Обоснование рациональных параметров вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Саблин, Роман Анатольевич

• Саблин, Роман Анатольевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Саблин, Роман Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК И ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ.

1.1. Общий анализ процесса и машин для дезинтеграции пород.

1.2. Анализ щековых дробилок.

1.3. Анализ вибрационных щековых дробилок.

1.4. Направления совершенствования конструкций и процессов дробления вибрационных щековых дробилок.

1.5. Способы нагружения на материал в вибрационных и эксцентриковых дробильно-измельчительных машинах.

1.6. Анализ основных теорий разрушения.

Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА В ВИБРАЦИОННОЙ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКЕ.

2.1. Анализ процессов при дроблении материалов в вибрационной щековой дробилке с наклонной камерой дробления.

2.2. Анализ динамической системы вибрационной щековой дробилки.

2.3. Анализ режимов процесса вибротранспортирования.

2.4. Оценка расчетной производительности.

2.5. Построение математической модели зависимости теоретической производительности от частоты вращения дебалансов.

Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ С НАКЛОННОЙ КАМЕРОЙ ДРОБЛЕНИЯ.

3.1. Актуальность проведения эксперимента.

3.2. Планирование эксперимента.

3.3. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.4. Обработка результатов эксперимента.

3.5. Результаты обработки экспериментальных данных.

3.6. Построение математической модели зависимости производительности и степени дробления от частоты вращения дебалансов.

3.7. Проверка адекватности модели.

3.8. Результаты построения математической модели.

Выводы.

4. ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК С НАКЛОННОЙ КАМЕРОЙ ДРОБЛЕНИЯ.

4.1. Область эффективного применения вибрационных щековых дробилок

4.2. Направления совершенствования вибрационных щековых дробилок с наклонной камерой дробления.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных параметров вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления»

В народном хозяйстве страны дробление и измельчение руд и других твердых материалов - одни из наиболее масштабных, энергоемких и дорогостоящих операций [15]. Ежегодно дроблению и измельчению в России подвергаются более 3 млрд. т. минерального сырья и других материалов. На эти цели затрачивается более 70 млрд. кВт-ч электроэнергии, или до 5% ее общего производства в стране [3].

По мере развития промышленности все большую актуальность приобретает проблема дезинтеграции полезных ископаемых, которая в значительной мере связана с совершенствованием процессов эффективного разрушения материалов различного происхождения. Это вызывает необходимость совершенствования дробильных машин и изыскания принципиально новых конструктив-пых решений, повышающих производительность и значительно интенсифицирующих процесс дезинтеграции материалов с получением продукта заданного качества.

Вибрационные щековые дробилки являются наиболее эффективными машинами на стадии крупного дробления твердых и сверхтвердых материалов. Многие организации ведут исследования по модернизации конструкции и совершенствованию методик расчета этих машин.

За последнее время значительно вырос интерес исследователей к вибрационным щековым дробилкам с наклонной камерой дробления.

Результаты экспериментальных исследований подтверждают факт увеличения производительности дробилок с наклонной камерой дробления. Однако не ясна причина данного явления, не известны область устойчивого режима работы и изменение технологических показателей с изменением частоты движения щек.

Поиск теоретически и экспериментально обоснованных рациональных параметров, определяющих эффективный режим работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления, является актуальной научно-технической задачей, решение которой имеет большое практическое значение.

Работа базируется на исследованиях: д.ф-м.н. И.И. Блехмана, д.т.н. JI.A. Вайсберга, д.т.н. Р.Ф. Нагаева, к.т.н. Л.П. Зарогатского, к.т.н. В.Я. Туркина и многих других ученых и конструкторов, па которые имеются ссылки в библиографии диссертации.

Целью1' работы является определение рациональных устойчивых режимов работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления в зависимости от частоты вращения дебалансов с учетом свойств динамической системы и влияния на процесс вибротрапспортирования для обеспечения повышения эффективности работы.

Защищаемые научные положения:

1). Зона устойчивого режима работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления, которая на холостом ходу находится в межрезонансном диапазоне частот движения щек, а при работе под нагрузкой сужается и ограничивается со стороны высоких частот под воздействием негативного влияния кососимметричного резонанса, а со стороны низких частот — под влиянием неэффективного процесса транспортирования материала в камере дробления.

