Семененко Д.В. , Вайтехович П.Е.

Белорусский государственный технологический университет

Особенности движения мелющей загрузки в планетарных мельницах с горизонтальным расположением помольных барабанов

Планетарные мельницы, как и обычные шаровые, могут работать в одном из трех режимов: каскадном, водопадном и центрифугальном [1]. Два последних являются наиболее эффективными. При переходе от водопадного режима работы к центрифугальному в каждой помольной камере планетарной мельницы могут существовать три зоны: отрыва, межслойного перемещения мелющих тел или безотрывного их движения вместе со стенкой барабана [2, 3]. Кроме того, в процессе работы оборудования мелющая загрузка рассредоточивается в виде сектора, центр которого повернут относительно центральной оси водила на некоторый угол, величина которого зависит многих параметров [4]. В работах, проведенных ранее по изучению характера движения мелющих тел, не было проанализировано изменение границ помольных зон за один полный оборот водила. Более того, расчеты и исследования выполнялись графоаналитическим методом для некоторого зафиксированного положения помольного барабана в мельнице. Все это не позволило установить соотношение между помольными зонами и, как следствие, определить параметры, с помощью которых можно сделать одну из них доминирующей, и, таким образом, выбрать самый эффективный способ воздействия мелющих тел на подвергаемый измельчению материал. Поэтому нами было принято решение проанализировать движение мелющей загрузки в планетарной мельнице за один полный оборот водила и построить границы помольных зон для восьми положений барабана. Для этого был использован алгоритм, разработанный нами ранее [2]. Расчеты проводились для внутренней обкатки помольных барабанов по неподвижной кольцевой поверхности с

радиусом R = 0,3 м, геометрическом критерии k = 1/3 и степени загрузки 0,4. Так, при угловой скорости водила W = 7 рад/с, соответствующей началу центрифугального режима для данных геометрических параметров планетарной мельницы, зона скольжения является преобладающей при движении помольной камеры по верхней части беговой дорожки, а зона безотрывного движения – по нижней. Зона отрыва мелющих тел в этом случае является наименьшей среди остальных. Она появляется после достижения барабаном самого верхнего положения относительно центральной оси оборудования, растет при его перемещении вниз и исчезает, когда помольная камера оказывается в нижнем положении. Таким образом, на протяжении одного оборота водила границы помольных зон не остаются стабильными.

Основными параметрами, влияющими на соотношение помольных зон в барабане планетарной мельницы, являются угловая скорость водила и геометрический критерий k. Так при увеличении значения первого параметра будет наблюдаться сокращение количества отрывов мелющих тел, уменьшение интенсивности их межслойного перемещения и рост зоны безотрывного движения. При снижении величины угловой скорости водила характер изменения границ помольных зон будет обратный предыдущему.

Увеличение значения геометрического критерия k, представляющего собой соотношение радиусов барабана и неподвижной кольцевой поверхности, при неизменных остальных кинематических и конструктивных параметрах будет приводить к увеличению границ зоны межслойного движения мелющих тел и сокращению зоны безотрывного движения. Т.е. будет происходить интенсификация процесса помола за счет истирания и уменьшение влияния на измельчение материала раздавливающего воздействия шаров.

Кроме того, нами было исследовано влияние степени загрузки барабана мелющими телами на изменение границ помольных зон. Графическое отображение полученных результатов показало, что этот параметр не оказывает влияния на характер поведения последних. Единственной особенностью уменьшения или увеличения степени загрузки является то, что в этом случае изменяется положение граничной линии между сектором с загрузкой и остальным объемом барабана. Это приводит соответственно к сокращению или росту размеров помольных зон, находящихся вблизи этой линии.

Вышеописанные особенности изменения характера движения мелющей загрузки справедливы и для внешней обкатки [3]. По сравнению с внутренней обкаткой отличием в данном случае является более существенное преобладание зоны безотрывного движения мелющих тел над зоной скольжения при одинаковых кинематических и конструктивных параметрах, что обуславливает измельчение материала, главным образом, за счет раздавливающего воздействия шаров. И чем меньше величина геометрического критерия k, тем больше проявляется эта особенность.

Из полученных результатов следует, что для выбора способа воздействия мелющей загрузки на измельчаемый материал и, как следствие, минимизации энергетических затрат на помол, следует правильно принять значение угловой скорости вращения водила и величину соотношения радиусов барабана и неподвижной кольцевой поверхности.

Список литературы

1. Бушуев Л.П. Об аналогии между движением массива частиц в шаровой и планетарной мельницах // Изв. АН СССР, ОТН: Механика и машиностроение. – 1959. – №4. – с. 153 – 155.

2. Вайтехович П.Е., Семененко Д.В. Особенности движения мелющей загрузки в планетарных мельницах с внутренней обкаткой // Теоретические основы химической технологии. 2005, том 39. №5, с. 568 – 572.

3. Вайтехович П.Е., Семененко Д.В. Особенности движения мелющей загрузки в планетарных мельницах с внешней обкаткой // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2005. №7. с. 7 – 8.

4. Ким Бен Ги. Определение положения помольной среды в планетарной мельнице при каскадном режиме // Изв. вузов: Горный журнал, 1976. – №1. – с. 149 – 153.