CC BY
53
УДК 622.232:539.538
А.И.Зимин, Ю.П.Каиусик, И.А.Зимин, Ю.В. Горелоц *
Уральский государственный технический университет - УПИ Уральская государственная академия путей сообщения*
ПРОФИЛИРОВАНИЕ КАМЕРЫ ДРОБЛЕНИЯ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК С УЧЕТОМ ИЗНОСА БРОНЕЙ
Эффективность работы технологических схем с дроблением на современном этапе определяется крупностью и гранулометрическим составом продукта дробилок мелкого дробления, в значительной мере определяемых профилем камеры дробления.
В настоящее время наиболее широкое применение находят конусные дробилки; известные методики профилирования дробящей и калибрующей зон дробящего пространства конусных дробилок мелкого и среднего дробления [2,5,6] недостаточно полно учитывают характер износа футеровки. Исключением является крупная конусная дробилка, оснащенная футеровочными бронями с профилированной рабочей поверхностью, которая с целью поддержания эффективности процесса дробления при износе броней выполнена с радиусами кривизны броней корпуса и подвижного конуса, учитывающими форму поверхности, приобретаемой при изнашивании [1]. Радиусы рассчитываются с учетом конструктивных и кинематических параметров дробилки, физико-механических свойств, крупности исходного материала и продукта дробления и типоразмера дробилок. Восстановление параметров зоны дробления возможно за счет перемещения конуса вверх.
Близкой к решению проблемы является работа [4], где сделана попытка профилирования с учетом характера износа футеровки броней дробящих органов: существенным недостатком этой футеровки является высокая техническая сложность проектирования профиля камеры дробления в виде цепной линии (катеноиды) и переменного по высоте камеры дробления угла захвата, значение которого предложено определять с учетом физико-механических свойств дробимых руд.
Основным недостатком существующих методик профилирования футеровки является недостаточно полный учет характера изнашивания броней на разных стадиях их изношенности.
Многолетние наблюдения за характером изнашивания броней на предприятиях АО Уралнеруд и других организациях, обобщение опубликованных данных [4,7,8] и результаты наших исследований позволили сформулировать принципы, обеспечивающие формирование дробящего пространства конусных дробилок с учетом характера изменения последнего в процессе изнашивания.
Интенсивность изнашивания броней одного типа из обычно применяемой стали 110Г13Л меняется в зависимости от условий эксплуатации, а характер изнашивания остается практически неизменным [7].
Изучение харктера изнашивания броней показало, что качественная картина изменения формы камеры дробления вначале определяется исчезновением границ ("углов") между зонами.
Как будет показано ниже, интенсивность изнашивания в зоне дробления значительно ниже, чем в зоне калибровки, где изнашивание происходит практически параллельно образующей, что приводит к постепенному увеличению длины калибрующей (параллельной) зоны, уменьшению и исчезновению зоны дробления (рис. 1). Это обусловливает существенное ухудшение условий поступления материала в дробилку, снижение пропускной способности и качества дробления. Наиболее заметно снижение эффективности дробления при церсработкс абразивных пород и руд, вызывающих интенсивное изнашивание броней.
Сохранение показателей эффективности процесса дробления (производительности, степени дробления и др.), а также увеличения ресурса броней при переработке высокоабразивных материалов наиболее просто достигается тем. что дробящая зона футеровки выполнена в виде двух
165
Рис.1. Форма камеры дробления неизношенных (а) и изношенных на 60 % по маеее (б) броней существующей (1) и предлагаемой (2) конструкции
конусов с различными параметрами (см.рис.1); при этом зона 2 служит приемной зоной, а оставшаяся часть зоны I (¡^ соответствует по углу захвата зоне дроблении существующих конструкций футеровочных колец.
При этом приемная зона дробилок мелкого дробления имеет трапециевидное сечение, размеры которого регламентируются по длине (г^г^ и ширине (В,1 и В1 на рис.2 и 3). Указанные размеры обеспечивают выполнение условия: при износе броней на 60 % по массе, соответствующей выбраковке их в условиях эксплуатации, осуществляется эффективный захват кусков размером 6 на закрытой стороне камеры дробления (см.рис.2.).
