Выводы

1. Проведен анализ всех факторов, влияющих на процесс смешивания в роторном смесителе принудительного действия. Кроме того, были проведены оценочные испытания, определены численные значения и формулы соотношений не основных факторов относительно друг друга, а также уровни варьирования основных факторов (частота вращения ротора n=19-33, мин^-1; время смешивания t=33-67, с; длина лопасти /=0,14-018, м), определены функции отклика (концентрация крупного заполнителя C,%; предел прочности на сжатие σ,МПа; удельный расход электроэнергии q,кВт-ч/т).

2. Покадровый анализ съемки процесса смешивания в лабораторной установке роторного смесителя принудительного действия показал, что при коэффициентах загрузки 0,5; 1,0 и увеличении частоты вращения ротора с 33 до 40 мин^-1 происходит нарушение винтового режима перемещения смеси для лопастей длиной 0,14 м и организация веерообразного её движения, а для лопастей длиной 0,18 м, из-за нарушения винтового режима, происходит возрастание коэффициента трения между слоями бетонной смеси и лопастью, что приводит к её налипанию и образованию замкнутой траектории движения смеси перед лопастью. При снижении частоты вращения ротора менее 19 мин^-1 так же не образуется необходимый винтовой режим движения, поэтому в экспериментальных исследованиях частоту вращения ротора было принято варьировать в пределах от 19 до 33 мин^-1.

3. В ходе реализации трехфакторного эксперимента получены адекватные уравнения регрессии, в которых значимость факторов распределяется таким образом:

- для удельного расхода электроэнергии q, кВт-ч/т (x_i'. x₁(n) = 30%; х₂(t) = 70,7%; х₃ (/) = -0,3%; x₁(n) = 28,6%; х₂(t) = 57%; х₃ (/) = 14,4%; x_ij-по долям: x₁(n) = 39,2%; х₂(t) = 60,3%; х₃ (/) = 0,5%);

- для концентрации крупного заполнителя C, % (x_i'.

- для предела прочности на сжатие σ,МПа (x_i'. x₁ (n) = 52,5%; х₂

(t) = -27,1%; x₃ (l) = 20,4%; x_i²: x₁ (n) = -51,3%; x₂ (t) = -33,6%; x₃ (l) = 15,1%; x_ijпо долям: x₁ (n) = -16,1%; x₂ (t) = -51,6% ; x₃ (l) = 32,3%.

4. Анализ изменения удельного расхода электроэнергии при смешивании в роторном смесителе принудительного действия, в зависимости от основных факторов, показал, что:

а) при увеличении частоты вращения ротора в 1,7 раза (с 19 до 33 мин^-1) удельный расход электрической энергии возрастает в среднем в 2 раза при времени смешивания в течении 33, 40, 50, 60 и 67 с;

б) при увеличении времени смешивания в 2 раза (с 33 до 67 с) при минимальных значениях частот вращения ротора 19 мин^-1 удельный расход электрической энергии увеличивается примерно в 2 раза, а при максимальных значениях частот вращения ротора 33 мин^-1 удельный расход увеличивается примерно в 3 раза;

в) при увеличении длины лопасти с 0,14 м до 0,18 м при минимальных

значениях частот вращения ротора в 19 мин^-1 и времени смешивания 33с удельный расход изменяется: 0,058; 0,061; 0,069; 0,081; 0,092 кВт*ч/т

(увеличивается почти в 1,6 раз), а при максимальных значениях частот вращения ротора в 33 мин^-1: 0,095; 0,091; 0,089; 0,091; 0,095 кВт*ч/т. Т.е. величина удельного расхода электроэнергии соизмерима при смешивании лопастями меньшей длины и большей длины, что можно объяснить тем, что при больших оборотах и длины лопастей создается винтовой режим перемещения смеси, а это снижает сопротивление ее перемещению при контакте с лопастями;

г) при увеличении длины лопасти с 0,14 м до 0,18 м при минимальных значениях частот вращения ротора 19 мин^-1 и максимальном времени смешивания в 67с удельный расход изменяется: 0,172; 0,169; 0,167; 0,168; 0,172 кВт*ч/т (уменьшается на 0,005 кВт*ч/т), а при максимальных значениях частот вращения

ротора 33 мин^-1: 0,277; 0,266; 0,254; 0,246; 0,243 кВт*ч/т (уменьшается на 0,034 кВт*ч/т при смешивании лопастями максимальной длины в 0,18 м).

5. Определены рациональные значения основных параметров смесителя для получения смеси с содержанием крупной составляющей 50% при минимальных значениях частоты вращения ротора и времени смешивания, что указывает на хорошее качество смеси при минимальных значениях удельного расхода электроэнергии, а именно значения параметров меняются в пределах x₁=-1,68.0, x₂=-1,68.-1, x₃=-1,68.-1,3, что соответствует значениям частоты вращения ротора 19-26 мин^-1, времени смешивания 33-40с, длине лопастей 0,18-0,173 м при этом:

а) в интервале изменения времени 33-40с при частоте вращения ротора 19 мин^-1 удельный расход равен 0,95 кВт*ч/т;

б) для времени смешивания 33с и 40с при повышении частоты вращения ротора до 26 мин^-1 удельный расход электроэнергии соответственно увеличивается на 0,13 и 0,05 кВт*ч/т до 0,82 и 0,90 кВт*ч/т.

6. Установлено, в пределах изменения значений основных факторов максимальное значение предела прочности на сжатие образца σ=19,5 МПа можно получить при следующих значениях основных факторов: x₁=-0,3...0,4 (n≈25-27 мин^-1), x₂=-0,4.0,5 (t≈46-55 с), x₃=1,3.1,5 (/=0,175-0,18 м) при q≈0,1-0,15 кВт*ч/т; C≈49,5-51,2%.

7. Выполнены испытания роторного смесителя принудительного действия с рациональным режимом загрузки и новой конструкцией смесительного аппарата в промышленных условиях на предприятии по выпуску бетонных смесей и ЖБИ ООО «Возрождение» в технологической линии по выпуску бетонной смеси класса В15. Полученные в ходе испытаний результаты показали более высокое качество получаемого бетона (повышение предела прочности на сжатие на 11.2%) и снижение удельной энергоемкости процесса смешивания на 0,03 кВт-ч/т (снизился на 15 %).

8. По результатам экономических расчетов, при внедрении разработанной установки в производство, себестоимость 1 т бетонной смеси уменьшится на

15,28 рублей, общий экономический эффект составит 2222,781 тыс. рублей в год, срок окупаемости 14 месяцев.

9. Полученные в ходе выполнения диссертационной работы зависимости для определения конструктивно-технологических параметров роторного смесителя используются в учебном процессе на кафедре «Механическое оборудование» БГТУ им. В.Г. Шухова.