Теоретическое обоснование способа разделения материала в ударно-центробежных измельчителях
Theoretical justification of the method of material separation in impact-centrifugal grinders

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

коэффициент восстановления нормальной скорости, измельчение, удар, ударно-центробежный измельчитель, разрушение, зерновка

АННОТАЦИЯ

Авторы: Рахимов Ильдар Раисович, Смышляев Андрей Алексеевич, Морозова Светлана Васильевна

При проектировании измельчителей ударно-центробежного принципа действия необходимо моделировать характер движения материала при его разрушении. Выдвинуто множество гипотез для описания процессов, происходящих при разрушении, идеальных и реальных материалов. Однако вследствие трудностей при определении коэффициентов они носят лишь теоретический характер. Целью исследования является определение характера движения частиц измельчаемого материала при свободном ударе в случае их разрушения и без такового. Учитывая условия и характеристики рабочего процесса дробилок центробежно-ударного принципа действия, в статье рассматривается случай косого удара зерновки о гладкую неподвижную поверхность в двух вариантах – удар с разрушением зерновки и без такового. В результате анализа энергетических соотношений для обоих случаев удара, на базе теоремы Карно и теоремы о сохранении кинетической энергии, определен энергетический баланс процесса ударного разрушения единичной зерновки. На основании проведенных теоретических исследований было установлено, что при ударе нормальная скорость отражения разрушенных частичек зерна всегда меньше, а угол отражения больше, чем у целой зерновки. При этом крупные частички зерна имеют нормальную скорость отражения, близкую к нормальной скорости отражения целого зерна. Данные зависимости позволяют довольно точно рассчитать направление и величину скорости разрушенных частиц при ударе, а также вероятность разрушения зерновки при известных значениях величины начальной нормальной скорости удара, угла удара и коэффициента восстановления нормальной скорости при ударе. Это позволяет смоделировать и реализовать процесс промежуточной сепарации готового продукта в центробежно-ударных измельчителях. На основании ударных исследований зерновых материалов, используя полученные зависимости, возможно определить коэффициенты пропорциональности в формуле П.А. Ребиндера. Полученные значения данных коэффициентов позволяют произвести расчеты затрат энергии на процесс разрушения ударом для зерен любой культуры.

Abstract:

NAME: Theoretical justification of the method of material separation in impact-centrifugal grinders
AUTOR: Rakhimov Ildar Raisovich, Smyshlyaev Andrey Alekseevich, Morozova Svetlana Vasilievna

When designing shredders of impact-centrifugal principle of operation, it is necessary to simulate the nature of material movement during its destruction. Many hypotheses have been put forward to describe the processes that occur during destruction, ideal and real materials. However, due to difficulties in determining coefficients, they are only theoretical in nature. The purpose of the study is to determine the nature of the movement of particles of the crushed material at free impact in the event of their destruction and without it. Taking into account the conditions and characteristics of the working process of crushers of the centrifugal impact principle of operation, the article considers the case of an oblique impact of a grain on a smooth fixed surface in two versions - a blow with and without grain destruction. As a result of the analysis of energy relations for both cases of impact, based on the Carnot’s theorem and the kinetic energy conservation theorem, the energy balance of the shock destruction process of the unit grain is determined. Based on the theoretical studies, it was found that during impact, the normal reflection rate of destroyed grain particles is always less, and the reflection angle is greater than that of an entire grain. In this case, large grain particles have a normal reflection rate close to the normal reflection rate of the whole grain. These relationships allow for a fairly accurate calculation of the direction and velocity of the broken particles during impact, as well as the probability of grain destruction at known values of the initial normal velocity of impact, the angle of impact and the recovery factor of normal velocity during impact. This makes it possible to simulate and implement the process of intermediate separation of the finished product in centrifugal impact grinders. Based on impact studies of grain materials, using the obtained dependencies, it is possible to determine the proportionality coefficients in the P.A. Rebinder formula. The obtained values of these coefficients make it possible to calculate the energy costs of the destruction process with a blow for the grains of any culture.