Привод барабанного млина із автоколивним внутрішньокамерним завантаженням

1. Привод барабанного млина із автоколивним внутрішньокамерним завантаженням, що містить приводний двигун, механічну передачу та пружний елемент, який відрізняється тим, що пружний елемент розміщено між механічною передачею та барабаном, а значення кутової жорсткості пружного елемента забезпечує наближення колової частоти власних кутових коливань завантаженого барабана із пружним елементом до кутової швидкості обертання барабана в режимі самозбудження автоколивань завантаження. 2. Привод за п. 1, який відрізняється тим, що кутову жорсткість пружного елемента прийнято не вище величини c1 і не нижче величини c 2 , які визначають із співвідношення: I2 ci  i , K2 i 10 lg( Fri ) g i  , R 2 3 Корисна модель стосується технології тонкого здрібнення твердих дисперсних матеріалів і може знайти застосування в гірничо-збагачувальній, металургійній, хімічній, промисловості будівельних матеріалів та інших галузях виробництва. Відомий привод барабанного млина [1], які включає пружний елемент у вигляді канатноблокової системи. Недоліком цього приводу є низька пружна здатність елемента, що не сприяє самозбудженню автоколивань завантаження в камері обертового барабана. Відомий привод барабанного млина [2], який включає пружний елемент у вигляді тонкостінної оболонки. Цей привод має ті ж недоліки, що й попередній. Найбільш близьким до заявленого є привод барабанного млина [3], який включає як пружний елемент проміжний вал, що виконано у вигляді жмутку роз'єднаних елементів, стиснутих хомутами із регульованою затяжкою. Недоліком цього способу є низька пружна та висока демпфуюча здатність, що не сприяє самозбудженню автоколивань внутрішньо-камерного завантаження. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення існуючого приводу з пружним елементом барабанного млина із автоколивним внутрішньо-камерним завантаженням, шляхом відповідного розміщення пружного елемента в приводі та виконання його із певним значенням кутової жорсткості, забезпечити підвищення продуктивності та тонини помелу за рахунок збільшення амплітуди автоколивань молольного завантаження, які підвищують інтенсивність подрібнюючої дії на матеріал, як ударянням, так і стиранням та роздавлюванням, а також забезпечити зниження динамічних навантажень на привод від автоколивань завантаженого барабана. Вирішення поставленої технічної задачі досягається тим, що в приводі барабанного млина із автоколивним внутрішньо-камерним завантаженням, що містить приводний двигун, механічну передачу та пружний елемент, згідно корисної моделі, пружний елемент розміщено між механічною передачею та барабаном, а значення кутової жорсткості пружного елемента забезпечує наближення колової частоти власних кутових коливань завантаженого барабана із пружним елементом до кутової швидкості обертання барабана в режимі самозбудження автоколивань завантаження. Це здійснення приводу барабанного млина є таким, якому віддасться перевага з точки зору забезпечення підвищення продуктивності та тонини помелу, а також забезпечення зниження динамічних навантажень на привод від автоколивань завантаженого барабана, шляхом самозбудження автоколивань завантаження в поперечному перерізі камери із максимальною амплітудою при виникненні явища резонансу, які збільшують інтенсивність подрібнюючої