Совершенствование конструкции и анализ работы одновалковых дробильных машин с целью повышения их производительности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Медведева Ксения Сергеевна

• Медведева Ксения Сергеевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Медведева Ксения Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ДРОБЛЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ ДРОБИМЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Основные способы и механизмы разрушения хрупких материалов

1.2 Гипотезы механизмов дробления

1.3 Конструкции валковых дробилок

1.4 Конструкция и принцип действия роторных дробилок

1.5 Производительность валковых дробилок

Выводы и постановка задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ОДНОВАЛКОВОЙ ДРОБИЛЬНОЙ МАШИНЕ

2.1 Условия захвата дробимого куска в одновалковой дробильной машине с наклонной поверхностью щеки

2.2 Определение степени дробления материала в одновалковой дробильной машине с наклонной щекой

2.3 Определение степени дробления материала в одновалковой дробильной машине с упором на валке

2.4 Силовой анализ процесса разрушения хрупких материалов в одновалковой дробильной машине с упором на валке

2.5 Силовой анализ процесса разрушения хрупких материалов в одновалковой дробильной машине с упором на валке с наклонной щекой

2.6 Определение напряжений, возникающих в разрушаемом куске при дроблении в одновалковой дробильной машине

Выводы по главе 2:

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ В ОДНОВАЛКОВОЙ ДРОБИЛЬНОЙ МАШИНЕ С УПОРОМ НА ВАЛКЕ

3.1 Описание опытно - экспериментальной установки

3.2 Разрушение образцов из изотропного материала

3.2.1 Силовые характеристики процесса дробления образцов из изотропного материала

3.2.2 Характер разрушения образцов из изотропного материала в одновалковой дробильной машине с упором на валке

3.2.3 Характер разрушения образцов из анизотропного материала в одновалковой дробильной машине с упором на валке

Выводы по главе

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОДНОВАЛКОВОЙ ДРОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ

4.1 Влияние коэффициента трения на производительность одновалковой дробильной машины с наклонной щекой

4.2 Метод расчета количества упоров на валке

4.3 Сравнительный анализ производительности валковых дробильных машин94

4.4 Влияние коэффициента трения между дробимым материалом и щекой в одновалковой дробильной машине с упором на величину сил, действующих на дробимый кусок

4.5 Расчет мощности привода одновалковой дробильной машины с упором на валке

4.6 Методика проектирования одновалковых дробильных машин с упором на валке

4.7 Апробация результатов диссертационной работы

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование конструкции и анализ работы одновалковых дробильных машин с целью повышения их производительности»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Развитие металлургической промышленности страны тесно связано с ростом объемов используемого минерального сырья, являющегося исходным компонентом для различных технологических процессов, при этом должен соблюдаться соответствующий фракционный состав рудных и нерудных материалов. Для получения необходимого размера фракции сырья применяются различные агрегаты. Поскольку подавляющее большинство шихтовых материалов, используемых в металлургии, являются хрупкими, поставленная задача решается путем дробления исходных кусков большого размера.

Расход энергии на дробление минерального сырья при рудо - и углеподготовке для ведения металлургических процессов, в мировом энергетическом балансе составляет более 5 %. Такой расход энергии в большей степени предопределен высокой энергоемкостью непосредственно процесса дробления, основанного на сжатии разрушаемых кусков. Существующие конструкции дробильных машин и способы дробления имеют ряд существенных недостатков, связанных с высокой энергоемкостью, относительно низкой производительностью процесса дробления и переизмельчением дробимого материала. Перспективным является направление совершенствования конструкций дробильных машин, основанное на реализации способов дробления высокой производительности, генерирующих в разрушаемых кусках сложное напряженное состояние посредством одновременно действующих нормальных и касательных напряжений. В связи с этим разработка научных, методологических основ создания новых конструкций дробильных машин и повышение эффективности существующих, является важной и актуальной научно -практической задачей.

Степень разработанности темы исследования. Наибольший вклад в изучение теорий и процессов дробления внесли: П.В. Риттингер, В.А. Бауман,

В.Л. Кирпичев, А. Кик, Ф. Бонд, П.А. Ребиндер, А. Гриффитс, С.Е. Андреев, Б.В. Клушанцев, Ю.А. Муйземнек, Л.А. Вайсберг и др.

Развитие теории дробления связывается с уточнением закономерностей процесса разрушения рудных и нерудных материалов, разработкой научных и методологических основ повышения производительности машин с минимальными удельными энергозатратами дробления, так как удельный расход энергии на единицу получаемой продукции является одним из основных технико - экономических показателей дробильных машин.

Работа выполнена в соответствии с планом научно - исследовательских работ ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Цель работы. Разработка конструкции и методов расчета одновалковых дробильных машин повышенной производительности, обеспечивающих создание в разрушаемом материале сложного напряженного состояния.

Задачи исследования:

1. Развить теоретические основы повышения производительности одновалковых дробильных машин при соблюдении условия формирования в разрушаемом материале сложного напряженного состояния.

