LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Розвиток наукових основ проектування обладнання для подрібнення відходів термопластичних і гумових матеріалів легкої промисловості

решітки (рис. 8) і рівняння балансу сил, що діють на частинки матеріалу в камері подрібнення (рис. 9), отримано рівняння для визначення зміни маси матеріалу, що перебуває в камері роторної дробарки в момент часу :

, (25)

де - радіус решета; - діаметр отворів решета; - кількість отворів решета; - концентрація кінцевої фракції в загальній масі матеріалу; - маса матеріалу в камері дробарки в момент часу ; - швидкість ротору; , - відповідно коефіцієнти, що враховують залежність насипної густини матеріалу від розміру частинок і нерівномірність розподілу маси матеріалу по порожнині дробарки; - ширина камери дробарки; - насипна густина матеріалу.





















Рис. 8. Схема руху продуктового стовпчика скрізь отвір решітки

Рис. 9. Схема сил, що діють на одиночну частинку подрібнюваного матеріалу при її русі уздовж ножа дробарки


Розглянуто кінетику процесу подрібнення, в результаті чого отримано диференціальне рівняння четвертого типу (таблиця 1) збільшення питомої площі вільної поверхні матеріалу при подрібненні в роторній дробарці, яке має вигляд:

, (26)

де - швидкість ротора; - вільний об'єм камери дробарки; - маса матеріалу в камері дробарки в момент часу ; - кількість контактів ножів за один оберт ротору; - довжина ножів.

Отримана математична модель кінетики процесу подрібнення матеріалу в роторних дробарках, яка дозволяє визначати продуктивність, ступінь подрібнення і розподіл часток за розмірами при різних технологічних режимах і конструктивних параметрах обладнання. Шляхом рішення системи з рівнянь (25), (26) за наступних початкових умов:

, , , (24)

отримано залежності зміни питомої площі вільної поверхні матеріалу (рис. 10а), продуктивності видалення матеріалу скрізь отвори решітки в режимі зменшення маси матеріалу в камері (рис. 10б) і гістограми розподілу часток матеріалу за розмірами (рис. 11) від конструктивних і технологічних параметрів роторних дробарок, початкових розмірів і насипної густини подрібнюваних матеріалів.












а

б

Рис.10. Графіки залежності зміни в часі питомої площі вільної поверхні матеріалу (а) і маси матеріалу в камері (б) , отримані при різних швидкостях обертання ротора за початкових умов:















Рис. 11. Гістограми розподілу часток матеріалу після подрібнення при різних швидкостях обертання ротора

Для дослідження енергетичних показників процесу подрібнення математична модель кінетики процесу доповнена рівняннями, які отримані на основі (11-18) і (22, 23, 24) при характерних для роторних дробарок силових взаємодіях матеріалу з робочими органами і рівнянням потужності, що витрачається на подрібнення матеріалу, яке має вигляд:

, (25)

і рівнянням потужності, що витрачається на тертя матеріалу по поверхні камери дробарки

. (26)

З метою встановлення характеру впливу кількості ножів на ефективність процесу подрібнення, проведено розрахунки загальної потужності і продуктивності при однакових початкових і кінцевих розмірах часток матеріалу. В результаті розрахунків отримано залежності питомих енерговитрат на подрібнення від добутку кількості ножів ротору і корпусу при різних значеннях швидкості ротора і температури матеріалу, які представлено на рис. 12, 13.




















Рис.12. Залежність питомих витрат енергії на подрібнення від кількості ножів ротора і корпуса при швидкості ротору 100 с-1 і температурі матеріалів 293 оК (1-для крихкого матеріалу; 2 для поліетилену; 3- для гуми)


Рис.13. Залежність питомих витрат енергії на подрібнення від температури матеріалу при швидкості ротора 100 с-1 (1-для крихкого матеріалу; 2 для поліетилену; 3- для гуми)

В результаті аналітичних досліджень роторних дробарок отримано залежності продуктивності, потужності, розміру частинок кінцевого продукту і їх розподілу від конструктивних і технологічних чинників.

Залежність продуктивності решітки від маси завантаження має екстремальний характер, що свідчить про існування найбільш ефективного режиму роботи дробарок з точки зору ступеня заповнення камери. Збільшення радіусу решітки призводить до збільшення її пропускної здатності тільки до певних меж і можна зробити висновок про доцільність його обмеження до 0,3 м. Розмір часток матеріалу після подрібнення залежить не тільки від розміру профілюючих отворів колосникової решітки, а й від ступеня заповнення робочої камери дробарки, що в свою чергу залежить від співвідношення продуктивності колосникової решітки і швидкості завантаження матеріалу. Крім того встановлено, що на кінцевий розмір часток впливає ступінь перекриття робочої камери площею колосникової решітки. На вид розподілу часток за розмірами найбільший вплив має нерівномірність (періодичність) завантаження дробарки. Раціональну кількість ножів ротора і корпуса потрібно визначати з врахуванням геометричних розмірів і фізико-механічних властивостей подрібнюваних відходів і діаметру ротору дробарки. Ця залежність обумовлена тим, що здійснення кожного акту руйнування матеріалу ножами відбувається за рахунок кінетичної енергії обертання ротору. Після кожної взаємодії ножів з матеріалом ротор втрачає частину кінетичної енергії, швидкість його падає, і до наступного акту руйнування повинен бути достатній період розгону. Рівень енергії, який потрібен для руйнування частки матеріалу залежить від її розмірів, межі міцності та механізму руйнування. З рис. 12 видно, для полімерних матеріалів існує оптимальне співвідношення кількості ножів ротору і корпусу, а для матеріалів з крихкими властивостями доцільно використовувати обладнання, яке має нескінченно велику кількість руйнуючих елементів (робочі органи повинні представляти собою суцільні поверхні, що зближуються). З рис.13. видно, що енерговитрати на подрібнення крихких матеріалів лінійно зменшуються зі збільшенням температури матеріалу. А залежність енерговитрат від температури для матеріалів з високоеластичними властивостями