Критерии за избор на раздробяваща машина



Дата24.06.2017
Размер146.99 Kb.
#24119
ГОДИШНИК на Минно-геоложкия университет “Св. Иван Рилски”, Том 58, Св.IІІ, Механизация, електрификация и автоматизация на мините, 2015

ANNUAL of the University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, Vol. 58, Part ІІІ, Mechanization, electrification and automation in mines, 2015




КРИТЕРИИ ЗА ИЗБОР НА РАЗДРОБЯВАЩА МАШИНА

Малина Вацкичева, Ирена Григорова
Минно-геоложки университет „Св.Иван Рилски”, 1700 София, E-mail: malina_vatz@abv.bg
РЕЗЮМЕ. Статията е посветена на критериите за избор на раздробяваща машина като основна машина при рециклирането на техногенни и строителни отпадъци. Разгледани са съществуващите критерии за избор на машини за раздробяване на бетони, армирани бетони, гума, пластмаса и дърво, т.е. на материали с якостни показатели, вариращи в широк диапазон. Направени са препоръки и насоки за бъдеща работа.
Ключови думи: шредиране, техногенни и строителни отпадъци, мощност на задвижване, многоцелеви шредери.
SELECTION CRITERIA FOR CRUSHING MASHINE

Malina Vatskicheva, Irena Grigorova

University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia, e-mail: www.malina_vatz@abv.bg
ABSTRACT. The article is devoted to the selection of criteria for the grinding machine as the main equipment for recycling of technogenic and construction waste.

It discusses existing criteria for selection of machines for crushing concrete, reinforced concrete, rubber, plastic and wood, i.e. materials with strength characteristics, varying within a wide range. Recommendations are made and directions for future work.
Key words: shredding, technogenic and construction waste, power-driven, multi-purpose shredder.


Въведение

Глобалната икономика насърчава изграждането на промишлени производства, които в най-висока степен да оползотворяват материалните и енергийни ресурси. През последните десетилетия въвеждането на нови, често авангардни и иновативни, технологии за намаляване на суровинните и икономически разходи на предприятията са от съществено значение за ефективното управление. На­ред с това индустриалните производства изискват суро­вини от минерален произход, отговарящи на специфични характеристики. Откриването им в природна среда пос­тепенно се превръща в непосилна задача, а добивът им в промишлени условия води до отделяне на значителни количество отпадни продукти, висок разход на вода и енергия.
Ето защо част от производствата се насочва не само към редуциране на количествата, но и рециклиране на отпад­ните продукти и включване на вече рециклирани суровини в технологичния процес. Така се регулира генерирането на твърди отпадъци и съществено се редуцира консумацията на изкопаеми минерални суровини.
Употребата на рециклирани или отпадни продукти, които заместват природните минерални форми като изходни за направата на материали с приложимост в практиката, значително облекчава замърсяването на околната среда. Към модела на устойчиво развитие се придържат редица производства от строителната, минната и химическа промишленост.
Европейската и националната политика в областта на управлението на отпадъци предвиждат предприемането на мерки за увеличаване на рециклирането и оползотво­ряването им, във връзка с което от особено важно зна­чение е изучаването и усъвършенстването на различните машини за раздробяване на разнообразните отпадъчни потоци.
Технологичната цел на раздробяването зависи от следващите го процеси и стадии на преработка или от целта на приложение на продуктите от раздробяването.
Формата на зърната, освен за моделите и законите на раздробяването, от десетилетия е придобила голямо значение и във връзка с отговорността при якостта на бетоните и пътните конструкции.
Когато една суровина се подложи на раздробяване, съотношенията на разкриване се подобряват. Това включва и факта, че в даден колектив от фини зърна като правило разкриването е по-добро отколкото в по-груби. При раздробяването повърхностите на разрушаване би следвало да преминават през различните минерални фази (Мочев Д., И. Григорова, 2013).
До каква степен да се провежда раздробяването се определя от изискванията на процеса на обогатяване към зърнометричния състав.
Раздробяване се нарича процесът на намаляване на размера на различни по произход материали до желания размер под действието на външни сили, а машините, използвани за тези цели – раздробяващи машини (шре­дери).
Раздробяването цели разделянето на твърдите тела на отделни късове. Това изисква преодоляване на силите на свързване във вътрешността на телата по повърхнини на разрушаване. За процесите на раздробяване в индустри-ален мащаб като правило е характерно, че се раздробя-ват не единични зърна, а множества (колективи) от зърна. Това важи както за материала, който се подава за раздробяване, така и за продуктите от раздробяването.
Раздробяването (шредирането) е първата стъпка при редуциране геометричните размери на материала при рециклирането.
Шредерите имат много широка област на приложение: от опасни и медицински отпадъци до гуми, от пластмаси  дърво, текстил и хартия до метали, от строителни и  битови отпадъци до електронен скрап.
Управлението на потоците от отпадъци е предизвика-телство поради високата стойност на многобройните  ръчни операции, големите транспортни разходи и нега­тивното влияние върху околната среда.
Процесът се осъществява по следния начин (Вацкичева М., Вълков М., 2013): материалът се подава в захранващия бункер чрез конвейер, манипулатор или ръчно. Гравита­цията увлича материала в камерата за шредиране. Въз­можно е да има хидравлично бутало, което автоматично да регулира натиска върху въртящия вал. Материалът се разкъсва и нарязва  между стационарно закрепени върху вала ножове, които се въртят заедно с вала. Възможно е шредирането да продължи дотогава, докато материалът достигне размери, които ще осигурят преминаването му през пресевна решетка, която може да се разположи под вала. Тази пресевна решетка е предварително средство за сортиране до размер.
Възможно е допълнително редуциране на размера с подходящ подбор на други машини. В технологичния цикъл, поради разнородността на материалите, шредерите трябва да са с висока степен на гъвкавост и приложимост.
Шредерите се конфигурират съобразно всяко свое уникално приложение с избор на различни дебелини и брой на режещите зъби, диаметър на вала, дебелина на дистанционните втулки, мощност на задвижване, произво­дителност. Технолозите могат да избират между едно­валови, двувалови, тривалови, четиривалови, петвалови шредери, с различна степен на автоматизация и контрол на основните параметри, различно ниво на шум, различна скорост на въртене, захранване, степен на херметизация и др. (Абаджиев, Тонков, 2007).