2. Определить степень дробления в одновалковой дробильной машине с упором на валке и принудительной подачей разрушаемого материала в зону дробления.

3. Провести силовой анализ процесса разрушения хрупких материалов в одновалковой дробильной машине с наклонной щекой и с упором на валке для определения напряжений, возникающих в дробимом куске.

4. Спроектировать и изготовить опытно - экспериментальную установку дробильной машины повышенной производительности, позволяющую создать в дробимом материале сложное напряженное состояние, возникающее при совместном действии нормальных и касательных напряжений, с принудительной подачей разрушаемого материала в зону дробления.

5. Установить закономерности разрушения исходного материала и получаемого фракционного состава в процессе дробления при различной величине зазора между щекой и валком, оснащенным упором.

6. Определить влияние коэффициента трения между дробимым материалом и щекой в одновалковой дробилке с упором на валке на величину сил, действующих на дробимый кусок.

7. Провести сравнительный анализ производительности двух - и одновалковой дробилок, в том числе с упором на валке.

8. Разработать методику расчета установочной мощности привода одновалковой дробилки с принудительной подачей разрушаемого материала в зону дробления.

Научная новизна.

1. Разработаны научные и методологические основы повышения производительности одновалковых дробильных машин посредством конструктивных решений, обеспечивающих принудительную подачу разрушаемого материала в зону дробления и формирования в исходном куске сложного плоского напряженного состояния, при котором возникают нормальные и касательные напряжения.

2. Определена степень дробления, установлены и научно обоснованы закономерности влияния различных факторов на фракционный состав получаемого в процессе дробления материала для одновалковых дробильных машин с принудительной подачей разрушаемых кусков в зону дробления.

3. Установлено влияние коэффициента трения между дробимым материалом и щекой в одновалковой дробильной машине с упором на валке на величину сил, действующих на дробимый фрагмент.

4. Получено аналитическое выражение для расчета установочной мощности привода одновалковой дробильной машины с принудительной подачей разрушаемого материала в зону дробления.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Разработаны, защищенные патентами, конструкции одновалковых дробильных машин с принудительной подачей разрушаемого материала в зону дробления, позволяющие увеличить производительность энергоэффективных одновалковых дробильных машин с гладкими валками (Патенты Российской Федерации на изобретения № 2583096 «Валковая дробилка», № 2603923 «Валковая дробилка»). Конструктивно обеспечено условие создания сложного напряженного состояния в разрушаемом теле во время работы одновалковой дробилки с принудительной подачей перерабатываемого материала в зону разрушения. Разработанная конструкция одновалковой дробильной машины с упором на валке рекомендована к промышленному внедрению в ООО «Региострой».

Результаты проведенного исследования используются в учебном процессе при подготовке обучающихся по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование».

Методология и методы исследования. В работе используются методы теоретического анализа с использованием классических положений евклидовой геометрии, законов механики разрушения и теории сопротивления материалов.

Степень достоверности результатов обеспечена использованием апробированных методов исследования, сочетанием методов теоретического анализа, сходимостью данных физического моделирования и теоретических исследований.

На защиту выносятся:

1. Конструкция энергоэффективной одновалковой дробилки с упором на валке, в которой использование упора позволяет осуществлять принудительную подачу разрушаемого материала в зону дробления, и обеспечить увеличение производительности.

2. Результаты силового анализа процесса разрушения хрупких материалов в одновалковой дробильной машине с наклонной щекой и упором на валке, подтверждающие, что в дробимом куске возникает сложное напряженное

состояние при совместном действии нормальных и касательных напряжений.

3. Результаты экспериментальных исследований закономерностей разрушения исходного материала и получаемого фракционного состава в процессе дробления при различной величине зазора между щекой и валком, оснащенным упором.

4. Результаты сравнительного анализа производительности двух - и одновалковой дробилок, в том числе с упором на валке.

5. Методика расчета установочной мощности привода одновалковой дробилки с принудительной подачей разрушаемого материала в зону дробления.

Личный вклад автора состоит в критическом анализе литературных данных, планировании и проведении теоретических и экспериментальных исследований, создании конструкций одновалковых дробильных машин повышенной производительности, анализе, обработке и обобщении полученных результатов, формулировке основных выводов и положений, выносимых на защиту.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию и научной новизне соответствует паспорту специальности 05.02.13 Машины, агрегаты и процессы (металлургического производства) по пунктам: 1. Разработка научных и методологических основ проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов; 3. Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и агрегатов; 5. Разработка научных и методологических основ повышения производительности машин, агрегатов и процессов.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: XIX Международной научно - технической конференции «Металлургия: технологии, инновации, качество» (г. Новокузнецк, 2015 г.); Международной научно - практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (г. Новокузнецк, 2017 г.); XV, XVII Международной научно - технической конференции

«Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (г. Екатеринбург, 2017, 2019 г.).

Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 3 статьях в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ, а также в 1 статье в журнале, входящем в базу данных Scopus. По результатам работы получено 2 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов и приложений. Изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 1 таблица, список использованных источников из 79 наименования.

1. АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ДРОБЛЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ ДРОБИМЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Вследствие роста потребления минерального сырья уровень его мирового спроса ежегодно растет на 3 - 8% [1]. Все технологическое оборудование создается для ведения какого - либо процесса, при этом развитие процесса происходит быстрее, чем совершенствование оборудования, поэтому первоначальные параметры оборудования перестают удовлетворять изменившимся потребностям. Это дает толчок к развитию техники, а рост потребления готовой продукции влечет за собой необходимость повышения производительности агрегатов.

Многие промышленные производства: металлургические, горные и другие, перерабатывают и используют в больших количествах сыпучие материалы различных классов крупности. В большинстве случаев, нужная крупность достигается измельчением крупных фрагментов на дробилках.

Наибольший вклад в изучение процессов дробления внесли: П.В. Риттингер, С.Е. Андреев, В.А. Бауман, В.Л. Кирпичев, А. Кик, Ф. Бонд, П.А. Ребиндер, А. Гриффитс, Б.В. Клушанцев, Ю.А. Муйземнек и др.

Необходимость дробления хрупких материалов, используемых в металлургии: ферросплавов, металлургического шлака, агломерата и других, вызывает потребность в принципиально новых подходах, прежде всего, к проблеме разрушающего воздействия машины на материал, а также к реализации новых способов, что достигается решением конструкторских задач [2].

В металлургии фракционный состав дробленого материала кокса, агломерата, угля оказывает существенное влияние на ход технологического процесса. Так, исследование влияния крупности агломерационного топлива на процесс агломерации [3], которое проводилось через изменение выхода годного

агломерата показало, что увеличение крупности кокса с 0 - 0,4 до 0,4 - 1 мм вело к возрастанию выхода годного с 68,5% до 74,0%. Данные закономерности объясняются изменением газопроницаемости слоя шихты в условиях использования коксовой мелочи различной крупности, причём переизмельчение топлива приводило к резкому снижению исходной скорости фильтрации воздуха через слой в связи с уменьшением среднего размера гранул окомкованной шихты, что согласуется с данными работы [4].

В исследованиях, выполненных НМетАУ установлено [5], что по мере возрастания крупности топлива с 0,5 до 3,5 мм отношение оксида углерода (II) и оксида углерода (IV) в отходящих газах уменьшается, т.е. растет полнота сжигания углерода. При полном удалении из топлива мелких фракций (0 - 0,5 мм) его расход удалось снизить на 15,2%, а концентрацию оксида углерода (II) на

Л

17,6%. Максимальная удельная производительность агломашины (1,246 т/(м ч)) получена с использованием коксовой мелочи фракции 0,56 - 3 мм, против 0,775

л

т/(м ч) при использовании фракции 0 - 0,56 мм [6].

Особенностью ферросплавного производства является тот факт, что после дробления фракция меньше 5 мм готового продукта уходит в неиспользуемый отсев, при этом объем отсева составляет порядка 10%.

1.1 Основные способы и механизмы разрушения хрупких материалов

В зависимости от характера разрушающей нагрузки дробление кусков хрупкого материала может происходить за счет механизма раскалывания или раздавливания [7, 8]. В первом случае, площадь приложения нагрузки

существенно меньше размеров обрабатываемого тела £ «Б2 (рисунок 1.1 а). В местах приложения силы формируются два ядра уплотнения. Поперечное расширение ядер вызывает растягивающие напряжения 7, 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.

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

При раздавливании (рисунок 1.1 б) 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. Дробимый материал, расположенный между ними, выкрашивается.

Это характерно при медленном приложении нагрузки к изолированному образцу. При ударе в хрупком теле образуется большое число локальных ядер уплотнения, и тело разрушается на множество мелких частей [9]. В реальных условиях дробление определяется различным сочетанием механизмов раскалывания и раздавливания. Схематично процесс разрушения хрупких тел можно представить следующим образом (взрывом) [10].

При малых нагрузках в области между двумя локальными ядрами уплотнений возникает трещина разрыва, механизм образования которой достаточно точно описывается теорией Гриффитса [11]. Условие образования трещины - превышение растягивающими напряжениями соответствующего предела прочности. Данный механизм является основой первого критерия прочности Галилея - критерия наибольших нормальных напряжений.

Дальнейшее наращивание нагрузки ведет к образованию трещин в плоскостях, параллельных линии действия сжимающей нагрузки, при этом тело не теряет своей несущей способности. Образование продольных трещин такого вида 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:

£сж =-, (1.1)

V

где £р - наибольшее главное удлинение по критерию Мариотта; V -

коэффициент запаса прочности.

Условие образования продольных трещин приближенно можно записать в

виде:

^СЖ * —. (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 <усж, которые обычно принимают как

предел прочности на одноосное сжатие.