Размеры приемной зоны ( В1) определяется из геометрических соотношений (см.рис.2;3) в
виде:
где В - размер открытой приемной щели, с1 - наибольший размер кусков на входе; к=1/с! -относительная длина неизношенного участка приемной зоны при выбраковке брони; 5кжкд -линейный износ броней неподвижной (н) и конуса (к) по нормали к образующей в разных зонах камеры дробления; а- угол захвата в приемной зоне; гп и го - геометрические размеры, соответствующие началу и концу приемной зоны; Б - ширина разгрузочной щели.
Линейный износ броней при неизменных условиях работы (переработка материалов с одинаковыми физико-механическими свойствами при постоянных режимах работы) с достаточной для практических целей точностью выражается формулой [3]:
В1 =<1[1 +к$т(<х/2)]+25кж , гп-го=(В-5У12с18(оо7)]=(В'-8)/[218(аЛ)] ,
(1) (2)
где - постоянные для неподвижной и брони конуса коэффициенты, зависящие от типа (исполнения) дробилки, физико-механических свойств дробимого материала и других факторов; (1(1) - средний размер куска в рассматриваемой зоне камеры дробления.
Рис.2. Схема к определению размеров приемной зоны
Рис.3. Параметры предлагаемой камеры дробления и конструктивные размеры броней для КМДТ-2200 (по черт. 1275.05.317 ОГК ГМ УЗТМ)
В дробилках существующих констуркций для оценки характера изнашивания броней можно принимать на входе в дробилку с!=В/1,176, на входе в зону калибровки (ЛБ, где ¡-степень измельчения, Б - ширина разгрузочной щели [5].
Анализ соотношений величин линейного износа броней в зонах дробления и калибровки показал, что это соотношение при переработке руд и гранитов Уральского региона находится в пределах от 1:4 до 1:6,17, в среднем 1:5,1.
При выборе угла захвата использован известный принцип Л.Б.Лсвенсона, применяемый при проектировании дробильных машин: угол захвата, сохранившийся на полностью изношенных бронях не должен быть больше двойного угла трения дробимого материала. В основу выбора угла захвата приемной зоны положены результаты наших исследований изменения коэффициентов трения при различных (в том числе отрицательных) температурах, позволяющие учесть реальные условия эксплуатации дробильного оборудования в зимний период.
Учтены основные результаты исследований В.Д.Руднева по выбору угла захвата камеры дробления в зависимости от углов трения при движении кусков и геометрическими параметрами камеры [6]. Использованы результаты исследований В.И.Кляцкого по выбору угла захвата в зависимости от физико-механических свойств руд и пород [4].
На основе обобщения перечисленных выше исследований установлено, что наиболее полно условиям эксплуатации отвечает угол захвата, находящийся в пределах 19-20°: это значение принято в качестве основного в предлагаемой конструкции приемной зоны.
Ограничения по длине приемной зоны (r^-rj устанавливаются с учетом известных исследований движения дробимого материала в камере дробления, выполненных Б Д Котельниковым, В А.Масленниковым, И.И.Блехманом с учетом деления продукта питания на фракции, дробящиеся на разных участках камеры дробления. Из расчета минимального (однократного) числа зажатий куска это ограничение можно записать в виде rn-ro£3d для неизношенных броней.
Ограничения по размерам приемной щели В1 определяются возможностью работы дробилок существующих конструкций с предлагаемыми бронями, при этом обязательным условием является В'>В, где В - размеры приемной щели дробилок существующих конструкций.
Длина зоны дроблния 10(см.рис.1) уменьшается за счет наличия приемной зоны, зона калибровки формируется по известным принципам [5] и не отличается от дробилок существующих конструкций.
Предложенная методика формирования камеры дробления показана ниже на примере наиболее широко применяющихся дробилок КМД-2200. Традиционно используемые брони регулирующего кольца и конуса, имеющие толщину .80 мм, изнашиваются по толщине на 50 мм, после чего подлежат замене в результате появления трещин.
С учетом для неизношенных броней зависимости B=l,176d выполнена оценка значений параметров, входящих в (1) из соотношения (1+ ksin(a/2)]=l,176.
