3. В соответствии с механизмом измельчения выявить теоретически наиболее активные зоны измельчения в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением.

4. Разработать зависимости по определению разрушающих напряжений, момента сопротивления, мощности и производительности данных мельниц.

5. Провести анализ экспериментальных исследований для уточнения полученных зависимостей.

6. Разработать методику расчета эксплуатационных параметров мельницы: предельно-допустимого размера загружаемого материала, объема загрузки, частоты вращения ротора, мощности привода, момента сопротивления измельчению и производительности с учетом новой схемы движения материала в камере.

7. Определить ожидаемый технико-экономический эффект.

Теоретическое определение силовых и энергетических параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением

Механизм измельчения материала. Материал, находящийся внутри роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением, как установлено, под действием центробежной силы при частоте вращения 1500...2000 мин'1 равномерно распределяемся по периферии роторов, принимая тороидальную форму. Поток материала представляет собой дискретную среду, состоящую из частиц материала разной крупности от нескольких мкм до нескольких мм. Это позволяет рассматривать шток материала и как поток отдельных крупных частиц, и как рыхлое тело, состоящее из мельчайших частичек, и характеризующееся определенными физическими свойствами: трением, пластичностью, плотностью, вязкостью и др. Процесс измельчения в этом случае может быть рассмотрен как процесс прохождения отдельными частицами или потоком материала соответствующих зон измельчения в камере помола роторной мельницы. Эти зоны характеризуются различной эффективностью помола. В роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением материал измельчается в трех основных зонах. Наибольшей эффективностью помола отличается зона зацепления, с несколько меньшей эффективностью проходит процесс измельчения в зоне встречного соединения двух потоков и в зоне зазора между корпусом и ротором. В исследованиях, проведенных ранее, не рассмотрены подробно, в теоретическом и экспериментальном плане, процессы взаимодействия частиц материала с рабочими элементами мельницы. До сих пор не установлен механизм измельчения материала в соответствующих зонах.

В работе установлена невозможность решения данной проблемы, используя хорошо известные принципы измельчения. Процесс измельчения материала между ротором и корпусом мельницы рассмотрен по аналогии с процессом измельчения, происходящим в одновалковой дробилке. Процесс в зоне взаимодействия встречных потоков рассмотрен как аналог процесса измельчения ма-

£

териала, происходящего в дробилке ударного действия. Процесс, происходящий в зоне зацепления роторов, рассмотрен по аналогии с процессом измельчения материала, происходящим в щековой дробилке со сложным движением щеки. Теоретический расчет был выполнен для конкретной лабораторной роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением при измельчении оксида феррума с пределом прочности на сжатие [ав] = 50 МПа. Установлено, что при использовании принципа валковой дробилки сила дробления Р, действующая в зоне зазора между ротором и корпусом при заклинивании куска материала не достаточна для его разрушения. Процесса ударного дробления в зоне встречного соединения двух потоков в этой мельнице не наблюдается. В зоне зацепления материал может быть разрушен под действием возникающих нагрузок, но при этом мельница выходит из нормального режима работы, частота вращения ротора падает. Это позволяет говорить, что разрушение кусков прочного материала по такой схеме их нагружения в роторной мельнице не является основным. Анализ экспериментов позволил сделать вывод, что доминирующее влияние в механизме разрушения материала в роторных мельницах с зубчато-подобным зацеплением оказывают касательные напряжения, приводящие к истиранию частиц в зонах измельчения.

Рассматривая характер движения материала в камере мельницы, было установлено, что материал при высокой частоте вращения роторов 1500...2000 мин 1 устойчиво принимает форму тора. Материал размещается по периферии роторов и движется со скоростью близкой к окружной скорости пальцев ротора. Скорость движения частиц не одинакова. По мере удаления частиц от пальца ротора к корпусу скорость падает, и на поверхности кожуха мельницы скорость материала близка к нулю. Разработка теории и механизма измельчения в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением основывается на ряде допущений.

Движение потока частиц в камере мельницы рассматриваем как движение

псевдовязкого потока. Размерами частиц материала ввиду их малости пренеб-

9

регаем. Касательные напряжения дробления, возникающие в потоке из-за неравенства скоростей частиц, определяются формулой

Тдр=—, илитдр=м„,-,

где Ртр - сила трения между слоями материала в потоке: 8 - площадь действия напряжений Тдр; цдр - коэффициент псевдовязкого измельчения потока; V - скорость слоев потока, V « у01ф; э - величина зазора между ротором и корпусом мельницы.

На основании этой зависимости определяется коэффициент псевдовязкого измельчения

Поток материала, имеющий постоянную форму тора, раюсматривается как однородное тело, характеризующееся определенной плотностью рт.

