Совершенствование технологического процесса сортировки нерудных материалов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 6326

DOI: 10.21285/2227-2917-2016-2-153-160

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СОРТИРОВКИ

НЕРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

© М.А. Макаров, Ю.И. Чеботарев

Рассмотрены вопросы кинематики вибрационного грохота как с направленными колебаниями, так и с круговыми. Полученные зависимости позволяют определить рациональные значения основных параметров кинематики грохотов с направленными колебаниями, которые обеспечивают оптимальную производительность, однако сложная зависимость параметров траекторий бросков слоя материала на грохоте с круговыми колебаниями от его кинематики не позволяет использовать существующие формулы скоростей транспортирования для получения соответствующих соотношений. Для решения данной задачи была рассмотрена модель грохота с направленными колебаниями, которая при равнозначных параметрах А, w, а и vm с круговым грохотом характеризовалась бы условным параметром угла наклона грохота. При данных условиях определение оптимальной кинематики кругового грохота может быть осуществлено по изложенным формулам математической модели грохота с направленными колебаниями. Для этого необходимо задать предполагаемой модели кинематические параметры кругового грохота и затем определить оптимальный угол наклона грохота.

Ключевые слова: вибрационный грохот, режимы грохочения, кинематика грохота, траектория броска, направленные колебания, круговые колебания, скорость транспортирования.

IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF SORTING OUT

OF AGGREGATES

© M.A. Makarov, Iu.I. Chebotarev

We considered the questions of cinematics of vibrating screen with both directed movements and circle ones. Received relations allow to define rational indexes of main cenematics parameters of screen with directed movements which provide optimal productivity, however difficult relation of course parameters of throws of material layer on the screen with circle movements to its cenematics does not allow to use the existing speed formulas of transportation to get the necessary proportions. In order to solve this task we considered the screen model with directed movements, which would be characterized by the conditional parameter of the incline angle of the screen at equal parameters А, w, а и vm. under these conditions the definition of optimal cinematics of circle screen can be executed according to the suggested formulas of a mathematic model of a screen with directed movements. For this it is necessary to set cinematic parameters of a circle screen for the suggested model and then to define optimal incline angle of the screen.

Keywords: vibrating screen, screen mode, cinematic screens, course of flow, directed movements, circle movements, speed of transportation

Прогрессивным технологическим способом, позволяющим значимо понизить производственные затраты, а в некоторых случаях и увеличить качество конечного продукта, считается деление размельченного материала. Впрочем, по принятой в большинстве случаев технологии и с использующимся оборудованием это требование в значимой мере не удовлетворяется.

Важной операцией в сортировке нерудных материалов считается грохочение. Его эффективность все еще остается очень актуальным вопросом на производстве.

Значительны достижения в усовершенствовании грохочения как обогатительного процесса, без которых нельзя было бы однозначно понять существующую проблему повышения его эффективности [2, с. 69-71].

Рассмотрим математическую модель рабочего процесса вибрационного грохота.

В основе грохочения лежит закономерность, которая представлена формулой [1, с. 210-250]

1 (D - d )2

Р = — =

(D + B)2

(1)

где D - размер квадратных ячеек грохота; В - толщина проволок сита грохота; пб - число бросков зерен на сите грохота; d - размер шарообразных частиц. Условие (1) возможно, если Ку = 1,5...3,3.

Наиболее явно оно должно проявляться при строго цикличных режимах перемещения материала по ситу грохота при условии

?

n* = n = б max

m

У T

(2)

где Т - период колебаний грохота, с; п^ - максимальное количество бросков (пере-

б max

мещений слоя на сите) грохота при 1 = const; tm - время транспортирования материала по ситу грохота.

Значение п- напрямую влияет на граничную крупность зерен продуктов гроб max

хочения, т.е. условие (2) является определяющим оптимальные параметры кинематики грохота.

Данные значения могут быть найдены в результате действий, представленных на

рис. 1.

