CC BY
34
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Боярских. Г. А., Куклнн Л. Г. Теория старения машин. Учебное пособие по дисциплине «Теория строения машин». Екатеринбург: Изд-во УГГГА. 1998. 190 с.
2. Ситников Н. Б. Исследование показателей процесса бескернового бурения глубоких скважин // Изв. вузов. Горный журнал. 1989. № 1. С.68-71.
3. Ситников Н. Б., Макаров Л. В. Математическая модель процесса бурения глубоких геологоразведочных скважин И Изв. вузов. Горный журнал. 1992. № 1.С.62-68.
4. Ситников И. Б., Саламагов М. А. Исследование достаточного условия экстремума показателя проходки на породоразрушаюший инструмент при вращательном бурении // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые: Межвузовский научно-технологический сборник. Екатеринбург, 1997. С. 50-56.
УДК 621.879
Ю. А. Лагунова
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВОЙСТВА ДРОЬИМОСТИ
Оценки режимов работы конусной дробилки мелкого дроблении
В практике ¡эксплуатации рассматриваются следующие режимы работы конусных дробилок:
пуск дробилки вхолостую;
дробление;
режим стопорения дробящих конусов, возникающий при попадании в камеру дробления недробимых тел.
Под понятием «эксплуатационные режимы конусных дробилок» подразу мевают энергет ические и технологические аспекты процесса дробления, которые оказываются взаимосвязанными. С точки зрения энергопотребления расчетным режимом является режим дробления.
На многих крупных рудниках и карьерах руду в дробилку подают одновременно из нескольких мест, так что крепость и крупность руды могут значительно изменяться в зависимости ог места добычи. Если меняются источники подачи руды, то изменение характеристики руды, подаваемой на склад, может произойти за относительно короткий промеж>ток времени. Система управления должна обеспечить производительность дробилки в максимально полной степени, что может быть связано с перераспределением необходимей работы дробления между различными стадиями.
Изменение истечения из промежуточных бункеров на питатель может вызвать быстрые изменения процессов грохочения и потребляемой дробилками мощности. 11роисходят также кратковременные изменения гранулометрического состава питания дробилки, которые могут вызвать значительные колебания потребляемой мощности.
Перегрузка дробилок может возникнуть при следующих условиях:
расход питания превышает определенную величину, которая является функцией I рансо-става, свойств руды и ширины разгрузочной щели, и вызывает перегрузку по мощности:
расход питания превышает максимально возможный физический поток через дробилку при определенной ширине разгрузочной щели.
В конусных дробилках рабочий процесс происходит непрерывно, что является одним из основных их преимуществ по сравнению со щековыми дробилками. Последовательное разрушение материала, находящегося в дробящем пространстве, позволяет исключить возникновение больших усилий дробления, что имеет место, например, в щековых дробилках.
Методика проведения эксперимента
Целью эксперимента является установление зависимости уровня энергозатрат на дробление кусков породы от величины внешнего воздействия, деформации в направлении сжатия и других факторов.
Отбор образцов руд, подготовка их к разрушению и разрушение осуществлялись в соответствии с методикой проведения эксперимента [1].
Для эксперимента были отобраны куски горных пород Дегтярскогс и Баженовского месторождений. Всего отобрано 442 куска.
Геометрическая характеристика кусков определяется толщиной b=d и объемом V куска. Значения размеров кусков по толщине составили 100, 75, 50 и 25 мм. Отклонения значений размеров не превышают 5 %. Эти величины соответствуют шагам дробления в конусных дробилках типа КМД. Объем куска определялся через объем вытесненной жидкости в мерном сосуде.
Процесс разрушения образцов фиксировался »«а диаграммной бумаге в виде графика в координатах "Е" - деформация образца и "Р" - нагрузка на образец. Запись процесса производилась с различными масштабами по оси Е на штатном механическом диаграммном аппарате.
Примерная диаграмма разрушения куска горной породы сжатием в координатах "относительная деформация сжатия - усилие сжатия" показана на рисунке.
Если относительные значения деформации начала и конца проявления куском свойства дробимости при разрушении сжатием ен = ЕJd ие,= ЕJd постоянны практически для всех горных пород, то значения силовых констант для каждой горной породы отличаются в зависимости от ее прочности.
В ходе эксперимента фиксировались усилия разрушения при начальной деформации разрушения 1\, усилия в момент окончания разрушения Ры 1, усилия разрушения Р\о, Рго, /V Рт и Р5о при относительных деформациях, составляющих соответственно 10, 20, 30, 40 и 50 процентов, и усилия разрушения Рк в начале деформации прессования.
Работа разрушения А, определялась как площадь S„ огра-ниченная линией диаграммы, осью абсцисс и ординатой, соответствующей деформации Е„ умноженная на масштаб работы
Об{)аботка экспериментальных данных
Полученные результаты отражаются в сводных таблицах для каждой серии.