Рт = Рм-УмД/т.

где рм - плотность измельчаемого матери&ча. V« - объем зафуженного материала; Ут - объем тора.

Силу трения Рф, распределенную по всей поверхности тора, рассматриваем в этом случае сосредоточенной в одной точке.

Действие касательных напряжений измельчения т^ принимается распределенным по поверхности сдвига с площадью равной площади теоретического элементарного объема материала, площадь которого Б равна площади зазора между ротором и корпусом мельницы.

Б = в-В, где В - ширина камеры помола мельницы, м.

Механизм разрушения обусловлен разными скоростями движения слоев материала в зазоре между ротором и корпусом. Частица материала, попадая в слои потока, движущиеся с разными скоростями движения, подвергается интенсивному касательному воздействию в верхней части со стороны быстро движущихся частиц, а в нижней части со стороны медленно движущегося слоя частиц. Это приводит к разрушению частицы за счет истирания под действием 10

сдвигающих напряжений.

Необходимо отличать касательные напряжения измельчения -сдр, возникающие внутри измельчаемой частицы на площади 5 = б-В от касательного напряжения грения тт потока материала, распространяющегося на площадь всей боковой поверхности тора потока материала.

т

" 8В'

Тт =

РлОВ '

где (3 - угол действия силы трения, рад; О - диаметр камеры помола, м.

При сдвиге материала по поверхности бВ имеем коэффициент псевдовязкого измельчения

" окр

При трении потока по боковой поверхности тора имеем коэффициент псевдовязкого трения

ц, = "У* , [Пас].

Последний используется для вычисления момента трения, возникающего при движении потока материала как торообразного тела.

На основании приведенных допущений рассмотрен механизм измельчения материала в каждой зоне помола в процессе работы мельницы с зубчато-подобным зацеплением.

Определение касательных напряжений в зоне 1. Эта зона измельчения материала характеризуется малым зазором 5) и 2мм между ротором и корпусом, при этом кривизной слоя потока материала можно пренебречь, рассматривая движение потока материала у корпуса мельницы как плоскопараллельное в |Ю = 2/120 = 0,017 « 1, где О - диаметр ротора. Касательные напряжения в зоне определяются по формуле Т1=Цдр-у01ср/5|. Эта величина для оксида фер-рума при Цдр = 2618 Па-с, у0|ф = 13м/с достигает 17 МПа, что превышает допус-

п

тимые напряжения для этого материала [т] = 0,2 [ов] = 10 МПа. Следовательно, в этой зоне обеспечивается эффективное измельчение данного материала.

Определение касательных напряжений в зоне 2. Эта зона характеризуется встречным соединением двух потоков. В результате встречи двух потоков материал в зоне 2 не измельчается под действием ударных импульсов. Экспериментально установлено наличие в этой зоне неподвижной пробки из соударяющихся частиц материала. В результате этого зазор между ротором и неподвижным материалом пробки уменьшается, что приводит к увеличению касательных напряжений и повышению эффективности измельчения материала в этой зоне роторной мельницы. Размер возникающего зазора условно определяется по аналогии с зоной 1. Согласно экспериментальным данным в зоне встречного соединения двух потоков измельчается до 20% всего материала, поэтому можно предположить, что зазор в этой зоне составляет 0,5...0,6мм, т.е. в 3-4 раза меньше, чем зазор в зоне 1. Таким образом, касательные напряжения в зоне 2 - Т2=Цдр-уокр/з2 - при |1др = 2618 Пас, уокр=13м/с достигают величины 68 МПа; т2 > Т] следовательно, можно сделать вывод, что во второй зоне - зоне встречного соединения двух потоков - измельчение материала будет происходить более эффективно, чем в зоне 1 при постоянном зазоре б |«2.мм.

Определение касательных напряжений в зоне 3, зоне зацепления. Наиболее сложный процесс измельчения материала осуществляется в зоне зацепления. Исследования показывают, что в этой зоне измельчается до 60% всего материала. Особенность измельчения в этой зоне заключается в том, что в движущийся поток материала внедряются зубья мелющих роторных колес, вызывая в потоке материала движение частиц перпендикулярное основному направлению движения материала. Частицы материала, попадая в зазор между скользящими друг по другу зубьями роторных колес, истираются за счет возникающих в образовавшемся зазоре касательных напряжений. Точное определение величины касательных напряжений встречает существенные трудности.

