Принцип измельчения минерального сырья в разрушающих гироскопических устройствах Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

• определяется время использования ПДМ в различных технологических операциях.

• определяется время рабочего цикла и время составляющих его операций для данных горнотехнических условий.

• определяется средневзвешенная на-груженность трех выделенных групп элементов ПДМ.

• прогнозируется ресурс элементов ПДМ на основе статистических данных, а также определенных значений средневзвешенной нагруженности этих элементов.

Такой подход позволяет более эффективно применять адаптивную систему ТО и Р машин (см. рис. 2), а именно: корректировать сроки

1. Филимонов А. Т. Ремонт самоходного оборудования на подземных рудниках. - 2е изд., пере-раб. и доп. - М.: Недра, 1987.

2. Музгин С.С. Погрузка руды самоходными машинами. - Алма-Ата: Наука, 1984.

ТО и Р при изменении горнотехнических условий эксплуатации и доли использования ПДМ в различных технологических операциях.

Предложенные принципы определения параметров адаптивной системы ТО и Р ПДМ отличаются от известных более полным учетом условий эксплуатации, смещением акцента с формирования массива статистических данных по надежности на анализ нагруженности элементов в конкретных условиях эксплуатации. Применение данной методики позволяет корректировать параметры системы ТО и Р на основе обработки небольшого числа статистических данных по ресурсу элементов машин.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Липовой А.И. Ковшевые погрузочно-

транспортные машины на подземных рудниках. - М.: Недра, 1988.

Коротко об авторах

Григорьев Е.А. — Санкт-Петербургский государственный горный институт (ТУ).

--------------------------------------- © В.А. Бобин, А.С. Воронюк,

А.Н. Ланюк, 2004

УДК 622.732

В.А. Бобин, А. С. Воронюк, А.Н. Ланюк

ПРИНЦИП ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В РАЗРУШАЮЩИХ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ*

Семинар № 15

Т) настоящее время для размола до ковые и шаровые мельницы), при работе котофракционных размеров от 20 до 100 рых измельчение производится в основном

мкм природных углей всех марок и горных по- раздавливанием (т.е. под действием собствен-

род используются устройства (дробилки, вал- ного веса валков и шаров и усилий создаваемых

на валках) [1].

Известные мельницы требуют сравнительно больших энергозатрат из-за разрушения полезного ископаемого в результате реализации в основном процессов раздавливания, являющихся их физической основой процесса разрушения, что в свою очередь обуславливает значительную массу валков и шаров и, следовательно, требует высокого расхода энергии, качественного металла и увеличения габаритов устройств.

Кроме того, известные устройства являются несовершенными по причине того, что угловые скорости вращения валков (ю) и размольного стола (О) связаны соотношением ш/О = К / Яв, где К - радиус валка, а К; - радиус размольного стола, что не позволяет независимо друг от друга управлять ю и О, а, следовательно, получать оптимальный для каждого фракционного состава и физико-механических свойств режим разрушения в зависимости от геометрических характеристик, фракционного состава и физикомеханических свойств исходного материала.

Ограничения по управлению режимом работы известных размольных устройств определяются наличие жесткой кинематической связи угловых скоростей О размольного стола и ю угловой скорости вращения валков. При увеличении О рабочий орган (валок) утрачивает непрерывный контакт с размольным столом и переходит в режим ударного разрушения, что делает невозможным устойчивую работу устройства в режиме истирания.

По этой причине известные валковые мельницы работают при сравнительно малых

* Работа выполнена при содействии РФФИ (грант № 03-05-65824)

О, снабжены тяжелыми валками и рессорами, что приводит к большим затратам энергии, материалов и увеличению габаритов.

Неустойчивость работы в известных валковых мельницах в режимах раздавливания-истирания при больших О возникает по причине невозможности управления величиной силы давления рабочего органа на разрушаемую породу в зависимости от О.

Поэтому в промышленности применяются так называемые среднеходные валковые мельницы, устойчивость работы которых гарантируется использованием демпфирующих устройств для валков типа автомобильных амортизаторов с пружинными блоками при фиксированном большом весе валков.

Цель работы состоит в создании нового принципа измельчения полезных ископаемых, который осуществляется при независимом управлении величинами угловых скоростей валков и размольного стола. Это позволяет для каждого конкретно заданного фракционного гранулометрического состава и физикомеханических свойств исходного материала выбрать оптимальный, характерный только для него, режим разрушения, т.е. дробление, раскалывание, раздавливание, истирание или их сочетание.

