CC BY
25
УДК 669.054.8
Сергеев С.В., Решетников Б.А., Чуманов И.В., Сергеев Ю.С.
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА И ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРАЦИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ*
Управление процессом разрушения материалов посредством вибрационных машин в настоящее время является актуальной проблемой повышения качества и эффективности вибрационного измельчения материалов. В совершенствовании способов и средств разрушения твердых материалов наблюдается длительный застой; традиционные подходы уже практически исчерпали свои возможности, а новые вдеи еще далеки от широкого промышленного использования.
В этих условиях особое значение приобретает уточнение физического механизма разрушения и формирования на его основе рациональных принципов организации процесса, в том числе разрушение материалов с наименьшими усилиями и затратами энергии. При этом основным направле-нием решения этой проблемы является совершенствование вибровозбудителей, способных генерировать управляемые колебания различной формы.
В настоящее время для создания сложных форм колебаний в измельчителях используются получившие широкое применение из-за простоты конструкции двухдебалансные вибровозбудигели, состоящие из двух или более неуравновешенных масс, но в которых ограничена возможность гиб -кого регулирования параметрами колебаний. Ме-жду тем, для получения колебаний с регулируе-мыми параметрами рекомендуется применять роторные инерционные вибровозбудигели [1], но при этом возникает необходимость в эффективном управлении ещеи формой колебаний
В связи с изложенным была поставлена задача создания инерционных роторных систем, позволяющих управлять не только технологическими параметрами, но и формой силовых полей вибрационного воздействия.
В рекомевдуемых инерционных роторных вибровозбудигелях вращаемое тело 1 (ротор) и конгртело 2 (рис. 1) сопрягаются с тарированной силой прижима Рос так, чтобы область контакта имела замкнутую форму с поворотной симмет-рией Одно из сопрягаемых тел приводят во вра-
щение с частотой ювр вокруг оси поворотной симметрии области контакта, при этом частотой колебательных движений оз и их амплитудой р управляют по соотношениям:
2lma
ер
412 m 2ф
ер
J_
m
Dm
; Р =
a
где Рос - величина осевой тарированной силы прижима вращаемого тела (ротора) к конгртелу; твр - частота вращения ротора; т - приведенная масса вращаемого тела; I - вылет вращаемого тела; ] - жесткость ротора; Б - диаметр вращаемого тела в зоне его сопряжения с контртелом.
С помощью регулируемого упругого элемента 5 (рис. 2) контртело 3 поджимают с тарированным осевым усилием к ротору 1. Осевое перемещение контртела осуществляется по направляющим 4, а все элементы механизма смонтированы в корпусе 2. При отсутствии вращения ротор 1 симметрично расположен относительно контртела 3, а при его вращении (см. рис. 1) ротор 1 будет совершать планетарное круговое движение, т.е. поперечные автоколебания по торцовой поверхности конгрте-ла 3. Центр ротора, кинематически отклоняясь, описывает круговую траекторию в направлении, противоположном вращению.
Для получения колебаний с регулируемой формой предложена двухроторная конструкция, где точная синхронность колебаний центров масс роторов обеспечивается неголономной ме-
Данная работа выполнялась в рамках приоритетных направлений научно-технической работы Высшей школы, разработанных Министерством образования и науки РФ по теме «Технология переработки промышленных и бытовых отходов» при финансовой поддержке РФФИ (проект №07-01-96-052) на 2007-2008 годы.
Рис. 2. Конструкция вибровозбудителя
ханинеской связью, функцию которой выполняет подвижный корпус 2. Формой колебаний при этом управляют изменением направления вра-щения одного из роторов и кинематических моментов неуравновешенных масс.
Математические модели синхронных колебаний масс роторов приведены на рис. 3. При этом в колебательной системе при различных кинематических моментах шр\, шр2 роторов возникают вынуждающие сила ¥ и момент Мк с амплитуд -ным и з наче ниям и:
Мк = ш • (р1 - р2) -о1 • а;
¥ = ш • (рх +рі)V.
На основе данной конструкции был разработан способ измельчения материалов [2], реализованный в конусной инерционной дробилке с роторными вибровозбудителями (рис. 4), который позволил перейти от принципа дробления с заданной деформацией материала к принципу дробления с заданным усилием.
Кроме этого, динамический принцип сделал возможным переход в новой машине к значительно более высокой частоте качаний дробящих конусов дробилки и соответственно к большим усилиям дробления, что особенно важно при разрушении особо прочных материалов, например металлурги-
1/
6! г!
Рис. 3. Математические модели синхронных колебаний инерционных двухроторных вибровозбудителей
Рис. 4. Дробилка инерционная с роторными вибровозбудителя м и
ческих шлаков с большим содержанием металлов. В итоге, в рассматриваемой дробилке удалось получить ряд значительных технологических пре -имуществ, в частности обеспечить степень дробления материала, в несколько раз превышающую достигнутую в используемых дробилках.
Библиографический список
1. А.с. 1664412 Российская Федерация, МПК7 В 06 В 1/16. Способ возбуждения круговых колебаний и устройство для его осуществления / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, С.В. Сергеев. - № 4414912/24-28; заявл. 24.04.1988; опубл. 23.o7.1991, Бюл. № 27. 5 с.
2. Пат. 2213618 Российская Федерация, М ПК7 B 02 C 19/00. Способ и устройство измельчения материалов / С.В. Сергеев, Р.Г. Закиров, Е.Н. Гордеев, Б.А. Решетников. № 2002102797/03; заявл. 31.01.2002; опубл. 10.10.2003, Бюл. № 28. 6 с.
