CC BY
32
© Н.П. Максимов, Р.Н. Максимов, К.К. Байматов, 2009
УДК 621.926.7
Н.П. Максимов, Р.Н. Максимов, К.К. Байматов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РОТОРНО-ВИБРАЦИОННОЙ МЕЛЬНИЦЫ
Приведены результаты испытаний роторно-вибрационной мельницы нового типа при измельчении доломита, известняка и свинцово-цинковой руды. Получены зависимости производительности роторно-вибрационной мельницы при постоянных значениях частоты колебаний и амплитуды и разных значениях крупности исходного продукта, а также зависимость производительности мельницы при разных значениях частоты колебаний и углах наклона образующей конуса чаши. Приведены зависимости средней скорости выхода готового продукта из зоны измельчения при изменении амплитуды колебаний, а также зависимость мощности, потребляемой главным приводом мельницы, от частоты вращения ротора при постоянной рабочей частоте колебаний чаши.
Ключевые слова: измельчение, роторно-вибрационная мельница, вибрационное воздействие, испытания
N.P. Maksimov, R.N. Maksimov, K.K. Baj-matov
EXPERIMENTAL RESEARCHES OF THE ROTOR-VIBRATING MILL
Article is devoted to researches of a rotor-vibrating mill for milling hard materials. Results of tests of a mill new type are resulted at crushing dolomite, limestone and lead-zinc ore. Dependences of productivity rotor-vibrating mill are received at constant values of frequency of fluctuations and amplitudes and different values of large an initial product, and also dependence ofproductivity of a mill at different values of frequency of fluctuations and corners of an inclination of a bowl forming a cone. Dependences of average speed of an output of a ready product from a zone of crushing are resulted at change of amplitude of fluctuations, and also dependence of the capacity consumed by the main drive of a mill, on frequency of rotation at constant working frequency of fluctuations ofa bowl.
Key words: Milling, rotor-vibrating mill, vibrating influence, tests.
Дробление и измельчение различных твердых материалов требуют больших затрат электроэнергии. Энергетические затраты на измельчение непрерывно растут в связи с расширяющимся освоением месторождений бедных руд и необходимостью переработки отходов.
Доля капитальных, эксплуатационных и энергетических затрат на дробление и измельчение большинства использующих эти процессы предприятий составляет более 50 % их экономического баланса. В этой связи задача снижения себестоимости дробильно-измельчительных процессов становится все более актуальной [1].
Современные, широко применяющиеся конструкции машин для дробления и измельчения имеют ряд существенных недостатков, низкий коэффициент полезного действия, громоздки, низкая удельная производительность, значительный расход металла на мелющие тела и футеровку, высокий уровень шума. Внедрение вибрационной техники способствует усовершенствованию технологических процессов, повысит экономическую эффективность. К числу таких машин относится роторно-вибрацион-ная мельница для измельчения твердых материалов, разработанная в Северо-Кавказском горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете)
(СКГМИ (ГТУ)) [2, 3].
.1 4 5 6 7
На рис. 1. показан схематический чертеж экспериментальной установки роторно-вибрационной мельницы. На опорной стойке рамы 1 установлены упругие элементы (пружины) 2, в количестве 8 штук, на которые выставлена рама 3 с жестко закрепленной к ней снизу вибрирующей чашей 9. На раме 3, сверху установлен шестеренный дебаланс-ный вибратор, имеющий опорную раму 4, две зубчатые шестерни 7 с дебаланса-ми 8, и привод в виде электродвигателя постоянного тока 6, позволяющего изменять частоту колебаний и клиноре-менной передачи 5. Под вибрирующей чашей 9, с определенным зазором установлен ротор 10, который закреплен на вертикальном валу 12, который в свою очередь установлен в подшипнике 12 и подпятнике 16. Привод мельницы осуществляется от электродвигателя постоянного тока 15 посредством клиноре-менной передачи 14.
Рис. 1. Экспериментальная роторно-вибрационная мельница
Экспериментальная роторно-виб-рационная мельница работает следующим образом. Исходный твердый материал через отверстие в чаше 9 поступает в зону измельчения, расположенную между вибрирующей чашей и вращающимся ротором 10, где происходит его измельчение до необходимого размера (определяется размером зазора между чашей и ротором). Измельченный готовый продукт удаляется из мельницы по лотку 11.
В лаборатории новой измельчитель-ной техники СКГМИ (ГТУ) были проведены исследования экспериментальной роторно-вибрационной мельницы при измельчении доломита, известняка и свинцово-цинковой руды.
Цель исследований: определение влияния частоты вращения ротора, а также амплитуды и частоты колебаний чаши на процесс измельчения материалов в ротор-но-вибрационной мельнице.