Разрушение твердых тел происходит вследствие роста трещин, и такое разрушение называется хрупким. Теории хрупкого разрушения твердых тел отвечают на многие практические вопросы разрушения в дробилках и дают возможность управлять процессами разрушения материалов в них.

Прочность твердых тел определяется силами межатомных связей, 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 есть уменьшить или увеличить расстояние между ними, силы, действующие на микрочастицу, изменятся. При воздействие на твердое тело внешней нагрузки возникает внутренняя сила стремящаяся вернуть микрочастицы в исходное положение. При приложении нагрузки к телу, имеющему трещину, тело будет оставаться в исходном состоянии до того момента, пока нагрузка на него не превысит критического значения. Как только нагрузка превысит критическое значение, трещина начнет увеличиваться в размере, что, в конечном итоге, приведет к разделению тела трещиной на отдельные части, и оно начнет разрушаться.

Влияние времени воздействия нагрузки на прочность твердого тела описывает кинетическая теория прочности академика С.Н. Журкова [12]. Ионы твердого тела колеблются около положения равновесия, отклоняясь на некоторые расстояния Аа; вследствие тепловых флуктуаций, в какой - то момент времени, ионы расходятся на величину больше Аа. Если в твердом теле действует растягивающее напряжение, 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) (таблица 1.1), поэтому свойства дробимости на уровне количественных оценок и характеристик дробимости изучены для этих двух видов разрушающего воздействия [13].

Разрушение хрупких пород ударом и сжатием требуют различных энергозатрат, необходимых для разрушения материала (разрушение сжатием требует полуторакратных затрат энергии, по сравнению с разрушением ударом

[14]).

Таблица 1.1 - Типы дробилок

Тип дробилки Вид разрушающего воздействия Местоположение исходного материала

Щековая раздавливание, раскалывание, частичное истирание пространство между двумя щеками при их периодическом сближении

Конусная раздавливание, излом, частичное истирание пространство между двумя коническими поверхностями, одна из которых движется эксцентрично по отношению к другой, осуществляя непрерывное дробление материала

Валковая раздавливание, истирание пространство между двумя валками, вращающимися один навстречу другому

Молотковая удар, истирание пространство под шарнирно подвешенными молотками

Роторная удар пространство между жестко прикрепленными к ротору билами, между отражательными плитами

Дробилки ударного действия имеют существенный недостаток, который выражается в том, что лишь 25 - 30 % готового продукта получаются с заданным диапазоном крупности [15].

1.2 Гипотезы механизмов дробления

В промышленности можно экономить десятки и сотни миллионов рублей только за счет точности управления потоками энергетических ресурсов. Так как на измельчение (дробление и помол) ежегодно тратится значительная доля в общем энергетическом балансе всей производимой в мире энергии, необходимо привлечь промышленные предприятия России к работе над анализом собственной энергоэффективности. Вместе с тем, необходимо признать, что весьма значительная часть энергии затрачивается непроизводительно, вследствие

несовершенства самих дробильных машин (например, нерациональной формы рабочих органов), несовершенства приводных систем.

Дробление отдельного фрагмента хрупкого тела в дробилках сжимающего двухстороннего воздействия происходит вне зависимости от нахождения в камере дробилки других фрагментов. Такие процессы принято называть аддитивными, применительно к дробилкам это положение доказано И.Б. Шлаином [16].

Под хрупким фрагментом будем понимать материал, который разрушается без заметных пластических деформаций. Полный цикл процесса дробления отдельного фрагмента до требуемой крупности состоит из последовательно протекающих самостоятельных единичных актов разрушения фрагментов все меньшей крупности. Определение необходимой работы единичного акта разрушения позволяет установить энергозатраты на весь процесс дробления до заданной крупности [17].

Исследованием энергоемкости процесса дробления занимаются давно. В 1867 г. профессор П.В. Риттингер впервые выдвинул гипотезу о том, что работа А, затраченная при дроблении или измельчении исходного материала, прямо пропорциональна вновь образованной поверхности Б [18]:

А = К-АГ, (1.3)

где К - коэффициент пропорциональности; АГ - приращение поверхности. Впоследствии, эта гипотеза была названа первым законом дробления. Размеры вновь образованной поверхности можно выразить через начальные и конечные размеры дробимого фрагмента. Если рассматривать дробимый фрагмент материала кубической формы со стороной Э, то площадь стороны куба равна В2, а, так как, у куба шесть граней, то поверхность фрагмента кубической

формы будет 6 В2. При измельчении этого фрагмента до размера ё со степенью дробления г = В/, получим г3 кубиков, каждый из которых имеет поверхность

6й2. В этом случае вновь образованная поверхность АГ:

АГ = 6й2 - г3 - 6В2 = - 6В2 = 6В2(г -1). (1.4)

Значит, по закону Риттингера, работа, необходимая для дробления одного фрагмента размером D равна:

A = K AF = K • 6D2(i -1), (1.5)

или

A = KD2(i -1). (1.6)

Однако, весьма трудно определить коэффициент пропорциональности K, зависящий от характеристик материала и способа его дробления, между затраченной работой и вновь образованной поверхностью, что, безусловно, снижает практическое значение данной формулы.