Статистическая обработка результатов эксперимента проводится с целью выявления закона распределения энергозатрат на разрушение куска породы [2). Статистическая обработка осуществлялась по результатам разрушения кусков руды Дотярского месторождения размером 25 мм при величине относительной деформации поперечного сжатия 0,1 и 0,5
Значения энергосмкостсй, затраченные на дробление куска, записаны в виде вариационного ряда в табличной форме. Закон распределения энергозатрат определяем по гистограмме. Затем выполняем выравнивание эмпирического распределение по выбранному теоретическому закону и построим выравнивающую кривую распределения.
Диаграмма разрушения куска топщиной 50 мм
При подборе теоретической кривой распределения между нею и статистическим рас предо-Ввтием неизбежны некоторые расхождения. В этом случае необходимо *на1ь. объясняется ли /го ограниченным числом опытных данных или расхождения являются существенными и связаны с 1км. что подобранная кривая плохо выравнивает данное статистическое распределение. Устано-Ьгтъ это можно с помощью критерия ссгласия Пирсона, который применяется в тех случаях, когда теоретические значения параметров функции распределения неизвестны. При пользовании критерием Пирсона рекомендуется, чтобы в каждом интервале имелось не менее 5-10 наблюдений, ио-^ этому данные объединены по ряду интервалов.
Следовательно, абсолютные значения энергозатрат А и энергоемкость дробления а = А!У, »соответствующих деформациям начала и конца проявления куском свойства дробимости при разрешении сжатием, текущие значения энергозатрат являются случайными величинами с состоятельными оценками, т. е. величинами вполне устойчивыми и связанными с исходным размером г.ска Таким образом, показатели А*, ан, А„ а„ Ак, ак - соответственно, абсолютные и относительные константы дробления.
Анализируя изменение энергоемкости разрушения куска для горных пород с различными физико-механическими свойствами (крепостью), можно констатировать, что зависимости являются подобными или сходными во всех деталях. Величина энергоемкости разрушения куска пропорциональна коэффициенту крепости породы. Следовательно, значения относительной (отнесенной
к пределу прочности горной породы при сжатии) энергоемкости разрушения акит (а,„.....аши и;.....
Оот.к) при относительной деформации сжатия е, являются величинами постоянными для горных яород со сходными упруго-пластичными характеристиками.
Таким образом, относительная энергоемкость разрушения является универсальной константой энергетической характеристики свойства дробимости горных порол.
Вывод зависимостей для определения энергетической характеристики свойства дробимости горных пород
Энергетическая характеристика свойства дробимости определяет прочностные свойства отдельного куска, а также величину энергозатрат на разрушение куска, т. с. форма диаграммы зависит от первоначальных размеров куска, крепости породы и величины дефирмации.
В таблице приведены средние значения энергосмкостей дробления кусков руды Де1тяр-ского месторождения и породы Баженовского месторождения.
Характеристики дробимости. экспериментально определенные лля кусков различного размера (по толщине), позволяют получить энергетическую характеристику дробимости данной горной породы, т. е. зависимость энергозатрат на разрушение от первоначального размера куска и величины относительной деформации А =У(аг, е).
На основе частных энергетических характеристик дробимости (для определенной величины относительной деформации) может быть получена интегральная характеристика дробимости. т. е. зависимость энергозатрат от величины деформации.
Полная энергия, потребная для разрушения куска, составит
А - Аок ; А, = А* с!,
где г/ - размер (толщина) куска, м.
Таким образом, выявляется удельная энергетическая константа текущего и предельного дробления куска сжимающими силами
А о, = Кф, С/ Р, ; Лок = Кф* Рк,
где Кф - коэффициент формы диаграммь. Рундквиста.
Для конкретного хрупкого материала показатель случайная нормально распределенная величина с состоятельной оценкой. Средние значения показателя для руд Дегтярского месторождения составляют = 0,56 и для пород Баженовского месторождения к^ ~ 0.53.
Средние значении энергоемкостей разрушения а„,м кусков порол Депярского (Д) и Ьажсновского (Б) месторождений
Относительная | Породы деформация Размер ку ска, мм
25 50 75 100
0.1 1,41 . '»27 1.08 0,95
Б 1,26 0,85 0.85 0,61
0,2 д 3.8! 3.61 2,22 2.19
Б 2.77 1,78 1,50 1.32
0,3 Д 6,80 6.38 4,15 3,27
Б 4,25 2.60 2.32 1,93
0.4 д мл 9.52 6.10 4.51
Б 6.88 3.66 2.96 2.89
0,5 Д 18.71 17.92 10.96 4.98
Б 9,90 4,97 3.59 3.39
Значения Аок, А01 позволяют перейти к построению энергетической модели рабочего процесса дробления.