Это связано с тем, что касательные напряжения зависят от скорости движения 12

зубьев друг относительно друга и от величины зазора между зубь.чми. Зазор между взаимодействующими зубьями Эз изменяется по длине зуба, существенно изменяется и относительная скорость зубьев, в зависимости от положения их в пространстве. Относительная скорость зубьев ум в этой зоне рассчитывается как сумма проекций окружной скорости от двух взаимодействующих зубьев на горизонтальную ось: ум= Уокр-^тб^тЗз), где 5, - угол наклона зуба. Касательные напряжения: т3 = Цдр-у^з. Наибольшие касательные напряжения тз имеют место на этапе начала взаимодействия и в конце зацепления зубьев, где наибольшая относительная скорость уы. Численные значения касательных напряжений т3 в зоне между зубьями составляют величину, изменяющуюся в пределах 2...70 МПа.

Для практических расчетов роторных мельниц формулу для определения касательных напряжений целесообразно преобразовать. Ввиду сложности вычисления коэффициента псевдовязкого измельчения Цд, его исключают из расчета. После преобразования получаем

, [Па],

где К; - коэффициент изменения скорости потока (в зоне зацепления К| = 1,07; для зон 1 и 2 К;= 1); - коэффициент внутреннего трения материала; тмгр -масса загруженного материала, кг; ю - угловая скорость ротора, сЯ - радиус ротора, м; б -зазор между взаимодействующими элементами камеры помола, м.

Следовательно, эффективность помола в зонах измельчения роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением прямо пропорциональна квадрату скорости, радиусу ротора и массе загрузки и обратно пропорциональна ширине камеры помола и величине зазора между рабочими элементами. Определение сил сопротивления и мощности привода Скорость слоев потока материала, как установлено, не постоянна. С увеличением радиуса слоя потока в зазоре между ротором и корпусом скорость слоя потока падает. По мере приближения слоя потока материала к стенке

обечайки до некоторой оптимальной точки момент трения уменьшается, а значит, снижается и потребляемая мощность, требуемая на преодоление момента трения потока материала. Установлено, что мощность, расходуемая на трение потока, соответствует значению момента трения, возникающего в пристеночном слое материала на расстоянии 0,01 ...0,02 мм от стенки корпуса.

Для определения момента трения в пристеночном слое определим эпюру распределения скоростей потока. Закон распределения скоростей потока описывается уравнением:

" (R22 -R,2)-Rj v°*1" где Ri - радиус ротора, м; R2 - радиус стенки корпуса мельницы, м; R; - текущий радиус слоя потока материала, м. Тогда касательные напряжения трения имеют вид

R[R?2 rn -.

Тг (R22 -R,2)-(R2 -R^ R," R"

закон распределения момента трения определяется зависимостью

где S = 2л-[3-В-Я; - площадь действия касательных напряжений тт. Подставив значение коэффициента псевдовязкого трения Цт, получаем

Мт=- 2 2-со2, [Нм].

2 _К1

Наряду с моментом трения в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением действует момент от сопротивления при дроблении, возникающий в зоне зацепления при защемлении мелких частичек материала между скользящими друг по другу зубьями. Наибольший размер частицы определяется из условия захвата куска материала, на основании известной зависимости: tg а < f, где а - угол захвата, f- коэффициент трения материала по металлу. Следовательно радиус наибольшей защемляемой частицы определяется выражением, м

г =R ]~sina

'шах "-п' , . • >

1 + sina

р, [м/с];

где К„ - радиус пальца ротора, м.

Момент сопротивления дроблению определяется по формуле, Нм Мдр = [1]-Я-л-г2-со5 а, где [т] - предельнодопустимые касательные напряжения измельчаемого материала, Па; г - радиус защемляемого куска, м.

Мощность электродвигателя определяем как сумму отдельных составляющих

^в = ГЧ+Ыдртах+Ып)/л,[Вт], где Ыт - потери мощности на преодоление трения потока материала в камере помола

м _ -(Я, -2-10-5)гХИ3 -2 - 10'5)т3)

Ыдр - мощность, необходимая для дробления наибольшего защемляемого куска материала

Нфтвг1 [-с]-Я-т:'Гтах2-а-со5 а, [Вт]; - мощность, затрачиваемая на преодоление трения в подшипниках

Ып = ¡-я-п-г"^, [Вт], где 1 - число валов в мельнице, г - диаметр шейки вала, м; ^ - коэффициент трения качения; О - нагрузка на подшипники, Н; п - частота вращения вала ротора, мин"1.

Мощность, потребляемую мельницей на помол материала, предлагается определять по эмпирической формуле

4, = (Ыт+ КгКгКз-Ыдртах+ ^Ул, [Вт], где К) - коэффициент, учитывающий вероятность защемления частиц в зоне зацепления, обычно К] = 0,1... 1,2 и зависит главным образом от геометрии помольной камеры и рабочих элементов; Кг - коэффициент, учитывающий средний размер защемляемых частиц, К2 = т^Ияж = 0,01...0,2; Кз - коэффициент, учитывающий, объем загрузки мельницы, Кз== 1... 10. .........