Рис. 1. Схема броска слоя материала на сите за цикл колебания

При tm = const и Т = const значения станут постоянными и отдельные перемещения

слоя материала по ситу в течение циклов колебаний будут неизменны.

L

I =

= const,

n

(3)

6 max

где L - длина сита грохота, что позволяет рассмотреть движение материала в пределах одного периода Т.

Перемещение I образуется при перемещении слоя по линии движения броска и колебательным перемещением самого сита грохота:

I — 11 + Л, (4)

где I - проекция линии движения броска на плоскость сита грохота; II - элемент движения, образуемый перемещением сита грохота.

Исходя из выражений (2) и (3), скорость перемещения материала равна

I ■ (

где ы - круговая частота колебаний.

На основании формул (5) и у — к * 30 ^ т , где К - коэффициент, зависящий от

т ■ tgY

фракции и толщины слоя материала, который равен 0,6...0,8; t - число колебаний в мину-

_ t

ту; т - численность бросков на грохоте (определяемое по формуле т — т , где t - время

нахождения материала на сите грохота; Т - время броска материала), полученное оптимальным соотношение параметров А, а, у для найденного по формуле (3) значения Г.

1 - J2п ■ cos y ,

tga = ±--У---=L=, (6)

k2 ■g 40 A- ^¡2п sin y

где k2 - коэффициент, учитывающий наличие в исходном материале зерен мелкого класса (при 1 < Ал/2^ ■ cos y угол а - отрицателен), которые могут быть приняты частично, как заданные [5].

Находим оптимальную частоту колебаний

a = ^, (7)

где <р0 фаза отрыва материала от сита грохота, <р& - фаза падения материала на сито грохота.

Отсюда дальность траектории равна

= 2 ■ v2 sin y1 ■ cos- (a1 + Y')

1 о = 2 1 ,

g cos ■ a

где g - средняя удельная производительность по питанию; а - угол наклона грохота; Y -угол направления колебаний грохота,

2 ■ v0 sin y1

t =-1--^ (8)

g cos a

Начальная скорость броска

U0 = A -a ■ cos (p0. (9)

Подставляя в формулу (7) выражения (8) и (9), находим

с =

Л

í \ g cos a1 nrw

(<Pb -ъУт-г---(10)

2- A -cos^0 sin Y

Выражаем ф0 и фь через известные параметры, исходя из формулы

V = *. -1

с Sin y

при t < Т получаем

, ч Kv -1 ,„2 ,ч cos a-cos y cos(a + yU-^y- - (KV -1) +-

(Vb -Po)2sin Vo = Vm

4ж

cos a

A • со cos(a + y)

На основании формулы (5) находим, что

(Vb - Vo) sin Vo = —

21 cosa

= a.

(11) (12)

A cos(a + у)

Исходя из анализа зависимости <0 и <ь от К (рис. 2) видим, что связь между <р0и а в интервале <0= 0,65... 1,35 близка к линейной.

Из уравнения прямой на графике рис. 2 получаем [7]

<0 - 0.65 = a -13.0

1.35 - 0.65 3.0 -13.0. ( )

По формуле (13) определяем однозначное выражение <0 через а:

<0= 1,56 - 0,07а. (14)

Режимы, характеризующиеся значениями Ку, = 1,0-2,0, включают в себя и режимы, подходящие для окончательного грохочения (Ку, = 1,6-1,8).

13 12 11 10 9

3 7 S 5

4 3

Kv=2,0

V JÍVr ----- 1В.......

Kv— 1

i N

\ tv. I-',А

v í

. Kv= 1,2

- ГК7=Т, ^■ЧС--

■ ■ - - — h——■ -

2,0 1,9

1.6 1.7 1.6 1,5 1,4 1,3

1.2 1,1 1.0

Kv

0,6 0.7 0,8 0,9

1,1

1,2

1,3

1.4

фо (рад)

Рис. 2. Зависимость критерия а от <р0

В таком случае на основании формулы (12) получаем <ь =

a

sin р0

■ + Vo

Вычислим угол б между плоскостью сита и прямой, ограничивающей линию движения броска, входящий в формулу (10) как б = y - y1 = a1 - a.

