CC BY
11
© П.К. Федотов, 2013
УДК 622.7
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСЕВОЙ СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ ПРИ РАЗРУШЕНИИ МАТЕРИАЛА В РОЛЛЕР-ПРЕССЕ
С целью определения осевой силы давления при дезинтеграции руды при объемном разрушении и ее оптимизации, были проведены исследования разрушения руды по средствам математического моделирования, основанного на численном решении метода конечных элементов.
Ключевые слова: руда, метод конечных элементов (МКЭ), дезинтеграция, роллер-пресс, микротрешины, трешина, напряжение, селективность, разрушение, давление, сила.
П.К. Федотов
Разрушение горных пород с целью извлечения полезного ископаемого является весьма сложным и энергоемким физическим процессом. Фактически от оптимизации параметров процесса разрушения породы зависит рентабельность процесса добычи полезного ископаемого.
Математическое моделирование инженерного анализа, на его современном уровне развития, позволяет производить сравнение с тестированием представленного физического процесса. Важным его достоинством является то, что оно осуществляется без создания реального прототипа. Это, соответственно, сокращает в значительной степени временные и материальные затраты, а главное позволяет выбрать наиболее эффективный проект процесса дробления породы задолго до начала его натурной реализации, и заранее выбрать значения основных технологических параметров.
Объемное разрушение руды в роллер-прессе все больше завоевывает позиции в горнорудной промышленности. Для определения основных параметров работы роллер-пресса требуется большое количество материала, для тестов по измельчению, для испытаний износостойкости роллер-пресса и т.д. Одним из основных рабочих параметров данных систем измельчения является осевая сила давления, которая имеет огромное значение для процесса. В свою очередь ее величина в основном зависит от крепости измельчаемого материала, т.е. определения данного параметра имеет весьма важное значение при том, что определить с высокой точностью его можно только после проведения обширного натурного эксперимента в полупромышленных условиях. Для решения данных задач была построена математическая модель, основанная на численном решении метода конечных элементов с использованием принципа минимизации функционала потенциальной энергии рассматриваемой деформируемой системы, включающего энергию сил сопротивления и работу сил разрушения породы в условиях неравно-компонентного бокового сжатия [1].
Для определения оптимальной осевой силы давления (Р )
4 осев7
в роллер-прессе был проведен анализ с помощью данной математической модели. Значения Р : 4800 Н, 5800 Н, 6800 Н,
осев
7800Н, 8800Н, 9800 Н, 11800 Н, 15800 Н, 20800 Н, 25800 Н. Анализ проводился с использованием материала - кварц (размер деформируемых объемов 5 мм). Материал был выбран из соображений возможности дальнейшей проверки данной методики при проведении натурного эксперимента. На рис. 2, 3 представлена картина напряженного состояния (сдвиговые напряжения в МПа) при различных силах Росев. Показана часть канала, где угол от верхней границы показанной на рисунке до оси валков составит 70. Анализ проводится исходя из того, что граница эффективной зоны сжатия (разрушения) соответствует области С (рис. 1). Данная часть канала составляет 11 % от всего объема материала между валками.
Рис. 1. Геометрическое расположение частиц между роликами: О — диаметр валка, и — круговая скорость валка, А — область ускорения и транспортирования частиц вниз трением, С — граница зоны сжатия, Я — область расширения, угол а0 и д соответствуют областям С и Я (а0 = 7°)
т, МПа
Рис. 2. Величина сдвиговых напряжений, нижняя часть канала, Росев =4800, 5800, 6800, 7800, 8800 Н
Рис. 3. Величина сдвиговых напряжений, нижняя часть канала, Росев =9800, 10800, 15800, 25800 Н
2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000 28000
Сила давления, Н
Рис. 4. Процент разрушенного объема материала в зависимости от прилагаемой осевой силы
Результаты исследований анализировались по объему разрушенного материала (красная заливка на рисунках). В процентном соотношении к объему материала находящегося в показанной на рисунках части канала количество разрушенного материала составило, соответственно для каждого случая:0 %; 0 %; 0,5 %; 1 %; 1,7 %; 6,5 %; 14 %; 42,5 %; 76 %; >90 %.
