Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и выбор направления исследований 10
1.1 Применение и получение пористых заполнителей для различных бетонов 10
1.2 Анализ существующих конструкций устройств для измельчения пористых строительных материалов 19
1.3 Состояние исследований процесса измельчения пористых строительных материалов 32
2. Теоретические исследования процесса измельчения хрупких пористых материалов и рабочего процесса измельчающего устройства 39
2.1 Влияние технологических факторов на эффективность процесса получения керамзита мелких фракций 39
2.2 Конструктивно-технологическая схема устройства для измельчения пористых материалов 50
2.3 Параметрическая модель функционирования устройства для измельчения 53
2.4 Теоретическое обоснование основных параметров устройства 57
2.4.1 Определение минимальной частоты колебаний подвижной плиты 57
2.4.2 Влияние параметров рабочего органа на энергозатраты процесса измельчения 58
2.4.3 Определение оптимальной формы рабочего органа 63
2.4.4 Обоснование основных технологических параметров устройства 66
2.4.5 Определение энергии затрачиваемой на процесс измельчения 70
2.4.6 Оценка качества функционирования устройства 70
Методика экспериментального исследования процесса измельчения пористых заполнителей на дробильном оборудовании 74
3.1 Программа экспериментальных исследований 74
3.2 Общая методика экспериментальных исследований 74
3.3 Описание экспериментальных установок 77
3.4 Методика проведения опытов 77
3.4.1 Определение физико - механических характеристик керамзитового сырья 77
3.4.2 Методика определения влияния угла заточки рабочего органа на величину разрушающих нагрузок 80
3.4.3 Методика определения коэффициента трения материала различных фракций по лотку 84
3.4.4 Определение влияния интервала между элементами рабочего органа на процесс измельчения 86
3.4.5 Обоснование режимныж параметров работы устройства 88
Результаты экспериментальных исследований 93
4.1 Характеристика керамзита 93
4.2 Основные физико-механические свойства пористых материалов 94
4.2.1 Прочностные свойства материала при сжатии 94
4.2.2 Результаты исследования трения керамзита различных фракций по поверхности лотка 97
4.3 Влияние угла заточки рабочего органа на величину разрушающих нагрузок 99
4.4 Влияния интервала между рабочими органами на процесс измельчения 103
4.5 Режимные параметры работы измельчающего устройства с предлагаемым рабочим органом 106
4.5.1 Влияние угла наклона камеры дробления и частоты на выходные показатели процесса измельчения Ю7
4.5.2 Влияние зазора в камере дробления и рабочего хода на выходные показатели процесса измельчени \ \ 5
5. Производственная проверка технологической линии получения керамзита мелких фракций с предлагаемым устройством и экономическое обоснование его применения 125
5.1. Производственные испытания технологической линии переработки пористых заполнителей для бетона с использованием предлагаемого устройства 125
5.2 Испытания полученного керамзитового песка и щебня в бетоне 130
5.3 Оценка экономической эффективности применения измельчителя 133
Общие выводы 138
Список использованной литературы
- Анализ существующих конструкций устройств для измельчения пористых строительных материалов
- Конструктивно-технологическая схема устройства для измельчения пористых материалов
- Определение физико - механических характеристик керамзитового сырья
- Результаты исследования трения керамзита различных фракций по поверхности лотка
Введение к работе
В настоящее время в производстве керамзита сложилась диспропорция в выпуске мелких и крупных фракций. При потребности для производства различных бетонных и железобетонных конструкций в керамзитовом песке фракции 0...5 мм и мелком керамзите фракции 5... 10 мм в количестве соответственно 20...30 и 30...40% от объема выпускаемого керамзита их общий выпуск не превышает 10%. В практике используются два способа получения керамзитового песка и мелкого керамзитового гравия, за счет обжига соответствующего полуфабриката в печах "кипящего слоя" и измельчения крупных фракций керамзита (свыше 20. ..40 мм.) и брака его производства (спеки, свары и т.п.).
