Разработка кинематической схемы и методов расчёта параметров дробильной машины с поступательным движением щеки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Витушкин, Александр Викторович

• Витушкин, Александр Викторович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Витушкин, Александр Викторович

Содержание

Введение

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ДРОБЛЕНИЯ И ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Основные способы и механизмы разрушения материалов

1.2 Конструкции щековых дробилок

1.2.1 Дробилки с простым движением щеки

1.2.2 Дробилки со сложным движением щеки

1.2.3 Дробилки с комбинированной кинематикой движения щеки

1.3 Производительность щековых дробилок

1.3.1 Анализ факторов влияющих на производительность щековых дробилок

1.3.1.1 Прочность

1.3.1.2 Гранулометрический состав

1.3.1.3 Частота ходов щеки

1.3.1.4 Степень дробления

1.3.1.5 Угол захвата

1.3.1.6 Ход сжатия

1.3.2 Используемые зависимости для расчёта производительности щековых дробилок

1.4 Расчёт мощности привода щековых дробилок

Выводы и постановка задач исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ В ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКЕ С ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ПОДВИЖНОЙ ЩЕКИ

2.1 Теоретические предпосылки разработки высокопроизводительной щековой дробилки

2.2 Силовой анализ процесса дробления в щековой дробилке с поступательным движением. Условия захвата

2.2.1 Первый квадрант. Опирание боковой поверхности куска на подвижную щёку

2.2.2 Первый квадрант. Опирание боковой поверхности куска на неподвижную щёку

2.2.3 Второй квадрант. Опирание боковой поверхности куска на неподвижную щёку

2.2.4 Второй квадрант. Опирание боковой поверхности куска на подвижную щёку

2.2.5 Образец с круглым поперечным сечением. Первый квадрант

2.2.6 Образец с круглым поперечным сечением. Второй квадрант

2.3 Определение напряжений в разрушаемом куске при дроблении в щековой

дробилке с поступательным движением щеки

Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ

3.1 Методика проведения экспериментов

3.1.1 Изготовление образцов

3.1.2 Испытание образцов на УИМ-20

3.1.3 Силоизмерительная аппаратура

3.1.4 Описание экспериментальной установки

3.1.5 Планирование эксперимента

3.2 Результаты проведения эксперимента

3.2.1 Силовые характеристики процесса дробления

3.2.2 Характер разрушения кусков в дробилке с поступательным движением щеки

3.2.3 Разрушение анизотропных материалов в дробилке с поступательным движением щеки

Выводы

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ С ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ПОДВИЖНОЙ ЩЕКИ

4.1 Влияние угла захвата на производительность щековой дробилки с

поступательным движением щеки

4.2 Влияние хода сжатия на производительность щековой дробилки с поступательным движением щеки

4.3 Определение числа кусков, одновременно дробящихся в зоне дробления дробилки с поступательным движением щеки. Коэффициент заполнения зоны дробления по высоте

4.4 Расчёт производительности дробилки с поступательным движением щеки

4.5 Анализ факторов, влияющих на силу, возникающую в процессе дробления в дробилке с поступательным движением щеки

4.6 Расчёт мощности привода дробилки с поступательным движением щеки

Выводы

Основные выводы

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка кинематической схемы и методов расчёта параметров дробильной машины с поступательным движением щеки»

Введение

Актуальность. Задача добычи и переработки полезных ископаемых стоит перед человечеством с момента зарождения металлургии, как сферы деятельности, и не теряет своей актуальности по сей день. Объёмы добычи минерального сырья, в виде хрупких пород различного состава, растут с каждым годом. За 2012 год, только в Кемеровской области, объём добычи угля превысил 200 млн. тонн, а за первое полугодие 2013 он возрос ещё на 4,9 %. С ростом объёмов добычи полезных ископаемых, растёт и потребность в их переработке. Добытый объём полезных ископаемых нуждается в обогащении для максимального извлечения полезных минералов из руд. Первичной стадией подготовки сырья для обогащения является дробление.

Щековые дробилки применяют как для получения готового продукта (уголь, строительный камень, щебень и пр.), так и на подготовительных стадиях крупного и среднего дробления в случаях, когда к готовому продукту предъявляются строгие требования к форме готовых кусков. В связи с этим разработка высокопроизводительной щековой дробилки становится приоритетным направлением научно-исследовательских работ с целью обеспечения промышленности достаточным количеством обогащённого минерального сырья.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Федерального государственного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет».

Цель работы. Разработать кинематическую схему привода щековой дробилки, обеспечивающей высокую производительность и обладающую малодетальной конструкцией. На основе теоретических и экспериментальных исследований установить значимость воздействия факторов, влияющих на' производительность щековых дробилок и разработать адекватную методику её расчёта.