дії на матеріал. В окремих випадках здійснення корисної моделі кутову жорсткість пружного елемента прийня 58175 4 то не вище величини с1 і не нижче величини с2, які визначають із співвідношення: 2 ci  i , 2 i 10 lg Fri  g i  , R i   2  4iCi i lgFri   ,  2 i i  Di , 4  i  DiG  i  1 , 2 Ci  DiG 2   iG  Fi , D1=-0,02732+0,01176 - 0,001889, E1=0,17932 -0,09029+0,06483, F1=-0,41 862 - 0,01 727+0,1605, D2=0,0010782 - 0,0008604+0,001772, E2=0,0081632 - 0,02245+0,04668, F2=0,057142 - 0,2386+0,23, 1 R G  lg  R 2   lg  ,     2 g   d R  Rб  , 2 де сі - кутова жорсткість пружного елемента, Нм/рад.; і=1 або 2 - індекс; І - осьовий момент інерції завантаженого барабана, кг м2; 1 та 2 - нижнє та верхнє біфуракційні значення швидкості обертання завантаженого барабана, рад./с; К11 - задані співвідношення між кутовою швидкістю обертання барабана та коловою частотою власних кутових коливань завантаженого барабана із пружним елементом; Fri - число Фруда; g - гравітаційне прискорення, м/с2 ; R - розрахунковий радіус камери барабана, м; Rб - радіус камери барабана, м; d - середній діаметр молольного тіла в камері барабана, м; Аi, Bi, Сi, Dj, Ei, Fi, G - змінні величини;  - ступінь заповнення камери барабана завантаженням. Це здійснення приводу барабанного млина є таким, якому віддається перевага з точки зору чисельного визначення кутової жорсткості пружного елемента, яка відповідає виникненню явища резонансу при самозбудженні автоколивань завантаження із максимальною амплітудою. Крім того, пружний кутовий елемент виконано у вигляді пасової передачі, що виконує функцію тихохідного ступеня механічної передачі приводу. Це здійснення приводу барабанного млина є таким, якому віддається перевага з точки зору спрощення забезпечення виникнення явища резонансу 5 58175 6 та збільшення величини максимальної амплітуди хідним ступенем 7 може бути виконаним у вигляді автоколивань завантаження. пасової передачі, що виконує функції тихохідного На основі аналітичної механіки систем зі змінступеня 7 передачі 2. ними інерційними параметрами, застосовуючи Приведення у обертання та збудження автопринципи твердіння та встановлення ієрархії змінколивань завантаження барабана за допомогою них, на підставі прямого методу Ляпунова було заявленого приводу здійснюється у такій послідоодержано умову асимптотичної стійкості усталеновності. го обертання барабанного млина [4]. На основі Завантажений барабан 4 приводять у обермеханіки зернистих середовищ, розглядаючи інертання зі швидкістю  від двигуна 1 за допомогою ційний режим руху завантаження, було визначено ступенів 5-7 передачі 2 та пружного елемента 3. умову стійкості зсувного потоку завантаження каЗначення кутової швидкості  підтримують у мемери обертового барабана [5]. Згідно цих умов жах діапазону біфуракційних значень. Внаслідок основними чинниками нестійкості, що викликають втрати стійкості самозбуджуються автоколивання автоколивання, при великому ступені заповнення завантаженого барабана із частотою, близькою до камери барабана завантаженням є варіація осьозначення . Завдяки наближенню величини колового моменту інерції завантаження та моменту вої частоти власних кутових коливань завантажеопору обертанню барабана, а при малому ступені ного барабана 4 із пружним елементом 3 до велизаповнення камери підвищення дилатансії заванчини кутової швидкості , виникає