Известно, что производство обжигового керамзитового песка требует специального дорогостоящего оборудования, имеет низкую производительность печей для его обжига и высокие энергозатраты. Также при дроблении утилизируется крупный гравий, который непригоден для изготовления легкобетонных конструкций. В связи с этим второй способ получения легких заполнителей более эффективен. Как правило, эта операция осуществляется на вальцевых дробилках и сопровождается значительными выбросами пыли и создает неблагоприятную экологическую обстановку вокруг производства. Основным недостатком производства керамзита способом дробления является низкий коэффициент выхода готовой продукции, вследствие переизмельчения части материала до пылевидной фракции. Кроме того, применение в бетоне пористого песка с повышенным содержанием пыли (фракции менее 0,16 мм) существенно ухудшает его свойства.
Обзор современного состояния производства пористых заполнителей способом дробления показывает, что существующие технологии и устройства не позволяют получать качественного продукта в соответствии с требованиями, а также обладают высокой энергозатратностью процесса и загрязняют окружающую среду вредной пылью. Анализ литературных источников показывает, что процессы, связанные с получением пористых заполнителей мелких фракций изучены не полно. Неполно изучены взаимосвязи этих процессов
7 с физико-механическими свойствами материалов и конструктивно-технологическими параметрами устройств.
Исследованию процесса получения пористых материалов (керамзита) посвящены труды Ахундова А.А, Полинковской А.И., Комиссаренко Б.С, Петрова В.П., Чикноворяна А.Г. Эльконюка А.А., Хохрина Н.К., Н.Л. Антоненко и др.
Теоретическая основа, посвященная измельчению хрупких строительных материалов сформулирована в работах Ребиндера П.А., Кирпичева В.Л., Еремина Н.Ф., Демидова А.Р., Чиркова С.Е., Доценко А.И., Волкова Д.П., Моргулиса М.Л., Левенсона Л.Б., Андреева С.Е., СВ. Мельникова и др.
Проведенный анализ устройств для дробления пористых заполнителей показал, что для этих целей применяются различные измельчающие устройства. Однако существующие устройства не в полной мере обеспечивают эффективное производство пористых заполнителей мелких фракций.
В связи с этим, создание устройств, обеспечивающих получение дробленых пористых заполнителей для бетона, в рамках требований производства бетонов и обладающих существенным ресурсосбережением, является актуальным.
Цель работы. Повышение эффективности процесса измельчения, обеспечение ресурсосбережения и повышение качества пористых материалов (заполнителя мелких фракций для бетонов).
Объект исследований. Процесс измельчения пористых хрупких строительных материалов и устройство для его осуществления.
Задачами исследования являются:
проведение анализа устройств для измельчения пористых строительных материалов и обоснование конструкционно-технологической схемы измельчающего устройства;
определение физико-механических свойств исследуемых легких заполнителей;
выполнение теоретических исследований процесса работы устройства для измельчения пористых строительных материалов с целью определения его конструктивно-режимных параметров;
проведение экспериментальных исследований устройства для выявления влияния его параметров на гранулометрические характеристики легких заполнителей;
проведение производственных испытаний промышленного образца названного устройства и оценивание экономической эффективности его использования.
Методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось с помощью методов параметрического и математического моделирования, теории измельчения, математической статистики. Теоретические исследования заключались в получении зависимостей, позволяющих установить оптимальные конструктивно-кинематические и технологические параметры измельчающего устройства.
Экспериментальные исследования выполнены на специально изготовленных установках с использованием существующих и предложенных методик в соответствии с действующими стандартами.
Научную новизну составляют:
параметрическая модель функционирования устройства для измельчения хрупких пористых строительных материалов;
методика расчета производительности камеры основного измельчения и камеры предварительного измельчения в зависимости от поступающего потока гранул и кусков материала;
выражения для определения геометрических параметров устройства и затрачиваемой мощности.