Для реализации цели в работе поставлены следующие задачи:

- провести анализ существующих кинематических схем привода щёк щековых дробилок и на его основе сформулировать требования к кинематической схеме высокопроизводительной щековой дробилки;

- на основе сформулированных требований разработать кинематическую схему привода щеки дробилки, представляющего собой двухкривошипный шарнирный четырёхзвенник, задающий поступательное движение подвижной щеки, имеющую малодетальную конструкцию, которая обеспечивает высокую производительность и качество готового продукта;

- провести силовой анализ процесса дробления в дробилке с разработанной кинематической схемой привода подвижной щеки и определить напряжённые состояния, возникающие в дробимых кусках;

- провести анализ влияния угла захвата и величины хода сжатия на производительность щековых дробилок и на его основе разработать методику определения основных конструктивных параметров (угол захвата и величина хода сжатия) щековой дробилки с предложенной кинематической схемой, обеспечивающих максимальную производительность;

- разработать методику расчёта производительности щековых дробилок;

- разработать методику расчёта установочной мощности привода дробилки с поступательным движением подвижной щеки;

- изготовить исследовательскую установку и провести испытания образцов для проверки теоретических выводов.

Научная новизна заключается в том, что:

- впервые разработана кинематическая схема привода дробилки с поступательным движением щеки, обеспечивающая эвакуацию раздробленного материала в течении 3/4 оборота эксцентрикового вала;

- в результате силового анализа установлено, что в процессе дробления в дробилке с поступательным движением подвижной щеки в дробимом куске, при его опирании на щёки дробилки в трёх и более точках, возможно создание

сложного напряжённого состояния с одновременным действием нормальных и касательных напряжений;

- определёны характер и степень влияния конструктивных параметров (угла захвата и хода сжатия) на производительность щековых дробилок;

- разработана методика, позволяющая определять конструктивные параметры щековой дробилки с поступательным движением щеки, обеспечивающие максимальную производительность;

- получена математическая зависимость для расчёта числа кусков, одновременно находящихся в зоне дробления по её высоте;

- установлены условия захвата дробимого куска щёками дробилки с поступательным движением щеки;

- разработана методика расчёта производительности дробилки с поступательным движением подвижной щеки;

- получено аналитическое выражение для расчёта установочной мощности привода дробилки с поступательным движением, учитывающее тип напряжённого состояния, возникающего в дробимых кусках.

Практическая значимость работы заключается в том, что выполненные исследования позволили определить параметры щековой дробилки с поступательным движением подвижной щеки и, в частности, производительность, которая выше, чем у дробилок с простым и сложным движением щёк в среднем на 24 % и 76 % соответственно. Разработанная кинематическая схема привода подвижной щеки позволяет снизить содержание переизмельчённого материала в готовом продукте дробления, в сравнении с дробилками с простым и сложным ходом щёк, в среднем на 10 % и 30 % соответственно. В результате того, что предложенная кинематическая схема позволяет эвакуировать раздробленный материал из камеры дробления не только за счёт силы тяжести, но и за счёт движения щеки в сторону разгрузки, а так же, за счёт организации разгрузки камеры дробления в течении 3/4 оборота приводного вала, повышается пропускная способность камеры дробления, т. е. увеличивается количество дробимого материала, проходящее через поперечное сечение камеры в единицу

времени. Таким образом, дробилка с поступательным движением щеки, организованным по предложенной кинематической схеме, не склонна к переполнению камеры дробления. Определено влияние угла захвата и величины хода сжатия на производительность щековых дробилок, что позволит оптимально выбирать данные параметры для вновь проектируемых машин.

Научные результаты, выносимые на защиту и личный вклад автора. На защиту выносятся следующие результаты, полученные лично автором:

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение повышения производительности щековой дробилки за счёт организации поступательного движения приводной щеки;

- определение условий захвата дробимого куска щёками дробилки с поступательным движением;

- обоснование того, что разрушение дробимого куска, в дробилке с поступательным движением щеки, происходит, в том числе, и в результате создания в нём сложного напряжённого состояния;

- методика определения конструктивных параметров щековой дробилки с

/

поступательным движением щеки, обеспечивающих максимальную производительность;

- методика расчёта производительности щековой дробилки с поступательным движением подвижной щеки. Сравнение производительностей дробилок с простым, сложным и поступательным движением подвижной щеки;

- методика расчёта мощности привода подвижной щеки дробилки с поступательным движением.