явище таження при деформуванні або розпорошення резонансу. При цьому амплітуда автоколивань його в камері та демпфуючий вплив частинок подвнутрішньо-камерного завантаження набуває макрібнюваного матеріалу на взаємодію молольних симального значення, що спричинює збільшення тіл. інтенсивності подрібнюючої дії молольних тіл на На фіг.1 зображено схему привода барабанночастинки матеріалу. го млина із автоколивним внутрішньо-камерним Виконання пружного елемента 3 разом із тизавантаженням. хохідним ступенем 7 передачі 2 у вигляді пасової Привод барабанного млина містить приводний передачі дозволяє спростити конструкцію та піддвигун 1, передачу 2, пружний кутовий елемент 3 вищити надійність приводу, а також полегшити із жорсткістю с та завантажений барабан 4, що забезпечення виникнення явища резонансу та обертається із кутовою швидкістю  і має осьовий збільшити амплітуду автоколивань, що самозбумомент інерції І. Передача 2 може складатись зі джуються. швидкохідного 5, проміжного 6 та тихохідного ступеня 7. Пружний кутовий елемент 3 разом із тихоТаблиця Значення функції у вузлах інтерполювання Аргумент № 1 2 3 4 5 6 7 8 9  0,15 0,15 0,15 0,325 0,325 0,325 0,5 0,5 0,5 Функція lg(Fr) lg(Re) 1 2 -3 0 3 -3 0 3 -3 0 3 -0,0241 0,1485 0,3078 -0,0612 0,1106 0,2653 -0,172 0,047 0,215 0,08 0,1955 0,341 0,0522 0,1585 0,2937 0,027 0,125 0,252 На фіг.2 зображено одержані за допомогою теоретичних та експериментальних досліджень графіки нижнього 1 та верхнього 2 біфуракційних значень швидкості обертання завантаженого барабана у логарифмічних осях: псевдочисло Рейнольдса Re=R2 та число Фруда Fr=2R/g для трьох значень . З метою визначення співвідношення для розрахунку швидкостей обертання барабана застосовується інтерполяція [6]. За функцію двовимірної інтерполяції прийнято lg(Fr) для 1 та 2, за аргументи - lg(Re) та . Прийнято прямокутну рівномірну сітку з дев'ятьма вузлами з координатами: lg(Re)=-3, 0 та 3, =0,15, 0,325 та 0,5. В таблиці наведено прийняті значення функції у вузлах інтерполювання. Розрахувати швидкості обертання барабана можна за допомогою нескладних комп'ютерних програм. Приклад 1 застосування приводу барабанного млина. Радіус камери барабана Rб=0,1м, середній діаметр молольного тіла в камері барабана d=0,005 м, ступінь заповнення камери завантаженням =0,16, співвідношення К1=0,75 та К2=1,25, осьовий момент інерції завантаженого барабана І=0,2 кгм2. Кутову жорсткість пружного елемента вибирають не вище величини с1 і не нижче величини с2, які визначають у такий спосіб: 7 R=0,1 - 0,005/2=0,0975 м; G=lg(0,09752)-(1/2)lg(0,0975/9,81)=-1,0207; F1= -0,41960,162-0,017270,16+0,1605=0,147; Е1=0,17930,162-0,090280,16+0,06483= =0,054974; D1= -0,02730,162+0,011760,16-0,001889=-0,00070628; lg( Fr1)   0,97179   0,98005   0,98005 2  4   0,00041548   0,15083  2  0,00041548 10 0,15391  9,81 2   11,98 paд. / с; 0,0975 c1  0,2  11,16 2  44 ,3 Нм / рад .; 0,75 2 c2  0,2  11,98 2  18,4 Нм / рад .; 1 25 2 , Прийнято: с=26,8 Нм/рад. Приклад 2. Rб=0,425 м, d=0,015 м, =0,29, К1=0,7, К2=1,3, І=300 кгм2. R=0,425 - 0,015/2=0,4175 м;  0,97308  F2=0,057140,292-0,23860,29+0,23=0,16561; Е2=0,0081630,292-0,022450,29+0,04668= =0,040856; lg( Fr2 )  2   0,979169  10 0,16601  9,81  5,87 paд. / с; 0,4175 c1  300  5,56 2  18900 Hм / рад .; 0,7 2 c2  300  5,87 2  6120 Hм / рад .; 13 2 , Прийнято: с=9800 