авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Обоснование рациональных параметров щековой дробилки со сложным движением щеки

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГОЛИКОВ Николай Сергеевич

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ СО СЛОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЩЕКИ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

санкт-петербург

2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Игорь Парфенович ТИМОФЕЕВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Юрий Дмитриевич ТАРАСОВ

кандидат технических наук

Владимир Яковлевич ТУРКИН


Ведущее предприятие ЗАО “НПО “РИВС”

Защита диссертации состоится 25 февраля 2010 г.

в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, В.О., 21-я линия, д. 2, ауд. 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.


Автореферат разослан 22 января 2010 г.


Ученый секретарь
диссертационного совета,

д.т.н., профессор В.В. Габов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность работы. В настоящее время в России приоритетным направлением является развитие минерально-сырьевого комплекса. И здесь повышение эффективности дезинтеграции руд и других твердых материалов является одной из основных задач.

Ежегодно в мире дроблению подвергается более 3 млрд. т. минерального сырья и других материалов. При этом следует отметить, что процесс дробления характеризуется значительными капитальными и эксплуатационными затратами, доля которых достигает 50-70% от общих расходов на производство, а также высокой энергоемкостью, составляющей 7-20 кВтч/т, и большим расходом легированных сталей.

Щековые дробилки со сложным движением щеки (ЩДС) применяются во многих отраслях промышленности для крупного, среднего и мелкого дробления различных по прочности и хрупкости материалов. Дроблению в них подвергаются: железные руды и руды цветных металлов, уголь, известняки и доломиты, строительные горные породы и т.д.

Однако ЩДС имеют ряд недостатков, основными из которых являются: большая вертикальная составляющая хода подвижной щеки, приводящая к повышенному износу футеровки и переизмельчению дробимого материала, повышенные нагрузки на эксцентриковый вал, ограничивающие изготовление дробилок больших типоразмеров, а также направления траекторий нижних точек подвижной щеки, препятствующие разгрузке материала из рабочей камеры.





Исследования, проведенные во ВНИИСтройдормаше, указывают на то, что устранение отмеченных недостатков связано в основном с выбором рациональной кинематики механизма дробилки.

Изучению кинематики ЩДС посвящены исследования Л.Б. Левенсона, В.А. Баумана, Б.В. Клушанцева, А.Г. Алехина, Л.И. Логака, А.А. Дудко, Д.И. Беренова, И.П. Иванова, А.В. Потемкина и др. авторов. Путем теоретических и экспериментальных исследований ими были установлены функциональные взаимосвязи между основными конструктивными и режимными параметрами и основными технологическими показателями работы ЩДС, а также определены рациональные значения основных конструктивных и режимных параметров данного вида машин.

Тем не менее, влияние геометрических параметров кинематической схемы на технические показатели работы ЩДС является недостаточно изученным. Также в настоящее время не существует методики, позволяющей на стадии проектирования производить комплексную оценку такого влияния.

Отмеченные выше обстоятельства подтверждают необходимость исследования взаимосвязи между геометрическими параметрами кинематической схемы и показателями работы ЩДС, а также обоснования их рациональных значений, обеспечивающих повышение эффективности работы данного вида машин.

Цель работы. Повышение эффективности работы ЩДС применением рациональных значений геометрических параметров ее кинематической схемы, обеспечивающих увеличение скорости разгрузки материала из рабочей камеры, уменьшение вертикальной составляющей хода подвижной щеки и снижение нагрузки на эксцентриковый вал.

Идея работы. Обоснование рациональных значений геометрических параметров кинематической схемы ЩДС следует осуществлять на основании комплексной методики оценки функциональных связей этих параметров с техническими показателями работы дробилки.

Задачи исследований:

  • анализ методик проектирования современных ЩДС, а также методик расчета основных технических показателей работы данного вида машин;
  • анализ значений геометрических параметров кинематической схемы современных ЩДС;
  • установление функциональных взаимосвязей между геометрическими параметрами кинематической схемы и техническими показателями работы ЩДС;
  • разработка методики, позволяющей комплексно оценивать влияние геометрических параметров кинематической схемы на технические показатели работы ЩДС;
  • экспериментальное исследование влияния угла наклона распорной плиты на скорость разгрузки материала из рабочей камеры ЩДС;
  • обоснование и выбор рациональных значений геометрических параметров кинематической схемы ЩДС.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод, включающий: научный анализ и обобщение опыта проектирования и эксплуатации ЩДС; математическое моделирование с использованием методов составления уравнений замкнутости векторных контуров и уравнений равновесия сил; статистическую оценку на основании метода расчета весовых коэффициентов и задания уровней значимости, влияющих факторов; экспериментальное исследование процесса разгрузки материала на стендовой модели с использованием цифровой видеосъемки; статистические методы обработки экспериментальных данных.