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы обеспечена сочетанием методов теоретического анализа, сходимостью определяемых величин, полученных различными методами, использованием классических положений теории упругости, механики разрушения и теории сопротивления материалов, совпадение теоретических расчётов с результатами экспериментов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: XXXII Российской школе по проблемам науки и технологий, посвященной 65-летию Победы (Миасс, 2012); Научно-практической конференции молодых специалистов ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» (Новокузнецк, 2012); Международная научно-практическая конференция - Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов (Новокузнецк, 2012); XVII Всероссийская научно практическая конференция «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество (Новокузнецк, 2013)».

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 4 в журналах, входящих в перечень ВАК. Получен один патент на изобретение.

Соответствие паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует паспорту специальности - 05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы» (металлургического производства).

- п.1 « Разработка научных и методологических основ проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов; механизации производства в соответствии с современными требованиями внутреннего и внешнего рынка, технологии, качества, надёжности, долговечности»;

- п.З «Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и агрегатов и их взаимосвязей при комплексной механизации основных и вспомогательных процессов и операций».

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов, основных выводов и приложений. Изложена на 167 машинописных страницах, содержит 88 рисунков, 36 таблиц, библиографический список из 63 источников.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы научные положения, выносимые на защиту и личный вклад

автора, научная новизна, практическая значимость, а также достоверность и обоснованность научных положений и результатов.

В первом разделе «Обзор существующих способов дробления и процессов разрушения хрупких материалов» приведен обзор статей в ведущих зарубежных и российских научных журналах, книг и патентов по исследуемой тематике. Представлены основные способы разрушения материалов. Проанализированы основные факторы, влияющие на процесс дробления хрупких материалов. Рассмотрены и проанализированы конструкции щековых дробилок, а также методы расчёта их производительности и мощности привода.

Во втором разделе «Теоретический анализ процесса дробления в дробилке с поступательным движением подвижной щеки» проводится силовой анализ процесса дробления в щековой дробилке с поступательным движением подвижной щеки, определяются условия захвата дробимого куска щёками дробилки в зависимости от коэффициентов трения между куском и дробящими щёками. Определяются напряжённые состояния, возникающие в дробимом куске и устанавливаются условия эффективного захвата и дробления в щековой дробилке с поступательным движением щеки.

В третьем разделе «Экспериментальное исследование процесса дробления» описана методика проведения эксперимента и конструкция щековой дробилки с поступательным движением подвижной щеки. Представлены результаты по разрушению образцов правильной формы (квадратной и круглой в плане) изотропных материалов и результаты разрушения анизотропных материалов (на примере угля). Рассмотрено влияние величины хода сжатия на силу, возникающую при дроблении. Определено влияние величины угла захвата и хода сжатия на производительность щековых дробилок с различной организацией движения щёк. Произведёно сравнение фракционного состава готового продукта полученного при дроблении в дробилках с простым, сложным и поступательным движением подвижной щеки.

В четвертом разделе «Определение параметров дробилки с поступательным движением подвижной щеки» рассмотрено влияние угла

захвата и величины хода сжатия на производительность щековой дробилки с поступательным движением подвижной щеки. Приведена разработанная методика расчёта производительности щековых дробилок с поступательным движением подвижной щеки. Так же было сделано сравнение производительностей щековых дробилок с простым, сложным и поступательным движением подвижной щеки. Осуществлён анализ факторов, влияющих на величину силы, возникающей в процессе дробления в дробилке с поступательным движением подвижной щеки. Представлена методика расчёта мощности привода щековой дробилки с поступательным движением подвижной щеки, учитывающая особенности кинематики разработанной конструкции щековой дробилки.

ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ДРОБЛЕНИЯ И ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ

Всякий производственный агрегат создаётся для выполнения определённого технологического процесса. В большинстве случаев, этот процесс развивается быстрее, чем созданный для его выполнения агрегат, в том числе, под воздействием роста потребления производимой продукции (к примеру, мировая потребность в различных видах металлов растет на 3-8 % в год [1]), из-за введения в переработку различных материалов с новыми свойствами. В результате параметры машины перестают удовлетворять возросшим потребностям её применения. Эта проблема вызывает необходимость развития техники. Рост потребления готовой продукции требует повышения производительности машин, их единичной мощности путем модернизации оборудования, проведения анализа, решения конструкторских задач и тому подобное.

Многие промышленные производства (металлургические, горные и другие) в больших количествах перерабатывают и используют сыпучие материалы различных классов крупности. Как правило, нужная крупность достигается измельчением более крупных кусков с помощью дробильных машин.

В изучение процессов дробления наибольший вклад внесли: П. В. Риттингер, В. А. Кирпичев, Ф. Бонд, Ф. Кик, А. К. Рундквист, Р. А. Родин, Б. В. Клушанцев, Ю. А. Муйземнек, В. А. Бауман, В. А. Масленников и др.