Определение производительности мельницы. Рассматриваемая мельница

15

является мельницей универсальной и может работать в режиме как периодического, так и непрерывного действия. При циклическом режиме работы её производительность зависит от объема загрузки, времени помола материала и частоты вращения ротора. Время помола материала зависит от требуемой тонкости продукта и определяется экспериментально для каждого вида загружаемого материала.

П = 3600-Км-К1ф-газа1р/Т, [кг/ч], где К« - коэффициент, зависящий от окружной скорости ротора, Кш= 0,1...2; Ккр - коэффициент пропускной способности колосниковой решетки Ккр = 0,1... 2; тмгр - масса загруженного материала, кг; Т- время помола, с.

Роторная мельница РШМ-3 является мельницей многоступенчатой. Переход материала от одной ступени измельчения к последующей осуществляется в ней вдоль осей вращения роторов, за счет наклона цевочных зубьев в плане. Скорость перехода материала небольшая, что значительно снижает производительность мельницы в целом. В новой мельнице движение материала при переходе от одного ротора к последующему осуществляется поперек осей вращения ротора за счет центробежной силы. Изменение схемы движения материала значительно увеличивает пропускную способность мельницы, значительно увеличивается производительность, особенно при помоле слабых пород, снижаются объемы залипшего материала и облегчаются операции по очистке камеры помола от пробок. Производительность новой мельницы при непрерывном режиме работы, таким образом, зависит от скорости потока материала и параметров разгрузочного отверстия. Тонкость продукта устанавливается числом последовательно расположенных роторов, регулировочным устройством и (или) размерами ячеек в колосниковой решетке в разгрузочном отверстии. Производительность мельницы в этом случае определяется по формуле

П = 1800-К1ф-Кс-Ку-В-5-рм-уокр , [кг/ч], где Кс - коэффициент снижения скорости потока в зоне разгрузки, Кс = 0,1... 2;

Ку - коэффициент объема загрузки, Ку = 0,1...2; рм - плотность материала, 16

кг/м3; у0кр - окружная: скорость ротора, м/с.

Полученные теоретические зависимости проверялись и уточнялись на основании анализа результатов экспериментальных исследований, роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением, проводимых в МАДИ в течение последнего времени, когда измельчению подвергались материалы прочных пород.

Сравнительный анализ результатов теоретических расчетов с данными, замеренными в процессе выполнения экспериментов, подтвердил удовлетворительную сходимость результатов, полученных расчетным путем с данными опытов по всем основным параметрам: моменту сопротивления измельчению, затрачиваемой на помол мощности, мощности двигателя и производительности (при циклическом режиме работы) роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением. Полученная ошибка теоретических расчетов, которая не превышает 16% при вероятности 0,9, дает возможность использования предложенных формул для проведения предварительных расчетов новых роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением.

Удовлетворительная сходимость теоретических формул с данными практических опытов подтверждает предложенную гипотезу о характере измельчения материалов в роторных мельницах. Установлено, что материал в камере помола измельчается в основном за счет истирания под действием касательных напряжений, возникающих в штоке псевдовязкого материала при воздействии рабочих элементов на материал.

Результатом проведенного исследования явилась разработка методики расчета основных параметров роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением. Методика предназначена для проектирования новых мельниц с заданными значениями: физико-механических свойств измельчаемого материала, требуемой производительности и степени измельчения. Методика расчета последовательно определяет геометрические параметры мельницы (радиус ротора, число зубьев ротора, объем камеры помола, массу загрузки), силовые параметры (частоту вращения ротора, моменты трения материала и дробления

17

защемившихся частиц, мощность двигателя) и эксплуатационные параметры (наибольшую прочность измельчаемого материала и производительность мельницы при заданном режиме работы). В работе имеется программа для расчета основных параметров таких мельниц на ЭВМ. С помощью разработанной методики даны рекомендации и предложена новая конструкция мельницы с зубчатоподобным зацеплением. Расчет ожидаемого технико-экономического эффекта выявил целесообразность использования новой мельницы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ, РЕЗУЛЬТАТЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В диссертационной работе рассмотрен вопрос формирования механизма измельчения в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением, разработана новая схема движения материала, интенсифицирующая процесс измельчения. В работе дана уточненная методика определения основных параметров роторных мелышц с зубчатоподобным зацеплением для расчета мощности привода, допустимой прочности размалываемого материала, а также зависимости для определения производительности мельницы при работе в различных режимах. По результатам работы можно сделать ряд выводов:

] .Установлено, что материал в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением измельчается главным образом путем истирания под действием касательных напряжений, возникающих между слоями потока материала, за счет разности скоростей слоев.

