CC BY
34
А.В. Трещалин, М.Ю. Ершов,
Разработка ресурсосберегающих смесителей
для литеиных це хов предприятий угольного машиностроения
^Примечание [АК1]:
На современном оборудовании для угольной промышленности используется большое количество литых деталей, получаемых в сырые песчано-глинистые формы, так масса отливок в угледобывающих комбайнах достигает 40 % от общей массы машин. К отливкам предъявляются высокие требования по их качеству, которое определяется двумя главными факторами: качеством сплава и качеством формы. Названные факторы взаимосвязаны, так например некачественная форма или стержень служат причиной брака отливок, даже при условии качественного сплава, или наоборот. Появление бракованной отливки приводит к безвозвратным потерям энергии, огнеупорных и формовочных материалов, сплава, труда литейщиков и др. Качество форм и стержней в свою очередь определяется технологическим процессом смесеприготовления.
Известно, что для изготовления одной тонны отливок требуется приготовить 6-10 тонн формовочной и 0,3-0,8 тонны стержневой смесей. Г лвным звеном в технологическом процессе смесеприготов-ления является смеситель, на долю которого приходится до 85 % всей затрачиваемой электроэнергии.
В настоящее время для приготовления формовочных и стержневых смесей используется различные типы смесителей: катко-вые, роторные, плужковые, лопастные и др. Все они отличаются по конструкции, принципу перемешивания и продолжительности рабочего цикла. Выполнен анализ конструкций смесителей и их рабочих процессов. Установлено, что длительность цикла смешивания находится в прямой зависимости от скорости движения рабочих органов и составляет от 30 с у роторных (быстроходных) смесите-
лей до 6 мин у плужковых (тихоходных). Выявлена тенденция постепенной замены тихоходных смесителей скоростными.
Изменение скорости движения рабочих органов приводит к существенному изменению рабочего процесса смесеприготовления. Небольшим скоростям соответствует радиальное взаимодействие, при котором песчинки сдвигаются по линии проходящей через их центры и раздавливают находящуюся между ними частичку глины. С увеличением скоростей роль радиального взаимодействия уменьшается, но увеличивается сдвигового и вращательного. Вид взаимодействия оказывает влияние на структуру водно-глинистых оболочек на зёрнах формовочной смеси. В случае быстроходных смесителей оболочки имеют рыхлую структуру, являющуюся следствием скольжения при сдвиговом и вращательном взаимодействиях.В тихоходных смесителях формируются плотные оболочки в результате преобладания радиального взаимодействия. В качестве критерия для сравнения смесителей и технологических процессов нами предложена - удельная работа смесеприготовления, численно равная энергии, затрачиваемой на приготовление единичной массы смеси. Величина удельной работы смесеприготовления промышленных смесителей лежит в пределах от 3 кДж/кг у сдвоенных катковых до 12 кДж/кг у центробежных смесителей. Эталонная величина удельной работы смесеприготов-ления зависит от технологического процесса и изменяется от 5 до 8 кДж/ кг. Таким образом в сдвоенный катковый смеситель не доводит смесь до готовности, а центробежный потребляет излишнюю энергию. В результате анализа был сделан вывод о целесообразно-
сти разработки скоростных плужко-вых и роторных смесителей.
На Истринском опытном заводе АО «УГЛЕМАШ» разработана и изготовлена базовая модель быстроходного смесителя имеющая 4 модификации: S-образный лопастной, плужковый с пассивным и приводным активатором и роторный. Базовый смеситель представляет собой цилиндрическую чашу с приводным валом в центре. В зависимости от модификации. на вал устанавливаются различные рабочие органы: лопасть, размещенная над дном чаши; вертикальный вал с горизонтальными стойками и укреплёнными на них плужками и активатором, который может иметь привод вращения. В роторном смесителе на валу установлено приводное днище, а ротор с приводом размещен на траверсе расположенной над чашей. Выполнены сравнительные исследования каткового, лопастного и смесителей с активаторами, в которых в течении цикла смесепри-готовления определяли прочность на сжатие, газопроницаемость и коэффициент неравномерности смешивания.
На основании экспериментальных данных установлено, что смесители роторного типа обеспечивают приготовление формовочных смесей с лучшими служебными свойствами при наименьшей удельной работе. Роторный смеситель имеет минимальный цикл смешивания, при одновременном обеспечении наилучшей однородности и заданном уровне служебных свойств. Смесь роторного приготовления не содержит в своём составе переуплотненные комки, что позволяет отказаться от аэратора в смесеприготовительной цепи и улучшить качество литейных форм. Плужковые смесители с пассивным и приводным акти-
ваторами хотя и уступают роторному по скорости рабочего процесса, но имеют предпочтение перед катковым по энергоёмкости. Все разработанные смесители имеют высокую надежность, лёгкость ремонтного обслуживания и могут
применяться в небольших смесеприготовительных отделениях.
Внедрение нового поколения смесителей позволяет снизить удельный расход электроэнергии на 30% при приготовлении смесей и улучшить их качество, опреде-
ляющее качество отливок (точность размеров, чистоту поверхности, отсутствие трещин, газовых раковин). В настоящее время ведутся работы по внедрению роторного смесителя на Копейском машиностроительном заводе.
© А.В. Трещалин, М.Ю. Ершов