Физическая сущность применяемого коэффициента пропорциональности во всех гипотезах дробления и различных математических зависимостях для определения работы дробления фрагментов хрупких пород заключается в возможности учета физико - механических свойств. При этом допускается, что свойства фрагментов хрупкой породы остаются постоянными, поэтому и коэффициенты должны быть постоянными. По мнению Р.А. Родина, если окажется, что значения коэффициента изменяются с изменением размера разрушаемого фрагмента, предлагаемые математические выражения гипотез теряют свой смысл [19].

На основе экспериментальных работ по измельчению сделан вывод о справедливости гипотезы Риттингера в определенном интервале значений

2 3

удельной поверхности продуктов измельчения от 250 до 1000 мм /мм . При выходе значений удельной поверхности продуктов измельчения из этого интервала нарушается пропорциональность прироста удельной поверхности и расхода энергии на измельчение [20].

Из теории сопротивления материалов [21] известно, что различные теории прочности могут в одних случаях давать хорошие совпадения теории и эксперимента, а в других - нет. Объясняется это тем, что каждая теория, как правило, создается для какого - либо напряженного состояния и материала. Не являются исключением в этом отношении и гипотезы дробления, которые могут

быть справедливы для какого - либо преимущественного способа разрушения массы фрагментов.

В.А. Олевский [22] предложил уточнить зависимость Риттингера, введя в формулы коэффициенты, которые определяют зависимость удельного расхода энергии от крупности различных дробимых материалов следующим образом:

5 = К о А - 1в (С / А), (1.7)

где S - удельная поверхность; К0, С - коэффициенты, имеющие постоянное значение во всем диапазоне крупности; А - удельный расход энергии.

Эта зависимость не пригодна для практического применения, поскольку, по ней невозможно определить расход энергии на дробление.

Процесс разрушения можно условно разделить на две стадии: деформирование и разрушение [23]. Результаты разрушения стеклянных шариков размером от 3 до 15 мм позволили авторам утверждать, что полная энергия, необходимая для разрушения, может определяться по полезной работе разрушения, умноженной на коэффициент пропорциональности. В испытываемом диапазоне была установлена пропорциональность полезной энергии разрушения вновь образованной поверхности.

В.А. Кирпичев [24] так сформулировал закон механического подобия: «Обыкновенно говорят, что геометрически подобные тела неодинаково прочны; это действительно справедливо, если принимать во внимание собственный вес тел. Но очень часто можно пренебречь влиянием собственного веса тела на изменение его формы; тогда оказывается, что два тела, сделанные из одного и того же материала, которые были подобны до приложения к ним внешних сил, остаются подобными и после действия их, если силы распределены подобным образом по поверхности обоих тел, а величины соответствующих сил на единицу поверхности одинаковы в обоих телах. При этом все внутренние силы первого тела будут равны соответствующим силам второго, то есть оба тела будут одинаково прочны». Иными словами, положение о расходе энергии на деформацию, по которому работа, необходимая для аналогичного изменения

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Медведева Ксения Сергеевна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Экономический рост и проблемы потребления минеральных ресурсов в мировой экономике // Личный финансовый университет : сайт. - URL: http://finuni.ru/yekonomicheskiy - rost - i - problemy - potrebleniya - mineral -resursov - v - mirovoy - ekonomike/ (дата обращения: 20.03.2019).

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

3. О механизме влияния крупности коксовой мелочи на агломерационный процесс / Ю. С. Карабасов, А. Н. Похвистнев, Е. Ф. Шкурко, В. С. Валавин // Известия вузов. Черная металлургия. - 1975. - № 11. - С. 22-26.

4. Ефименко, Г. Г. Распределение углерода при окомковании агломерационной шихты / Г. Г. Ефименко, С. П. Ефимов // Известия вузов. Черная металлургия. -1967. - № 4. -С. 18-23.

5. Kodama, Takuma Взаимосвязь реакционной способности топлива и его крупности при агломерации / T. Kodama // Tetsu-to-hagane / Journal of the Iron and Steel Institute of Japan. - 1982. - Vol. 68, № 4. - С. 36.

6. Одинцов, А. А. Повышение качества железорудного агломерата на основе разработки ресурсосберегающей технологии подготовки твердого топлива : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.16.02 / Одинцов Антон Александрович ; Сиб. гос. индустр. ун-т. -Новокузнецк, 2015. - 23 с.

7. Протасов, Ю. И. Разрушение горных пород / Ю. И. Протасов - Москва : МГГУ, 2001. - 453 с.

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

9. Латышев, О. Г. Разрушение горных пород / О. Г. Латышев - Москва : Теплотехник, 2007. - 672 с.