Результаты исследований экспериментальной роторно-вибрационной мельницы приведены на рис. 2-6.
Из рис. 2 видно, что при постоянных значения частоты колебаний и амплитуды производительность роторно-вибрационной мельницы уменьшается при увеличении крупности исходного продукта мельницы от 3 мм до 20 мм (кривая 1, 2). С увеличением частоты колебаний до 50 Гц производительность ро-торно-вибрационной мельницы при измельчении мелкого продукте (3-5 мм) увеличивается почти в два раза (кривая 2).
Зависимость производительности ро-торно-вибрационной мельницы по готовому продукту в зависимости от частоты вращения вала и угла наклона внутренней образующей конуса чаши показаны на рис. 3. Из рис. 3 видно, что с увеличением частоты вращения
Рис. 2. Зависимость производительности мельницы от крупности исходного продукта при амплитуде колебаний 0,0001 м и частоте колебаний: 1 - <в=25 Гц; 2 -<в=50 Гц
0,0005 0,00075 0,001 0,00125 0,0015 0,00175 Амллитуда, м
Рис. 4. Зависимость средней скорости перемещения измельчаемого материала от амплитуды и частоты колебаний,
Гц: 1 - 25; 2 - 50
вала от 150 мин-1 до 250 мин-1 количество готового продукта увеличивается почти в два раза, но снижается до 13-35 кг/ч при увеличении угла наклона образующей конуса с 10 до 40 градусов. Это можно объяснить увеличением объема рабочего пространства и соответственно снижением энергоемкости процесса измельчения.
Рис. 3. Зависимость производительности роторно-вибрационной мельницы от угла наклона внутренней образующей конуса чаши при частоте вращения вала, мин'1: 1 -
150; 2 - 200; 3 - 250
/
1
— 1
/
50 100 150 200 250 300 Частота вращения ротора, об мин
Рис. 5. Зависимости мощности от частоты вращения ротора при частоте колебаний чаши 50 Гц и амплитуде колебаний, м:
1 - 0,0005; 2 - 0,001
Известно, что на производительность роторно-вибрационной мельницы в известной мере влияет скорость выхода готового продукта из рабочего пространства, а также время пребывания измельчаемого материала в зоне измельчения.
На рис. 4 показано влияние средней скорости выхода готового продукта из
1
20 30 40 50 60
Частота колебаний, 1 д
Рис. 6. Зависимость мощности потребляемой электродвигателем деба-лансного вибратора от частоты ко-лебаний при амплитуде колебаний, м: 1 - 0,0005; 2 - 0,001
зоны измельчения при измельчении материала размером 0 - 5 мм в зависимости от амплитуды колебаний и частоты вращения ротора при постоянной частоте вращения ротора равной 250 мин-1.
Из рис. 4 видно, что средняя скорость выхода готового продукта из зоны измельчения увеличивается от 0,25 м/с до 1,25 м/с при изменении амплитуды колебаний от 25 Гц до 50 Гц. Это объясняется увеличением
1. Вайсберг Л.А., Зарогатский Л.П., Тур-кин В.Я. Вибрационные дробилки. Санкт-Петербург: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. - 305 с.
2. Патент РФ № 2301111. /Максимов Н.П., Байматов К.К./ Роторно-вибрацион-ная мельница. Опубликован в БИ. №17, 2008 г.
3. Максимов Н.П., Байматов К.К. Основы расчета мощности электромагнитных
интенсивности процесса измельчения и увеличением зазора в параллельной зоне.
Зависимости мощности потребляемой приводом ротора от частоты вращения и мощности вибратора от частоты колебаний вращения ротора показаны на рис 5, 6.
Из рис. 5 и рис. 6 видно, что мощность, потребляемая главным приводом мельницы увеличивается в зависимости от частоты вращения ротора от 50 до 300 мин-1, при постоянной рабочей частоте колебаний чаши 50 Гц. Наблюдается также увеличение мощности вибратора чаши от частоты колебаний от 20 до 60 Гц при амплитуде колебаний от 0,5 до 1 мм.
Полученные результаты соответствуют ранее проведенным исследованиям [4] по определению мощности приводов вибрационных машин.
Исследования лабораторной установки с применением вибрационного воздействия послужили основой для создания высокоэффективных промышленных ротор-но-вибрационных мельниц для измельчения твердых материалов.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
вибраторов роторно-вибрационной мельницы. М.: МИСиС «Известия вузов. Цветная металлургия», № 4, 2006.
4. Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы / под ред. О.С. Богданова, Ю.Ф. Ненарокомова - М.: Недра, 1984.
— Коротко об авторах
Максимов Н.П. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологических машин и оборудования,
Максимов Р.Н. - доктор технических наук, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых, доцент, Байматов К.К. - ассистент,
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), skgtu@skgtu.ru