Нм/рад.  0,153951 ; G=lg(0,41752)-(1/2)lg(0,4175/9,81)=-0,073181; F1= -0,41960,292-0,017270,29+0,1605=0,1202; Е1=0,17930,292-0,090290,29+0,06483= =0,053725; D1=-0,002730,292+0,011760,29-0,001889= =-0,00077453; С1=-0,00077453(-0,073181)2+0,053725-(-0,073181)+0,1202=0,11626; В1=-0,00077453(-0,073181)+0,053725/2-1= =-0,97308; А1= -0,00077453/4= -0,00019363 ;  0,97308 2  4   0,00019363   0,11626  2   0,00019363  10 0,11947  9,81 1   5,56 paд. / с; 0,4175  0,092767 ; D2=0,0010780,162-0,00086040,16+0,001772= =0,0016619; С2=0,0016619(-1,0207)2+0,043297(-1,0207)+ +0,19329=0,15083; В2=0,0016619(-1,0207)+0,043297/2-1=-0,98005; А2=0,0016619/4=0,00041548; F2=0,057140,162-0,23860,16+0,23=0,19329; Е2=0,0081630,162-0,022450,16+0,04668= =0,043297; lg( Fr1)  8 С1=-0,00070628(-1,0207)2+0,054974 (-1,0207)+0,147=0,090152; В1=-0,00070628(-1,0207)+0,054974/2-1= =-0,97179 ; A1= -0,00070628/4= -0,00017657;  0,97179 2  4   0,00017657   0,090152  2   0,00017657  10 0,092761  9,81 1   11,16 paд. / с; 0,0975 lg( Fr2 )  58175  0,11947 ; D2=0,0010780,292-0,00086040,29+0,001772= =0,0016131; С2=0,0016131(- 0,073181)2+0,040856 (-0,073181)+0,16561=0,16263; В2=0,0016131(-0,073181)+0,040856/2-1= =-0,97969; А2=0,0016131/4=0,00040328;  0,97969 2  4  0,00040328  2  0,00040328  0,16263  0,16601 ; Приклад 3. Rб=2,35 м, d=0,05 м, =0,42, К1=0,8, К2=1,2,1=1,5106 кгм2. R=2,35 - 0,05/2=2,325 м; G=lg(2,3252)- (1/2)lg(2,325/9,81)=1,0455; F1=-0,41960,422-0,017270,42+0,1605= =0,079229; E1=0,17930,422-0,090290,42+0,06483= =0,058537; D1= -0,02730,422+0,011760,42-0,001889= = -0,0017655; 9 C1= -0,00176551,04552+0,0585371,0455+ +0,079229 = 0,1385; lg( Fr1)   0,97258  58175  0,97258 2  4  (0,00044138  0,97898   0,97898 2  4  0,0004002  2  0,0004002 10 0,18599  9,81  2,54 paд. / с; 2,325 c1  15  10 6  2,42 2 ,  137  10 7 Hм / рад .; , 0,82 c2   0,1424 ; D2=0,0010780,422-0,00086040,42+0,001772 =0,0016008; C2=0,00160081,04552+0,0386911,0455+ +0,13987=0,18207; B2=0,00160081,0455+0,038691/2-1= -0,97898; A2=0,0016008/4=0,0004002; F2=0,0570,422-0,23860,42+0,23=0,13987; E2=0,0081630,422-0,022450,42+0,04668= =0,038691; 2  )  0,16263 385  2  ( 0,00044138 ) 10 0,1424  9,81 1   2,42 paд. / с; 2,325 lg( Fr2 )  10 B1= -0,00176551,0455+0,058537/2-1= -0,97258; A1= -0,0017655/4= -0,00044138; 15  10 6  2,54 2 ,  6,72  10 6 Hм / рад .; 2 12 , Прийнято: с=9,23106 Нм/рад. Застосування заявленого приводу барабанного млина дозволяє підвищити продуктивність на тонину помелу, а також знизити динамічні навантаження на привод. Джерела інформації: 1. А. с. СРСР №835489, кл. В02С17/24, F16D3/16, 1981, Бюл. №21.  0,18207  0,18599 ; 2. Пат. РФ №2191300, кл. F16D3/18, 2002.10.20. З.А. с СРСР№1701370, кл. В02С17/24, 1991, Бюл. №48. 4. Науменко К.Ю. Нестійкі режими обертання барабанних млинів // Вісн. НУВГП: 36. наук. пр. Рівне: НУВГП, 2006. - Вип. 2(34). - Ч.2. - С.111-119. 5. Дейнека К.Ю. Стійкість руху внутрішньокамерного завантаження барабанного млина // Вісн. НУВГП: 36. наук. пр. - Рівне: НУВГП, 2008. Вип.3(43). - С.250-257. 6. Науменко К.Ю. Застосування функціональних залежностей параметрів руху завантаження для синтезування режимів роботи барабанних млинів // Вісн. НУВГП: 3б. наук. пр. - Рівне: НУВГП, 2005. - Вип. 2(30). - С.186-193. 11 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 58175 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601