Практическая значимость. Разработано устройство для измельчения гранул и кусков керамзита обеспечивающее получение пористого заполнителя с минимальным выходом пылевидной фракции и минимальными затратами энергии. Опытный образец измельчающего устройства испытан в условиях производства керамзита на Безымянском керамзитовом заводе (ОАО "Легкий керамзит") и принят в эксплуатацию.
Апробация. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены: на 3-й Международной научно-практической конференции
9 "Безопасность транспортных систем" (МАНЭБ, г. Самара) 2002 г.; на 59, 60 и 61-Й научно-практических конференциях 'Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование, наука, практика" (СамГАСА, г. Самара) в 2002, 2003 и 2004 г; на региональной научно-практической конференции "Вузы Сибири и Дальнего Востока ТРАНССИБу" (СГУПС, г. Новосибирск) в 2002 г; на межвузовской научно-практической конференции "Вклад ученых вузов в научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте" (СамГАПС, г.Самара) 2003 г.; на научно-методической конференции "Проблемы строительства, реконструкции и капитального ремонта зданий и сооружений на железнодорожном транспорте" (ГТГУПС, г. Санкт-Петербург) 2003 г.; на 57-й международной научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов "Актуальные проблемы современного строительства" (СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ. Новизна конструкции устройства для измельчения гранулированных пористых материалов подтверждена патентом Российской федерации № 2196490.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, заключения, списка использованной литературы и 2 приложений. Она содержит 149 страниц машинописного текста и 56 иллюстрации.
На защиту выносятся:
анализ способов измельчения и их реализация в измельчающих устройствах;
параметрическая модель функционирования устройства для измельчения пористых строительных материалов;
теоретическое обоснование конструкции устройства и его рабочих параметров;
результаты экспериментальных исследований устройства в лабораторных и производственных условиях;
результаты производственных испытаний линии по производству керамзитового песка и щебня.
Анализ существующих конструкций устройств для измельчения пористых строительных материалов
Технология производства керамзита мелких фракций связана с применением в ней измельчающего оборудования, которое предназначено для придания специально полученным крупным гранулам керамзита нужных свойств (гранулометрического состава, формы частиц). Для этих целей в настоящее время используются различные устройства. Их конструкции и принципы работы рассмотрены ниже. Все эти устройства обладают различными выходными характеристиками (производительность, энергозатратность, качество получаемой продукции) [2, 40, 44, 45, 71, 74, 77, 93, 95, 103, 105]. Однако все они не удовлетворяют требованиям предъявляемым к пылению, из-за чего операция сопровождается значительными выбросами пыли и создает неблагоприятную экологическую обстановку вокруг производства [63]. Кроме того, применение в бетоне пористого песка с повышенным содержанием пыли (фракции менее 0,16 мм) существенно ухудшает его свойства [60, 111]. По нормативным документа пылевидной фракции в продукте не должно превышать 10 % [28, 31, 32].
Применение оборудования для этих целей требует совершенствования. С технической точки зрения для осуществления производства керамзита DO технологии дробления наиболее сложной задачей является создание эффективных средств механизации по измельчению гранул и рассеву получаемого продукта.
Многообразие физико-механических свойств пористых материалов и различных требований к процессу измельчения послужило созданию большого числа машин, в которых реализованы различные способы измельчения. Степень измельчения, размеры и форма получаемых частиц обуславливаются физико-механическими свойствами и способом измельчения.
Известно, что процесс измельчения заключается в последовательном уменьшении кусков материала от первоначальной крупности до частиц желаемого размера. В зависимости от вида воздействия рабочего органа на измельчаемый материал способы разрушения подразделяются на следующие виды; раздавливание, разламывание, раскалывание, резание, распиливание, истирание, дробление ударом (рис. 1.1) [2, 7, 9, 11, 34, 76, 90, ПО]. Многие существующие конструкции измельчителей одновременно реализуют несколько различных способов измельчения. При оценке способа измельчения и конструкции их рабочих органов прежде всего необходимо учитывать многообразие физико-механических свойств и размеров измельчаемых материалов, различные требования к процессу измельчения и выбрать такие способы воздействия на перерабатываемый материал, при которых его разрушение должно быть достигнуто при наименьших напряжениях и затратах энергии [3, 34, 47, 56].