Ножовете  се изработват от специални стомани по спе-циална технология. Така се гарантира изключителна твърдост, продължителност на работа  и ниска себе-стойност на поддръжката.

Изборът на машина за раздробяване се определя от четири основни фактора (Вацкичева М., Вълков М., 2013):

1/ Вид на материала за редуциране.

2/ Размер на материала за шредиране.

3/ Производителност.

4/ Зърнометричен състав на крайния продукт.
Прецизирането на тези четири фактора определя най-добрия начин за конструиране, изработване и приложение на шредер.
Критерии за избор на раздробяваща машина

1. Вид на материала за раздробяване.

За техниката на раздробяване е особено важно раз­личаването на разрушенията в макроскопски мащаб от тези, които произлизат от пластичната деформация. Овен това трябва да бъдат различавани крехки разрушавания и пластични разрушавания (разрушаване чрез срязване и приплъзване).

При крехкото разрушаване произлиза макроскопско разрушаване без деформация или с малка деформация, като разрушението настъпва още при напрежения, които са значително под границата на протичане. Започвайки от драскотини и пукнатини, в края на краищата се стига до бързо разпространение на пукнатините.

Пластичното разрушаване, обратно, настъпва едва след силна пластична деформация, затова то се означава като бавно нарастване на пукнатините.

При раздробяването непременно трябва да се стремим към крехкото разрушаване, тъй като то е технологично по-изгодно и се осъществява с по-нисък енергиен разход. При повечето процеси на раздробяване на минерални суро­вини е налице крехко разрушаване. Дали ще настъпи или не крехко разрушаване при раздробяването, зависи от условията на натоварването (температура, скорост на натоварването, вид на напрегнатото състояние, удар, натиск). Затова трябва да се говори не за крехки мате­риали, а за крехко поведение на материала.

Различаваме материали, които са склони към крехко разрушаване и такива, които са склонни към пластично разрушаване. При повишаване на скоростта на натовар-ването времето не достига за необходимото придвижва-не на деформацията, за да се получи пластична деформация, от където следва, че е облагодетелствана крехката дефор­мация (Мочев Д., И. Григорова, 2013). Този феномен важи и при намаляване на температурата.

Съобразно физико-механичните свойства на раз­дро­бявания материал и неговите якостни характеристики се прави избор на типа на шредера:

- крехки материали – използват се шредери, работещи с удар и натиск;

- жилаво-пластични материали – използват се режещи едно-, дву- и четиривалови шредери;

Материалът за шредиране може да се раздробява като се рендосва (стърже) или като се реже.

За рендосване са подходящи едновалови шредери (Вацкичева М., Вълков М., 2013).



Фиг. 1. Едновалов шредер.

Те са раздробяващи машини с универсално приложение. Предназначени са за материали с голяма дебелина и съпротивление срещу разрушаване. Техните предимства в сравнение с другите типове шредери са: здрава и стабилна конструкция, дълъг експлоатационен живот.

Недостатък се явява ниската производителност, обусло­вена от бавната работна скорост.

