CC BY
78
1. Саркисян С.А., Ахундов В.М., Минаев Э.С. Большие технические системы.- М.: Наука, 1977. -350 с.
2. Саитов В.И. Основы системного анализа и теории технических систем (на примере горных машин): Учебное пособие. - Екатеринбург: УГИ, 1993.- 88 с. - ^БЫ 5-230-25 488.2.
3. Хубка В. Теория технических систем /Пер. с нем. - Мир.: Мир. 1987.- 208 с.
4. Матвеевский С.Ф. Основы системного проектирования комплексов летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1987.—224 с.
5. Курейчик В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР: Учебник для вузов.- М.: Радио и связь. 1990.- 352 с.
6. Андреева Л.И. Формирование системы технического сервиса горно-транспортного оборудования на угледобывающем предприятии. Челябинск, 2004. - 206 с.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------
Андреева Л.И. - доктор технических наук, зав. лабораторией «Технологии и организации ремонта горно-технологического оборудования» НТЦ НИИОГР.
Саитов В.И - доктор технических наук, профессор кафедры ГМК ГОУ ВПО, Уральский государственный горный университет.
© Ю.А. Лагунова, Е.А. Лазарев, П. А. Жиганов, 2006
УДК 622.73
Ю.А. Лагунова, Е.А. Лазарев, П.А. Жиганов
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Семинар № 20
ТУ настоящее время весьма расши--М-Э ряется круг технологических задач, которые решаются с помощью процессов дробления и измельчения. Процессы дробления и измельчения широко применяют в таких отраслях промышленности как строительная, строительно-
дорожная, горно-обогати-тельная, металлургическая и энергетическая. В связи с широким диапазоном использования дробильно-размольной техники появляются и новые направления в области ее проектирования и эксплуатации.
Кроме того, новым в современном отечественном производстве горнообогатительного оборудования является отказ от серийного производства машин и оборудования так называемого «общего назначения». Абсолютное большинство, даже серийно выпускаемой продукции, в настоящее время изготавливается для конкретного заказчика, под конкретные условия эксплуатации. Это один из основных факторов, который позволит восстановить рынки сбыта и обеспечит эффективную работу машиностроительных заводов.
На сегодняшний день основным направлением в проектировании щековых дробилок является изменение конфигурации рабочих органов (дробящих плит) этих машин, а также развитие конструктивной схемы со сложным качанием щеки. Преимуществом дробилок со сложным качанием щеки является меньшая занимаемая площадь, меньшая трудоемкость монтажа и, соответственно, возможность использования в составе мобильных установок и на рудных шахтах.
В НПК «Механобр-Техника» успешно развивается направление создания виброщековых дробилок (ВЩД), которые отличаются от традиционных щеко-вых эксцентриковых дробилок использованием самосинхронизирующихся вибраторов вместо приводного эксцентрика. Каждый из двух вибраторов размещен на своей щеке, каждый из них имеет свой приводной электродвигатель. Вибраторы не связаны между собой кинематически, однако вращаются синхронно и противофазно, благодаря явлению самосинхронизации вращающихся объектов [1].
Компания «Те^шИИ» выпускает ще-ковые дробилки с верхним эксцентриком. Основные направления совершенствования конструкции - это установка упорных валов для уменьшения нагрузки на подшипники; гидравлические регулировочные системы и гидравлический клиновой фиксатор. Так, на щеко-
вой дробилке серии «Iron Giant» модель 3858 с загрузочным окном 970х1470 мм компания «Telsmith» устанавливает двойные гидравлические цилиндры, жестко сцепленные штоком поршня с подвижной щекой дробилки. При попадании в камеру недробимого элемента срабатывает уставка по давлению, и шток поршня оттягивает подвижную щеку до положения, при котором давление сбрасывается до номинального. Таким образом, недро-бимый предмет проходит через камеру дробления не причиняя ущерба узлам агрегата.