По способу измельчения все измельчители, применяемые для измельчения хрупких пористых материалов, делятся на следующие группы: - раскалывающего и разламывающего действия (рис. 1.1 д, ж); - раздавливающего действия (рис. 1.1 а); - истираюше-раздавливающего действия (рис. 1.1 б); - ударного действия; ударно-истирающего действия (рис. 1.1 в, г) [6, 19, 49,93,96, 106, 113].
При раздавливании (рис. 1.1а) под действием нагрузки, создаваемой силой на нажимную поверхность, материал деформируется и разрушается по всему объему [19]. К измельчителям раздавливающего действия относятся гладковалковые { 1. Способы измельчения дробилки, вертикальные и горизонтальные ролико-кольцевые мельницы. Принцип действия машин этого типа заключается в раздавливании материала между двумя рабочими поверхностями, причем одна из поверхностей или обе должны быть подвижными, так как раздавливание материала происходит только при их сближении. Несмотря на то, что в основе действия этих машин лежит один и тот же способ измельчения, они значительно отличаются по конструкции. Основным отличием является положение рабочих элементов и принцип создания раздавливающих усилий (пружинами, собственным весом или центробежными силами) [20, 22, 38,39,43].
В валковых дробилках (рис. 1.2) измельчаемый материал затягивается в зазор между двумя вращающимися навстречу друг другу валками и разрушается за счет действия сжимающих сил при вращении валков с одинаковой скоростью.
Если валки вращаются с разной скоростью, то к раздавливающему воздействию валков на материал добавляется эффект истирания [71].
Для качественной работы валковых дробилок необходима равномерная подача материала во времени и по ширине валков, при этом скорость подачи должна соответствовать пропускной способности валков [20].
На рис. 1.2. б представлена конструкция устройства, состоящая из ряда вращающихся навстречу друг другу валков, наиболее используемая в производстве пористых заполнителей [93].
Основным преимуществом измельчения материала способом раздавливания является простота конструкции, возможность получения мелкого продукта (песка) с удовлетворительным гранулометрическим составом.
К недостаткам можно отнести большую энергоемкость процесса измельчения и малую производительность.
Конструктивно-технологическая схема устройства для измельчения пористых материалов
На основании анализа технологического процесса работы измельчающих устройств в производстве керамзита способом дробления было разработано и изготовлено устройство для измельчения хрупких пористых материалов. Разрушение материала осуществляется за счет удара по нему клиновидных элементов рабочего органа в виде пластин. Степень воздействия разрушающей нагрузки на отдельные фракции материала позволяет не переизмельчать продукцию и регулировать процесс измельчения. В данном устройстве эту функцию выполняет интервал между пластинами, который можно изменять в соответствии с требованиями к процессу измельчения.
Указанный способ измельчения позволяет получать продукт с однородным гранулометрическим составом при минимальных энергозатратах вследствие действия больших концентраций нагрузок в местах контакта материала с рабочими элементами и вывода готовой фракции из зоны действия нагрузки [51, 52, 83].
Устройство содержит камеру дробления 1, расположенную между лотком 2 и подвижной плитой 3, закрепленной на стойке 4 [52]. Подвижная плита 3 состоит из набора сменных чередующихся дробящих пластин 5, которые выполнены заостренными и регулировочных пластин 6. Лоток 2 установлен на упругих опорах 7, степень сжатия которых регулируется с помощью устройств для натяжения 8. Угол наклона подвижной плиты 3 и лотка 2 может регулироваться при помощи винтового талрепа 9, смонтированного на раме 10. Эксцентриковый вал 11 обеспечивает колебания подвижной плиты 3 в вертикальном направлении.
Устройство для измельчения хрупких пористых материалов работает следующим образом.