Защищаемые научные положения:

  1. Математическая модель щековой дробилки со сложным движением щеки учитывает кинематические и кинетостатические параметры рабочего механизма, а также физико-механические свойства дробимого материала и позволяет находить рациональные значения параметров кинематической схемы, обеспечивающие увеличение скорости разгрузки материала из рабочей камеры, уменьшение вертикальной составляющей хода подвижной щеки и уменьшение нагрузки на эксцентриковый вал, а также оценивать технические показатели работы дробилки.
  2. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что производительность щековой дробилки со сложным движением щеки минимальна при угле наклона распорной плиты =60 и с отклонением от этого значения на 20 в меньшую сторону возрастает на 40%, а с отклонением на 60 в большую сторону возрастает на 140%.

Научная новизна диссертационной работы. Установлены функциональные зависимости между геометрическими параметрами кинематической схемы (эксцентриситетом эксцентрикового вала, длиной основания подвижной щеки, длиной распорной плиты, толщиной подвижной щеки, высотой рабочей камеры, углом наклона распорной плиты, углом наклона рабочей поверхности подвижной щеки, углом захвата) и техническими показателями работы ЩДС (ходом сжатия и путем трения подвижной щеки, степенью дробления, производительностью, потребляемой мощностью, удельной энергоемкостью и силовой загруженностью кинематических пар).



Обоснованность и достоверность подтверждается лабораторными исследованиями на стенде и удовлетворительной сходимостью результатов компьютерного моделирования с данными эксперимента, а также применением современных средств измерений и использованием стандартных методик.

Практическая значимость работы:

  • разработана конструкция экспериментального стенда, позволяющего оценивать влияние угла наклона распорной плиты на скорость разгрузки материала из рабочей камеры ЩДС;
  • обоснованы рациональные значения геометрических параметров кинематической схемы ЩДС, обеспечивающие увеличение скорости разгрузки материала из рабочей камеры, уменьшение интенсивности процессов истирания, возникающих в рабочей камере и уменьшение нагрузки на эксцентриковый вал;
  • предложена методика комплексной оценки влияния геометрических параметров кинематической схемы на технические показатели работы ЩДС, основанная на методе расчета весовых коэффициентов влияющих факторов и задания уровней значимости технических показателей;
  • предложена методика выбора рациональных значений геометрических параметров кинематической схемы на основании критериев, связанных с техническими показателями работы ЩДС.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на:

  • Ежегодной конференции молодых ученых “Полезные ископаемые России и их освоение” (Санкт-Петербург, 2004, 2005);
  • 56-ой и 57-ой студенческой научной конференции в Краковской горно-металлургической академии в Польше (Краков, 2005, 2006);
  • Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса ВУЗов минерально-сырьевого комплекса России (Санкт-Петербург, 2006);
  • Международном форуме молодых ученых “Проблемы рационального природопользования” (Санкт-Петербург, 2006);
  • Ежегодной конференции молодых ученых во Фрайбергской горной академии в Германии (Фрайберг, 2008).

Личный вклад автора:

  • произведен анализ методик проектирования и расчета современных ЩДС, а также значений параметров их кинематической схемы;
  • разработана математическая модель ЩДС с учетом параметров кинематики и кинетостатики ее рабочего механизма;
  • предложена методика оценки геометрических параметров кинематической схемы ЩДС и выбора их рациональных значений;
  • спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд, проведены стендовые исследования и обработка результатов эксперимента;
  • получены и обоснованы рациональные значения параметров кинематической схемы ЩДС.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 печатных работы, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 151 странице, содержит 67 рисунков, 6 таблиц, список литературы из 71 наименования и одно приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы и необходимость разработки комплексной методики, позволяющей на стадии проектирования оценивать влияние параметров кинематической схемы ЩДС на технические показатели ее работы; поставлены цели и задачи исследования.

В первой главе приводятся общие сведения о ЩДС, включающие описание их области применения, конструкции, принципа действия, кинематических особенностей, а также достоинств и недостатков. Анализируются расчетные формулы основных технических показателей работы. Описываются геометрические параметры кинематической схемы, на основании анализа конструкций 25-ти моделей ЩДС, выпускаемых современной промышленностью. На основании исследований других авторов, даются предварительные рекомендации по выбору рациональных значений геометрических параметров кинематической схемы ЩДС.

Во второй главе описывается построение математической модели ЩДС с учетом геометрических параметров кинематической схемы, физико-механических свойств дробимого материала, сил тяжести, а также сил и моментов инерции, действующих на подвижные звенья. Уточняются расчетные формулы основных технологических показателей работы ЩДС на основании теоретически полученных выражений, описывающих ход сжатия и размеры входного и выходного отверстий дробилки. Предлагается аналитический метод описания траекторий точек рабочей поверхности подвижной щеки.

В третьей главе производится оценка влияния геометрических параметров кинематической схемы на технические показатели работы ЩДС, на основании расчета весовых коэффициентов влияющих параметров и заданием уровней значимости рассматриваемых показателей. Также описывается экспериментальное исследование влияния угла наклона распорной плиты на скорость разгрузки материала из рабочей камеры ЩДС.

