Анотація до роботи:

Сергєєв А.М. Створення пневматичних класифікаторів з динамічно активними робочими органами для збагачення та фракціонування будівельного піску. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.02 – машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій. – Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2007.

У дисертації розроблено пневматичні класифікатори з динамічно активними робочими органами для збагачення та фракціонування будівельного піску за крупністю. Поставлені завдання вирішено шляхом комбінування в одній конструкції ударно-лопатевого класифікатора або з внутрішньоциркуляційним поперечним потоком повітря, або з використанням відцентрових сил під час руху вихідного матеріалу по робочій поверхні пластин.

Представлено теоретичні дослідження з вибору фізичної та створенню математичної моделі робочого процесу взаємодії матеріалу з робочим органом та розділовим середовищем пневматичних класифікаторів, створених на основі поєднання методів поперечно-потокової, відцентрової і балістичної класифікацій. Складено алгоритми та розроблено методики інженерних розрахунків параметрів пневматичних класифікаторів з динамічно активними робочими органами.

Порівнянням результатів експериментальних та теоретичних досліджень виявлено розбіжність між визначеними значеннями параметрів у межах до 14 %.

Новизну запропонованих розробок підтверджено патентами України на винахід. Експериментальні дослідження виконано в умовах діючого виробництва на заводах залізобетонних конструкцій ТОВ “Спарта” та великопанельних конструкцій громадських будівель ВАТ “Криворіжжитлобуд”.

1. В дисертації теоретично обґрунтовано і практично вирішено задачу створення високоефективних пневматичних класифікаторів з динамічно активними робочими органами для збагачення та фракціонування будівельного піску.

2. Встановлено закономірності взаємодії частинок будівельного піску з робочими органами пневматичних класифікаторів двох типів: на основі методів поперечно-потокової та балістичної класифікацій при цілеспрямованому використанні керованого потоку повітря і на основі методів відцентрової та балістичної класифікацій шляхом попереднього сортування матеріалу при переміщенні його по пластинах ротора.

3. Розроблено математичну модель руху зерен вихідного матеріалу при подачі на ротор комбінованого поперечно-потокового і балістичного пневматичного класифікатора з використанням робочого органа в якості генератора повітряного потоку та ротора-метальника оброблювального матеріалу.

4. На підставі факторного експерименту отримано рівняння регресії, яке описує залежність ефективності класифікації від основних параметрів процесу й апарата комбінованого методу поперечно-потокової і балістичної класифікації та визначено оптимальні значення параметрів: швидкість поперечного повітряного потоку – 1,1 м/с; висота подачі вихідного матеріалу – 1,0 м; радіус ротора – 0,28 м; кількість ударних пластин ротора – 26 шт.

5. Розроблено математичну модель та одержано рівняння руху зерна при його взаємодії з пластинами ротора при осьовій подачі матеріалу до торцевої частини робочого органа комбінованого відцентрового та балістичного класифікатора.

6. За результатами експериментальних досліджень комбінованого методу відцентрової і балістичної класифікацій визначено наступні раціональні значення параметрів: кутова швидкість ротора – 34,2 рад/с; радіус ротора – 0,34 м; кут нахилу пластин до радіуса ротора – 180,5.

7. Розбіжність між результатами експериментальних досліджень та теоретичних розрахунків не перевищує 14 % при довірчій імовірності 0,95. Складено алгоритми і розроблено методики інженерного розрахунку основних параметрів робочого процесу сортування будівельного піску на пневматичних класифікаторах з динамічно активними робочими органами. Новизну конструкцій розроблених класифікаторів підтверджено патентами України на винахід.

8. Створено діючі зразки пневматичного поперечно-потокового і балістичного комбінованого класифікатора, які пройшли промислові випробування на заводі залізобетонних конструкцій ТОВ “Спарта” та заводі з виробництва великопанельних конструкцій ВАТ “Криворіжжитлобуд” (м. Кривий Ріг). За результатами промислових випробувань отримано, що збільшення вологості вихідного матеріалу від 2 до 7 % веде до відповідного зменшення ефективності класифікації з 74 до 51 % та збільшення подрібненості крупного продукту з 1,1 до 6,1 %.

9. Розрахунковий річний економічний ефект від використання у будівельній індустрії комбінованого поперечно-потокового і балістичного класифікатора складає 20337 грн., а при впроваджені технологічного ланцюга з двох апаратів (комбінований поперечно-потоковий і балістичний класифікатор та багатопродуктовий класифікатор, що поєднує методи відцентрової і балістичної класифікацій) очікуваний економічний ефект складає 33617 грн. у цінах на момент впровадження роботи (1999 рік).

10. Сукупність нових наукових положень, результатів і висновків, сформульованих на основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень робочого процесу сортування дрібнозернистих матеріалів, можна кваліфікувати як вирішення важливої науково-прикладної задачі в галузі машинобудування для промисловості нерудних будівельних матеріалів.