Энергоемкости дробления кусков определялись для различных значений относительной деформации. Диапазон изменения значений относительной деформации дробления кусков принимается равным диапазону изменения относительной деформации кусков при разрушении в камере дробления дробилки типа КМД, составляющему 0...0.5. Энергоемкости дробления кусков при различных значениях относительной деформации определяются в виде
Дол -А0Л1У\ ао.2 = Л ол/У : аад-АУР;
Оо A-Aoa!V\
Oo.S=AoJK
где V - объем куска.
Выполнен регрессионный анализ результатов эксперимента, на основании которого получены зависимости для определения энергетической характеристики свойства дробимоеги для руды Дегтярского и пород Баженовского месторождений.
Зависимости энергоемкости дробления кусков от степени относительной деформации и размера куска имеют вид:
для руд Дегтярского месторождения
я = 0,17+95.34 е/-1,453 г} d, ;
для пород Баженовского месторождения
а = 1,22 - 0,069/ej2 + (29,3 + 1600 s/) !d, .
Таким образом, абсолютные значения энергозатрат А и энер!"оемкостей дробления a=A!V. соответствующих деформациям начала и конца проявления куском свойства дробимости при разрушении сжатием, текущие значения энергозатрат являются случайными величинами с состоятельными оценками, т. е. величинами вполне устойчивыми и связанными с исходным размером куска d.
Значения относительной (отнесенной к пределу прочности горной породы при сжатии) энергоемкости разрушения аопо при относительной деформации сжатия е, являются величинами постоянными для горных пород со сходными упруго-пластичными характеристиками.
Относительная энергоемкость разрушения является универсальной константой энергетической характеристики свойства дробимости горных пород.
В результате проведенных экспериментальных исследований выполнена количественная :иенка соотношения между различными уровнями относительной деформации разрушения кусков горных пород и величиной энергозатрат на дробление.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Зажигасв Л. С., Кишьян А. А., Романиков Ю. И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. 232 с.
2. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для в ту 1а. 6 кзл. персраб. и доп. М.: Высшая школа. 1977. 479 с.
УДК 662.271.646. 647
Г. Я. Кошев, А. В. Юдин
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВМЕСТИМОСТИ БУНКЕРА ПЕРЕДВИЖНОЙ УСТАНОВКИ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ ИЗВЕСТНЯКА В КАРЬЕРЕ
Одним из этапов разработки перегрузочного комплекса сухой очистки известняка от глины (КОИ) на Чаньвинском карьере известняков является определение рациональной вместимости бункера передвижной установки (УПО) при разделении горной массы фракций 0 - 1200 мм, поступающей из забоя на классы ' 300 мм . С подробным описанием КОИ, его техническим решением можно познакомиться в [1].
В работе [2] авторами приведены исследования, выполненные по моделированию параметров транспортно-перегрузочной системы (ТИС), включающей КОИ и работающей в совокупности с цикличными видами транспорта на входе и выходе системы. В результате моделирования установлена функциональная связь параметров системы в зависимости от вместимости разделительной установки. На рис.) показан фрагмент результатов моделирования. Приведено изменение вероятностных характеристик системы (/>р, Р0, Р„) при изменении общей вместимости (НО Установлено, что закономерность нелинейная, с ростом И7 снижаются вероятности Ра и Рп% ведущие к повышению рабочей вероятности Рр. При увеличении IV до 400 тонн Рр раоет 01 0.6 до 0,85. Однако дальнейшее повышение ¡V не дает существенного повышения />,,. Достаточная для системы IV не может быть реализована в структуре только самой УПО, она должна быть распределенной как в бункере установки, так и на нижней площадке в вице штабеля очищенного известняка.
Таким образом, бункеры непосредственно перегрузочных систем (Г1С) не предназначены исполнять роль аккумулируемых емкостей, они также не предназначены компенсировать длительные простои транспорта.
В расчете необходимой вместимости бункера пользуются графиками наполнения и извлечения горной массы (ГМ). Такой метод применим при известном графике процессов, а также из представления грузопотоков синусоидальными функциями с внутричасовым периодом наполнения и извлечения. В ряде научных работ вместимость бункера определяется в зависимости от грузоподъемности автосамосвала и количества мест разгрузки около бункера или из геометрических построений конкретного типа ПС. Такой подход не выражает особенностей взаимодействия транспортно-персгрузочной системы (ТПС), вероятностного характера транспортных и погрузочных операций в системе. В расчетах по определению вместимости бункера колебание часовой производительности автосамосвалов учитывают коэффициентом неравномерности работы. Наиболее общий методологический подход к решению проблемы изложен в работе (3|. В этой работе впервые было введено понятие об объеме бункера, характеризуемом колебаниями поступления и извлечения ГМ. обусловленными работой сопрягаемых зидов транспорта. В работе того же автора