При начин на раздробяване чрез разрязване, може да се избере: едновалов, двувалов или четиривалов шредер (Вацкичева М., Вълков М., 2013).





Фиг. 2. Едновалов шредер.

Едноваловите шредери се използват рядко за този вид раздробяване на материалите поради ниската им произво­дителност. Най-често за този вид раздробяване на мате­риалите се използват двувалови шредери, чийто пред­ставител е показан на фиг. 3.

Предимство на двуваловите е високата им производи-телност. Недостатъците са свързани с високата цена и високата себестойност на поддръжка на машините.

Двуваловите шредери реализират ефект на фактическа ножица, а четириваловите (фиг. 4) осигуряват по-голяма зона на рязане (Tavakoli H., Mohtasebi S., Jafari A., 2008).





Фиг. 3. Двувалов шредер.



Фиг. 4. Четиривалов шредер.

Четириваловите шредери, представени на фиг. 4, са оборудвани с работни валове, на които са монтирани режещи ножове-дискове. Двата горни вала са подаващи, а долните два – режещи. Съществуващите две двойки ва­лове – подаващи и раздробяващи, оформят работна ка­мера с конусовидна форма (Борщёв В., 2004), (Tavakoli H., Mohtasebi S. and Jafari A., 2008).

Използването на четиривалови шредери има предимс-тво при едновременно преработване на различни видове голямогабаритни и еластични материали, както и на мате­риали, притежаващи свободен обем, например различни бидони, контейнери, цистерни.

Недостатъците им са свързани с високата цена и ви­соката себестойност на поддръжката (Вацкичева, Вълков М., 2013).



2. Размер на материала за шредиране.

От размера на раздробявания материал зависят след­ните характеристики на шредера (Борщёв В., Долгунин В., Кормильцин Г., Плотников А., 2000):

  • габарити и форма на захранващия бункер;

  • габарити на раздробяващата камера.

3. Производителност.



Производителността (Q) показва какво количество материал се обработва за единица време. Тя се определя по следната формула:

 , [t/h], (1)

където:


  • n – обороти на вала на раздробяващата камера, min-1;

  • b – брой валове;

  • d – брой дискове върху един вал;

  • z – брой зъби на един диск;

  • q – обем материал, откъсван от един зъб, m3.

4. Зърнометричен състав на крайния продукт.

Размерът на частиците е решаващ фактор в голям брой производства. Влиянието на крайния продукт върху избора на шредер се заключава в следното: колкото размерът на крайния продукт е по-малък в сравнение с размера на изходния материал, толкова повече време и усилия трябва да бъдат изразходвани за раздробяване. За особено дреб­ни фракции може да е необходим втори шредер, а поня­кога и цяла поточна линия, например линия за раз­дробяване до много фини фракции (прах) на автомобилни гуми. Изходната зърнометрия зависи от разстоянието между раздробяващите дискове (Абаджиев В., Г. Тонков, 2007),( Борщёв В.Я, 2004).



Избор на раздробяваща машина

Постановка на задачата

Като илюстрация за прилагане на горепосочените кри­терии се разглежда пример за избор на шредер, пред­назначен за раздробяване на бетонни железопътни тра­верси при следните изходни данни:

- вид на материала – с голяма твърдост, но и с голяма крехкост - бетон;

- допустимо напрежение на натиск на разрушаваните елементи – σн = 55МРа, (Мочев Д., И. Григорова, 2013);

- габаритни размери на траверсите – 2600Х200Х250mm;

- производителност – 10t/h;

- изходна зърнометрия – (0 – 50)mm.

Решение

Съгласно критерий 1: тъй като материалът е крехък, ще се използват шредери, работещи на удар и натиск.

По критерий 2: приемният бункер и раздробяващата камера са с габаритни размери, съответстващи на габаритните размери на траверсите.

Съгласно критерии 3 и 4: От зададената производител-ност по формула (1) се пресмятат оборотите на вала (Борщёв В., Долгунин В., Кормильцин Г., Плотников А., 2000), (Tavakoli H., Mohtasebi S. and Jafari A., 2008).

 , [min-1] (2)

Конструктивно приемаме:

  • брой дискове върху един вал: d = 16;

  • брой зъби на един диск: z = 3;

  • обем материал, откъсван от един зъб: = 69,4.10-3 m3.

За едновалови шредери (b = 1):

 min-1

За двувалови шредери (b = 2):

min-1

За четиривалови шредери (b = 4):

 min-1

След пресмятане оборотите на валовете трябва да се изчисли въртящият момент (), за да се установи необходимата мощност на задвижване на валовете (FAG Spherical roller bearings E1, 2011).