Угол захвата дробилок КМД находится в диапазоне 8-12°, чаще всего последний составляет 9-10°. Из условия ksin5°=0,176 получается к=1,95; фактическое же значение кф=(750-350)/85=4,75 указывает на возможность уменьшения длины зоны дробления. Для к=1 и
а=21° обеспечивается наибольшее значение В1 по (1), эта величина наиболее соответствует рекомендуемому значению B'=l,18d.
Опыт эксплуатации дробильного оборудования на предприятиях Уралнеруда и Шарташском каменно-щебеночном карьере показал, что интенсивность изнашивания броней по толщине практически постоянна. Это обеспечивает определенную периодичность их регулировки Учитывая приведенные выше соотношения линейного износа разных зон камеры дробления (3), а также результаты эксплуатации (1:5,1), в зоне дробления принимается в расчет
б(он-50/5,1*10 мм, а В'-100+2-10-120 мм.
Для полученных выше значений (г^г^) составит: rn-ro=[l 10-(5 15)]/2tg 10,5°)=270 мм, а из условий захвата куска: гп-го =85 • 3=255 мм.
Поскольку величина радиуса брони регулирующего кольца в приемной зоне находится в зависимости от пропускной способности (производительности) дробилки, диаметра наибольшего куска и частоты качаний конуса, этот размер целесообразно оставить неизменным 1^=1340 мм (см.рис 3). Размер брони конуса в верхней части выбран из условия увеличения приемной зоны в бронях существующей конструкции до полученного значения В1 и принят равным 01200 мм.
Остальные размеры определяются обоснованной выше величиной угла захвата и (а=21°) и принятым значением: г -го =250 мм.
Указанные изменения конструкции броней привели к изменению соотношений размера приемной щели на открытой и закрытой сторонах дробилки от 2 до 1,5, что способствует меньшему изменению формы и размеров камеры дробления при изнашивании.
Промышленная проверка предлагаемой методики осуществлена в условиях Шарташского каменно-шебеночного карьера и подтвердила промышленную применимость и полезность технического решения: снижение производительности дробилки составило 12 % вместо 32, выход товарного класса (+5 мм) остался на уровне не менее 80,3 % вне зависимости от климатических условий, а также температуры окружающего воздуха.
Экономический эффект, получений от применения футеровки предложенной конструкции, составил 361,9 тыс.руб. в ценах 1990 г.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. A.c. 1505577, СССР. Конусная дробилка /А.И.Зимин, В М.Батятин, Е.М.Титиевский • Опубл.
в БИ №33. 1989.
2. Блсхман И.И., Иванов H.A. О пропускной способности и профилировании камеры дробления конусных дробилок //Обогащение руд. - 1979. - №1. - С.20-27.
3. Зимин А.И., Бороховнч А.И., Фаддеев Б.В. Расчет абразивного износа щековых дробилок// Строительные и дорожные машины. - 1981. - №2. - С. 11-12.
4 Клинкии В.И. Профилирование камеры дробления конусных дробилок мелкого дробления по критериям максимальной износостойкости броней и качества продукта дробления//Строительные и дорожные машины. - 1985. - №2. - С.24-25.
5. Кубачек В.Р., Масленников В.А., Девяткин Ю.А. Дробящее пространство котсных дробилок мелкого дробления //Горный журнал. - 1972. - №1. - С.73-77.
6. Руднев В.Д. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления. - Томск: Изд-во Том.ун-та. 1988.
- 120 с.
7. Солод Г.И., Шахова К.И., Русихин В.И. Повышение долговечности горных машин. - М.: Машиностроение, 1979. - 184.
8 Тнтневский Е.М., Русихин В.И. Повышение эксплуатационной надежности конусных дробилок на горно-обогатительных комбинатах. - М.: Недра. 1978. - 173 с.
УДК 622.232.83:622.233.5
Н.В.Ахлюстина, Б.В.Хабибулин
АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ УДАРНЫХ УСТРОЙСТВ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Анализ рабочих процессов импульсных систем выполняют с учетом источников питания и классифицируют их по механизмам: на электроимпульсные, дизельные, пневматические, гидравлические и гидропневматические.
Электроимпульсные молота
Известны следующие конструкции молотов:
электромеханические с пружинным ударным механизмом и с жесткой связью бойка; электрические компрессно-вакуумные; электромагнитные со свободным выбегом бойка; виброударные. ~