Для начала находим составляющую перемещения

I1 = A • cos y • (sin р0 + sin pb). (15)

Так как 11 = 11 ■ ^^, то на основании выражения (5) получаем, что tgб =

tgЬ I -1!

Примененные формулы скорости транспортирования для формул В. Клюге и В.А. Олевского с одинаковыми условиями дают несколько отличающиеся значения скоростей. В среднем по выражению В. Клюге они превышают значения скоростей, полученные по формуле В.А. Олевского, в 1,35 раза [3, с. 175-178] (таблица). Формула В. Клюге:

A■а cos(y + о)

I

V = ■

4к

cos a

' (Vb -Vo) •sin Vo.

(16)

Формула В.А. Олевского:

¡2

у — — ■Л^( 41 + (К^^ 10 3tga■tgy)■cosу, (17)

где Ка - коэффициент пропорциональности, зависящий от условий грохочения, равный 0,5...0,6; q - удельная производительность для средних условий грохочения.

Расчет скоростей транспортирования по формулам (16), (17) [7]

Параметры грохочения № п/п

1 2 3 4

А, мм 1,365 1,45 0,65 0,6

238 238 300 314

У, град 20 20 20 20

К (б/ р) 2,8 2,9 2,04 2,04

^ рад 0,34 0,3 0,626 0,626

sin р0 0,335 0,293 0,588 0,588

(Pb, рад 6,2 6,4 5,31 5,31

PbPü , рад 5,86 6,1 4,68 4,68

(Pb - Pü)2 34,5 37 22 22

SinPo(Pb - Pü) 11,5 10,9 12,9 12,9

Vm по 1,33, мм/с 280 285 188 183

Vm по 1,34, мм/с 260 329 162 169

Vm по 1,36, мм/с 216 230 130 128

Vm по опытам 216 233 130 130

Сопоставив обе формулы с помощью найденного коэффициента пропорциональности, корректируем значение а на основе формулы В.А. Олевского (17), вычисленное по уравнению (12), и значение ср0, найденное из выражения (14):

Далее получаем, что

ж

(р0 =--0.05a.

Г0 2

„ „ 1 cosa

a = 2.7----. (18)

A cos- (a + y)

Согласно формуле (4) относительная средняя скорость перемещения слоя в отрыве ерхности сита вычисляется сумм плоскости сита и перемещения сита vl:

от поверхности сита вычисляется суммой средних скоростей перемещения слоя V1 вдоль

I +11

v =-1—— = v1 + v1. (19)

На основании выражений (7) и (15) получаем:

A -a ■ cos y ■ (sin p0 + sin

v1 =■

, cos(a + Y)

v = vn v 7

0 1 cosa

Тогда, исходя из формул (4) и (5), скорость vm = v ■ ———, а время tm = L .

2п vm

В результате по полученным зависимостям можно произвести расчет оптимальной кинематики грохота, обеспечивающей требуемое значение единичного перемещения слоя материала на сите и согласующейся с оптимальной производительностью грохота.

Для более точного расчета необходимо сравнить значения I1, найденные по формулам (16) и 11 = 10 ■ cos б, а также определенные по уравнениям (17) и (19) значения скоростей vm.

m

Сложная зависимость параметров траекторий бросков слоя материала на грохоте с круговыми колебаниями от его кинематики не позволяет использовать существующие формулы для получения соответствующих соотношений скоростей транспортирования, как показано в выражении (6). Таким образом, оказывается практически невозможным использование в данном случае уравнения (11) из-за отсутствия согласованности величин 1 и w, которая требуется на основании формул (10) и (18) [8].

