Закрытое акционерное общество «Урал-Омега»
+7 (499) 704-48-08
+7 (3519) 22-00-49
+7 (499) 704-48-08
+7 (3519) 22-00-49

Моделирование движения минерального сырья в ускорителе Центробежного типа

Козин А.Ю., главный инженер, Фомин С.Н., главный инженер проекта, Кутлубаев И.М., д-р техн. наук, проф., Хозей А.Б., ведущий инженер конструктор.

Моделирование движения минерального сырья в ускорителе Центробежного типа

Современная измелъчителъная техника, как и любая техника постоянно совершенствуется. Каждый день инженеры ведут поиски наиболее оптимальной конструкции позволяющей поднять КПД измельчителя путем повышения производительности и уменьшения энергетических затрат на единицу готовой продукции. Кроме того с каждым днем на рынке измельченных материалов повы­шается спрос на продукцию тонкомолов. В связи с выше описанными современными тенденциями руководством компании ЗАО «Урал-Омега» была поставлена задача анализа существующих кон­струкций ускорителей и отбойных плит на предмет оптимальности геометрии, и поиска новых конструкций позволяющих повысить производительность по существующим классам готовых про­дуктов, и поднять содержание тонкомолов. Существующие методы компьютерного моделирования позволяют смоделировать и наглядно увидеть особенности движения частицы материала в каналах ускорителя, которые невозможно увидеть при использовании существующих методик.

Ключевые слова: ускоритель центробежного типа, моделирование, LIGGGHTS, минеральное сырье, виртуальное исследование.

Введение.

Активно развивающимся направлением разработки технологии измельче­ния является использование ускорителей цен­тробежного типа (УЦТ). Совершенствование конструкции УЦТ возможно на основе анализа всех этапов протекающих от начала движения частиц до выхода из ускорителя. Полноценное изучение закономерностей изменения скорости движения частиц разрушаемого материала, и на их основе характера и особенности силового взаимодействия, является основой оптимизации параметра УЦТ.

В отличии от существующих методик [1...3] современные программные комплексы позволяют выполнить поэтапный анализ работы ускорителя. Однако определяющим фактором в данном ел чае является адекватное представле­ние протекающих при этом процессов в виде исходных (задаваемых) параметров и взаимо­действия подвижных элементов.

Методология.

Моделирование движения твердых частиц в пределах ускорителя выполня­ется с использованием программы LIGGGHTS. В качестве объекта исследования была принята порода мрамора с исходными размерами 5 мм и физико-механическими характеристиками, представленными в таблице 1 [4]. Как известно основным фактором, влияющим на разрушение частицы материала в центробежно-ударной мельнице, является скорость вылета материала из ускорителя. Целью исследования являлся анализ движения частиц мрамора по лопаткам ускорителя и зависимость скорости (рис. 1) их выхода от параметров конструкции.

Таблица 1

Физико-механические свойства мрамора

Модуль упругости (Юнга)

4x1010 МПа

Коэффициент Пуассона

0,13

Коэффициент восстановления при ударе

0,5

Коэффициент трения мрамора по мрамору

0,88

Коэффициент трения мрамора по стали

0,4

Коэффициент трения качения

ОД

Плотность мрамора

2650 кг/м3

 

Основная часть.

Наибольший интерес представляют результаты полученные при ско­рости УЦТ с прямыми лопатками (рис. 1.) 1 650 об/мин, и объеме загрузки 10 т/ч (2,78 кг/с) со- ; ответствующие производственному процессу. При такой загрузке наблюдается слой материала на лопатке в одну частицу что позволяет рас­сматривать движение отдельной частицы.