Перед включением устройства назначают режим дробления обрабатываемого материала и интенсивность раздробляющего воздействия на него. При этом от вида обрабатываемого материала выбирают длину чередующихся дробящих пластин 5 и толщину регулировочных пластин 6. В зависимости от необходимых для обработки данного пористого материала скорости его передвижения по лотку 2 и частоты ударно-раскалывающего воздействия дробящих пластин 5 устанавливают, соответственно, подвижную плиту 3 и лоток 2 с требуемым наклоном при помощи винтового талрепа 9 и скорость вращения эксцентрикового вала 11 посредством привода (последний на рис. 2.5 не показан),
После настройки устройства на выбранный режим дробления включают привод вала 11 и подают пористый материал на лоток 2. Эксцентриковый вал 11, вращаясь, вызывает колебания подвижной плиты 3 в вертикальной плоскости совместно с установленными на ней пластинами 5 и 6. Обрабатываемый материал, поступивший на лоток 2, подвергается на нем ударно -раскалывающему воздействию дробящих пластин 5. По меньшей мере, часть дробящих пластин 5 (в зависимости от их длины) имеют возможность контакта с поверхностью лотка 2 при колебаниях подвижной плиты 3, при контакте лоток 2,
проседая на упругих опорах 7 при поднятии подвижной плиты 3, подкидывает вверх обрабатываемый материал с частотой, соответствующей частоте колебаний подвижной плиты 3, в результате чего обрабатываемый материал постепенно продвигается по камере дробления 1 и подвергается многократному ударно — раскалывающему воздействию дробящих пластин 5. На выходе из камеры дробления 1 измельченный материал, т. е. готовая продукция направляется на объекты хранения.
На рассмотренное устройство получен патент РФ № 2196490, в соответствии с которым разработана техническая документация и изготовлен производственный образец устройства для измельчения пористых гранулированных материалов.
Процесс функционирования устройства для измельчения пористых заполнителей в упрощенном виде включает в себя два взаимосвязанных функциональных блока: характеристика некондиционного материала (Хм) и процесс измельчения поступающего потока материала (Хи). параметрической модели, которая включает в себя ниже перечисленные параметры, характеризующие происходящий процесс: Хм - параметры, характеризующие некондиционный материал; Хпп — параметры поступающего потока некондиционного материала в зону измельчения; Хро — параметры, характеризующие измельчающий рабочий орган; Хрп — параметры, характеризующие рабочий процесс устройства во время измельчения материала; УПи - параметры процесса возвращения материалу кондиционных свойств (процесс измельчения); ZBn - выходные параметры получаемого продукта. В целом все выше перечисленные параметры можно представить в виде выражения характеризующего процесс функционирования измельчителя: пф = іХм9- ІШ АРО Х.рП ПИ5 ВП ) (2.7)
Для полноценного анализа происходящего процесса необходимо детально разложить на элементы каждый из представленных элементов параметрической модели. Вектор-функцию, характеризующую свойства некондиционного материала можно представить в следующем виде: Ам — Ajx]M,x2M,x3M,x4M,x5M,x6M,x7M,x8M,x9M,x10M з (2.8) где х1м - прочность материала; х2н - влажность материала; х3м - упругость материала; х4м - плотность материала;
Х5м - фракционный состав измельчаемого материала; х6м - абразивность кусков подаваемого некондиционного материала; Х7м - удельная пористость частиц материала; 8м фазовый (минералогический) состав пористого материала; х9м - коэффициент внутреннего трения; Хюм - коэффициент внешнего трения материала о поверхности измельчителя.
Определение физико - механических характеристик керамзитового сырья
Представленное измельчающее устройство с рабочими органами в виде заостренных пластин позволило изучать процесс измельчения хрупких пористых материалов. Конструктивная схема лабораторной установки и ее общий вид представлены на рис. 3.1, 3.2. Колебания подвижной плиты осуществляются от электродвигателя постоянного тока мощностью 1 кВт через эксцентриковый вал. Рабочие органы представляют собой прямоугольные пластины различной длины заостренными с рабочей стороны.