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

11. Griffits, A. A. The phenomena of rupture and flow in solids / A. A Griffits // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 1921. - Vol. 221. - P. 163-198.

12. Журков, С. Н. К вопросу о физической природе прочности / С. Н. Журков. -Физика твердого тела. - 1980. - Т. 22, вып. 11. - С. 13-15.

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

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

15. Фишман, М. А. Дробилки ударного действия / М. А. Фишман. - Москва : Госгортехиздат, 1960. - 189 с.

16. Шлаин, И. Б. Разработка месторождений карбонатных пород / И. Б. Шлаин. -Москва : Недра, 1968. - 293 с.

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

18. Rittinger, P. V. Lenbruch fur Aufbereitungakunde / P. V. Rittinger - Berlin, 1867. - 170 p.

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

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

21. Когаев, В. П. Расчеты деталей на прочность и долговечность / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков. - Москва : Машиностроение, 1985. - 223 с.

22. Олевский, В. А. Размольное оборудование обогатительных фабрик / В. А. Олевский. - Ленинград, 1963. - 225 с.

23. Buss, B. Zur Bruchfunction bei der Einselkornd ruckzerkleinerung / B. Buss, H. Shubert. - Zerkleingen ; Zerkleinerun in Canns, 1971. - 239 s.

24. Кирпичев, В. А. О подобии при упругих явлениях / В. А. Кирпичев // Журнал русского физико-химического общества. - 1874. - Т. VI, вып. IX. - С. 152-155.

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

26. Tartaron, F. X. Foundation of General Theory Comminution American inst. of Mining Metallurgical and Petroleum Engineers Trans / F. X. Tartaron. - 1964. - Vol. 229.

27. Hukki, R. T. Tumbling mill capacity and power consumption are related to mill speed / R. T. Hukki // Transactions of the AIME. - 1954. - Vol. 199. - P. 728-730.

28. Ребиндер, П. А Понизители твердости породы при бурении / П. А. Ребиндер, Л. А. Шрейнер, К. Ф. Жигач. - Москва : АН СССР, 1941. - С. 58-71.

29. Бонд, Ф. С. Законы дробления / Ф. С. Бонд // Труды Европейского совещания по измельчению. - Москва : Стройиздат, 1966. - С. 195-208.

30. Ходаков, Г. С. Физика измельчения / Г. С. Ходаков. - Москва : Наука, 1972. -308 с.

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

32. Промышленное применение рекомендаций по измельчению топлива, используемого при агломерации / В. А. Мирко, Ю. А. Кабанов, И. А. Хлевный, Н. Л. Татаркин // Сталь. - 1998. - №7. - С. 7-12.

33. Brach I. Theoretishe problemi der Mineralstoffserkleinerung und deren Finflub auf der Entweiklund der Zerkleinerung maschinen wiss // L.Techn. Koohschkle. Otto nongueriche. - Magdeburg, 1965. - № 1-2.

34. Ракишев, Б. Р. Математическая модель энергоемкости разрушения горных пород / Б. Р.Ракишев, М. С. Кушпанов // Известия вузов. Горный журнал. - 1990. -№ 12. - С. 50-53.

35. Степанов, А. Л. Влияние модуля упругости материала и мелющих тел на процесс избирательного измельчения руд в шаровых мельницах / А. Л Степанов, А. В. Фролов, П. А. Кочетков // Известия вузов. Горный журнал. - 1990. - № 12. -С. 84-87.

36. Hirosi, M. A now theory of size reduction involving fracture technics / M. Hirosi, A. Ikkitosi // Canadian Metallurgical Quaterly. - 1971. - Vol. 10. - P. 1-4.

37. Кармазин, В. В. Кинетико-реласксационные модели интергранулярного энергосберегающего разрушения руд / В. В. Кармазин, В. И. Кармазин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2001. - № 1. - С. 21-26.

38. Родин, Р. А. О причинах и условиях образования зерен лещадной формы / Р. А. Родин // Сборник трудов ВНИИстройдормаш. - 1980. - № 87. - С. 62-72.

39. Койфман, М. И. Прочность минеральных частиц высокой стойкости / М. И. Койфман // Доклады Академии Наук СССР. - 1940. - Т. 29, вып. 7. - С. 477-500.

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

41. Рундквист, В. А. Общая форма законов дробления / В. А. Рундквист // Научно-технический бюллетень Механобра. - 1956. - № 2. - С. 23-27.

42. Загудаев, А. И. Исследование нагрузок в щековых дробилках / А. И. Загудаев, А. И. Косарев, Н. С. Овчаренко // Сборник трудов ВНИИстройдормаш. -1987. - № 109. - С. 75-78.

43. Сахаров, Д. Ф. Анализ процесса дробления хрупких материалов в одновалковой дробилке с целью повышения энергоэффективности : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.02.13 / Сахаров Дмитрий Федорович ; Сиб. гос. индустр. ун-т. - Новокузнецк, 2011. - 115 с.