В России конусные дробилки крупного и редукционного дробления производятся в основном на ОАО «ОМЗ -Горное оборудование и технологии» (Уралмашзавод). Основным направлением в развитии проектирования этих машин является расширение типоразмерного ряда (ККД-500/75; ККД-900/140; ККД-1200/150; ККД-1350/160; ККД-
1500/180; ККД-1500/230; КРД-700/75;
КРД-700/100); применение гидроопоры дробящего конуса, гидравлического механизма регулирования разгрузочной щели, а образующая дробящего конуса должна быть крутонаклонной.
Конусные дробилки среднего и мелкого дробления производства ОАО «ОМЗ - Горное оборудование и технологии» имеют до 5-6 типов профилей броней подвижного и неподвижного конусов, тем самым, удовлетворяя потребности каждого заказчика. Кроме того, каждый типоразмер дробилок ОАО «ОМЗ - Горное оборудование и технологии» возможно изготовить с различным эксцентриситетом вала, с гидравлической системой защиты от попадания недробимых предметов, с механизированной системой разгрузочной щели, с улучшенной системой загрузки и распределения питания по кольцевому сечению приемного отверстия.
Кафедра «Горных машин и основ конструирования» Санкт-Петербургс-кого
горного института (технического универ-
ситета) предлагает изменить конструкции подвижного и неподвижного конусов, сделав их более пологими для увеличения числа шагов по камере дробления (зажатий кусков между бронями). Это безусловно окажет положительное влияние на качество продукта дробления.
Кафедра «Горных машин и комплексов» Уральского государственного горного университета разработала программу для расчета на ЭВМ рациональной камеры дробления конусных дробилок мелкого дробления с вариацией таких параметров как угол нутации дробящего конуса и частота качания конуса. Используя данную программу при проектировании конусных дробилок мелкого дробления можно добиться таких параметров машины, при которых удельная энергоемкость дробления принимает минимальное значение.
Выбор частоты качаний конуса следует производить с учетом комплекса факторов, в частности, физико-механических свойств перерабатываемого материала. При повышении крепости пород (при выемке руды на более низких горизонтах) целесообразно осуществлять дробление на пониженной частоте качаний, что позволит уменьшить износ броней, снизить инерционные нагрузки и нагруженность фундамента.
Наибольшие возможности в регулировании параметров дробления достигнуты ОАО «ОМЗ - Г орное оборудование и технологии» при создании экспериментального образца конусной дробилки с приводом качания конуса из группы вертикально расположенных гидроцилиндров. Такая конструкция дробилки обеспечивает независимое регулирование размера разгрузочной щели, степени и усилия дробления, работу дробилки «под завалом», защиту от попадания не-дробимых тел, а также исключает взаимодействие подвижной и неподвижной броней в случае отсутствия нагрузки. Экспериментальное исследование подтвердило эффективность предложенной
конструкции и позволяет приступить к созданию промышленного образца дробилки, способной адаптироваться под разрушаемую породу и осуществлять оперативное дистанционное управление процессом дробления.
Кроме того, кафедра «Горных машин и комплексов» Уральского государственного горного университета предлагает усовершенствовать конструкции конусных дробилок мелкого и среднего дробления за счет минимизации массы корпусных деталей, используя при этом расчет напряженно-деформированного состояния станины по методу конечных элементов.
По пути варьирования частоты качаний конуса и угла нутации, а также разработкой ступенчатой конфигурации броней конусов идут такие крупнейшие зарубежные фирмы как «Sandvik Rock Processing» (HYDROCONE), «KRUPP FOR-DERTECHNIK GMBH», «METSO MINERALS / NORDBERG», «PSP ENGINEER-IND».
Компания Telsmith кроме вышеперечисленного разрабатывает в конусных дробилках системы противовращения конуса при полной загрузке или во время запуска, а также применяет особый тип футеровки камеры дробления с твердосплавными вставками Silver Bullet.
Новое направление в совершенствовании дробильного оборудования показывает НПК «Механобр-Техника», создавая и развивая конструкции конусных инерционных и вибрационных дробилок. В конусных инерционных дробилках между конусами существует динамическая связь, т. к. в них вместо эксцентрика в качестве привода используется регулируемый де-балансный вибровозбудитель [1].
Схема такой машины позволяет воздействовать на частоту вибрации, параметры дробимого слоя, силу воздействия на материал.