Растущая потребность перерабатывать материалы вызывает необходимость в разработке принципиально новых подходов к процессу переработки и в первую очередь к проблеме разрушающего воздействия машины на перерабатываемый материал. Кроме того, важную роль играет реализация нового подхода, что, в свою очередь, достигается решением конструкторских задач [2].

1.1 Основные способы и механизмы разрушения материалов

Процесс уменьшения размеров упруго-хрупкого тела от изначальной (исходной) крупности до требуемой путем воздействия внешних сил называется дроблением или помолом, а машины, применяемые для этих целей — дробилками или мельницами.

В зависимости от конечной крупности кусков материала различают следующие основные виды этого процесса:

- дробление (крупное, среднее, мелкое);

- помол (грубый, тонкий, сверхтонкий).

Помол, то есть уменьшение размера кусков до размеров меньше 5 мм осуществляется мельницах различных типов, которые в данной работе не рассматриваются.

В зависимости от характера разрушающей нагрузки дробление кусков породы может происходить за счет механизма раскалывания или раздавливания [3, 4]. В первом случае, площадь приложения нагрузки существенно меньше размеров куска S«D2 (рисунок 1.1а). В местах приложения нагрузки формируются два ядра уплотнения. Поперечное расширение ядер вызывает растягивающие напряжения а, под действием которых возникает и развивается продольная трещина С. В результате, происходит раскалывание куска. При приложении линейной сосредоточенной нагрузки (раскалывание клиньями) образец распадается на две части.

При раздавливании (рисунок 1.16) разрушающая нагрузка равномерно распределяется по площади куска. Разрушение при этом определяется касательными напряжениями, максимальная величина которых достигается в площадках,

ориентированных под углом 45° к направлению действия сжимающих усилий. Вследствие этого, при разрушении куска, как правило, образуются два конуса. Горная порода между ними мелко выкрашивается.

Рисунок 1.1 - Схемы раскалывания (а) и раздавливания (б)

Такая картина наблюдается при медленном приложении нагрузки к изолированному образцу. При ударе в хрупкой породе образуется большое число локальных ядер уплотнения, и тело разрушается на множество мелких частей [5]. В реальных условиях дробление определяется различным сочетанием механизмов раскалывания и раздавливания. Схематично процесс разрушения хрупких пород можно представить следующим образом [6].

При малых нагрузках в области между двумя локальными ядрами уплотнений возникает трещина разрыва, механизм образования которой достаточно точно описывается теорией Гриффитса [7]. Условие образования трещины -превышение растягивающими напряжениями соответствующего предела прочности аР. Данный механизм является основой первого критерия прочности Галилея -

критерия наибольших нормальных напряжений.

Дальнейшее наращивание нагрузки приводит к образованию трещин в плоскостях, параллельных линии действия сжимающей нагрузки. При этом горная порода не теряет своей несущей способности. Образование таких продольных трещин обусловлено механизмом межзеренного скольжения, когда за счет разницы в упругости минеральных зерен происходит разрушение и отрыв частиц друг от

друга. Это явление соответствует второму критерию прочности Мариотта — критерию наибольших удлинений. При этом критическая продольная деформация

сжатия равна: Бр

^ СОЮ ~ ' (1*0

V

где бр - наибольшее главное удлинение по критерию Мариотта;

v — коэффициент запаса прочности. Условие образования продольных трещин приближенно записывается в виде:

(7,

- (1-2)

V

При дальнейшем росте напряжений вступает в действие классический механизм раздавливания, и разрушение определяется предельными касательными

напряжениями в площадках под углом 45° к линии действия нагрузки (критерий наибольших касательных напряжений Кулона). Хрупкая порода теряет несущую способность при сжимающих напряжениях <тсж, которые обычно принимают как предел прочности на одноосное сжатие.

Разрушение твердых пород происходит вследствие роста трещин, и такое разрушение называется хрупким. Практически все скальные породы разрушаются хрупко, то есть, вследствие роста трещин, однако встречаются и процессы пластического деформирования [3].

Прочность твердых тел определяется связями между атомами, ионами и молекулами, составляющими твердое тело, причем сила связи электростатической природы - кулоновская. В нормальном состоянии, при нормальном давлении и температуре, микрочастицы, составляющие твердое тело, находятся в равновесном состоянии с определенным расстоянием между ними. Если микрочастицу сдвинуть от положения равновесия, то силы, действующие на микрочастицу, изменятся. Когда на твердое тело действует какая-то внешняя нагрузка, то, соответственно, возникает внутренняя сила, которая стремится вернуть микрочастицы в исходное положение. Если в твердом теле имеется трещина и к этому телу приложить

нагрузку, то трещина не будет расти, и тело сохранится в исходном состоянии при условии, что значение нагрузки будет меньше критического. Однако если нагрузка превысит критическое значение, то трещина увеличится в размере, что, в конечном итоге, приведет к разделению тела трещиной на отдельные части, и оно начнет разрушаться. Эта первая теория тел с трещинами была разработана Гриффитсом в 1924 году.

