Разрушение влажных материалов ударом

[ВЕСТЫИК 6/2012

6/2012

УДК 539.41 + 620.22

Н.М. Ладаев, П.П. Гуюмджян, Е.В. Жбанова

ФГБОУ ВПО «ИГАСУ»

разрушение влажных материалов ударом

Результаты исследований показали, что вероятность разрушения влажного материала выше, чем сухого. Увеличение вероятности разрушения связано тем, что скорость начала разрушения влажных материалов снижается по сравнению с сухими.

Ключевые слова: скорость нагружения, скорость начала разрушения, вероятность разрушения, влажный материал.

В измельчителях ударного принципа действия дроблению подвергаются как сухие, так и влажные материалы [1, 2]. В этой связи стало необходимым исследовать влияние влажности материала на эффективность его разрушения. За эффективность принято считать ту скорость удара, при которой реализуется максимальная вероятность разрушения [3]. Для определения влияния скорости удара на вероятность разрушения влажных материалов проводились исследования на одиночных частицах, таких как известняк, базальт и мел, отличающихся между собой механической прочностью.

Исследования процесса разрушения проводились на установке центробежного типа, конструкция которой подробно описана в [4, 5]. Разрушались частицы узких фракций с начальным размером 15.. .0,1 мм при скорости удара 10.. .300 м/с и влажностью 6...3 %.

Кривые 1 и 2, приведенные на рис. 1, показывают изменения вероятности разрушения влажного (Жн = 5,4 %) и сухого известняка с начальным размером dн = 5,0.3,15 при различных скоростях удара о неподвижную поверхность. Представленные экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что эффективность разрушения влажного известняка при одинаковых начальных размерах частиц и скорости намного выше, чем сухого [6, 7].

Р 1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0 . . . ^ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 V, м/с

Рис. 1. Вероятность разрушения известняка в зависимости от скорости нагружения: * — сухой материал; • — влажный материал

Вероятность разрушения Р зависит не только от влажности, но и от начального размера частиц известняка (рис. 2). С уменьшением начального размера частиц вероятность разрушения влажного известняка смещается в сторону более высоких скоростей удара. Аналогичные результаты получены при разрушении других материалов, отличающихся между собой прочностными характеристиками.

88

© Ладаев Н.М., Гуюмджян П.П., Жбанова Е.В., 2012

Строительное материаловедение

ВЕСТНИК

МГСУ

Рис. 2. Вероятность разрушения влажного известняка в зависимости от скорости нагружения и начального размера: • — = 5Д..3Д5;  — = 1,0...2,0;  — ¿н = 0,75...0,63

Большой практический интерес представляет значение скорости, при которой происходит начало разрушения влажной частицы [8, 9]. Значение скоростей начала разрушения 0нр для сухих и влажных материалов было определено из эксперимента и имеет вид

9нр -

9 р10-

0,9 + 2,5 d

Н°'5 )

/0,5

1 + 0,32Жног

где 0р — скорость распространения продольной волны, которая зависит от механических характеристик материала, м/с; — начальный размер частицы, мм; Жн — начальная влажность материала, %.

Влияние влажности на скорость начала разрушения, а следовательно, и на эффективность разрушения, на наш взгляд, объясняется тем, что при ударе в частице происходит деформация, и находящаяся в ней влага в результате этого способствует увеличению внутреннего давления и разрыву ее [10].

Обрабатывая опытные данные по вероятности разрушения одиночных сухих и влажных частиц в зависимости от безразмерного комплекса (0 - 0нр)/0нр, было обнаружено, что все экспериментальные точки располагаются на одной кривой (рис. 3) и описываются выражением

Р = 1-ехр{-

где Р — вероятность разрушения материала; 0 — скорость в момент удара частицы о неподвижную поверхность, м/с; 0нр — скорость начала разрушения, м/с; а — коэффициент зависящий от свойств материала.

Р1

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Рис. 3. Зависимость вероятности разрушения от безразмерного комплекса (0 — 0нр)/0нр: • — сухой известняк;  — влажный известняк

На основании экспериментальных данных значение коэффициента а определяется из уравнения

вестник 6/2012 6/2012

а = 0,5 + 5,7

Таким образом, зная начальный размер частицы d , начальную влажность Ж и свойства материала 9р, можно рассчитать вероятность и скорость начала разрушения.