   Ускоритель с прямолинейными лопатками

 Рис. 1. Ускоритель с прямолинейными лопатками

В результате моделирования (рис. 2) опре­делен характер движения одной из частицы по лопатке. Рассматриваемая частица имеет макси­мальную скорость в точке срыва с лопатки 158 м/с, и вылетает под углом 28° к тангенци­альной составляющей ускорителя (рис. 3). Уста­новлено, что частица мрамора на начальном этапе взаимодействия с лопаткой (рис. 4) дви­жется по траектории отличной от логарифмиче­ской спирали. В это время можно наблюдать три наиболее сильных удара частицы о лопатку, и как следствие отскок частицы от лопатки на 44 мм, 14 мм, 5 мм, с последующим затуханием к концу лопатки. График изменения скорости на начальном этапе имеет скачкообразный вид с постепенным переходом к плавной кривой.

   Расчетная схема движения материала по ускорителю с прямыми лопатками

Рис. 2. Расчетная схема движения материала по ускорителю с прямыми лопатками

 Кроме того анализ движения позволил оце­нить время нахождения частицы мрамора на разных участках ускорителя:

t1=0,054 (сек.) - время нахождения частицы на конусе ускорителя.

t2=0,019 (сек.) - время нахождения частицы в зоне лопатки ускорителя. 

Скорости и угол вылета частицы с ускорителя

 Рис. 3. Скорости и угол вылета частицы с ускорителя

  Траектория движения частицы после контакта с лопаткой

траектория движения частицы после контакта с лопаткой

Траектория движения частицы по лопатке

Траектория движения частицы по лопатке

 График изменения скорости частицы

График изменения скорости частицы

 Рис. 4. Движение частицы

Согласно [1...3], размер и масса частицы не влияет на ее скорость вылета (при допущении не влияния потока воздушных масс в ускорителе). Однако при исследовании движения материала необходимо учитывать и ударное взаимодей­ствие частицы с лопаткой, осуществленное с использованием модели ударного взаимодей­ствия Герца.
 

Выводы.

Полученные в результате вирту­ального исследования графики движения и ско­рости частицы дают возможность детально про­анализировать характер поведения частиц в поле действия центробежных сил вызванных враще­нием ускорителя. Это позволяет дать оценку правильности выбранной геометрии разгонных лопаток, оценить силы и характер действия сил от материала на элементы ускорителя, ответить на вопросы выбора наиболее объективных и оправданных материалов элементов ускорителя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК

  1. Вайтехович П.Е., Таболич А.В., Гребен- чук П. С. Движение измельчаемого материала в роторе-ускорителе центробежно-ударных из­мельчителей. // Материалы 5-й Международной научно-технической конференции «Переработка минерального сырья. Инновационные техноло­гии и оборудование» - Минск, 2014. С. 56-59.
  2. Гребеник В.М. Определение скорости и угла вылета материала из роторных (центробеж­ных) машин. ДАН СССР, 1951. Том LXXXI. №5. С. 753-756.
  3. Товаров В.В., Оскаленко Г.Н. Исследо­вание вылета частиц из лопастных роторов цен­тробежных измельчающих машин. // Труды Ги- процемент. XXIY - М.: Госстройиздат, 1962. С. 64-91.
  4. Характеристики и физико-механические свойства сыпучих материалов [Электронный ресурс] // www.stroymehanika.ru : сервер ООО «СтройМеханика».  (дата обращения 09.09.2014г.)

 

Kozin A.Y., Fomin S.N., Kutlubaev I.M., Khozey А. В.

THE MOTION SIMULATION OF A MINERAL RAW IN THE ACCELERATOR OF A CENTRIFUGAL TYPE.

The modern grinding machinery, like any other technology is constantly improving. Everyday, engineers search for an optimal design which allows to rise an efficiency of chipper by increasing a productivity and reducing an energy consumptions per unit of the finished production. Besides, the demand for a thin grinded product on the market grows every day. In connection with the current trends, the management of JSC "Ural-Omega" company gave the task to analyze existing structures and demolition accelerator boards for an optimal geometry, and search for a new design which will allow to improve the performance of existing classes of finished products, and to increase the thin grinded ontent in them. Existing methods of the com­puter simulation allows to simulate and to visualize the features of the motion of the particle material in ac­celerator channels which cannot be seen using existing techniques. Key words: centrifugal accelerator, simulation, LIGGGHTS, minerals, virtual research.

Скачать статью () в PDF