Влияние времени нагружения на прочность твердого тела описывает кинетическая теория прочности академика С. Н. Журкова [8]. Ионы твердого тела колеблются около положения равновесия, отклоняясь на некоторые расстояния Да; вследствие тепловых флуктуаций, в какой-то момент времени, ионы расходятся на величину больше А а. Если в твердом теле действует растягивающее напряжение стр, то оно фиксирует расхождение ионов, и они уже не могут возвратиться в

положение равновесия. Таким образом, возникает точечный дефект, вокруг которого концентрируются напряжения. Этот дефект под действием растягивающих напряжений и тепловых флуктуаций развивается, превращаясь в конечном итоге в трещину.

В промышленности используются дробилки для разрушения материалов сжатием (валковые, щековые, конусные) и ударом (роторные, молотковые), поэтому свойства дробимости на уровне количественных оценок и характеристик дробимости изучены для этих двух видов разрушающего воздействия [9].

В щековых дробилках материал дробится раздавливанием, раскалыванием и частичным истиранием в пространстве между двумя щеками при их периодическом сближении.

Процесс разрушения хрупких пород ударом и процесс разрушения сжатием отличаются друг от друга и требуют различных энергозатрат, необходимых для разрушения материала (разрушение сжатием требует полуторакратных затрат энергии, по сравнению с разрушением ударом [10]). Однако у дробилок ударного действия есть серьезный недостаток, связанный с качеством готовой продукции: всего лишь 25 — 30 % готового продукта с заданным диапазоном крупности получают при переработке в ударных дробилках [11]. Каждый вид разрушения

материала имеет как преимущества, так и недостатки. В данном разделе будут рассмотрены только дробилки, разрушающие материал сжатием.

1.2 Конструкции щековых дробилок

Щековые дробилки применяют для крупного и среднего дробления во многих отраслях, как промышленности, так и частного предпринимательства (в основном в горнорудной промышленности и промышленности строительных материалов). Принцип работы щековой дробилки заключается в следующем. В камеру дробления, имеющую форму клина и образованную двумя щеками, из которых одна в большинстве случаев является неподвижной, а другая подвижной, подаётся материал, подлежащий дроблению. Благодаря клинообразной форме камеры дробления куски материала располагаются по высоте камеры в зависимости от крупности: более крупные - вверху, менее крупные - внизу. Подвижная щека периодически приближается к неподвижной, причём при сближении щёк (ход сжатия) куски материала дробятся, при отходе подвижной щеки (холостой ход) куски материала продвигаются вниз под действием силы тяжести, выходя из камеры дробления, если их размеры стали меньше наиболее узкой части камеры, называемой выходной щелью, или занимают новое положение, соответствующее своему новому размеру[9]. Затем цикл повторяется.

Опыт зарубежных фирм («Крупп», Германия; «Телсмит», США; «Роксон», Финляндия и других) свидетельствуют о широком распространении щековых дробилок различных конструкций.

На рисунке 1.2 приводится выполненная Б. В. Клушанцевым классификация кинематических схем щековых дробилок, в которую включены машины, наиболее характерные по кинематическому и конструктивному решению.

В основу предложенной Клушанцевым Б. В. классификации кинематических схем щековых дробилок положен характер движения подвижной щеки обеспечивающий процесс дробления и продвижения раздробленного куска по высоте камеры дробления, что позволило разделить их на две основные группы -дробилки с простым движением щеки и со сложным [9].

Рисунок 1.2 - Кинематические схемы щековых дробилок

1.2.1 Дробилки с простым движением щеки

К первой группе относятся дробилки, у которых движение от кривошипа к подвижной щеке передается кинематической цепью. При этом траектории движения точек рабочей поверхности щеки представляют собой или части дуги окружности или прямые линии (рисунок 1.3) [12]. Эти машины называют щековыми дробилками с простым движением щеки. Согласно выполненной Клушанцевым Б. В. классификации (рисунок 1.2) кинематические схемы 1.1.1 - 1.4.5 - дробилки с простым движением щеки. Наиболее характерным представителем данной группы, по мнению Клушанцева Б. В., является кинематическая схема 1.1.1.

Во время работы такой дробилки (рисунок 1.3) щека совершает качательное движение, при этом наибольший ход сжатия £„ (горизонтальная составляющая траектории движения какой-либо точки щеки) имеет ее нижняя точка.

