Введение к работе
Актуальность работы. Потребность в применении современных строительных материалов и компонентов для их производства постоянно растет. В связи с этим необходимо развитие современных наукоемких технологий производства строительных материалов различного назначения, а также материалов и изделий керамической, лакокрасочной, стекольной и других отраслей промышленности, основу которых составляют высокодисперсные порошки.
Вследствие этого очевидна необходимость разработки и внедрения в производство нового энергосберегающего помольного оборудования, способного выполнять технологические процессы с минимальными энергозатратами, высоким качеством выпускаемой продукции и конкурентоспособностью.
Проведенный нами анализ современных технологий производства материалов и изделий различного назначения показал, что для осуществления наукоемких технологических процессов с использованием высокодисперсных компонентов необходимо применение измельчительного оборудования комбинированного действия. При этом предпочтение отдается помольным агрегатам центробежного типа, выгодно отличающимся от традиционных шаровых мельниц.
Отличительной особенностью центробежных мельниц является возможность реализации интенсивного движения мелющих тел при сложном плоскопараллельном перемещении помольного барабана. Однако, данные мельницы имеют ряд недостатков: сложность конструкции; большие динамические нагрузки; независимость (в большинстве конструкций) закона движения помольного барабана от стадий измельчения; ограничение технологических функциональных возможностей агрегатов.
В этой связи одним из направлений повышения эффективности использования помольного оборудования является создание энергосберегающего центробежного измельчителя комбинированного действия с различными траекториями движения рабочих камер для обеспечения избирательного динамического воздействия на измельчаемый материал на всех стадиях его помола.
Оборудование такого типа широко востребовано для производства различных материалов и изделий на основе высокодисперсных компонентов. Поэтому решение поставленной задачи является весьма актуальным для ускоренного развития современных наукоемких технологий.
Работа выполнялась при поддержке Фонда содействия развития малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках программы «У.М.Н.И.К.» по теме «Разработка энергосберегающего центробежного помольного агрегата с параллельными помольными блоками»
Цель работы. Разработка и исследование энергосберегающего центробежного агрегата с параллельными помольными блоками и методики
расчета его конструктивно-технологических параметров и энергетических характеристик.
Научная новизна. Получены уравнения, описывающие траектории движения помольных камер центробежного агрегата, кинематические и динамические характеристики движения помольных камер и мелющей загрузки; аналитические выражения, характеризующие энергетические параметры работы агрегата; методика расчета энергетических, конструктивно-технологических параметров, а также прочностных характеристик центробежного агрегата с параллельными помольными блоками.
Автор защищает:
Аналитические уравнения, описывающие кинематические и динамические характеристики движения помольных камер и мелющей загрузки центробежного агрегата с параллельными помольными блоками.
Аналитические зависимости, определяющие энергетические характеристики движения мелющей загрузки в помольных камерах и агрегата в целом.
Методику расчета конструктивно-технологических и энергетических параметров центробежного агрегата с параллельными помольными блоками, а также прочностных характеристик наиболее нагруженных узлов конструкции.
Результаты теоретических исследований механики центробежного агрегата с параллельными помольными блоками и экспериментальных исследований процесса измельчения материалов при различных режимах работы агрегата.
5. Патентно-защищенную конструкцию центробежного агрегата с
параллельными помольными блоками, обеспечивающую снижение
энергетических затрат и селективность процесса измельчения материалов с
различными физико-механическими характеристиками.
6. Результаты регрессионного анализа процесса измельчения материалов
в центробежном агрегате с параллельными помольными блоками при
различных режимах его функционирования.
7. Результаты испытаний опытно-промышленного центробежного
агрегата с параллельными помольными блоками в составе технологического
помольного комплекса при производстве электротехнических изделий.
Практическая ценность работы заключается в разработке патентно-защищенной конструкции энергосберегающего центробежного агрегата с параллельными помольными блоками и обеспечением возможности в нем селективного измельчения материалов различной размолоспособности; инженерной методики расчета энергетических и конструктивно-технологических параметров агрегата, а также прочностных характеристик наиболее нагруженных его узлов; малотоннажного технологического комплекса для получения тонкоизмельченных материалов при производстве
фарфоровых корпусов для плавких вставок и различных изделий электротехнического назначения на основе кордиерита.
Внедрение результатов работы. С использованием результатов теоретических и экспериментальных исследований был изготовлен и испытан опытно-промышленный энергосберегающий центробежный агрегат с параллельными помольными блоками, проведена его опытно-промышленная апробация в условиях производства ООО «Простор» (Липецкая обл.). Получен экономический эффект в размере 331,2 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, 2007г.; Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь в начале нового столетия», г. Губкин, 2007г., 2010г.; VIII научно-технической конференции «Вибрация - 2008. Вибрационные машины и технологии», г.Курск, 2008г.; 66-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика», г.Самара, 2009г.; II семинаре-совещании ученых, преподавателей, ведущих специалистов и молодых исследователей «Керамика и огнеупоры: перспективные решения и нанотехнологии», г.Белгород, 2009г. Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе по дисциплине «Основы создания технологического оборудования для производства композиционных материалов».
Публикации: По результатам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 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 216 страниц, в том числе: 72 рисунка, 6 таблиц, список литературы из 132 наименований и приложения на 45 страницах.