Однако вполне возможна некоторая модель грохота с направленными колебаниями, которая сочетала бы с круговым грохотом равнозначные характеристики А, w, а и vm. А все различия параметров траекторий бросков слоя материала на грохоте приводили бы их к эквивалентным по L траекториям, найденным для данной модели.

Бесспорно, относительным для модели остается единственный параметр - это угол наклона грохота у. Он может быть найден опытным путем, либо методом измерения скорости транспортирования материала на грохоте, или путем расчета с подстановкой значений А, w и а в формулу (17), откуда при K2 ■ g -10 3 = 5 выходит, что

. ТЛ - b ±л/b2 - 4ac

sin Y =-,

2a

где

a = 25 ■ tg — + 1;

b = 10 ■ vm ■ tga .

0.707 • A •a 10 • v2

m

c =--1. (20)

0.5 ■ A2 ■a2

При этом для грохота с круговыми колебаниями обязательно должно выполняться условие цикличности перемещения материала по ситу, которое определяется соотношением

30 g 1

cb = т < 54 , где sin — 0 = —■ cos a = —.

д/sin — 0 A ■ a> K

Далее следует, что при некотором изменении угла наклона грохота и его модели с направленными колебаниями (на одну и ту же величину) будем наблюдать на обоих грохотах достаточно близкие значения скоростей транспортирования, т.е. Y = const по формуле (17).

Для этого с учетом специфики зависимости um = f(a) для кругового грохота необходимо определить наиболее общую для всех случаев «точку отсчета», являющуюся при регулировании угла наклона грохота первоначальной, которая при наклонном грохочении лежала бы в пределах углов. За данный угол желательно принять 15° (примерно), его регулировка до оптимального значения в обе стороны не будет сильно отражаться на постоянстве угла y модели при одинаковом с грохотом повороте ее относительно горизонтали. При данных критериях определение оптимальной кинематики кругового грохота может быть произведено по представленным формулам математической модели грохота с направленными колебаниями. Для этого у предполагаемой модели необходимо задать кинематические параметры кругового грохота А, w при а =15° и вычислить угол у по уравне-

нию (20) и заданной скорости vm кругового грохота (полученной из опыта или вычисленной теоретически). Затем отыскать оптимальный угол наклона грохота по формуле (6) [6].

Таким образом, выше были рассмотрены математические модели грохотов с круговыми и направленными колебаниями. Полученные зависимости позволяют определить рациональные значения основных параметров кинематики грохотов, которые обеспечивают лучшую производительность.

Статья поступила 19.01.2016 г.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вайсберг Л.А., Картавый А.Н., Коровников А.Н. Просеивающие поверхности грохотов. М.: ВСЕГЕИ, 2007. 250 с.

2. Голушкова С.В., Сиваченко Л.А. Процесс грохочения зернистых материалов. М.: Изд-во «Белгород», 2005. 176 с.

3. Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Проблема тонкого грохочения влажных материалов и ее решение. М.: Недра, 2010. 190 с.

4. Сиваченко Л.А., Голушкова О.В., Хононов Д.М., Руссиян А.А.. Оборудование с адаптивными свойствами для рудоподготовки // Горный журнал. 2005. № 6. С. 55-59.

5. Сиваченко Л.А., Качанов К.В. Физические процессы, протекающие в пружинном просеивателе // Сб. докл. X междунар. конф. «Технология, оборудование и сырьевая база горных предприятий промышленности строительных материалов». Могилев: ГУ ВПО, 2007. С. 98-120.

6. Avallone E.A., Baumeister T., Sadegh A.M. Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers. 14th edition. The McGraw-Hill Companies Inc (USA), 2010. 130 p.

7. Budynas R.G., Nisbett J.K. Shigley's Mechanical Engineering Design. McGraw Hill Primis, 2011. 80 p.

8. Jones F.D., Ryffel H.H., Horton H.L., Oberg E. Machinery's Handbook. 34th edition. Industrial Press. (USA), 2010. 110 p.