2). Производительность и степень дробления в устойчивом режиме работы вибрационной щековой дробилки с углом наклона камеры дробления 45° при дроблении материала типа гранит с увеличением частоты движения щек выражаются полиномами второй степени, при этом производительность растет, а степень дробления уменьшается.

Метод исследования. В работе используется комплексный метод исследований, включающий в себя теоретические исследования динамической системы и процесса вибротрапспортирования, а также экспериментальные исследования, проводимые на промышленном полпоразмерпом образце дробилки с учетом многофакторности и случайности процесса.

Научная новизна

Обоснованы и экспериментально подтверждены границы устойчивого режима работы вибрационной щековой дробилки с углом наклона камеры дробления 45°.

Установлена механическая характеристика режима работы вибрационной щековой дробилки, представляющая собой зависимость производительности и степени дробления от регулируемого параметра - частоты вращения дебалан-сов.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается применением апробированных современных методов теории нелинейных колебаний, теорий синхронизации и вибротранспортирования, а также достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведенных на промышленной полноразмерной вибрационной щековой дробилке с углом наклона камеры 45°, при дроблении характерного для них продукта — гранита (расхождение результатов не превышает 12%, при доверительной вероятности 95%).

Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по выбору частотного режима работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления при достижении заданной производительности и крупности готового продукта и предложенной методике расчета производительности с учетом процесса вибротранспортирования.

Реализация результатов работы

Результаты работы приняты к использованию в ОАО «НПК «Механобр-техника» при проектировании новых конструкций вибрационных щековых дробилок с наклонной камерой дробления для выбора частотных режимов с целью получения заданных технологических показателей.

Апробация работы

Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на ежегодной научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПГГИ (ТУ), 2006, 2007), г. Санкт-Петербург; на международной конференции «Конгресс обогатителей стран СНГ» (МИСиС, 2007), г. Москва.

Автор выражает глубокую благодарность генеральному директору - научному руководителю НГТК «Механобр-техника», д.т.н., проф. J1.A. Вайсбергу, главному конструктору к.т.н. В.Я. Туркину, д.т.н., проф. И.И. Блехману за постоянную творческую помощь, научное консультирование и административную поддержку работы, а также всем специалистам НПК «Механобр-техника».

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Саблин, Роман Анатольевич

Выводы

1. Вибрационные щековые дробилки благодаря своей технологичности начинают более широко применяться в технологических процессах различных предприятий горной, металлургической, строительной и других отраслях.

2. В каждых конкретных условиях к вибрационным щековым дробилкам кроме общих требований предъявляются и специальные.

3. Широта применения и множество различающихся требований, исходя из условий применения, создают основу для дальнейшего развития вибрационных щековых дробилок и, следовательно, продолжения их исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований содержится решение задачи повышения эффективности вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления путем нахождения области рационального режима работы в зависимости от частоты движения щек и комплексной оценки устойчивости, а также установление влияния на производительность и степень дробления частоты вращения дебалансов и эффектов вибротранспортирования, что позволяет повысить производительность при заданной степени дробления и снизить энергоемкость процесса дезинтеграции различных материалов.

Основные научные и практические выводы, сделанные в результате выполненных исследований, заключаются в следующем:

1. Устойчивый режим работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления под нагрузкой соответствует диапазону частот движения щек 23-30 Гц.

2. Экспериментально подтверждено, что область рационального режима работы ограничена по условиям снижения эффективности процесса вибротранспортирования и влияния кососимметричного резонанса.

3. При частоте движения щек ииже 20 Гц работа вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления нецелесообразна из-за низкой эффективности и высокого расхода потребляемой электроэнергии.

4. Разработана методика расчета производительности вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления с учетом угла наклона камеры дробления, амплитуды и частоты движения щек и коэффициента трения.

5. Экспериментально подтверждено, что в установившемся режиме работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления с увеличением частоты движения щек (23-30 Гц) производительность увеличивается, а степень дробления уменьшается.

6. Разработана математическая модель зависимости производительности и степени дробления вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления от частоты движения щек.

7. Получена математическая характеристика режима работы вибрационной щековой дробилки с регулируемым параметром, в качестве которого принята частота движения щек.