Библиографический список

1. Ладаев Н.М., Жбанова Е.В., Гуюмджян П.П. Обезвоживание хрупких материалов при ударном нагружении // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. Вып. 1, 6, 7.

2. Жбанова Е.В. Обезвоживание хрупких материалов при разрушении // Четвертая науч. конфер. аспирантов и соискателей: материалы конф. ИГАСА. Иваново, 2005. С. 88.

3. Ладаев Н.М., Гуюмджян П.П. О вероятности разрушения хрупкого материала ударом // Строительство и реконструкция. 2011. № 4. С. 43—47.

4. Измельчение известняка при однократном нагружении как фактор процесса приготовления технологической жидкости для обработки материалов резанием и технологии строительных материалов / Н.М. Ладаев, П.П. Гуюмджян, Е.В. Жбанова, В.В. Марков, Е.В. Киселева // Вестник ИГЭУ. 2007. № 3. С. 59—61.

5. Ладаев Н.М., Гуюмджян П.П., Жбанова Е.В. Обезвоживание известняка в мельницах ударного нагружения // Материалы XVII Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2010.

6. Дмитриева Л.А. К вопросу об измельчении одиночной частицы ударом // Материалы XI Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2004.

7. Дмитриева Л.А., Гуюмджян П.П. Влияние скорости разрушения частицы на гранулометрический состав // Материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2005.

8. Ладаев Н.М., Гуюмджян П.П., Жбанова Е.В. Об измельчении материалов в мельнице ударного действия // Строительство и реконструкция. 2011. № 3. С. 59—63.

9. Ясинский Ф.Н., Гуюмджян П.П., Дмитриева Л.А. Некоторые обобщения экспериментальных исследований ударного разрушения хрупких материалов // XII Бенардосовские чтени-ия: материалы междунар. науч.-техн. конф. Иваново, 2005.

10. Жбанова Е.В., Гуюмджян П.П., Ладаев Н.М. Обезвоживание при деформации и разрушении хрупких материалов // Материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда ВУЗа». Иваново, 2005. С. 622—623.

Поступила в редакцию в апреле 2012 г.

Об авторах: Ладаев Николай Михайлович — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры производства строительных материалов, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «ИГАСУ»), 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д. 20, 8 (4932) 41-39-06, k_psm@igasu.ru;

Гуюмджян Перч Погосович (1941—2011) — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры производства строительных материалов, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «ИГАСУ), 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д. 20;

Жбанова Елена Валентиновна — кандидат технических наук, доцент кафедры производства строительных материалов, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «ИГАСУ»), 153037, г. Иваново, ул. 8 Марта, д. 20, 8 (4932) 41-39-06, k_psm@igasu.ru.

Для цитирования: Ладаев Н.М., Гуюмджян П.П., Жбанова Е.В. Разрушение влажных материалов ударом // Вестник МГСУ 2012. № 6. С. 88—91.

N.M. Ladaev, P.P. Guyumdzhyan, E.V. Zhbanova

IMPACT GRINDING OF DAMP MATERIALS

According to the authors of the article, it has been proven that dry and damp materials crushed in grinders of the shock type demonstrate different grinding patterns. Therefore, there is a need to explore the influence of the moisture content produced on the efficiency of grinding. The most efficient grinding mode is the one that assures maximal probability of destruction.

90

ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 6

Строительное материаловедение

ВЕСТНИК

МГСУ

Centrifugal grinders were used to analyze the grinding process. The experimental data have proven that the probability of destruction of damp samples is a lot higher than the one of dry samples, given the same initial dimensions of particles and the loading intensity.

The rise in the probability of destruction is stipulated by the fact that that the grinder speed at which crushing is triggered is lower in case of damp samples than in case of dry ones. Expressions for speed that describes destruction initiation and the probability of destruction depending on the type of materials, the moisture content and the loading intensity have been derived.

Key words: loading intensity, grinder speed, probability of destruction, moisture content.

References

1. Ladaev N.M., Zhbanova E.V., Guyumdzhyan P.P. Obezvozhivanie khrupkikh materialov pri udar-nom nagruzhenii [Dehydration of Fragile Materials in the Course of Impact Grinding]. Izvestiya VUZov. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya [Bulletins of Institutions of Higher Education. Chemistry and Chemical Engineering]. 2010, vol. 53, no. 1, 6, 7.