REFERENCES

1. Vaisberg L.A., Kartavyi A.N., Korovnikov A.N. Proseivayushchie poverkhnosti grok-hotov [Deck plates]. Moscow, VSEGEI Publ., 2007. 250 p.

2. Golushkova S.V., Sivachenko L.A. Protsess grokhocheniya zernistykh materialov [Screen process of granular materials]. Moscow, Izd-vo "Belgorod" Publ., 2005. 176 p.

3. Perov V.A., Andreev E.E., Bilenko L.F. Problema tonkogo grokhocheniya vlazhnykh materialov i ee reshenie [Problem of thin screen process of wet materials and its solution]. Moscow, Nedra Publ., 2010. 190 p.

4. Sivachenko L.A., Golushkova O.V., Khononov D.M., Russiyan A.A. Oborudovanie s adaptivnymi svoistvami dlya rudopodgotovki [Equipment with adaptive qualities for ore preparation]. Gornyi zhurnal - Mountain register, 2005, no. 6, pp. 55-59.

5. Sivachenko L.A., Kachanov K.V. Fizicheskie protsessy, protekayushchie v pruzhin-nom proseivatele [Physical processes, which go in a spring screener]. Sb. dokl. X mezhdunar. konf. "Tekhnologiya, oborudovanie i syr'evaya baza gornykh predpriyatii promyshlennosti stroitel'nykh material" [Book of reports of X international conference "Technology, equipment and commodity base of mountain companies of the production of building materials"]. Mogilev, GU VPO Publ., 2007, pp. 98-120.

6. Avallone E.A., Baumeister T., Sadegh A.M. Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers. The McGraw-Hill Companies Inc (USA), 2010. 130 p.

7. Budynas R.G., Nisbett J.K. Shigley's Mechanical Engineering Design. McGraw Hill Primis, 2011. 80 p.

8. Jones F.D., Ryffel H.H., Horton H.L., Oberg E. Machinery's Handbook. Industrial Press. (USA), 2010. 110 p.

Информация об авторах

Макаров Максим Александрович, магистрант кафедры городского строительства и хозяйства, e-mail: dark-87@list.ru, Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Чеботарев Юрий Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры строительных дорожных машин и гидравлических систем, е-mail: chebotarev-1948@gmail.com, Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Information about the authors

Makarov M.A., candidate for a master's degree, Urban development and economy, email: dark-87@list.ru, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Chebotaryov Y.I., candidate of technical sciences, associate professor of the Department of Construction Machinery and Hydraulic Systems, е-mail: chebotarev-1948@gmail.com, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

УДК 338.46

DOI: 10.21285/2227-2917-2016-2-160-166

ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ ОБЪЕКТОВ

НЕДВИЖИМОСТИ, НАХОДЯЩИХСЯ В СТАДИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

© О.В. Никишина, О.Б. Никишина

Обосновывается необходимость проведения кадастрового учета объектов недвижимости, находящихся в стадии строительства, рассматриваются основные негативные факторы отсутствия учета таких объектов. Предлагается перечень сведений, которые должны быть описаны при кадастровом учете незавершенных строительством объектов. Отмечается, что важнейшим этапом проведения кадастрового учета объектов незавершенного строительства является строительно-техническая экспертиза таких объектов, которая, наряду со стандартными сведениями (площадь, объем, этажность и проч.), позволяет установить специфические сведения для незавершенных объектов, такие как фактическое техническое состояние объекта, степень строительной готовности, возможность дальнейшего строительства и проч. Приводятся параметры конструкций, контролируемых при обследовании объектов, находящихся в стадии строительства. Рассматриваются основные проблемы конструкций, выявляемые при проведении строительно-технической экспертизы объектов незавершенного строительства, не законсервированных в должном порядке.

Ключевые слова: строительно-техническая экспертиза, недвижимость, незавершенное строительство, кадастровый паспорт, инвентаризация, техническое состояние.