8. Даны рекомендации на проектирование вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления, которые применяются специалистами ОАО «НПК «Механобр-техника» при расчетах и проектировании вибрационных щековых дробилок существующих и новых конструкций.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Саблин, Роман Анатольевич, 2009 год

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский - М.: Изд-во Наука, 1971.-287 с.

2. Андреев, С.Е. Законы дробления Текст. / С.Е. Андреев // Горный журнал. 1952.-№7.-С. 36-38.

3. Андреев, Е.Е. Дроблеиие, измельчение и подготовка сырья к обогащению Текст. / Е.Е. Андреев, О.Н. Тихонов Спб.: СПбГГИ (ТУ), 2007. - 439 с.

4. Андреев, С.Е. По поводу обобщенного закона дробления Текст. / С.Е. Андреев // Горный журнал. 1968. - №5. - С. 28-31.

5. Архипов, М.Н. Динамика безударного режима вибрационной щековой дробилки Текст. / М.Н. Архипов, Р.Ф. Нагаев, В.Я. Туркин // Записки СПбГГИ (ТУ).- 1995.-т. 141. С. 140-148.

6. Бабаев, P.M. Перспективные направления совершенствования конструкций виброинерционных дробилок Текст. / P.M. Бабаев, С.В. Казаков, М.Ю. Тягушев, Р.А. Саблин // Горное оборудование и электромеханика. -2008. №5.-С. 11-14.

7. Барзуков, О.П. Синхронный безударный режим работы вибрационной щековой дробилки Текст. / О.П. Барзуков, Г.Г Таракановский, В.Я. Туркин // Обогащение руд. 1974. - №6. - С. 28-29.

8. Блехман, И.И. Вибрационное перемещение Текст. / И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе СПб.: Изд-во Наука, 1964. -412 с.

9. Блехман, И.И. Движение материала в камере дробления конусных дробилок как процесс вибрационного перемещения Текст. / И.И. Блехман, Н.А. Иванов // Обогащение руд. 1977. - № 1. - С. 15-21.

10. Блехмап, И.И. Использование самосинхронизирующихся вибровозбудителей в горных вибрационных машинах Текст. / Горный журнал. 2000. -№11-12.-С. 81-82.

11. Блехман, И.И. О пропускной способности и профилировании камеры дробления конусных дробилок Текст. / И.И. Блехман, Н.А. Иванов // Обогащение руд. 1979. - №2. - С. 20-27.

12. Блехман, И.И. Самосинхронизация динамических систем / И.И. Блехман -М.: Наука, 1971.

13. Блехман, И.И. Что может вибрация?: О «вибрационной механике» и вибрационной техиике Текст. / И.И. Блехман М.: Наука, 1988. - 208 с.

14. Большее, Л.Н. Таблицы математической статистики Текст. / JLH. Болынев, Н.В. Смирнов М.: Наука. Главная редакция физико-математической литератыры, 1983. - 416 с.

15. Вайсберг, Л.А. Вибрационная дезинтеграция как основа энергосберегающих технологий при переработке полезных ископаемых / J1.A. Вайсберг, Л.П. Зарогатский, А.Н. Сафронов // Обогащение руд. -2001. -№1. — С. 5-9.

16. Вайсберг, Л.А. Вибрационные дробилки. Основы расчета, проектирования и технологического применения Текст. / Л.А. Вайсберг Л.П. Зарогатский, В .Я. Туркин. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. - 306 с.

17. Вайсберг, Л.А. Новое оборудование для дробления и измельчения материалов Текст. / Л.А. Вайсберг, Л.П. Зарогатский // Горный журнал. 2000. - № 3. - С. 45-52.

18. Вайсберг, Л.А. Основные тенденции развития процессов дезинтеграции руд в XXI веке Текст. / Л.А. Вайсберг, П.И. Крупа, В.Ф. Баранов // Обогащение руд. 2002. - №3. - с. 3-9.

19. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. В.II. Челомей. М.: Колебания машин, конструкций и их элементов, Машиностроение, 1980.- Т. 3. 544 с.