2.Теоретически установлено, что материал в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением измельчается главным образом в трех зонах измельчения: в зазоре между ротором и корпусом и в зоне встречного соединения двух потоков - за счет касательных напряжений истирания, возникающих в потоке, а в зоне зацепления - двумя способами - под действием касательных напряжений истирания и за счет раздавливания защемившихся между взаимодействующими зубьями частичек. 18

3.Предельная прочность 1,шельчасмого материала в исследуемых мельницах прямо пропорциональна квадрату частоты вращения ротора, массе загрузки, радиусу ротора и коэффициенту внутреннего трения материала и обратно пропорциональна площади сечения зазоров между подвижными и неподвижными элементами камеры помола роторных мельниц.

4.Установлено, что момент сопротивления измельчению материала в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением является суммой двух составляющих: момента трения и истирания материала в потоке и момента от дробления защемляющихся между зубьями в зоне зацепления частиц материала.

5.Установлено, что мощность, потребляемая двигателем при работе мельницы, является суммой трех составляющих: мощности, затрачиваемой на трение и истирание потока материала, мощности, потребляемой на дробление защемившихся между зубьями в зоне зацепления частиц, и мощности, расходуемой на преодоление трения в подшипниках.

6.Установлен предельный размер загружаемых кусков для предотвращения заклинивания мельницы. Размер загружаемого куска материала должен быть меньше величины зазора (впадины) между двумя соседними зубьями ротора.

7.Для снижения потребляемой мощности диаметр пальцев ротора должен быть наименьшим с учетом ограничения по прочности пальцев.

8.Применение в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением новой схемы движения материала поперек осей вращения роторов дает значительное увеличение производительности: для прочных пород - в среднем на 10%, для легких и средних пород - на 50-60% по сравнению с мельницами, движение материала в которых осуществляется вдоль осей вращения роторов.

9.На основании выполненных экспериментов проведен анализ изменения тонкости продукта измельчения в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением от времени помола. Получены эмпирические зависимости по определению тонкости при измельчении кварцевого песка, отработанной формовочной смеси и цемента марки М400. Получена эмпирическая формула для

19

определения времени помола при требуемой тонкости продукта.

В результате проведенного исследования предложена новая конструкция роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением, ожидаемый экономический эффект от внедрения которой при помоле прочных пород составляет 1733 руб. по ценам 1989 года на одну машину.

По результатам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Данилов Р.Г. Гипотеза механизма тонкого измельчения в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением // Повышение эффективности технологических комплексов и оборудования в промышленности строительных материалов и строительстве: Сб. докл. Междунар. конф. "Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений". -Белгород: Изд. БелГТАСМ, 1997. 44. С.34-39.

2. Данилов Р.Г. Механизм тонкого измельчения в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением // Строительные и дорожные машины. 1997. №12. С.29-31.

3. Баловнев В.И., Бакатин Ю.П., Данилов Р.Г. Новая высокоэффективная роторная мельница с зубчатоподобным зацеплением.// Строительные и дорожные машины. 1998. №3. С.28-29.

4. Данилов Р.Г. О тонкости помола в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением // Повышение эффективности машин для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог и аэродромов: Сб. науч. тр. МАДИ. -М.: МАДИ (ТУ), 1998. С.61-65.

5. Данилов Р.Г. Определение мощности привода мельницы с зубчатоподобным зацеплением мелющих роторов // Строительные и дорожные машины. 1998.

Подписано к печати 2 октября 1998 Тип. Музея революции. Формат бумаги 30x42/4 Зак. Объем У,о п. л. Тираж 100 экз.

/<?/* У У- /. У-б

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ДАНИЛОВ РОМАН ГЕННАДИЕВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНЫХ МЕЛЬНИЦ С ЗУБЧАТОПОДОБНЫМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ.

05.05.04 - Дорожные и строительные машины.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор В.Й.Баловнев

Москва

1998

Оглавление.

Введение............................. • 3

Глава 1. Существующие типы мельниц для получения минеральных порошков для асфальтобетонов и методы их расчета. ............... • 5

1.1. Анализ конструкций машин для тонкого измельчения.......... • 5

1.2. Обзор теоретических исследований по определению геометрических,

силовых и энергетических параметров мельниц.............. .21

Выводы по главе 1..........................29

Цель и задачи исследования..................... -31

Глава 2. Теоретическое определение силовых и энергетических параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением..............32

2.1. Схема движения материала в камере помола роторных мельниц с зубчато-подобным зацеплением и анализ возможности использования существующих зависимостей для расчета сопротивления измельчению............32

2.2. Механизм измельчения материала в роторной мельнице с зубчатоподобным зацеплением путем истирания под действием касательных напряжений и оценка эффективности зон измельчения..... .......38