Для управления центробежной силой приводной вибратор дробилки изготавливают из трех установленных друг над другом грузов, средний из которых при-
нимается по своему статическому моменту равным сумме крайних грузов и выполнен с возможностью поворота на 360о при фиксации в любом положении. Такая конструкция позволяет плавно менять центробежную силу вибратора, а, следовательно, и дробящую силу, развиваемую внутренним подвижным конусом дробилки. Кроме того, можно осуществлять пуск и остановку дробилки под завалом, а также исключить поломки дробилки от попадания в нее недро-бимых тел без использования каких-либо предохранительных средств.
В 1986 году профессор Шонерт запатентовал новый тип дробилок - это валковые дробилки высокого давления (измельчающие валки высокого давления - High Pressure Grinding Rolls).
Отличие пресс-валков от валковых дробилок с гладкими валками заключается в конструктивном исполнении валков (их поверхностей), которые изготавливают по трем вариантам: рифлеными; наварными (Hexadur), отшти-
фтованными (Durapin). Возможны следующие конструктивные исполнения валков: валки из прочных литых сегментов; кованые стальные валки с наварными или наплавленными слоями; цельнолитые валки. Основными узлами пресс-валков являются: валки, подшипники валков с корпусами, рама, гидравлическая система прижатия плавающего валка, приводы валков. Сила, действующая на находящийся между валками слой материала, передается посредством гидроцилиндров и составляет 50 кН на 1 см ширины валка (при диаметре валка 1 м) [2].
На ОАО «Новокраматорский машиностроительный завод (НКМЗ)» в настоящее время создают шнекозубчатые дробилки для крупного дробления руды и нерудных ископаемых, склонных к налипанию. Основные достоинства шнекозубчатых дробилок - простота конструкции и удобство в эксплуатации, низкая удельная металлоемкость, небольшая высота дробилки,
отсутствие динамических нагрузок на фундамент и возможность установки на подвижном шасси. В процессе работы дробилки материал подается на вращающиеся навстречу друг другу зубчатые шнеки. Крупные куски захватываются зубьями, раздавливаются и в измельченном виде проходят через разгрузочную щель между шнеками вниз. Мелкая фракция просыпается между зубьями без измельчения, как через разгрузочную щель, так и вдоль боковых стенок дробильного корпуса. К настоящему времени на ОАО «НКМЗ» освоены два типоразмера шнекозубчатых дробилок: ДШЗ-500/140 и ДШЗ-1000/320 [3].
Ударные дробилки находятся на пороге массового внедрения в технологический процесс рудоподготовки. Эти машины обладают большими возможностями для совершенствования конструкции.
Широкое распространение и успех дробилок «Бармак Ротопактор» в конце XX века обеспечили популярность принципу центробежно-ударного дробления, который до этого не рассматривался в качестве серьёзной альтернативы традиционному методу измельчения путем раздавливания, реализованному в щековых и конусных дробилках. Хотя дробилки «Бармак Ротопактор» реализуют принцип дроб-ления «в слое», шире стали применяться и дробилки, дробящие по принципу «кусок о броню».
С середины 80-х годов к производству и модернизации дробилок данного типа приступили фирмы «Бармак Америка» (США), «Крофт Имприсэ» (Великобритания), а также те фирмы, которые ранее уже выпускали данную продукцию, в частности, конструкции типа «Tornado» или «Spokane». Среди крупнейших зарубежных фирм, выпускающих центробежно-ударные дробилки с вертикальным валом, можно отметить такие как Metso Minerals, Sandvik, Thyssen Krupp, Telsmith, Alta (Чехия). Компания «Сидэррэпидс Айова» (США) выпускает
дробилки VSI с электрическим и дизельным приводом. Открытый ускоритель снабжен разгонными ребрами, выполненными из материала с высоким содержанием карбида хрома. Отражательная поверхность состоит из угловых отбойных плит, установленных на кольцевой обечайке. С целью снижения износа отбойных плит обечайка может быть повернута вокруг своей оси. «Kolberg Pioneer» (США) - одна из крупнейших американских компаний, выпускающих дробилки центробежно-ударного типа. Конструкция дробилки близка к «Barmac», характеризуется низким абразивным износом вследствие реализации принципа дробления «в слое». Компания Krupp (Германия) также выпускает центробеж-но-удар-ные дробилки серии «Тайфун» [4].