/ / / /

/ /

/ / /

/ /

/ /

/ / / /

1 - подвижная щека; 2 - неподвижная щека; 3 - кривошип; Бн - ход сжатия Рисунок 1.3 — Щековая дробилка с простым движением щеки

Существенным недостатком этих дробилок является малый ход сжатия в верхней части камеры дробления не обеспечивающий достаточную относительную деформацию подаваемых на дробление кусков и процесс дробления в верхней части камеры идёт не эффективно. Как следствие, нижние, более активные слои камеры, не обеспечиваются достаточным количеством материала. Таким образом, производительность верхней части значительно меньше, чем нижней. В результате, производительность дробильной машины определяется производительностью верхней части камеры дробления.

Фактическая производительность щековой дробилки определяется объемом выпадаемого готового продукта из камеры дробления при отходе подвижной щеки (холостом ходе), который у дробилки с простым движением щеки происходит два раза за один оборот кривошипа.

1.2.2 Дробилки со сложным движением щеки

К дробилкам второй группы относятся дробилки, у которых кривошип и подвижная щека образуют единую кинематическую пару. В этом случае траектории движения точек подвижной щеки представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы [12]. Согласно классификации (рисунок 1.2) кинематические схемы 2.1.1 - 2.4.4 - дробилки со сложным движением подвижной щеки. Наиболее характерным представителем данной группы, по мнению Клушанцева Б. В., является кинематическая схема 2.1.1.

В процессе работы дробилки относящейся ко второй группе (рисунок 1.4) подвижная щека в верхней части совершает практически круговое движение, обеспечивая тем самым стабильный захват и дробление исходного материала. Однако, приближаясь к середине камеры дробления, траектория движения точек щеки меняется на эллипсовидную, а в самом низу практически на прямолинейную. В результате, процесс захвата и дробления материала ниже середины камеры дробления идёт менее устойчиво, при этом дробимый материал выталкивается из зоны дробления при движении подвижной щеки вверх до тех пор, пока он, в конце

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Витушкин, Александр Викторович, 2013 год

Библиографический список

1. Полторацкий, Л. М. Конкурентность черной металлургии в условиях кризисных явлений / JI. М. Полторацкий, И. А. Барнаев. — Новокузнецк: Полиграфист, 2009. - 129с.

2. Масленников, В. А. Дробилки разрушающие материал сжатием / В. А. Масленников // Изв. вузов. Горный журнал. - 1996. - №10 - 11. С. 124 - 138.

3. Протасов, Ю. И. Разрушение горных пород / Ю. И. Протасов. - М.: Изд-во МГГУ, 2001.-453 с.

4. Протасов, Ю. И. Теоретические основы механического разрушения горных пород / Ю. И. Протасов. - М.: Недра, 1985. - 242 с.

5. Латышев, О. Г. Разрушение горных пород / О. Г. Латышев. - М.: Теплотехник, 2007. - 672 с.

6. Крюков, Г. М. Феноменологическая квазистатическо-волновая теория деформирования и разрушения материалов взрывом зарядов промышленных ВВ / Г. М. Крюков, Ю. В. Глазков. - М.: Изд. МГГУ, 2003. - 67 с.

7. Griffiths, A. A. The phenomena of Rupture and Flow in Solids, vol. 221, A587, 1 November, 2004. - P. 163 - 198.

8. Журков, С. H. К вопросу о физической природе прочности / С. Н. Журков // ФТТ, Т. 22, Вып. 11, 1980, С. 13-15.

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

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

П.Грубачич, В. Двухвалковые дробилки: Особенности и преимущества / В. Грубачич // Цемент и его применение. - 2006. - №2. - С. 56 - 59.

12. Витушкин, А. В. Теоретические предпосылки разработки высокопроизводительной щековой дробилки / А. В. Витушкин // Итоги

диссертационных исследований. - Материалы IV Всероссийского конкурса молодых ученых. М.: РАН, - 2012. - Т. 2. - С. 33 - 39.

13. Пат. 102 06 709 AI ФРГ. В 02 С 1/04 Щековая дробилка / Райнек Герхард; (DE). - №102 06 709.00; заявл. 18.02.2002; опубл. 28.08.2003. - 5 с.

14. Пат. 2423179 Россия. МКП В02С1/02 Двухщековая дробильная машина / J1. Т. Двоников, А. В. Макаров, В. В. Гаряшин [и др.]; (РФ). - №2010107717/21; заявл. 02.03.2010; опубл. 10.07.2011, Бюл. №19. - 4 с.