20. Вибрационная щековая дробилка 80x300. Пояснительная записка. Отчет. / ВНИИ Мехапобр; Руководители темы: П.И. Крупа, В.Я. Туркин, Т.И. Щербакова Ленинград, 1981. - 110с.

21. Винарский, М.С. Планирование эксперимента в технологических исследованиях Текст. / М.С. Винарский, М.В. Лурье. -М.: Техника, 1975. 168 с.

22. Гайко, Г.И. История горной техники: Учебное пособие Текст. / Г.И. Гайко. -М.: Алчевск: ДГМИ, 2001.- 134 с.

23. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. / В.Е. Гмурман. М.: 1972. - 365 с.

24. Гончаревич, И.Ф. Вибрационные машины в строительстве Текст. / И.Ф. Гончаревич, П.А. Сергеев. М.: 1963. - 256 с.

25. Гончаревич, И.Ф. Теория вибрационной техники и технологии Текст. / И.Ф. Гончаревич, К.В. Фролов М.: Наука, 1981.- 287 с.

26. Денисов, Г.А. Оборудование и технологии для вибрационного измельчения материалов с различными физическими свойствами Текст. / Г.А. Денисов, Л.П. Зарогатский, В .Я. Туркин. СПб.: 1992. - 119 с.

27. Дмитриев, С.В. О взаимосвязи энергетических законов дробления Кика-Кирпичева и Риттингера с индексом работы Бонда Текст. / С.В. Дмитриев, О.Н. Тихонов // Обогащение руд. 2004. - №2. - С. 9-11.

28. Дядькин, Ю.Д. История горной науки и техники: учебное пособие Текст. / Ю.Д. Дядькин. СПб.: СПГГИ, 1998. - 166 с.

29. Дятчин, Н.И. История развития техники: Учебное пособие Текст. / Н.И. Дятчин. Ростов п/Д.: Феникс, 2001. - 320 с.

30. Ермаков, С.М. Математическая теория планирования эксперимента Текст. / С.М. Ермаков. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 392 с.

31. Ионов, Ю.К. Исследование параметров резонансной щековой дробилки / Ю.К. Ионова // Обогащение полезных ископаемых. 1981. - вып. 29. - С. 31-35.

32. Клушанцев, Б.В. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации Текст. / Б.В. Клушанцев, А.И. Косарев, Ю.А. Муйземнек.- М.: Машиностроение, 1990. 320 с.

33. Клушанцев, Б.В. Расчет производительности щековых дробилок Текст. / Б.В. Клушанцев //НИИ Инфостройдор. Реф. сб. «Оборудование промышленных строительных материалов», 1965, №1.

34. Кузбаков, Ж.И. Обоснование параметров, разработка и внедрение дробящих плит щековых дробилок для дробления сырья ферросплавного производства: Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук: 05.04.04 -Днепропетровск. 1988.

35. Кулибин, В.А. Подготовка руд к плавке Текст. / В.А. Кулибин. М.: Ме-таллургиздат, 1952, 543 с.

36. Лавров, Б.П. Исследования ударно-вибрационной дробилки на электронно-моделирующей установке Текст. / Б.П. Лавров, В.Я. Туркин // Обогащение руд. 1974. - №6. - С. 26-29.

37. Лагунова, Ю.А. Дробимость хрупких материалов при разрушении их сжатием / Ю.А. Лагунова // Изв. вузов. Горный журнал. 1996. - № 10-11. - С. 121-124.

38. Лагунова, Ю.А. Особенности рабочих процессов дробилок «самодробления» Текст. / Ю.А. Лагунова // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2002. - №3. - С. 208-209.

39. Левенсон, А.Б. Машины для обогащения полезных ископаемых, их теория, расчет и проектирование. / А.Б. Левенсон.- М.: Госмашметиздат, 1933.

40. Нагаев, Р.Ф. Динамика вибрационной щековой дробилки с нежестким креплением вибровозбудителей / Р.Ф. Нагаев, В.Я. Туркин, Е.В. Шишкин // Обогащение руд. 2002. - №3. - с. 39-44.

41. Нагаев, Р.Ф. Периодические режимы вибрационного перемещения / Р.Ф. Нанаев,- М.: Изд-во Наука, 1978,- 160 с.