В России центробежно-ударные дробилки производят ОАО «Уралмеханобр-Инжиниринг» (серия ДЦ), НПО «Урал-Центр» (Минск-Магнитогорск) и ЗАО «Новые технологии», Санкт-Петербург (серия «Титан»). Наибольшее распространение получили дробилки серии «Титан».
Дробление материалов в центробежных дробилках ударного действия производится за счет высокой центробежной силы, которая разгоняет загружаемый материал и направляет его на отражательную плиту или пласт из измельченной породы в камере дробления (принцип самофутеровки).
В дробилках и мельницах серии «Титан» была реализована конструкция само-балансирующего опорного узла вращаю-
1. Арсентьев В.А., Вайсберг Л.А. и др. Производство кубовидного щебня и строительного песка с использованием вибрационных дробилок. -С.-Пб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. - 112 с.
2. Денегин В.В. Измельчительные валки высокого давления: Конструкция, достижения, проблемы // Горная техника, 2004. - С. 120-126.
щейся системы на воздушном подвесе. Благодаря простой, но эффективной и надежной конструкции, удалось решить ряд проблем, которые ранее считались неразрешимыми. Опора представляет собой две полусферы, в зазор между которыми нагнетается воздух. Требуется небольшое давление воздуха, достаточно типового напорного вентилятора. Роторная часть «всплывает» и выбирает ось вращения под действием внешних факторов. При этом значительно снижается чувствительность к дебалансу (по сравнению с подшипниковыми аналогами - до 5-10 раз) [4].
Практически устраняются технические ограничения на размеры и скорость вращения роторных систем: диапазон линейных скоростей при центробежной дезинтеграции увеличивается до 100 м/с и более. Диаметры роторов, а вместе с ними и единичная производительность оборудования ограничены только техническими возможностями машиностроительных предприятий и условиями транспортировки.
Выводы
Основными направлениями совершенствования дробильно-размольного оборудования являются как интенсификация рабочих процессов дробления и измельчения традиционных видов оборудования, так и изыскание новых эффективных рабочих процессов и разработка технических решений для их реализации.
Анализ конструктивных и технологических решений по совершенствованию оборудования имеет общий характер, так как эта информация является закрытой.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Барабанщиков В.Н., Попов Г.И., Шепель О.В. Новое оборудование АО «НКМЗ» для дробления материалов // Горные машины и автоматика, 2003. - № 8. - С. 20-21.
4. Титан Издание ЗАО «Новые технологии», 2005. - № 03.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------
ЛагуноваЮ.А., Лазарев Е.А., Жиганов П.А. - Уральский государственный горный университет.
------
^-------
--------------------------------- © П.И. Пахомов, Т. В. Лядышева,
2006
УДК 622: 658. 513
П.И. Пахомов, Т.В. Лядышева
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ПОДЪЕМНЫХ МАШИН С ДЛИТЕЛЬНЫМ СРОКОМ СЛУЖБЫ
Семинар № 20
одъемная машина элемент слож-
Л. Л. ной системы (шахты, рудника, жилого дома и т. д.), нормальное функционирование которого определяется рядом важных факторов. Поэтому главным критерием оценки надежности подъемных машин является их безотказность, то есть способность непрерывно сохранять работоспособность.
Для сохранения высокого уровня работоспособности, подъемная машина должна быть ремонтно-пригодна, то есть приспособлена к выполнению технического обслуживания. Учитывая высокую стоимость приобретения и монтажа подъемных машин, а также необходимость длительной остановки ствола шахты (при за-
мене машины), важным критерием надежности является долговечность, то есть свойство сохранять работоспособность до предельного состояния.
Каждый из перечисленных критериев оценки надежности, в процессе эксплуатации, характеризуется конкретными показателями, так как на элементы подъемника действуют стационарные нагрузки, величины которых определяются весом поднимаемого груза, степенью уравновешенности подъемного каната и силами инерции движущихся масс в период неус-тановившегося движения. Эти нагрузки можно определять величиной крутящего момента на коренном валу подъемника