Измельчение материала производится на наклонном лотке, установленном на упругих опорах. Кроме того, лабораторный образец устройства для измельчения содержит отпускной бункер, в который загружается навеска измельчаемого материала и при открытии заслонки, направляется в камеру предварительного измельчения. Для изменения частоты вращения эксцентрикового вала и, соответственно, колебаний подвижной плиты питание электродвигателя осуществляется через преобразователь. Число колебаний подвижной плиты определялось с помощью импульсного счетчика оборотов [107]. Лабораторный образец измельчающего устройства позволяет оперативно изменять следующие параметры: - угол наклона лотка и подвижной плиты; - ширину зазора между лотком и рабочими поверхностями дробящих пластин; - частоту колебаний подвижной плиты; - высоту подъема подвижной плиты.
Для исследования наиболее эффективной работы устройства были проведены экспериментальные исследования по выявлению оптимальной конструкции рабочего органа, который обеспечивает высокое качество дробления и гарантированную выдачу готового материала с фракционным составом, отвечающим заданным требованиям. Опыты проводились на керамзите различных заводов.
Свойства керамзита исследовались на специально разработанных приборах: для определения прочности образцов керамзита при статическом воздействии различными рабочими органами; для определения прочности образцов на ударное воздействие этими рабочими органами.
Первый прибор, состоящий из цилиндра со смотровым окном, обоймы для образцов, поршня со сменными рабочими органами, штатива и цилиндрического сосуда для принятия подаваемой воды, причем этот сосуд действует на поршень силой тяжести находящейся в нем жидкости, работает следующим образом (рис.
В цилиндр со смотровым окном помещается обойма с образцами (от 1 до 5), на которые осуществляется давление поршнем со сменными рабочими органами и различным их числом (от 1 до 5) (рис. 3.5). Точность нагрузки достигается за счет регулируемой подачи воды в сосуд. После раскола гранул подача воды прекращается. Контроль подаваемой нагрузки осуществляется с помощью взвешивания. В процессе воздействия рабочего органа на образец ведется наблюдение за его деформацией. Второй прибор, состоящий из цилиндра со смотровым окном, обоймы для образцов, поршня со сменными рабочими органами, штатива и шкалы для замера высоты падения поршня, работает по следующему принципу: в цилиндр со смотровым окном помещается обойма с образцами (от 1 до 5), которые подвергаются ударному воздействию от падения с некоторой высоты поршня со сменными рабочими органами и Рис. 3.7. Образцы керамзита для проведения опытов различным их числом (от 1 до 5) (рис. 3.6). Ударное воздействие осуществляется свободным падением поршня с рабочими органами в цилиндре с возможностью изменения высоты падения и массы поршня. После падения поршня ведется наблюдение за характером деформации и разрушения образцов.
Образцы для испытания отбирались из отходов производства керамзита (спеков) и изготовлялись в форме кубиков (рис. 3.7), размеры и масса которых замерялись, а также керамзитовых гранул фракции 20.. .40 мм.
По результатам проведенных опытов выявлялась зависимость прочности керамзита от его плотности при статическом воздействии различными рабочими органами, а также зависимость ударной нагрузки, требуемой на разрушение образца керамзита, от его плотности. Также замечалось различное поведение образцов при их разрушении. Движение материала по лотку влияет на процесс измельчения. Для этого определялись коэффициенты трения различных фракций по поверхности лотка.
Гранулометрический анализ проводился по известной методике, в соответствии с которой имеется комплект из пяти сит: четырех сит со штампованными круглыми отверстиями и одного сита из латунной сетки простого плетения с отверстиями квадратной формы. Предварительно взвешенную пробу материала пропускают через набор сит, с уменьшением размера их отверстий. Просеивание осуществляют с помощью легких боковых постукиваний ладонями до полной сортировки частиц груза. Оставшееся содержимое каждого сита и дна взвешивают. Сумму масс отдельных фракций сравнивают с первоначальной массой образца, расхождение более чем на 0,5 % не допускается.