2.3. Определение основных силовых и энергетических параметров роторной

мельницы с зубчатоподобным зацеплением....... ........ .53

2.3.1 .Определение момента истирания и трения при движении измельчаемого

материала..............................................53

'2.3.2. Определение момента сопротивления дроблению...........54

2.3.3. Определение общего момента сопротивления измельчению...... .55

2.3.4. Определение мощности привода..................55

2.4. Определение производительности роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением при движении материала поперек осей вращения ротора. ... .56 Выводы по главе 2......................... .56

Глава 3. Экспериментальное обоснование теоретического расчета. . . . ... .59

3.1. Сравнение эффективности зон помола................ -59

3.2. Сопоставление результатов расчёта момента сопротивления при измельчении с данными эксперимента................. -61

З-.З. Экспериментальное обоснование теоретических зависимостей по определению мощности привода................... .63

68

3.4. Сопоставление полученных зависимостей для расчета производительности с данными эксперимента. 66

Выводы по третьей главе. 67

Глава 4. Методика расчета силовых и энергетических параметров роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением и определение ожидаемого технико-экономического эффекта от реализации результатов исследований.

4.1. Методика расчета силовых и энергетических параметров роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением. 68

4.2. Определение ожидаемого технико-экономического эффекта от реализации результатов исследований. 73

Общие выводы, результаты и направления дальнейших исследований. 78

Список литературы. 80

Приложение. 82

Приложение 1.

Эксперимент 1. Изучение механизма измельчения материала в камере мельницы. 82 Эксперимент 2. Влияние зазоров между подвижными и неподвижными

элементами помольной камеры на тонкость измельчения и мощность. 84

Эксперимент 3. Установление влияния величины перекрытия измельчающих

элементов в зацеплении роторов на тонкость измельчения. 87

Эксперимент 4. Исследование влияния продолжительности измельчения на расход

энергии при помоле прочных пород. 90

Эксперимент 5. Результаты экспериментальных исследований по помолу

известнякового щебня. 91

Эксперимент 6. Влияние размеров частиц загружаемого материала на работу

роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением. 92

Эксперимент 7. Получение активированного минерального порошка. 96

Эксперимент 8. Опыт по измельчению кварцевого стекла в роторной мельнице с

зубчатоподобным зацеплением. 96

Приложение 2. Определение тонкости продукта и времени помола при

производстве активированного минерального порошка 97

Приложение 3. Программа для расчета силовых и энергетических параметров

роторных мельниц на ЭВМ. 100

Справка о внедрении 104

Введение.

Измельчение исходных составляющих является одним из основных процессов в производстве строительных материалов. К их числу относятся цемент, известняк, известь, гипс, различные наполнители строительных пластмасс, кварцевый песок, минеральные порошки для асфальтобетона и др. Актуальность исследования в этой области определяется большим влиянием степени измельчения на технологические свойства порошков и огромным объемом производства многих из них. В России только цемента производят несколько десятков млн. т. в год. Причем по мере развития техники требования к дисперсности цемента (как и других вяжущих), определяющей скорость его твердения и прочность в начальный период, ужесточаются. Особенно высокой степенью диспергирования должны обладать порошки предназначенные для производства магнитов, пластмасс, резины, бумаги, картона и др. Это порошки из железных магнитных руд, известняка, мела, каолина, талька, глинозема. Такие же материалы используются и в производстве керамики, эмалей, лаков, красок, качество которых также зависит от дисперсности порошков.

Необходимость повышения дисперсности строительных и других материалов, как в виде целевой продукции, так и на промежуточных стадиях переработки в изделия потребовала совершенствования и создания новых типов помольных агрегатов и приборов дисперсионного анализа. Исследования высокодисперсных материалов оказались тем более актуальными, что с ростом дисперсности затрудняется их измельчение и анализ. Тонкое измельчение является дорогостоящей операцией. Небольшой прирост удельной поверхности материала приводит к резкому увеличению затрат, а начиная с некоторой предельной тонкости помола для данного матери способа разрушения его частиц дальнейшее измельчение становится практически • невозможным [18, 22].

В результате комплекса экспериментальных и теоретических исследований в последние годы в научно-технической литературе сложились новые взгляды на помол. Ныне считают [22], что процесс измельчения представляет собой чрезвычайно сложное явление, в котором наряду с механическими существенное значение имеют физико-механические факторы и окружающая среда. Эти же факторы влияют на изменение технологических свойств материалов в результате измельчения.