44. Андреев, С. Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых / С. Е. Андреев, В. А. Перов, В. В. Зверевич. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва : Недра, 1980. - 415 с.

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

46. Епифанцев, Ю. А. Исследование влияния геометрических параметров рифлений поверхностей валков на процесс дробления в валковой дробилке / Ю. А. Епифанцев, С. П. Сединин // Известия вузов. Черная металлургия. - 1983. - № 4. -С. 136-138.

47. BEDESCHI - производство тяжелой техники и оборудования : сайт. - Italy.

- URL: https://www.bedeschi.com (дата обращения 20.03.2019).

48. Совершенствование технологии подготовки агломерационного топлива / С. Н. Петрушов, В. Л. Босый, А. И. Капуста, А. П. Полосухин // Металлург. - 1982.

- № 5. - С. 9-10.

49. Клушанцев, Б. В. Валковые дробилки. Их параметры и метод расчета мощности / Б. В. Клушанцев // Строительные и дорожные машины. - 1982. - № 8.

- С. 23-24.

50. Kefid - оборудование для дробления : сайт. - Shanghai, China. - URL: https://zoekendgoed.nl/Gold_drobilka/ (дата обращения 20.03.2019).

51. SKD Machinery Co. - компания по производству оборудования дробления : сайт. - China. - URL:

https://www. wiesj egerings.nl/SKD_machinery_co,ltd(SKD)/3759.html (дата обращения 20.03.2019).

52. Патент № 2353429 Российская Федерация, МПК B02C4/12. Устройство для измельчения окомкованных частиц цемента : № 2008100514/03 : заявл. 09.01.2008 : опубл. 27.04.2009 / Тарасов Ю. Д. ; патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова. - Бюл. № 12.

53. Патент № 2167717 Российская Федерация, МПК B02C4/12. Машина для исправления формы зерен щебня : № 99109624/03 : заявл. 10.02.2001 : опубл. 27.05.2001 / Тарасов Ю. Д., Прялухин А. Ф. ; заявитель Санкт-Петербургский государственный горны институт им. Г.В. Плеханова ; патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова. - Бюл. № 15.

54. Патент № 2173579 Российская Федерация, МПК В02С4/12. Машина для исправления формы зерен щебня : № 2000102539/03 : заявл. 01.02.2000 : опубл. 20.09.2001 / Тарасов Ю. Д., Прялухин А. Ф. ; заявитель Санкт-Петербургский государственный горны институт им. Г.В. Плеханова ; патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова. - Бюл. № 26.

55. Патент № 2430783 Российская Федерация, МПК В02С1/08. Способ дробления в валковой дробилке : № 2010112761/21 : заявл. 01.04.2010 : опубл. 10.10.2011 / Никитин А. Г., Сахаров Д. Ю., Прилукова Н. З. ; патентообладатель Сибирский государственный индустриальный университет. - Бюл. № 28.

56. Никитин, А. Г. Анализ сил, действующих на кусок дробимого материала в одновалковой дробилке / А. Г. Никитин, Д. Ф. Сахаров // Известия вузов. Черная металлургия. - 2010. - № 10. - С. 41-42.

57. Юшина, Т. И. Обоснование применения роторных дробилок для производства щебня из скальной вскрыши / Т. И. Юшина, А. В. Кукин // Горноаналитический бюллетень. - 2012. - № 1. - С. 146-154.

58. А. с. 1755916 СССР, МКИ В02С13/06. Роторная дробилка : № 4735802 : заявл. 07.09.1989 : опубл. 23.08.1992 / Филипп П. Р., Умнова В. В., Чечулина Г. М. ; заявитель Всесоюзный государственный научно-исследовательский и проектный институт асбестовой промышленности.

59. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т. 1 : Машины и агрегаты доменных цехов / А. И. Целиков, П. И. Полухин, В. М. Гребеник [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Металлургия, 1987. - 429 с.

60. Патент № 2603923 Российская Федерация, МПК В02С4/12. Валковая дробилка : № 2015145054/13 : заявл. 20.10.2015 : опубл. 10.12.2016 / Никитин А. Г., Лактионов С. А., Баженов И. А., Медведева К. С.; патентообладатель Сибирский государственный индустриальный университет. - Бюл. № 34.

61. Никитин, А. Г. Диагностирование режимов дробления горных пород для повышения эффективности работы одновалковой дробилки / А. Г. Никитин, С. А.

Лактионов, К. С. Медведева // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов. - 2017. - № 3. - С. 311-313.

62. Nikitin, A. G. iagnosis of the rock crushing model to increase the efficiency of one - roll crusher operation. / A. G. Nikitin, S. A. Laktionov, K. S. Medvedeva // IOP Conference Series: Earth and Environment Science. - 2017. - Vol. 84. - [012033, 5 p.].