О 2000 4000 В ООО BOOfl 10000 12000 14000 16000 1SOOO 20000 22000 24000 2B000 28000
Сипа давления. H
Рис. 5. Зависимость энергии деформации от силы давления F
Аналитические зависимости объема разрушенного материала от силы давления показывают, что до достижения давления 10000 Н разрушения практически не происходит (рис. 4), в свою очередь после давления в 12000 Н энергия деформация возрастает в несколько раз (рис. 5).
Следовательно, оптимальной осевой силой разрушения материала кварца, в роллер прессе является осевая сила, лежащая в пределах 10000 Н.
Необходимо отметить, что подбор оптимальной осевой силы достаточной для разрушения в роллер прессе, с помощью созданной математической модели, возможно произвести для любого типа материала, в течение нескольких часов.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федотов П.К. Применение MSC\NASTRAN для создания модели разрушения руды в слое материала /П.К. Федотов // Перспективы развития технологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств: Материалы докл. научно-практ. конф., посвященной памяти С.Б. Леонова, 28—29 апреля 2004г. — Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004.
— С. 11—12.
2. Федотов П.К. Межчастичное разрушение руды. — М.: ООО «Геоинформмарк», 2011.
— 136 с.
3. Ставрогин А.Н. Прочность горных пород и устойчивость горных выработок на больших глубинах / А.Н. Ставрогин, А.Г Протосеня — М.: Недра, 1985. — 271 с.
4. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC.Nastran for Windows / Д.Г. Шимкович — М.: ДМК Пресс, 2001. — 448 с.
5. Дашко Р.Э. Механика горных пород: Учебник для вузов / Р.Э Дашко — М.: Недра, 1987. — 264 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Федотов Павел Константинович — кандидат технических наук, доцент, Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, [email protected]
У/УУУ/.ггнгнг^У/О
Всегда в центре событий!
тттолгогк!
14-16 мая 2013 Россия • Москаа * Крокус Экспо
17-я Международная выставка и конференция «Горное оборудование, добыча и обогащение руд и минералов»
Органиыторы:
тел. («12) зга« 16 факс +7 (112) 310 N01 Ещ11т1Шпд8рг> техро ги vww.pfirncxpo.ru
■russia.ru
ПРЕЗЕНТАЦИЯ КНИГИ ПАМЯТИ «ДЕТИ ГУЛАГА»
27 ноября в Доме культуры и досуга «Яуза» (г. Мытищи) состоялась презентация Книги памяти с участием средств массовой информации. Встреча была организована Мытищинским обществом жертв политических репрессий. Помощь в организации мероприятия взяла на себя администрация Мытищ, а идейным вдохновителем выступил Глава Мытищинского района В.С. Азаров.
В Доме культуры собрались те, кто в годы репрессий пострадал вместе с родителями: многие пережили ужасы лагерей, кого-то постигла участь беспризорника, кто-то попал в детский дом. На детей, как и на взрослых, были заведены уголовные дела. Люди с искалеченным детством принимали книгу в подарок с чувством глубокой благодарности ко всем, кто участвовал в работе над ней. Самое активное участие в подготовке материалов книги приня-Книги памяти изданные «Гор- ли выступившие на презентации руководитель ной книгой», заняли почетное «Мытищинского общества жертв политических место среди краеведческой репрессий» Н.И. Рушинская и член Общества литературыо Мьп^ишях г.А. Дениско. С речью выступил и директор
издательства «Горная книга». Ораторы неоднократно высказывали мысль о необходимости создания подобных книг. Документальная литература об эпохе политических репрессий нужна, чтобы предостеречь общество от вступления на тот же путь.
Мытишинцы, посетившие презентацию книги
Чудом выжившие дети До сих пор хотят тепла. Не залечишь раны эти, Да и жизнь уже прошла.
Жизнь-усталость, жизнь-отсрочка, Но пока хватало сил, Кто-то сына, кто-то дочку Потихонечку растил.
Л.Х. Гитис
За десятками десяток, Так и выросли сыны, И на каждом отпечаток -Память черной тишины.
Но когда совсем на свете Позабудут страшный сон, Не появятся ли дети Новых лагерных времен?
Ольга Киреева
Г.А Дениско
Н.И. Рушинская
