Введение. В процессе дробления в центробежной дробилке, образуется большое количество мелкодисперсной пыли, которая в большинстве случаев является побочным продуктом дробления и требует утилизации [1, 2]. Кроме того, немаловажным негативным фактором является ухудшение экологической обстановки в районе производства в ветреную погоду.Одним из вариантов снижения количества мелкодисперсной пыли является совершенствование конструкции рабочего органа (ускорителя) центробежной дробилки для исключения эффекта намола в защитных карманах (рис. 1). Решение этой задачи может быть обеспечено за счет изменения геометрии ускорителя.Численный программный комплекс LIGGGHTS позволяет с малым временным шагом 2×10-7 с создать модель движения материала в ускорителе [3, 4]. Полученные данные дают возможность проанализировать механизм формирования защитного слоя материала в кармане ускорителя, напряжения в частицах материала, а также оценить влияние геометрии ускорителя на скорость схода частиц.Цель настоящей работы состоит в исследовании процесса, протекающего в камере дробления центробежной дробилки ДЦ-0,36, имеющей ускоритель и отбойную плиту с характерными размерами, и геометрией, изображенными на рис. 1. Угловая скорость вращения ускорителя ω=534 с-1. Рис. 1. Камера дробления Методика. В исследовании применялись мрамор и кварцит гранулометрического состава, указанного в табл. 1, и имеющие физико-механические свойства, которые приведены в таблице 2 [5]. Таблица 1Гранулометрический состав Частные остатки на ситах, %Св. 5 мм2,5–5 мм1,25–2,5 мм0–1,25 ммКварцит12,475,911,30,4Мрамор6,261,4302,4 В работе использована следующая структура исследования:Численное моделирование движения материала в камере дробления.Исследование движения отдельных частиц в ускорителеИсследование механизма образования защитного слоя на лопаткахМоделирование движения частиц в усовершенствованном ускорителе.Исследование влияния конструкции ускорителя на гранулометрический состав продуктов дробления мрамора и кварцита. Таблица 2 Физико-механические свойства КварцитМраморМодуль упругости (Юнга)6,9×1010 МПа8×1010 МПаКоэффициент Пуассона0,160,28Коэффициент восстановления при ударе0,10,1Коэффициент трения материала по материалу0,880,7Коэффициент трения материала по стали0,50,4Плотность частицы материала2860 кг/м32650 кг/м3  Основная часть.  Исследование движения отдельных частиц в ускорителеЧисленным моделированием движения отдельных частиц (рис. 2) установлено:- частицы кварцита в течение 0,1675 сек, а мрамора – 0,1759 сек находятся на поверхности нижнего диска и перемещаются к разгонной лопатке;- сход частиц наблюдается через 0,1764 сек для кварцита, и 0,1932 сек – для мрамора;- угол схода материала по отношению к тангенциальной составляющей ускорителя составляет 16º37’ для кварцита, и 17º11’ – для мрамора;- средняя скорость схода материала 142,9111 м/с для кварцита, и 145,5912 м/с – для мрамора.Исследование механизма образования защитного слоя на лопаткахМоделированием потока частиц мрамора и кварцита установлен следующий характер формирования защитного слоя на лопатках ускорителя (рис. 3).   Рис. 2. Траектория движения частиц: а – кварцита, б – мрамора в горизонтальной плоскости ускорителя  В момент схода первых частиц с лопаток ускорителя наблюдалось максимальное значение их скорости 154 м/с. После удара об отбойную плиту и потери скорости с коэффициентом восстановления при ударе (имитирующем потерю скорости при разрушении) наблюдался возврат  частиц в центральную часть разгонной лопатки. В результате возврата наблюдалось торможение и задержка вновь поступающих частиц на лопатках, и как следствие формирование защитного слоя. Кроме того, в результате воздействия возврата на образовавшийся защитный слой в частицах возникают дополнительные напряжения. Начиная с 0,112 с скорость частиц стабилизировалась на величинах, не превышающих 105 м/с, т.е. 109,3 % от переносной скорости.Моделирование движения частиц в усовершенствованном ускорителе.Совершенствование ускорителя направленное на устранение дополнительных напряжений в частицах, вызванных возвратом материала, заключается в установке защитных бил рис. 4, а.Картина схода материала имеет характер, изображенный на рис. 4, б. Материал, отраженный от отбойной плиты, попадает в защитное било и скатывается с него.Исследование влияния конструкции ускорителя на гранулометрический состав продуктов дробления мрамора и кварцита.Эксперимент проводился на центробежной дробилке ДЦ-0,36 лаборатории ЗАО «Урал-Омега» с ускорителями различных конструкций (рис. 1 и 4). Для наглядности била были покрашены белой краской. На рис. 5 изображен ускоритель с защитным билом до и после проведения эксперимента.     Рис. 3 Модель формирования защитного слоя  а                                                       бРис. 4. Ускоритель с защитными билами  Рис. 5. Ускоритель с защитным билом до а – и после б – эксперимента  В результате эксперимента установлено наличие возврата материала в лопатку ускорителя, который отмечен характерным стиранием краски с защитного била на 2/3 длины(рис. 5, б).Гранулометрический состав полученных продуктов дробления приведен в табл. 3. Таблица 3Результаты дробления кварцита и мрамора Образец ускорителяЧастные остатки на ситах, %Св. 5 мм2,5-5 мм1,25-2,5 мм0,63-1,25 мм0,315-0,63 мм0,16-0,315 мм0-0,160 ммКварцитИсходный12,475,911,30,4Защитные карманы0,910,617,914,910,61233,1Защитные карманы с билом112,723,416,310,89,626,2МраморИсходный6,261,4302,4Защитные карманы0,65,74,37,718,227,136,4Защитные карманы с билом0,34,911,316,619,522,524,9           Из приведенных данных следует, что использование ускорителя с защитными билами позволило сократить количество мелкодисперсной пыли при дроблении кварцита на 20,9 %, а мрамора на 31,6 %.Выводы:В результате численного моделирования установлено, что:Независимо от вида измельчаемого материала его частицы имеют практически одинаковую скорость схода, и более 90 % времени находятся в центральной зоне ускорителя.Образование мелкодисперсной составляющей продукта измельчения обусловлено возвратом частиц на центральную часть лопатки, и уменьшением скорости схода на 31,8 %.Использование защитных бил позволило сократить количество мелкодисперсной пыли при дроблении кварцита на 20,9 %, мрамора на 31,6 %.Результаты численного моделирования имеют хорошую сходимость с данными полупромышленного эксперимента.