15. A.C. 106148 СССР. Камнедробильная машина / Клушанцев Б.В. // Открытия. Изобретения. 1957. № 5.

16. Сафонов, Б. П. Разработка метода расчёта параметров щековых дробилок / Б. П. Сафонов, Э. Э. Добмайер, JI. В. Лукиенко [и др.] // Вестник машиностроения. - 2001. -№10.

17. Зимин, А. И. Производительность щековых дробилок с простым движением подвижной щеки / А. И. Зимин, А. В. Говоров, Ю. П. Канусик // Горный журнал. - 1998. -№1-2. - С. 109 - 113.

18. Муйземнек, Ю. А. О производительности щековых дробилок с простым движением щеки / Ю. А. Муйземнек // Изв. вузов. Горный журнал. - 1998. -№5 - 6.

19. Муйземнек, Ю. А. К расчёту производительности крупных щековых и конусных дробилок / Ю. А. Муйземнек, А. И. Зимин // Изв. вузов. Горный журнал. - 1992. - №4.

20. Родин, Р. А. Производительность щековых и конусных дробилок / Р. А. Родин // Изв. вузов. Горный журнал. - 1991. - №6.

21. Зимин, А. И. Производительность и оптимизация конструктивных параметров щековых дробилок / А. И. Зимин, А. В. Говоров, Ю. П. Канусик // Изв. вузов. Горный журнал. - 1998. — №5 — 6.

22. Мотт, Дж. Ф. Основы механики разрушения / Дж. Ф. Мотт- М.: Металлургия, 1978.-549 с.

23. Никитин, А.Г. Влияние частоты вращения эксцентрикового вала на производительность щековых дробилок / А.Г. Никитин, A.B. Витушкин //

Наукоемкие технологии разработки и использование минеральных ресурсов -Новокузнецк: СибГИУ, 2012. - С. 126 - 129.

24. Никитин, А. Г. Влияние величины хода сжатия на производительность дробилок с плоскопараллельным движением щеки / А. Г. Никитин, А. В. Витушкин // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2013. - №2. - С. 30 - 32.

25. Олевский, В. JI. Конструкции, расчеты и эксплуатация дробилок / В. JI. Олевский. - М.: Металлургиздат, 1958. - 458 с.

26. Андреев, С. Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / С. Е. Андреев, В. А. Петров, В. В. Зверевич. - М.: Недра, 1980. - 415 с

27. Справочник по обогащению руд / гл. ред. О. С. Богданов, отв. ред. В. А. Олевский, И. К. Акиншин и др. - М.: Недра, 1982. - 367 с.

28. Щековые дробилки. Методы расчёта и особенности эксплуатации / Б. В. Клушанцев и др. - М.: ЦНИИТЭстроймаш. 1972. - 85 с.

29. Целиков, А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов / А.И. Целиков, П. И. Полухин, В. М. Гребеник [и др.]. Т.1. - М.: Машиностроение, 1987. - 441 с.

30. Гавриленко, В. А. Теория механизмов / В. А. Гавриленко. - М.: Высшая школа, 1973.

31. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, 1988.-640 с.

32. Пат. 2453370 Россия. МКП В02С 1/00 Щековая дробилка / А. Г. Никитин, В. И. Люленков, Д. Ф. Сахаров [и др.]; (РФ). - № 2010148930/13; заявл. 30.11.2010; опубл. 20.06.2012, Бюл. №17. - 4 с.

33. Макаров, А. В. Исследование процесса разрушения горных пород щековыми дробильными машинами и разработка методов совершенствования их конструкций: дис. ... канд. тех. наук: 05.02.13 / Макаров Алексей Владимирович. - Томск, 2004. - 134 с.

34. Родин, Р. А. О работе, расходуемой на дробление горных пород / Р. А. Родин // Изв. вузов. Горный журнал. - 1987. - № 6. - С. 84 - 89.

35. Добронравов, B.B. Курс теоретической механики: Учебник для машиностроит. спец. Вузов / В.В. Добронравов , H.H. Никитин - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1983. - 575 с.

36. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов/ И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев; пер. с нем., под ред. Г. Гроше и В. Циглера. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1981.-723 с.

37. Сахаров, Д. Ф. Анализ дробления хрупких материалов в одновалковой дробилке с целью повышения энергоэффективности: дис. ... канд. тех. Наук: 05.02.13 / Сахаров Дмитрий Фёдорович. - Новокузнецк, 2011. - 115с.

38. Монтгомери, Д. К. Планирование эксперимента и анализ данных / Д. К. Монтгомери: Пер. с англ. - JL: Судостроение, 1980. - 384 с.

39. Планирование эксперимента / под ред .Г. К. Круг. - М.: - Наука, 1966.

40. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов: Учебник для вузов / В. И. Феодосьев. - 9-е изд., перераб. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1986. - 512 с.

41. Никитин, А. Г. Влияние угла захвата на производительность дробилок с плоскопараллельным движением щеки / А. Г. Никитин, И. А. Баженов, А. В. Витушкин // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2013. - №4. - С. 43 - 44.

42. Никитин, А. Г. Анализ факторов, влияющих на силу дробления хрупких материалов / А. Г. Никитин, Ю. А. Епифанцев, С. А. Лактионов [и др.] // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2013. - №2. - С. 30 - 32.

43. Никитин, А. Г. Расчёт производительности дробилки с плоскопараллельным движением щеки / А. Г. Никитин, Ю. А. Епифанцев, А. В. Витушкин // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2013. - №10. - С. 40 - 42.

44. Бауман, В. А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / В. А. Бауман, Б. В. Клушанцев, В. Д. Мартынов. М.: Машиностроение, 1975. - 351 с.

45. Бонд, Ф. С. Законы дробления / Ф. С. Бонд // Труды Европейск. совещ. по измельчению. - М.: Стройиздат, 1966. - С. 195 - 208.

46. Клушанцев, Б. В. Расход энергии на дробление материала / Б. В. Клушанцев // Строительные и дорожные машины. - 1994. - №8. — С. 20 — 21.

47. Родин, Р. А. О причинах и условиях образования зерен лещадной формы / Р. А. Родин // Сб. трудов «ВНИИстройдормаш». - 1980. - №87. _ с. 62 - 72.

48. Койфман, М. И. Прочность минеральных частиц высокой стойкости / М. И. Койфман // ДАН СССР. - 1940. - Т. 14. - Вып. 7.

49. Бауман, В. А. Некоторые результаты исследований щековых дробилок / В. А. Бауман // Механизация строительства. - 1954. - № 7. - С. 22 - 28.

50. Загудаев, А. И. Исследование нагрузок в щековых дробилках / А. И. Загудаев, А. И. Косарев, Н. С. Овчаренко // Тр. ВНИИстройдормаша. - 1987. - № 109. -С. 75 - 78.

51. Андреев, С. Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / С. Е. Андреев, В. А. Перов, В. В. Зверевич. -М.: Недра, 1980.

52. Никитин, А. Г. Сравнительный анализ работы щековых дробилок с различными кинематическими схемами / А. Г. Никитин, В. И. Люленков, А. В. Витушкин [и др.] // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2012. - №10. - С. 30 -51.

53. Петрушов, С. Н. Совершенствование подготовки агломерационного топлива / С. Н. Петрушов, В. Л. Босый, А. И. Капуста, А. П. Полухин, Л. М. Рудаков, А. К. Клочко // Металлург. - 1989. - №5. С. 7 - 11.

54. Родин, Р. А. О гипотезах дробления / Р. А. Родин // Известия вузов. Горный журнал. - 1989. - №4. С. 71 - 78.

55. Загудаев, А. И. Исследование нагрузок в щековых дробилках / А. И. Загудаев, А. И. Косарев, Н. С. Овчаренко // Тр. ВНИИстройдормаша. - 1987. - № 109. -С. 75-78.

56. Муйземнек, Ю. А. По поводу статей д-ра техн наук Р. А. Родина о разрушении горных пород / Ю. А. Муйземнек, А. Ю. Муйземнек // Изв. вузов. Горный журнал. - 1995. - № 7. - С. 122 - 125.

57. Андреев, С. Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / С. Е. Андреев, В. А. Перов, В. В. Зверевич. -М.: Недра, 1980.

58. Кузбаков, Ж. И. Выбор конструкции щековых дробилок для измельчения особо прочных материалов / Ж. И. Кузбаков // Черная металлургия 2. - 2009. С. 45-48.

59. Кузбаков, Ж. И. Кинематика щековых дробилок и износ плит, используемых при измельчении особо прочных материалов / Ж. И. Кузбаков // Черная металлургия 2. - 2010. - С. 52 - 54.

60. Клушанцев, Б. В. Расход энергии на дробление материала / Б. В. Клушанцев // Строительные и дорожные машины. - 1994. - №8. - С. 20 - 21.

61.Щековые дробилки. Методы расчёта и особенности эксплуатации / Б. В. Клушанцев и др. - М.: ЦНИИТЭстроймаш. 1972. - 85 с.

62. СНиП П-22-81. Каменные и армокаменные конструкции / Госстрой России. -М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 61 с.

63. Зимин, А. И. Об определении работы дробления / Р. А. Родин // Известия вузов. Горный журнал. - 1992. -№3. С. 103-110.

165