В четвертой главе описываются критерии, предлагается методика выбора и обосновываются рациональные значения геометрических параметров кинематической схемы ЩДС, обеспечивающие уменьшение вертикальной составляющей хода подвижной щеки, увеличение скорости разгрузки материала из рабочей камеры и уменьшение нагрузки на эксцентриковый вал.

В заключении приводятся основные выводы и результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

Автор выражает благодарность проф. И.П. Тимофееву, доц. В.В. Денегину и другим сотрудникам кафедры "Конструирования горных машин и технологии машиностроения" СПГГИ (ТУ) за научное консультирование, помощь и поддержку в процессе выполнения работы. Также автор выражает благодарность В.П. Короткову и Б.П. Коновалову за помощь в проведении экспериментальных исследований.


ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ


  1. Математическая модель щековой дробилки со сложным движением щеки учитывает кинематические и кинетостатические параметры рабочего механизма, а также физико-механические свойства дробимого материала и позволяет находить рациональные значения параметров кинематической схемы, обеспечивающие увеличение скорости разгрузки материала из рабочей камеры, уменьшение вертикальной составляющей хода подвижной щеки и уменьшение нагрузки на эксцентриковый вал, а также оценивать технические показатели работы дробилки.

Математическая модель ЩДС представляет собой аналитическое описание ее геометрических, кинематических, кинетостатических и технических характеристик с учетом физико-механических свойств дробимого материала, сил тяжести, а также сил и моментов инерции, действующих на подвижные звенья, с использованием алгебраических и трансцендентных уравнений, составленных на основании методов тригонометрии и теории механизмов и машин применительно к расчетной схеме, представленной на рис. 1.

Основными параметрами кинематической схемы ЩДС являются: 1=l1/B параметр эксцентриситета эксцентрикового вала; 2=l2/B параметр длины подвижной щеки; 3=l3/B параметр длины распорной плиты; h=h/B параметр толщины подвижной щеки; H=H/B высота рабочей камеры; угол наклона распорной плиты, град; угол наклона рабочей поверхности подвижной щеки, град; – угол захвата, град; n – частота вращения эксцентрикового вала, об/мин. Параметры , и B меняют свои значения за цикл работы механизма и поэтому должны определяться в момент времени, когда механизм находится в нижнем мертвом положении (т.е. когда кривошип O1A и основание AB подвижной щеки вытянуты в одну линию).

Траектории точек рабочей поверхности подвижной щеки определяются местоположениями соответствующих точек в каждом расчетном положении механизма и рассматриваются в системе координат xO1y ось O1y которой параллельна неподвижной щеке. Тогда в j-том положении механизма координаты исследуемой точки, принадлежащей рабочей поверхности подвижной щеки (рис. 1), мм:

где:

O1A и AD – длины ребер звеньев кинематической схемы ЩДС, мм;

l – координата исследуемой точки рабочей поверхности подвижной щеки (координаты верхней точки могут быть получены при l=0, центральной точки – при l=DC/2, а нижней точки – при l=DC, мм;

O1A, AD, DC =f(1, 2, 3, h, H, , , ) – угловые координаты соответствующих ребер звеньев механизма в j-ом положении, град.

Угол наклона траектории точки рабочей поверхности подвижной щеки определяется из выражения (рис. 2), град:

,

где:

, мм;

, мм;

, мм;

(xk1, yk1) и (xk2, yk2) – координаты исследуемой точки в нижнем и верхнем мертвых положениях механизма, мм.

Угол отклонения траектории от неподвижной щеки, град:

,

где: - угол наклона неподвижной щеки, град.

Размеры входного и выходного отверстий определяются как максимальные расстояния между точками рабочих поверхностей подвижной и неподвижной щек в верхней и нижней частях рабочей камеры соответственно (рис. 3), мм:

,

.

Ход сжатия подвижной щеки в верхней и нижней частях рабочей камеры оценивается проекциями траекторий ее точек на ось O1x, перпендикулярную неподвижной щеке (рис. 3), мм:

,

.

Средний ход сжатия подвижной щеки, м:

.

Путь трения подвижной щеки в верхней и нижней частях рабочей камеры оценивается проекциями траекторий ее точек на ось O1y, параллельную неподвижной щеке (рис. 3), мм:

,

.

Средний путь трения подвижной щеки, м:

.

Конструктивная степень дробления:

.

Производительность определяется на основании полуэмпирической формулы Б.В. Клушанцева, которая с учетом выражений (4), (5), (6) и (8) принимает вид, т/ч:

,

где: L – длина рабочей камеры, м; – коэффициент разрыхления материала; м – плотность исходного материала, т/м3.

Потребляемая мощность электродвигателя определяется на основании полуэмпирической формулы, предложенной ВНИИСтрой-дормашем, которая с учетом выражений (4), (5) и (8) примет вид, кВт:

,

где: Ei – энергетический показатель дробления материала, кВт·ч/т; kM – коэффициент учитывающий масштабный фактор; - плотность исходного материала, т/м3; Dсв – средневзвешенный размер исходного материала, м; н – насыпная плотность материала, т/м3.

Удельная энергоемкость дробления, кВт·ч/т:



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.