Введение к работе
Актуальность работы. В современных технологиях производства строительных и отделочных материалов, керамической, стекольной, лакокрасочной и других отраслях тонкодисперсные порошки являются основным компонентом, который влияет на качество готовой продукции. Получение высокодисперсных порошков является одной из сложных и энергоемких технологических операций. Особое значение проблема тонкого и сверхтонкого измельчения различных материалов приобретает на современном этапе, когда создаются малотоннажные производства в предпринимательской сфере и малых технологиях, где остро стоит вопрос экономии электроэнергии и выпуска конкурентоспособной продукции.
В настоящее время существует множество агрегатов, предназначенных для тонкого и сверхтонкого измельчения. Проведенный нами анализ показал, что внимание многих исследователей акцентируется на агрегатах центробежного типа. Центробежные мельницы представляют собой разновидность вибрационных мельниц. Отличительной особенностью центробежных мельниц является высокоэффективное измельчение за счет интенсивного движения мелющих тел при сложном плоскопараллельном перемещении помольного барабана.
Основными недостатками данных мельниц являются: сложность конструкции; наличие застойных зон; однотипность движений, совершаемых помольными камерами на различных стадиях измельчения; сложность балансировки подвижных частей и др. Эти факторы ограничивают область применения мельниц при измельчении материалов с различными физико-механическими свойствами.
В связи с этим становится актуальным направление конструктивно-технологического совершенствования центробежных мельниц - организация селективного измельчения материалов за счет изменения характера динамического воздействия мелющей загрузки на измельчаемый материал на каждой стадии его помола. Причем, такое сочетание должно определяться не только видом футеровки, формой и размерами мелющих тел, но и различными траекториями движения помольных камер, определяющими кинематику и динамику воздействия мелющей загрузки.
Цель работы. Разработка и исследование энергосберегающего центробежного помольного агрегата с заданными траекториями движения помольных камер, создание методики расчета его конструктивно-технологических и энергосиловых параметров.
Научная новизна представлена аналитическими зависимостями, определяющими кинематические и динамические характеристики центробежного помольного агрегата; аналитическими выражениями, описывающими движение мелющей загрузки в камерах агрегата; методикой расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых
параметров центробежного помольного агрегата с заданными траекториями движения помольных камер. Автор защищает:
Аналитические зависимости, определяющие кинематические и динамические характеристики агрегата, а также зависимости, описывающие движение мелющих тел в помольных камерах.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса измельчения в центробежном помольном агрегате.
Методику расчета основных конструктивно-технологических и энергосиловых параметров центробежного помольного агрегата.
Патентно-защищенную конструкцию центробежного помольного агрегата с заданными траекториями движения помольных камер, обеспечивающую селективное измельчение материалов с различными физико-механическими характеристиками.
5.Результаты регрессионного анализа процесса измельчения материалов при различных конструктивно-технологических параметрах и режимах работы агрегата.
6. Результаты опытно-промышленных испытаний центробежного помольного агрегата при измельчении материалов с различными физико-механическими характеристиками; технико-экономическую эффективность выполненных разработок.
Практическая ценность работы заключается в разработке патентно-защищенной конструкции центробежного помольного агрегата с заданными траекториями движения помольных камер; инженерной методики расчета его конструктивно-технологических и энергосиловых параметров; малотоннажного технологического комплекса для получения стеклопорошка.
Внедрение результатов работы. С использование результатов диссертационной работы был изготовлен опытно-промышленный центробежный помольный агрегат с заданными траекториями движения помольных камер, проведена его опытно-промышленная апробация в условиях стекольного производства ОАО «Кварц» (Брянская обл.). Получен экономический эффект в размере 216,5 тыс. рублей.
Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на: научно-технической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» г. Белгород, 2007 г.; VIII научно-технической конференции «Вибрация-2008. Вибрационные машины и технологии» г. Курск, 2008 г.; 66-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика» г. Самара, 2009 г.; международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия» г. Губкин, 2009 г. Научно-технические разработки по теме диссертационной работы используются в учебном процессе по дисциплине «Научные основы
создания и расчет технологических комплексов для производства композиционных материалов и изделий»
Публикации: По результатам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, общих выводов по работе, списка литературы и приложений. Общий объем работы 226 страниц, в том числе: 76 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 140 наименований и приложения на 62 страницах.