63. Патент № 2583096 Российская Федерация, МПК B02C4/12. Валковая дробилка : № 2014152781/13 : заявл. 24.12.2014 : опубл. 10.05.2016 / Никитин А. Г., Люленков В. И., Баженов И. А., Медведева К. С.; патентообладатель Сибирский государственный индустриальный университет. - Бюл. № 13.

64. Никитин, А. Г. Определение степени дробления материала в одновалковой дробилке с упором на валке / А. Г. Никитин, К. С. Медведева, В. А. Титов // Металлургия: технологии, инновации, качество : труды XIX Международной научно-практической конференции, 15-16 декабря 2015 г. -Новокузнецк : Изд. центр СибГИУ, 2015. - Ч. 1. - С. 371-372.

65. Никитин, А. Г. Анализ сил, действующих на кусок дробимого материала в одновалковой дробилке / А. Г. Никитин, Д. Ф. Сахаров // Известия вузов. Черная металлургия. - 2010. - № 10. - С. 41-42.

66. Силовой анализ процесса разрушения хрупких материалов в одновалковой дробильной машине с упором на валке / А. Г. Никитин, Ю. А. Епифанцев, К. С. Медведева, П. Б. Герике // Известия вузов. Черная металлургия. - 2019. - Т. 62, № 4. - С. 303-307.

67. Яблонский, А. А. Курс теоретической механики : учебник для вузов / А. А. Яблонский, В. М. Никифорова. -13-е изд., исправл. - Москва : Интеграл-Пресс, 2006. - 608 с.

68. Влияние коэффициента трения между дробимым материалом и щекой в одновалковой дробилке на энергоемкость процесса дробления / А. Г. Никитин, Ю. А. Епифанцев, К. С. Медведева, П. Б. Герике // Известия вузов. Черная металлургия. - 2017. - Т. 60, № 10. - С. 846-848.

69. Никитин, Е. М. Теоретическая механика / Е. М. Никитин. - Москва: Наука, 1977. - 416 с.

70. Заславский, Б. В. Краткий курс сопротивления материалов / Б. В. Заславский. - Москва : Машиностроение, 1986. - 328 с.

71. Тимошенко, С. П. Курс сопротивления материалов / С. П. Тимошенко. -Москва, Ленинград : Государственное издательство, 1930. - 587 с.

72. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов / В. И. Феодосьев - Москва : Наука. - 1986. - 512 с.

73. Фесик, С. П. Справочник по сопротивлению материалов / С. П. Фесик. -Киев, Будивельник, 1982. - 280 с.

74. Никитин, А. Г. Экспериментальное определение фракционного состава материала, разрушаемого в одновалковой дробилке с упором на валке / А. Г. Никитин // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности : сборник трудов XV международной научно-технической конференции, 4-5 апреля 2019 г. / А. Г. Никитин , К. С. Медведева. -Екатеринбург, 2019. - С. 201-204.

75. Браже, Р. А. Лекции по физике / Р. А. Браже. - Санкт - Петербург : Лань, 2013. - 320 с.

76. Meriam, J. L. Engineering Mechanics / J. L. Meriam, L. G. Kraige. - USA : John Wiley & Sons, Inc., 2012. - 550 р.

77. Pytel, A. Engineering Mechanics. Statics / A. Pytel, J. Kiusalaas. - USA : Cengage Learning, 2010. - 601 р.

78. Goulet, J. Resistance des materiaux / J. Goulet. - Paris, 1976. - 192 р.

79. Никитин, А. Г. Определение мощности привода одновалковой дробилки / А. Г. Никитин, С. А. Лактионов, К. С. Медведева // Вестник машиностроения. - 2016. - № 1. - С. 85-86.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Сибирский государственный индустриальный университет" (СибГЙУ)

ул. Кирова, 42, г. Новокузнецк Кемеровской обл., 654007 Тел.: [phone]. Факс [phone] E-mail: [e-mail] http://www.sibsiu.ru

на № от____

Утверждаю

1*0: учебной работе

:- fr.}U, доцент

•г И.В. Зоря

2019г.

Mf

J tf to ртгггрх? ••

1

ОЭ

СПРАВКА

о внедрении в учебный процесс результатов НИР

Результаты научно-исследовательской работы «Повышение производительности одновалковых дробильных машин посредством применения упора на валке», выполненной на кафедре механики и машиностроения соискателем Ксенией Сергеевной Медведевой под руководством д.т.н., профессора А.Г. Никитина, в 2018 - 2019 учебном году внедрены в учебный процесс на основании решения кафедры (протокол заседания кафедры № I от 02.09.2019 г.). Научные и технические результаты используются в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета, в частности для выполнения курсовых проектов, выпускных квалификационных работ, а также для изучения студентами направления 15.03.02 - «Технологические машины и оборудование» дисциплин «Сопротивление материалов», «Теория машин и механизмов», «Механическое оборудование аглодоменного производства», «Методы исследования металлургического оборудования».

Заведующий кафедрой МиМ, д.т.н., доцент

И.А. Жуков

Директор ИМиТ, д.т.н., доцент

А.В. Новичихин