Снижение энергоемкости, металлоемкости и увеличение производительности процесса измельчения требует совершенствования существующего помольного оборудования и поиска новых технических решений, направленных на интенсификацию процесса тонкого измельчения материалов. Большой интерес представляет

использование для этих целей новых конструктивных схем механического воздействия рабочих органов на измельчаемый материал. В частности использования в качестве рабочих органов системы роторов, имеющих зубчатоподобное зацепление.

Отмеченные проблемы тонкого измельчения приводят к необходимости проведения исследований с целью освещения процессов происходящих при разрушении материала в роторных мельницах и разработки методик и рекомендаций для совершенствования существующих и проектирования новых роторных мельниц различного типа.

В данной работе рассмотрены вопросы повышения эффективности работы роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением. На основании теоретического и экспериментального анализа процессов происходящих внутри камеры помола роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением впервые определен механизм разрушения частиц измельчаемого материала. Установлены зависимости, позволяющие определить момент сопротивления измельчению и мощность потребляемую мельницей при работе. Предложены формулы для определения мощности двигателя и производительности роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением.

На защиту выносится: гипотеза механизма измельчения в роторных мельницах с зубчатоподобным зацеплением; формулы определяющие: величины разрушающих нагрузок для измельчения материала, момент сопротивления измельчению, мощность потребляемую мельницей при работе, мощность двигателя для привода мельницы и производительность роторной мельницы с зубчатоподобным зацеплением при поперечном относительно осей вращения ротора движении материала; методика определения основных параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением; новая схема движения материала в мельнице - поперек осей вращения ротора.

Практическая ценность работы определяется разработанной методикой расчета основных параметров роторных мельниц с зубчатоподобным зацеплением с помощью которой предложена новая конструкция мельницы с поперечным относительно осей ротора движением материала. Увеличение производительности новой мельницы достигает от 10 до 60 % по сравнению с существующими роторно-шаровыми мельницами с продольным, вдоль осей роторов, движением материала.

Диссертация выполнена на кафедре "Дорожно-строительные машины" в Московском государственном автомобильно-дорожном институте (Техническом университете).

Глава 1. Существующие типы мельниц для получения минеральных порошков для асфальтобетонов и методы их расчета.

1.1. Анализ конструкций машин для тонкого измельчения.

При производстве цемента, извести, гипса, керамических изделий и т. п. материалы измельчаются до частиц размером менее десятых долей миллиметра. Процесс помола отличается большой энергоемкостью и стоимостью.

Для помола используются барабанные, вибрационные, струйные и мельницы с повышенной скоростью движения рабочих органов (ударные, валковые, шаровые кольцевые, ролико-маятниковые, дезинтеграторы, роторные с зубчатоподобным зацеплением).

Барабанные трубные шаровые мельницы. В устройствах такого типа материал измельчается внутри полого вращающагося барабана под действием мелющих тел. При вращение барабана мелющие тела (шары, стержни) и измельчаемый материал увлекаются барабаном, движутся по круговой траектории вместе с барабаном (рис. 1.1), а затем падают по траектории близкой к параболе. Часть материала, расположенная ближе к оси вращения, скатывается вниз по подстилающим слоям и измельчается в результате истирания при относительном перемещении мелющих тел и частиц материала, а также вследствие удара мелющих тел.

Барабанные мельницы классифицируют по ряду признаков: режиму работы -периодического и непрерывного действия; способу помола - сухого и мокрого помола; характеру работы - открытого и замкнутого цикла; форме мелющих тел - шаровые, стержневые и самоизмельчения (без мелющих тел); типу привода через зубчатый венец (одно и двушестеренчатые), через центральную цапфу или безмеханические ("обернутый" привод); конструкции опор - цапфенные и барабанные.

Барабанные мельницы просты по конструкции и удобны в эксплуатации. Однако они имеют большие габариты: диаметр от 1 до 11 м и длину от 1,6 до 15 м. Рабочий объём барабана используется лишь на 35-45 % [6]. Мощность двигателя у мельниц с шестеренчатым приводом 18,7...5970 кВт и до 14900 кВт у мельниц с безмеханическим приводом [23, 25]. Небольшая частота вращения 12...39 об/мин и большая масса мельниц 5...740 т приводит к большим материальным затратам и большому расходу энергии 35...40 кВтч/т. Производительность при тонкости продукта 10% остатка на сите №008(80 мкм) составляет 10...90 т/ч, при 12% остатка - 15...150 т/ч [19]. Для устранения пылевыделения и отвода теплоты при сухом помоле цементного клинкера мельницы снабжаются аспирационным циклоном, что увеличивает производительность

мельниц на 8...10 %. Производительность мельниц при мокром помоле на 20...25 % выше, чем при сухом [7].

