Обґрунтування параметрів вібраційного млина з просторово-циркуляційним рухом гірської маси

РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ РУХУ ЗАВАНТАЖЕННЯ У ВІБРАЦІЙНИХ МЛИНАХ
З ПРОСТОРОВО-ЦИРКУЛЯЦІЙНИМ РУХОМ
2.1. Обґрунтування схеми вібраційного млина з просторово-циркуляційним рухом
завантаження
У світовій практиці вібраційних технологій (наприклад, оздоблено-зачисна
вібраційна обробка деталей) широко використовуються вібраційні машини
безперервної дії. Робоча камера таких машин може мати як кільцеву, так і
спіральну форму (рис. 2.1, а, б, в, г). На рис. 2.1 представлені конструктивні
схеми цих машин.
а) б) в)
г)
Рис. 2.1. Рух завантаження у вібраційних машинах:
а, б – рух завантаження по кільцю; в – рух завантаження по спіралі;
г – прямолінійний рух завантаження.
Істотним недоліком таких машин є складність їхньої конструкції, зумовлена
наявністю багатьох допоміжних пристроїв (сепараторів, транспортерів,
підйомників, нагромаджувачів тощо), і тому вони не знайшли широкого
застосування в технологічних процесах подрібнення матеріалів.
На рис. 2.2 представлена схема установки, виконаної у вигляді двох П-подібних у
плані робочих секцій, послідовно розташованих і з'єднаних між собою відкритими
ділянками пружних елементів. Кожна робоча секція обладнана відкритими ділянками
пружних елементів і індивідуальними паралельно агрегатованими
віброзбуджувачами.
Рис. 2.2. Рух завантаження у вібраційних машинах безперервної дії з замкнутою
прямокутною формою робочої камери:
1 – вивантажувальна решітка; 2 – ліва секція; 3 – пружні елементи;
4 – права секція; 5, 6 – рух завантаження.
Таке компонування дозволило створити замкнуту помельну камеру з можливістю
протифазного коливання її секцій внаслідок протифазного обертання кожної із
секцій. Внаслідок таких коливань циркуляційні рухи завантаження в лівій і
правій секціях помельної камери мають протилежні напрямки. Синфазне і синхронне
обертання віброзбуджувачів кожної секції забезпечується динамічним способом,
внаслідок цього кожна секція помельної камери коливається по круговій
траєкторії.
У місцях з'єднання секцій помельної камери пружними елементами 3 утвориться
переформування напрямку обертання завантаження. Біля лівої і правої торцевих
стінок секцій 2 і 4 порожнини помельних камер кожної секції сполучені між собою
вікнами 5, через які завантаження під дією вібротранспортування перетікає з
однієї помельної камери в іншу. Таким чином, під дією плоских вібраційних полів
віброзбуджувачів кожної секції завантаженню передається просторовий
циркуляційний рух по замкнутій траєкторії уздовж помельних камер. Встановлений
у лівому вікні 5 двохярусний лоток 1 із сепарувальними ґратами відокремлює
подрібнений матеріал від робочих тіл і транспортує його до виходу, а робочі
тіла повертаються в помельну камеру.
На рис. 2.3 представлена розроблена нами конструкція експеримен­тальної
вібраційної машини, виконаної за цією схемою. Недоліком цієї конструкції
вібраційного млина є наявність пружних елементів, що ускладнюють її
конструкцію.
Рис. 2.3. Експериментальна вібраційна машина безперервної дії з пружним
зв'язком між секціями помельної камери МВЭ-9
Аналізуючи цю конструктивну схему необхідно зробити наступний висновок: при
всій перспективності компонуван­ня млина з рівнобіжним розташуванням помельних
камер, для надійної реалізації ідеї створення вібромлина з замкнутою формою
помельної камери необхідно вирішити проблему підняття циркулюючого завантаження
над її рівнем з метою надійного відокремлення подрібненого матеріалу від тіл,
що мелють, і видалення його з зони подрібнення.
Проблемою вібраційного транспортування сипучих матеріалів по вертикальній трубі
займалися багато дослідників у різних наукових школах [54, 55].
У запропонованому Р.М. Брумбергом пристрої (рис. 2.4, а) вібруючий орган являє
собою цільну трубу, якій надають поперечних і поздовжніх коливань, причому
частота подовжніх коливань удвічі більша, ніж частота поперечних коливань. При
належному фазуванні коливань поздовжня сила інерції, що діє на переміщуваний
вантаж, спрямована вгору саме в ті проміжки часу, коли вантаж найменше
притиснутий до стінок труби. В результаті і виникає спрямований рух вантажу
вгору, тобто проти дії сили ваги.
Рис. 2.4. Поведінка твердих тіл і сипучого середовища у вертикальних трубах і
з'єднаних посудинах
В іншому пристрої, запропонованому І.П. Шашковим [56], дві поло­вини труби
(рис. 2.4, б) приводяться в коливний рух, антифазний в поперечному напрямку і
синфазний в поздовжньому (частоти попереч­них і поздовжніх коливань однакові).
Такий рух забезпечується простими дебалансними віброзбуджувачами, що забезпечує
рух матеріалу нагору по розрізній трубі.
Питаннями поведінки сипучого середовища в посудинах під дією вібрації займалися
відомі вчені Блехман І.І., Ганієв Р.Ф., Лавендел Є.Є., Липовський М.І. та
інші.
Особливий інтерес являють роботи Липовського М.І., що досліджував поведінку
сипучого середовища у сполучених віб­руючих посудинах [57] (рис. 2.4, в, г). У
випадку неоднакових посудин (рис. 2.4, в), асиметрії системи (рис. 2.4, г) при
вібрації квазірівномірні рівні середови­ща в посудинах будуть різними. Цей
ефект може бути пояснений виникненням вібраційних сил, що викликають вібраційне
переміщення (відведення).
Розвиток ефекту вібраційного відведення призвів до створення вібраційних
підйомників (рис. 2.5, а, б) [38, 58], а також транс­порт­но-технологічних
пристроїв для перевантаження-завантаження з однієї помельної камери в іншу, а
також відділення подрібненого матеріалу від тіл, що мелють, і вивантаження його
з зони обробки вібраційного млина (рис. 2.6, а, б, в) [38].
Вібраційний підйомник (рис. 2.5) (вертикальний жолоб) 5 являє собою пр