Результаты исследования трения керамзита различных фракций по поверхности лотка
Одним из самых важных конструктивных параметров рабочего органа является интервал между дробящими пластинами. Этот интервал позволяет регулировать процесс измельчения, изменяя степень сжимающего и ударно-раскалывающего воздействия.
С целью выявления оптимальных параметров рабочего органа были проведены эксперименты по выявлению влияния этого параметра на энергозатратность процесса измельчения. Интервал изменялся за счет сокращения или увеличения количества дробящих пластин путем установки между ними регулировочных пластин различной толщины. Регулировка производилась в пределах от 4 до 16 мм с шагом 4 мм.
Характер работы рабочего органа заключается в том, что часть измельченной фракции, не требующая дальнейшей переработки, удаляется из зоны измельчения в пространство между пластинами. В этом случае разрушение частиц керамзита происходит не в слое материала, а в результате прямого контакта с поверхностью рабочего органа.
Результаты эксперимента по выявлению влияния интервала между дробящими пластинами на энергозатратность процесса измельчения представлены на рис. 4.5, 4.6 в виде графиков. По этим графикам видно, что для каждого вида материала существует оптимальное значение интервала aonftl, при
Так оптимальное значение интервала между пластинами составляет: для керамзита Безымянского керамзитового завода - 9 мм при удельной энергозатратности 0,34 кВт ч/т; для керамзита Кряжского завода - 7,5 мм при удельной энергозатратности 0,41 кВт ч/т; для керамзита завода № 10 - 5,5 мм при удельной энергозатратности 0,505 кВт ч/т.
При увеличении интервала относительно оптимального значения в общей массе измельченного материала возрастает доля фракции с размерами частиц более 10 мм с одновременным увеличением доли частиц игольчатой и пластинчатой формы. Это связано с тем, что при больших значениях интервала снижается интенсивность взаимодействия рабочего органа с материалом за счет сокращения количества дробящих пластин. Поэтому значительную часть получаемой продукции придется вернуть на доизмельчение, что приведет к уменьшению эффективности процесса измельчения (уменьшение производительности рассевочного и дробильного оборудования, увеличение пыления) и повешение удельного энергопотребления.
С уменьшением изучаемого показателя возрастает доля переизмельченной фракции (пыли) в общей массе получаемой продукции, что существенно снижает ее качество. Это связано с тем, что при малых значениях интервала значительно увеличивается удельная площадь контакта материала с рабочим органом, что приводит к повышению затрат на преодоление сил трения (увеличивается доля истирающего воздействия), и соответственно увеличивается доля пыли и имеет место повышенный износ дробящих пластин.
С целью изучения влияния кинематического режима на выходные параметры исследуемого измельчающего устройства была проведена серия
однофакторных, двухфакторных и трехфакторных экспериментов. Однофакторные эксперименты были реализованы с целью определения зависимости выходных параметров от режимных параметров, непосредственно влияющих на энергопотребление устройства. Такими параметрами являются частота вращения вала подвижной плиты и величина рабочего хода подвижной плиты (амплитуда колебания).
Для удобства производства весь эксперимент разделен на две части. В первой части определяется влияние угла наклона лотка и частоты вращения вала подвижной плиты на выходные показатели и критерий оптимизации, оптимальные значения которых затем вносятся постоянными во вторую часть. Во второй части определяется влияние величины зазора в камере дробления и рабочего хода подвижной плиты на процесс измельчения.
В соответствии с матрицей планирования эксперимента был реализован двухфакторный эксперимент с варьированием факторов на трех уровнях (по методу Бокса-Бенкина) значения которых и полученные результаты представлены в таблице 4.4.
На основании полученных значений критериев оптимизации проводили обработку данных и построение математических моделей. После расчета коэффициентов регрессии математическое описание процесса измельчения исследуемых пористых материалов (керамзитов Безымянского, Кряжского заводов и завода №10) представлялись в виде уравнений. Для керамзита Безымянского завода получены следующие зависимости влияния факторов: - на мощность, затрачиваемую измельчителем;