Башенные мельницы [25, 28] имеют неподвижный барабан 3 (рис. 1.2) установленный вертикально. Движение измельчаемого материала и шаров возбуждается вращающимся винтом 2. Загрузочное отверстие 1 находится вверху и частицы материала оседают вниз проходя через шаровой заряд (з) против поднимающегося потока воды. Большой слой шаров, больший чем в эквивалентных шаровых мельницах, позволяет получить большее давление между шарами. Это увеличивает эффективность помола. Вертикальная установка мельницы позволяет экономить производственные площади. Мощность таких мельниц составляет 15...930 кВт [23], что дает 30...40% экономию по сравнению с барабанными мельницами [25].

Преимущества барабанных (или трубных) мельниц заключаются в простоте конструкции, удобстве в эксплуатации, надёжности в работе при обеспечении требуемой тонкости помола и возможности автоматизации. Недостатки таких мельниц включают малую эффективность измельчения материала мелющими телами, высокий удельный расход энергии, большую металлоемкость, большой износ мелющих тел и бронефутеровки (0,5... 1,1 и 0,05...0,15 кг/т) и значительный шум при работе.

Производительность барабанных мельниц пропорциональна их геометрическим размерам. Невозможность повышения энергонапряженности барабанной мельницы иным путём кроме как увеличением диаметра барабана делает не возможным их применение для сверхтонкого измельчения.

Для увеличения эффективности работы шаровой мельницы были проведены исследования Копперхилом в 1953, Фагербергом в 1955 и Хукки в 1957 гг. по применению шаровой мельницы с гладкой футеровкой по помолу материала на сверхкритических скоростях вращения барабана [9]. За счет уменьшения степени загрузки мельницы исследователи достигали того, что траектория перемещения мелющих тел и материала оставалась такой же как в шаровой мельнице (рис. 1.10). Однако при этом образовывалась новая зона измельчения - за счет разности скорости вращения барабана и скорости движения мелющих тел и материала, материал истирался от трения мелющих тел о гладкую футеровку, что привело к значительному увеличению производительности. В экспериментах скорость вращения барабана достигала до 197% от критической скорости вращения барабана в обычных шаровых мельницах. При этом расход энергии достигал до 6,15 кВт-ч/т и производительность до 2 т/ч (при 14% объёма загрузки мельницы).

Хукки считает [9], что при тонком помоле применение сверхкритических скоростей в мельницах с износостойкой футеровкой сулит большие перспективы.

Тонкость помола материала увеличивается с увеличением частоты вращения барабана. Однако в настоящее время в промышленности мельницы со сверхкритическими скоростями не используются, причинами чего является, видимо, недостаточная прочность конструкции для высокой частоты вращения барабана.

Вибрационные мельницы. Низкая эффективность для получения тонкого продукта измельчения вращающихся барабанных мельниц привела к необходимости создания машин в которых движение мелющих тел осуществляется с ускорениями, значительно превышающими ускорение силы тяжести. Из машин такого типа наибольшее распространение получили вибрационные мельницы.

Вибрационные мельницы разделяют на инерционные и гирационные. Инерционная мельница состоит из корпуса в котором на подшипниках установлен дебалансный вал, приводимый во вращение двигателем. Корпус мельницы опирается на пружины. При вращении вала, корпус мельницы с загруженными мелющими телами и материалом получает импульсные колебательные воздействия и начинает вибрировать с высокой частотой.

Барабан гирационной (эксцентриковой) мельницы приводится в круговое колебательное движение эксцентриковым валом, на котором он установлен.

При работе вибромельницы выделяется много тепла, в следствие чего корпус мельницы может нагреваться до 300°С. С увеличением тонкости помола нагрев мельницы существенно увеличивается, а производительность падает.

Тонкость помола в вибромельнице составляет 20...40 мкм. Мощность современных конструкций 10...420 кВт, объём камеры - 0,05...2,7 м3, частота колебаний - 10...50 об/с, амплитуда колебаний - 3...14 мм, производительность - 0,1... 15000 кг/ч [6]. Энергонапряженность вибрационных мельниц составляет около 0,8... 1,2 кВт/дм3 объёма камеры [22]. Удельная энергоемкость - около 15 кВтч/т.

Один из недостатков вибрационных мельниц заключается в загрязнении измельчаемого материала продуктами износа. Стремление избавиться от этого недостатка привело к созданию струйных мельниц.

Струйные мельницы. В этих измельчителях частицам измельчаемого материала кинетическая энергия передаётся потоком газа, воздуха, пара или продуктов сгорания. Измельчение осуществляется либо при столкновении встречных потоков частиц, либо при их ударе об отбойную плиту. Некоторая доля частиц измельчается касательными ударами о внутренние поверхности установки при разгоне или при транспортировке по трактам пневмо-классификационной системы.

Сообщение частицам требуемой для разрушения скорости (200 - 400 м/с) осуществляет