<<
>>

Исследования по повышению износостойкости роторов центробежной противоточной мельницы с селективным измельчениемматериалов

Результаты исследований показывают [68], что износ рабочих органов мельниц центробежного действия (у центробежной противоточной мельницы - вращающиеся роторы с разгонными лопастями и тангенциальный разгрузочный патрубок) негативно сказывается на эффективности помола материалов и значительно снижает срок службы.

При изменении размеров разгонных лопастей (рис. 5.2) частицы материала, вылетающие в тангенциальный разгрузочный патрубок, отклоняются от заданных траекторий движения, что снижает эффективность их соударения во встречных потоках.

Очевидно, что недостатком конструкции центробежных противоточных мельниц является высокая чувствительность к балансировке роторов, так как роторы вращаются с частотой n = 4500... 12000 мин-1.. Особенно данный фактор актуален при разрушении абразивных и прочных материалов, что уменьшает

период времени между ремонтами [129]. При этом эффективность помола мягких материалов и материалов средней прочности практически не снижается [68].

Исследование процесса износа рабочих элементов (дисков, криволинейных и прямолинейных лопастей) проводилось нами при многократном пропуске через центробежную противоточную мельницу материалов различных фракций. В качестве материалов были использованы: известняк, мергель и гранит. Износ рабочих поверхностей криволинейных и прямолинейных лопастей роторов определялся по средним удельным показателям в соответствии с методикой [68].

Рисунок. 5.2. Профиль загрузочного участка лопасти ротора центробежной противоточной мельницы

Рассматривая и анализируя износ криволинейных и прямолинейных лопастей роторов при измельчении известняка, нами установлено, что участки первоначального контакта частицы материала (участок b)и разгона частицы вдоль рабочей поверхности лопасти (участок a)(рис.

5.2) изнашиваются интенсивнее, чем внутренняя рабочая поверхность тангенциального разгрузочного патрубка.

Средний удельный износ рабочей поверхности криволинейных и прямолинейных разгонных лопастей выражается следующим соотношением:

где- средний удельный износ рабочей поверхности разгонных лопастей, г/кг;

- линейная скорость разгонной лопасти ротора, м/с;

- приведенная производительность центробежной противоточной мельницы, кг/ч;

- прочность измельчаемого материала, Па;

σp- твердость материала, из которого изготовлены диски с разгонными лопастями, по Роквеллу;

dcp- средний размер частиц (кусков) измельчаемого материала, м.

Аппроксимируя уравнение (5.1) степенным рядом, запишем:

где B- эмпирический коэффициент;

a, b, c, i, j - показатели степени.

Чтобы определить эмпирический коэффициент Bи значения a, b, c, m, k были проведены эксперименты и осуществлена обработка полученных результатов, которая дала следующие показатели: B = (2,7 - 3)∙ 10-4; a = 1,2 - 1,4; b = =(28 - 31>10-2; c = 2,2 - 3,3; m = 0,33 - 0,66; k = 1,7 - 2,4.

В результате проведенных экспериментов и последующего анализа можно сделать вывод, что на величину износа существенно влияют свойства обрабатываемых материалов. При помоле известняка наблюдался равномерный износ рабочих поверхностей криволинейных и прямолинейных разгонных лопастей роторов.

При этом материал разгонных лопастей не оказывал существенного влияния на характер износа.

Период работы ротора с криволинейными и прямолинейными лопастями определялся из следующего выражения:

где η3- коэффициент запаса на весь период работы ротора,

>] = 0,38;

G3- масса ротора с разгонными лопастями, кг.

В результате можно сказать, что максимальный износ криволинейных и прямолинейных лопастей наблюдается на участке первоначального контакта и на периферийном участке лопасти, так как на участке bчастица захватывается рабочей поверхностью лопасти, а на выходе из лопасти частицы обладают максимальной скоростью движения. С целью увеличения срока межремонтного периода центробежной противоточной мельницы предлагается прямолинейные и

криволинейные лопасти выполнять заодно с дисками роторов из стали 110Г13Л с учетом статической и динамической балансировок (рис. 5.3).

Рисунок. 5.3. Лопасти роторов центробежной противоточной мельницы: а) - диски с обычными лопастями, выполненные из стали Ст3; б) - диски с лопастями,

выполненными из стали 110Г13Л

Сталь 110Г13Л имеет достаточно высокие прочностные показатели и сопротивляемость износу, поэтому применение данной стали предпочтительно при периодических ударных и истирающих нагрузках в процессе разгона частиц материала до необходимых скоростей разрушения. Высокомарганцовистая сталь успешно применяется при помоле известняка (HV 120-190) и гранита [16]. Легирование стали 110Г13Л ванадием (0,45 %) приводит к повышению ресурса лопастей для разгона известняка на 50%.

В качестве износостойкого материала широко распространены легированные никелем белые чугуны (Нихарды). Лопасти роторов, изготовленные из Нихард - 4, имеют ресурс в 2 раза больший, чем ресурс лопастей из высокохромистой стали.

Другой тип высоколегированных белых чугунов имеет обозначение 15 - 3 (Cr - 15%, Mo - 3%) При размоле гранита ресурс работы таких лопастей в 3,6 больше.

Получаемые методом плазменного напыления покрытия на основе кобальта слишком дорогостоящи для защиты разгонных лопастей роторов.

Порошковые твердые сплавы (ВК) являются наиболее износостойкими при высоких скоростях частиц материала (v>200 м/с), их применение наиболее эффективно. Износостойкость сплавов ВК по сравнению со сталью повышается с увеличением скорости взаимодействия с материалом.

Исследованы зависимости производительности центробежной противоточной мельницы предлагаемой конструкции от удельного износа лопастей роторов из стали Ст3., сталей 110Г13Л, 110Г13Х2ТЛ, а также из сплава ВК - 6. Результаты исследований графически отражены на рис. 5.4.

Рисунок. 5.4. Графическая зависимость удельного износа разгонных лопастей роторов от приведенной производительности центробежной противоточной мельницы.

Из графика очевидно, что использование разгонных лопастей роторов, изготовленных из стали 110Г13Х2ТЛ и сплава ВК - 6 снижает долю намола и увеличивает срок службы мельницы в 1,6 раза.

Экспериментально установлено, что износ разгонных лопастей и дисков роторов зависит от производительности мельницы. С увеличением производительности центробежной противоточной мельницы удельный износ разгонных лопастей роторов снижается (рис. 5.4), вследствие роста плотности потока движущегося материала внутри тангенциального патрубка.

Таким образом, по результатам исследования процесса износа разгонных лопастей роторов центробежной противоточной мельницы можно сделать вывод,

что наиболее рационально применение роторов, выполненных из стали 110Г13Л для помола известняка класса -5+1мм.

<< | >>
Источник: ЧУНГУРОВА ТАТЬЯНА ЛЕОНИДОВНА. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРОЦЕССА ПОМОЛА В ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ПРОТИВОТОЧНОЙ МЕЛЬНИЦЕ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Белгород - 2017. 2017

Еще по теме Исследования по повышению износостойкости роторов центробежной противоточной мельницы с селективным измельчениемматериалов:

  1. Исследования по повышению износостойкости роторов центробежной противоточной мельницы с селективным измельчениемматериалов