Публікації автора:

1. Афанасьєв В.В., Сергєєв А.М., Астахов В.І. Ефективна технологія фракціонування піску для бетону // Сталезалізобетонні конструкції: проектування, будівництво, експлуатація. – Кривий Ріг: 1998. – С. 18–20.

2. Афанасьєв В.В., Сергєєв А.М., Астахов В.І. Удосконалення ударно-балістичного методу очищення заповнювачів // Сталезалізобетонні конструкції: проектування, будівництво, експлуатація. – Кривий Ріг: 1998. – С. 21–23.

3. Афанас’єв В.В., Сергєєв А.М. Ресурсозберігаюча технологія на основі ударно-балістичного методу класифікації піску за розміром // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. – Днепропетровск: ПГАСиА, 1999. – С. 287–292.

4. Афанасьев В.В., Сергеев А.М. Комбинированный метод классификации при переработке отходов горнорудных предприятий // Разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: 2000.– № 73. – С. 79–84.

5. Сергєєв А.М., Афанас`єв В.В. Розробка апаратів балістичної класифікації відходів кар`єрів та збагачення руд // Відомості Академії Гірничих наук України. – 1998. – №1. – C. 96–97.

6. Сергєєв А.М., Афанас`єв В.В. Застосування математичних методів при удосконаленні сортування по крупності гірничої маси залізорудних та нерудних підприємств // Відомості Академії Гірничих наук України. – 1999. – №1. – C. 18–20.

7. Сергєєв А.М., Афанасьев В.В. Получение и использование обогащенного отсева дробления в качестве крупнозернистой добавки для мелкого заполнителя тяжелых бетонов // Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. – Кривий Ріг: 2000. – Вип. 4 – С. 89–93.

8. Сергєєв А.М. Створення класифікатора з активними динамічними робочими органами для переробки будівельного піску // Техніка будівництва. – 2004. – № 15. – С. 60–65.

9. Сергеев А.М. Экспериментальные исследования рабочего процесса комбинированного поперечно-поточного и баллистического классификатора // Техніка будівництва. – 2004. – № 16. – С. 63–70.

10. Сергєєв А.М. Принципи створення пневматичних класифікаторів з динамічно активними робочими органами для збагачення та фракціонування будівельного піску // Техніка будівництва. – 2006. – № 18. – С. 56–59.

11. Пат. 21448 А. Україна, МКИ В 07 В 7/01, 15/00. Пристрій для класифікації зернистих матеріалів / А.М. Сергєєв, В.В. Афанас`єв, О.М. Гріцаенко, Г.В. Губін (Україна). – № 95125344; Заявлено 18.12.95; Опубл. 30.04.98, Бюл. № 2.

12. Пат. 24635 А. Україна, МКИ В 07 В 7/00, 13/10. Пристрій для багатопродуктової класифікації сипких матеріалів / В.В. Афанас`єв, А.М. Сергєєв, І.О. Угланов (Україна). – № 97062704; Заявлено 09.06.97; Опубл. 30.10.98, Бюл. № 5.

13. Пат. 28224 А. Україна, МКИ В 07 В 13/10, 15/00. Спосіб класифікації дрібнозернистих матеріалів та пристрій для його реалізації / В.В. Афанас`єв, А.М. Сергєєв (Україна). – № 95094078; Заявлено 07.09.95; Опубл. 16.10.2000, Бюл. № 5–II.

14. Пат. 29292 А. Україна, МКИ В 07 В 4/02, 7/01, 15/00. Спосіб класифікації зернистих матеріалів та пристрій для його реалізації / В.В. Афанас`єв, А.М. Сергєєв, І.О. Угланов (Україна). – № 98052305; Заявлено 06.05.98; Опубл. 16.10.2000, Бюл. № 5–II.

15. Пат. 30588 А. Україна, МКИ В 07 В 7/00, 7/01, 15/00. Пристрій для класифікації зернистих матеріалів / В.В. Афанас`єв, А.М. Сергєєв (Україна). – № 97094815; Заявлено 04.03.98; Опубл. 15.12.2000, Бюл. № 7–II.

16. Пат. 32666 А. Україна, МКИ В 07 В 7/01, 15/00. Пристрій для класифікації зернистих матеріалів / А.М. Сергєєв, В.В. Афанас`єв, Р.О. Афонiн (Україна). – № 97094629; Заявлено 18.02.98; Опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1.

17. Пат. 74342. Україна, МКИ В 07 В 4/02, 4/08, 7/01, 15/00. Спосіб пневмосепарації зернистих матеріалів / В.В. Афанас`єв, А.М. Сергєєв (Україна). – № 2002020908; Заявлено 05.02.2002; Опубл. 15.12.2005, Бюл. № 12.