2. Zhbanova E.V. Obezvozhivanie khrupkikh materialov pri razrushenii [Dehydration of Fragile Materials in the Course of Crushing]. Proceedings of the 4th Scientific Conference of Postgraduates and Unenrolled Postgraduates. IGASU, Ivanovo, 2005, p. 88.

3. Ladaev N.M., Guyumdzhyan P.P. O veroyatnosti razrusheniya khrupkogo materiala udarom [About the Probability of Impact Grinding of Fragile Materials]. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya [Construction and Restructuring]. 2011, no. 4, pp. 43—47.

4. Ladaev N.M., Guyumdzhyan P.P., Zhbanova E.V., Markov V.V., Kiseleva E.V. Izmel'chenie izvest-nyaka pri odnokratnom nagruzhenii kak faktor protsessa prigotovleniya tekhnologicheskoy zhidkosti dlya obrabotki materialov rezaniem i tekhnologii stroitel'nykh materialov [Milling of the Limestone by Means of Single Loading as the Factor of the Process of Preparation of the Process Fluid Designated for the Cutting of Materials and the Technology of Building Materials]. Vestnik IGEU [Proceedings of Ivanovo State Power Engineering University]. 2007, no. 3, pp. 59—61.

5. Ladaev N.M., Guyumdzhyan P.P., Zhbanova E.V. Obezvozhivanie izvestnyaka vmel'nitsakh udarno-go nagruzheniya [Dehydration of Limestone in Shock Type Mills]. Collected papers of the 17th International Scientific and Practical Conference "Information Media of Higher Education Institutions". Ivanovo, 2010.

6. Dmitrieva L.A. K voprosu ob izmel'chenii odinochnoy chastitsy udarom [About the Impact Grinding of a Single Particle]. Collected papers of the 11th International Scientific and Practical Conference "Information Media of Higher Education Institutions". Ivanovo, 2004.

7. Dmitrieva L.A., Guyumdzhyan P.P. Vliyanie skorosti razrusheniya chastitsy na granulometriches-kiy sostav [Influence of the Particle Crushing Speed on the Granulometric Composition]. Collected papers of the 12th International Scientific and Practical Conference "Information Media of Higher Education Institutions". Ivanovo, 2005.

8. Ladaev N.M., Guyumdzhyan P.P., Zhbanova E.V. Ob izmel'chenii materialov v mel'nitse udarnogo deystviya [About the Crushing of Materials in the Mill of the Shock Type]. Stroitel'stvo i rekonstruktsiya [Construction and Restructuring]. 2011, no. 3, pp. 59—63.

9. Yasinskiy F.N., Guyumdzhyan P.P., Dmitrieva L.A. Nekotorye obobshcheniya eksperimental'nykh issledovaniy udarnogo razrusheniya khrupkikh materialov [Some Conclusions of Experimental Research of Impact Grinding of Fragile Materials]. XII Benardosov Readings, collected papers of the International Scientific and Practical Conference. Ivanovo, 2005.

10. Zhbanova E.V., Guyumdzhyan P.P., Ladaev N.M. Obezvozhivanie pri deformatsii i razrushenii khrupkikh materialov [Dehydration in the Course of Deformation and Crushing of Fragile Materials]. Collected papers of the 12th International Scientific and Practical Conference "Information Media of Higher Education Institutions". Ivanovo, 2005, pp. 622—623.

About the authors: Ladaev Nikolay Mikhaylovich — Candidate of Technical Sciences, Associated Professor, Department of Manufacturing of Building Materials, Ivanovo State University of Architecture and Civil Engineering (IGASU), 20 8ogo Marta St., Ivanovo, 153037, Russian Federation; k_psm@igasu.ru; +7 (4932) 41-39-06;

Guyumdzhyan Perch Pogosovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Manufacturing of Building Materials, Ivanovo State University of Architecture and Civil Engineering (IGASU), 20 8ogo Marta St., Ivanovo, 153037, Russian Federation;

Zhbanova Elena Valentinovna — Candidate of Technical Sciences, Associated Professor, Department of Manufacturing of Building Materials, Ivanovo State University of Architecture and Civil Engineering (IGASU), 20 8ogo Marta St., Ivanovo, 153037, Russian Federation; k_psm@igasu.ru, +7 (4932) 41-39-06.

For citation: Ladaev N.M., Guyumdzhyan P.P., Zhbanova E.V. Razrushenie vlazhnykh materialov udarom [Impact Grinding of Damp Materials]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 6, pp. 88—91.