Для достижения поставленной цели было разработано и создано устройство ГД-1 (гироскопический дезинтегратор), в котором реализуется предложенный новый принцип измельчения и возможность управления процессом разрушения исходного материала. Его схема приведена на рисунке.

1) Устройство ГД-1 содержит маршевый

электродвигатель 1, вращающий грузовую площадку 2, шарнирную опору 3 с шарниром 4, на котором установлен электродвигатель 5, на его валу закреплен маховик 6. Электродвигатель 5 снабжен рычагом 7, на котором установлен рабочий орган 8, разрушающий исходный материал 9, находящийся на размольном столе 10, неподвижном относительно Земли. Устройство имеет два источника питания для электродвигателей. Рабочий орган был выполнен в виде цилиндра диаметром 0,05 м и высотой - 0,02 м, закрепленном без вращения на неподвижном рычаге 7. ГД-1 работает следующим образом: электродвигатель 5 раскручивает маховик 6 до угловой скорости ю. Затем маршевый электро-

двигатель 1 раскручивает грузовую площадку 2 до угловой скорости Q, при этом возникает гироскопическая сила IFr I = Jx ®xQxsina/l1 , где J - момент инерции маховика 6, a - угол между векторами ю и Q, а l1 - расстояние между шарниром 4 и центром масс рабочего органа 8. Направление этой силы определяется знаком тригонометрической функции.

Таким образом, величина Fr определяется геометрическими параметрами созданного устройства, моментом инерции маховика, уголом между векторами ю и Q и произведением модулей ю и Q. Конструктивно устройство создано так, что каждая из величин ю, Q и а, а также геометрические параметры устройства могут изменяться независимо друг от друга в широком диапазоне. Для ГД-1 эти величины имели следующие значения: m (масса маховика 6) = 0,25 кг; R (радиус маховика 6) = 0,04 м; sin a = 0 - 1; П = 2ях(1- 3) 1/с: ю = 2я( 0 - 125) 1/c; lj = 0,11 м; l2 = 0,04 м (расстояние от шарнира до центра масс маховика 6).

В итоге экспериментальных исследований на устройстве ГД-1 получены следующие результаты:

1. Впервые на основе нового принципа независимого управления угловыми скоростями установлена граница устойчивого истирания в поле угловых скоростей маховика и грузовой площадки.

В качестве критерия использовался факт отсутствия непрерывного контакта рабочего органа с поверхностью размольного стола, который возникает при ударе рабочего ограна о породу, что соответствует начальному этапу режима дробле-

ния; устойчивое истирание было получено при следующих параметрах устройства ГД-1 : sin a = 1; Q = 4к 1/с: ю = 250я 1/c; сила давления рабочего органа на размольный стол составила Fs = 5 Н.

2. Впервые создана установка ГД-1, в которой в отличие от известных схем валковых мельниц реализован принцип разделения функций рабочего органа как основного элемента процесса разрушения и элемента системы управления им. В ГД-1 рабочий орган выполнен в виде невращающегося элемента, а система управления - в виде двухстепенного гироскопа, что позволяет осуществить любое из перечисленных выше видов устойчивого взаимодействия рабочего органа с исходным материалом в зависимости от соотношения угловых скоростей маховика и размольного стола, а значит и переход ГД-1 из режима истирания в режим раздавливания, а затем в режим ударного дробления, а также с фиксацией их любых комбинаций;

3. Экспериментальная апробация ГД-1 в режиме раздавливания и истирания исходного материала (СаС03) фракции 1-2 мм показала, что энергетические затраты на истирание составляли 5 Вт, а на раздавливание той же массы исходного материала - 50-100 Вт.

Таким образом, в результате экспериментальных исследований опробываны на экспериментальной установке ГД-1 новые принципы измельчения минерального сырья в разрушающих гироскопических устройствах, позволяющие реализовать новые технологии разрушения твердых горных пород в широком диапазоне технологических параметров.

------------------------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых, - М., Недра, 1990, 300 с.

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------------------

Бобин Вячеслав Александрович — доктор технических наук, зав. отделом, ИПКОН РАН,

Воронюк Анатолий Степанович — профессор, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, ИПКОН РАН.

Ланюк Александр Николаевич - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, ИПКОН РАН.