42. Нагаев, Р.Ф. Энергетические характеристики нормального режима работы вибрационной щековой дробилки с нежестким креплением самосинхронизирующихся вибровозбудителей / Р.Ф. Нагаев, В.Я. Туркин, Е.В. Шишкин // Обогащение руд. 2005. - №1. - с. 38-41.

43. Нагаев Р.Ф., Самосинхронизация инерционных вибровозбудителей / Р.Ф. Нагаев, В.В. Гусев.- Л.: Машиностроение, 1990. 178 с.

44. Нагаев, Р.Ф. Динамика безударного режима вибрационной щековой дробилки / Р.Ф. Нагаев, М.Н. Архипов, В.Я. Туркин // Записки СПбГГИ им. Г.В.Плеханова. 1995.-т. 141. - С.

45. Нагаев, Р.Ф. Оптимальное профилирование рабочих поверхностей щековых дробилок Текст. / Р.Ф. Нагаев, М.М. Утимишев // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. - №1. - С. 85-89.

46. Производство кубовидного щебня и строительного песка с использованием вибрационных дробилок В.А. Арсентьев, Л.А. Вайсберг, Л.П. Зарогатский, А.Д. Шуляков,- СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004.- 112 с.

47. Ревнивцев, В.И. Вибрационная дезинтеграция твердых материалов. / В.И. Ревнивцев, Г.А. Денисов, Л.П. Зарогатский, В.Я. Туркин,- М.: Недра, 1992.- 430 с.

48. Ревнивцев, В.И. Селективное разрушение минералов / В.И. Ревнивцев, Г.В Гапонов, Л.П. Зарогатский и др.; Под ред. В.И. Ревнивцева.- М.: Недра, 1988.-286 с.

49. Ревнивцев, В.И. О рациональной организации процесса раскрытия минералов / В.И. Ревнивцев // Совершенствование и развитие процесса подготовки руд к обогащению: Межвед. сб. науч. тр. (Механобр). Л., 1975. — Вып. 140.-С. 153-169.

50. Саблин, Р.А. Энергосберегающие щековые дробилки Текст. / Р.А. Саблин // Народное хозяйство республики КОМИ. 2007. - т. 16. - С. 138-140.

51. Саблин, Р.А. Экспериментальные исследования режима работы вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления Текст. / Р.А. Саблин // Горное оборудование и электромеханика. 2008. - №6. - С. 53-55.

52. Справочник по обогащению руд. В 3-х т. / Гл. ред. О.С. Богданов.- М.: Подготовительные процессы, Недра, 1972.- Т. 1. 448 с.

53. Теоретические и экспериментальные исследования вибрационных дробилок с целью совершенствования их конструкции и расширения типораз-мерного ряда: отчет о НИР / Руководители: Туркин В.Я., Шишканов Ю.П., Барзуков О.П. Ленинград, 1990. - 72 с.

54. Тимофеев, И.П. Исследование вибраций в погрузочных и транспортных машинах / И.П. Тимофеев // Горные машины и автоматика.-1961. №4.

55. Туркин, В.Я. Основные направления совершенствования вибрационныхщековых дробилок Текст. / В.Я. Туркин, М.Ю. Тягушев, Р.А. Саблин // Записки горного института. 2007. - т. 170 (1). - С. 77-79.

56. Тягушев, М.Ю. Обоснование устойчивого режима работы вибрационной щековой дробилки выбором ее рациональных конструктивных параметров: Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук: 05.05.06 — СПб. 2005.

57. Тягушев, М.Ю. Технологические и динамические исследования новых конструкций вибрационных дробилок / М.Ю. Тягушев, P.M. Бабаев, С.В. Казаков//Записки горного института.-2004.-Т. 157.-С. 171-173.

58. Феофилактова, Е.П. Обогатительные процессы в производстве абразивных материалов: Справочное пособие Текст. / Е.П. Феофилактова, Г.А. Денисов, Л.П. Зарогатский. М.: Недра, 1989 - 310 с.

59. Решение о выдаче патента на полезную модель, МПК В02С 1/02. Вибрационная щековая дробилка Текст. / Саблин Р.А, Туркин В.Я., Габов В.В.; заявитель и патентообладатель СПГГИ (ТУ). №2006135403/03, заявл. 06.10.2006.