Технические науки, отраслевое машиностроение

Семененко Д.В., Вайтехович П.Е.

Белорусский государственный технологический университет

Влияние геометрических параметров привода планетарной мельницы на размеры и характер изменения помольных зон

При эксплуатации планетарной мельницы с горизонтальным расположением барабанов в каждой помольной камере мелющие тела могут находиться в одной из трех помольных зон: отрыва (удар), скольжения (истирание) и безотрывного движения (раздавливание) [1]. Размеры последних на протяжении полного оборота водила постоянно изменяются. Причем они зависят от соотношения радиусов барабана r_Б и обкатываемой поверхности R, учитываемого геометрическим критерием k, и величины угловой скорости W [2, 3]. Однако если передача вращательного движения барабанам осуществляется через какую-нибудь механическую передачу и при этом радиусы приводного элемента (шкива, зубчатого колеса и т.п.) и барабана не совпадают, то установленные ранее [2,3] закономерности поведения помольных зон будут несколько иными. Для изучения влияния этой конструктивной особенности привода планетарной мельницы нами был использован дополнительный геометрический критерий b = r_Б / r, где r – радиус приводного элемента. Затем было проанализировано движение мелющей загрузки в помольной камере барабана на протяжении полного оборота водила при различных значениях параметра b. Его результаты показали, что независимо от способа обкатки барабанов (внешнего или внутреннего) при любых значениях k и W повышение величины параметра b будет приводить к увеличению размеров зоны безотрывного движения и сокращению границ других зон. Причину такого влияния критерия b на величину помольных зон можно оценить по изменению относительной силы инерции. В частности, повышение b при прочих неизменных параметрах планетарной мельницы будет приводить к росту относительной силы инерции по отношению к величине переносной силы инерции, независящей от критерия b [2-3]. Это, в свою очередь, приведет к увеличению раздавливающей способности мелющих тел при неизменной истирающей. Как следствие, произойдет повышение размеров зоны безотрывного движения при одновременном сокращении других помольных зон. Понижение величины геометрического критерия b приводит к противоположным результатам. На рис.1-4 приведены результаты расчетов для планетарной мельницы с радиусом обкатываемой поверхности R = 0,2 м, величиной геометрического критерия k = 0,5 для внешней обкатки барабанов и k = 0,25 – для внутренней. В частности, на рис. 1а показаны результаты построения границ помольных зон лишь для случая, когда барабан в планетарной мельнице с внешней обкаткой занимает самое нижнее положение, а угловая скорость водила W = 4 рад/с (скорость начала центрифугального режима). Для внутренней обкатки результаты построений помольных зон при W = 5,7 рад/с (скорость начала центрифугального режима) показаны на рис. 1б. Каждая окружность на рис. 1 при фиксированном радиусе обкатки представляет собой границы поперечного сечения барабана соответствующего диаметра.

1 – b = 1,4; 2 – b = 1,2; 3 – b = 1,0; 4 – b = 0,8; 5 – b = 0,6

Рис. 1. Влияние геометрического критерия b на помольные зоны:

а) внешняя обкатка барабанов; б) внутренняя обкатка барабанов

При проведении теоретических исследований также был установлен тот факт, что независимо от величины k границы помольных зон становятся практически неизменными тогда, когда угловая скорость барабанов в пять раз превышает скорость начала центрифугального режима. В качестве примера на рис. 2 показано изменение границ помольных зон для случая крайнего нижнего положения барабана и внешней обкатки барабанов, а на рис. 3 – для внутренней при разных угловых скоростях.

W = 4 рад/с	W = 12 рад/с	W = 20 рад/с	W = 40 рад/с	W = 60 рад/с

Рис. 2. Изменение границ помольных зон при внешней обкатке барабанов

W = 5,7 рад/с	W = 18 рад/с	W = 30 рад/с	W = 48 рад/с	W = 60 рад/с

Рис. 3. Изменение границ помольных зон при внутренней обкатке барабанов

Рис. 4. Изменение границ помольных зон при W = 40 рад/с:

а) внешняя обкатка барабанов; б) внутренняя обкатка барабанов

На рис. 4 представлены результаты построения помольных зон при W = 40 рад/с которые свидетельствуют о том, что при внешней обкатке барабанов характер распределения мелющих тел по зонам одинаковый на протяжении полного оборота водила. В свою очередь, при внутренней обкатке барабанов границы помольных зон на протяжении каждого оборота водила не остаются постоянными. Однако, как показали результаты дополнительных исследований при более высоких угловых скоростях, характер изменения помольных зон остается одинаковым.

Таким образом, проведенные исследования позволяют говорить о том, что изменением соотношения радиусов барабана и приводного элемента можно регулировать размеры помольных зон и, как следствие, эффективность процесса помола материалов с различными физическими свойствами.

Список литературы

1.  Особенности движения мелющей загрузки в планетарных мельницах с горизонтальным расположением помольных барабанов // Материалы II Международной научно-практической конференции «Наука и технологии: шаг в будущее – 2007», Днепропетровск, 1–15 октября 2007 г. / «Наука та освiта»; редкол.: С.В. Скимов. – Днепропетровск, 2007. – Т. 5 – С. 72–73.

2. Вайтехович П.Е., Семененко Д.В. Особенности движения мелющей загрузки в планетарных мельницах с внешней обкаткой // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2005. – № 7. – С. 7–8.

3. Вайтехович П.Е., Семененко Д.В. Особенности движения загрузки в планетарных мельницах с внутренней обкаткой // Теоретические основы химической технологии. – 2005. – Т. 39. – № 5. – С. 568–572.