Влияние материала отбойных плит на результаты дробления в центробежной дробилке.

В третьем выпуске нашей газеты мы начали знакомить Вас с различными факторами, влияющими на процесс ударного разрушения кусков измельчаемого материала при их столкновении с преградой в центробежной дробилке. В частности, были приведены результаты исследований влияния на размер кусков готового продукта скорости, с которой куски исходного материала сталкиваются с преградой.

Ниже приводятся результаты экспериментального исследования зависимости получаемой в процессе соударения крупности готового продукта от свойств материала отбойной поверхности, проведенные на моделях, состоящих из отдельных фракций, различающихся по размерам и массе кусков. Материал моделей - песчано-цементная смесь, мрамор розовый и белый.

Для иллюстрации можно привести следующую кинограмму разрушения модели, выполненной в виде шара диаметром 20 мм, прочностью на сжатие 21 МПа. Скорость модели при встрече с мишенью составляла всего 17 м/с.

Кинограмма разрушения

Как видно из кинограммы в момент касания модели с отбойной поверхностью начинается упругопластическое деформирование контактной зоны модели. Материал модели в объеме контактной зоны находится во всестороннем сжатии и интенсивно дробится, о чем свидетельствуют мелкие осколки модели в этой зоне, спустя 6 мс после начала взаимодействия.

Через 1,2 мс после встречи с отбойной поверхностью диаметр модели в направлении движения начинает уменьшаться без видимого развития трещин. При этом материал модели наряду с деформацией зоны контакта как бы сдвигается относительно этой зоны в сторону движения модели, а затем при развитии системы трещин "расползается" по поверхности отбойной поверхности. Такое расползание материала модели будет тем больше, чем больше скорость удара модели о преграду.

Видимое разрушение модели начинается через 3,6 мс с момента образования радиальных трещин, расходящихся от места контакта с отбойной поверхностью. Радиальные трещины возникают под действием растягивающих напряжений, обусловленных сжимающими напряжениями в зоне контакта.

Одновременно с радиальными трещинами вокруг контактной зоны образуются кольцевые зоны сдвига, размеры которой зависят от скорости удара.

Проведенные эксперименты показали, что при скоростях удара выше 20 м/с основными факторами разрушения шаровидных моделей являются радиальные трещины растяжения, трещины сдвига - кольцевые и дуговые.

Опыт был поставлен следующим образом. На центробежной установке к каждой отбойной плите с её тыльной стороны прикреплялись пьезоэлектрические датчики давления. Сигналы от каждого такого датчика поступали одновременно на два осциллографа с различным временем горизонтальной развертки, чтобы получить запись первой волны сжатия и всего процесса взаимодействия материала с отбойной плитой.

Наряду с осциллографическим методом регистрации, производилась съемка процесса с помощью скоростной фоторегистрирующей камеры СКС. Сопоставление времени разрушения, полученного камерой, и времени, определенного из полученных осциллограмм сигналов пьезоэлектрических датчиков, расположенных на отбойных плитах, обнаружило их совпадение.

Разрушение кусков материала различной крупности производили о плиты с сильно различающимися между собой физическими свойствами. Как видно из таблиц 1 и 2, проведенные эксперименты показали, что и напряжения, возникающие в материале при свободном ударе его о преграду, и характеристики дробления материала находятся в определенной зависимости от материала плиты. При низких скоростях характеристики результатов дробления значительно зависят от материала плиты. С увеличением скорости выше 80-100 м/с эта зависимость исчезает, то есть на данных скоростях различия показателей измельчения от материала плиты лежат в пределах погрешности эксперимента (рис. 1 и 2).

В качестве примера можно привести дробилки Титан Д-063 (2 шт.), работающие в компании Sovitec (Франция). Дробилки измельчают стекло с 20 мм до 0,5 мм. Результаты опытов показали, что гранулометрический состав и выход готового продукта с однократного удара практически не зависят от материала отбойной поверхности (измельчали об отбойные плиты из износостойкого чугуна и о самофутеровку). Скорость дробления на данных дробилках составляет 98 м/с.

Чем более твердый материал плиты, тем меньше ее демпфирующие свойства при ударе, тем большая часть кинетической энергии куска идет на его разрушение, на образование свежей поверхности. И напротив, чем больше плита деформируется при ударе куска, тем больше энергии она поглотит при ударе, тем меньшая доля энергии удара останется для разрушения материала.

Из вышесказанного становится очевидным, что состояние поверхности плиты также должно отражаться на результатах. Действительно, эксперименты, проведенные в этом направлении, показали, что если поверхность плиты имеет выбоины или покрыта налипшими частицами, то это необходимо учитывать и рассматривать ее, как другой материал.

Например, при скорости 33-40 м\сек значения напряжений, возникающих в цементных шарах при ударе о голую плиту и через слой песка толщиною до 0,25 см, отличаются незначительно (приблизительно на 2-3 %). Но при дальнейшем увеличении толщины слоя песка напряжения уменьшаются. При толщине песка в 1 см напряжения снижаются на 84% по сравнению с "голой" плитой и разрушения свободным ударом не происходит.

Выводы

Таким образом, проведенные исследования показали, что результаты дробления зависят от материала отбойной поверхности. Однако, с ростом скорости удара эта зависимость значительно снижается. С точки зрения снижения эксплуатационных затрат измельчение о самофутеровку значительно более выгодно: отсутствуют расходы на износ отбойных плит. Однако, для высокоэффективного измельчения о самофутеровку требуется обеспечить скорость, величина которой для высокопроизводительных дробилок, реализованных на подшипниковых опорах, практически недостижима. В области высокопроизводительного и высокоскоростного центробежно-ударного измельчения дробилки серии Титан Д (основанные на воздушной опоре и не имеющие ограничений на скорость вращения ускорителя) не имеют конкурентов.

Физические свойства материалов отбойных плит и разрушаемых моделей

Материал	Твердость по Бринеллю, МПа
Сталь 3	130
Сталь 65Г	285
Медь М2	45
Дуралюмин Д1б	60
Гетинакс	25

<<< Назад