, [N.m], (3)

където:


  • - допустимо напрежение на натиск на разрушаваните елементи – σн = 55МРа;

  •  – максималната контактна площ на всеки разрушаващ зъб ~20 x 30 mm или 6.10-4 m2;

  •  – диаметър на режещите дискове 300mm (отстояние на зъбите от оста на вала);

  • а – брой едновременно работещи зъби. На база на конструкцията на разрушаващите дискове е прието а = 4.

Заместваме стойностите във формула (3) и получаваме:

 = 19 800 N.m

Необходимата мощност  за задвижване на всеки един от раздробяващите валове е определена на база на формулата:

, [kW] , (4)

където:  е коефициент на сигурност: = (1,5 – 2), (FAG Spherical roller bearings E1, 2011).

При избор за  са получени следните резултати:

  • за едновалов шредер - ;

  • за двувалов шредер - ;

  • за четиривалов шредер - .

Извод

Изборът на шредер за раздробяване на бетонни железопътни траверси, съобразно получените от изчисленията резултати, се извършва конструктивно и икономически. Важно значение има типът на използваните редуктори и задвижването им.

За задвижване на едновалов шредер, необходимата мощност трябва да се обезпечи от един редуктор. Той трябва да е с мощност , което предполага големи размери и сложно задвижване.
За задвижване на всеки един от четирите вала на четиривалов шредер, необходимата мощност трябва да се обезпечи от четири редуктора. Те трябва да са с мощност . За използваните четири редуктора са необходими четири задвижвания, което предполага слож­на и скъпа конструкция.
Оптимално съчетание между конструктивни и иконо­мически параметри е двуваловият шредер. За задвижване на всеки един от двата вала на този тип шредер са необ­ходими два редуктора, всеки с мощност . По-подробни изчисления за такъв тип шредер ще бъдат представени в следващи публикации. Двуваловите шре­дери са обект на бъдещи изследвания.
Заключение
В резултат на извършената работа е направен анализ на принципа на работа, основните параметри на различните типове шредери, техните предимства и недостатъци, както и приложението им. 
Предложен е шредер за раздробяване на бетонни железопътни траверси съобразно основните критерии за избор на раздробяваща машина.
Литература
Абаджиев В., Г. Тонков, Относно синтеза на техноло-гични зъбни механизми за дезинтеграционни процеси, С., Индустриален иновационен форум „Машини, технологии, материали`07”, 2007, 123с.

Вацкичева М., Вълков М., Съществуващи конструкции на многоцелеви шредери и насоки за усъвършенст­ването им, С., Годишник на МГУ, 2013, т. 56, св. 2, 55-59с.

Мочев, Д., И. Григорова. Зърнометрична подготовка на суровините. С., Изд. къща МГУ „Св. Иван Рилски”, 2013.

Богданов В.С., Ильин А.С, Семикопенко И.А., Процессы в производстве строительных материалов и изделий, М., Машиностроение, 2007, 513с. 

Борщёв В.Я., Оборудование для измельчение мате­риалов, Тамбовского государственного технического университета, 2004, 75 с.

Борщёв В.Я., Долгунин В.Н., Кормильцин Г.С., Плотников А.Н., Техника переработки хрупкий материалов, Тамбовского государственного технического универ­ситета, 2000, 40 с.

Tavakoli H., Mohtasebi S.S. and Jafari A., A Comparison of Mechanical Properties of Wheat and Barley Straw, Engineering International: the CIGR Journal, Manuscript number CE12 002, 2008, Vol.10, pp.1-9.

FAG Spherical roller bearings E1, Schaeffer Technologies GmbH&Co.KG, 2011.



http://pragmat.ru/vibrat_sredder.htm, достъпен на 31.07.2015г.

http://pragmat.ru/tipy_srederov.htm, достъпен на 31.07.2015

http://pragmat.ru/category/dvuhval_nie.htm, достъпен на 31.07.2015 г.
Статията е препоръчана за публикуване от кат.„Обогатяване и рециклиране на суровини ”.





Каталог: sessions
sessions -> Изследване чистотата на слънчогледово масло за производство на експлозиви anfo
sessions -> Laser “Raman” spectroscopy of anglesite and cubanite from deposit “Chelopech” Dimitar Petrov
sessions -> Св иван рилски
sessions -> Modeling of
sessions -> Управление на риска от природни бедствия
sessions -> Oценка на риска от наводнениe в елховското структурно понижение в района на гр. Елхово красимира Кършева
sessions -> Гравиметрични системи използвани в република българия и оценка точността на системи igsn-71 и unigrace при точки от гравиметричните и мрежи
sessions -> Toxicological assessment of photocatalytically destroyed mixed azo dyes by chlorella vulgaris
sessions -> Field spectroscopy measurements of rocks in Earth observations


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница