CC BY
28
Рис. 3. Трудоемкость послойной выемки предварительно разрушенных пород и транспортировки различным горнотранспортным оборудованием : 1 - бульдозер + погрузочник + автосамосвал; 2 - самоходный скрепер + трактор - толкач; 3-скрепер со шнековой загрузкой
тоте вращения шнеков 30 об/мин позволило увеличить объем загрузки ковша до 19 м3 за 106 с при сокращении пути набора до 62 м (рис. 2). Данная конструкция обеспечивает повышение интенсивности загрузки ковша по геометрической вместимости более чем в 1,5 раза, а с учетом сокращения пути набора - в 1,84 раза по сравнению с двухшнековым одновитковым элеватором. При этом гарантируется полная загрузка ковша согласно грузоподъемности скрепера равной 30т, поскольку объемная масса скальных пород составляет не
менее 2,4т/м3. Данные опытнопромышленных испытаний самоходного скрепера со шнековой загрузкой, позволили провести сравнение по выемке и транспортировке предварительно разрыхленных пород со следующими землеройно - транспортными машинами:
- самоходный скрепер ДЗ -13Б + трактор-толкач;
- бульдозер Д - 355 + погрузчик РС - 570 + автосамосвал БелАЗ - 540А;
Анализ показывает (рис. 3), что трудоемкость выполнения работ серийным скрепером с
трактором - толкачем на 15-30% выше по сравнению с автономной эксплуатацией скрепера со шнековой загрузкой. По сравнению с комплексом "бульдозер + погрузчик + автосамосвал" область рационального применения новой машины достигает 2,5 км, а с учетом поправок на 15-20% экспериментальных данных, полученных на разработке пород в целике, область эта расширяется до 3,0 км. Трудоемкость выполнения работ напрямую связана с интенсивностью погашения уступов (запасов). Поэтому можно констатировать, что применение скреперов со шнековой загрузкой обеспечивает интенсификацию производства по сравнению с существующими комплексами в пределах установленных границ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Современные скреперы с механизированной загрузкой: Обзорная информация / Баловнев В. И., Ронинсон Э.Г., Толмачев А. Н. и др. Серия 2 "Дорожные машины", выпуск 3, - М., ЦНИИТЭстроймаш, 1990, - 42 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Комаров Евгений Иванович- доцент, Московский государственный открытый университет.
ных над вращающейся чашей и механически с ней несвязанных. Характер этого движения определяется силовым воздействием на верхние слои материала, движущегося совместно с рабочим органом мельницы. При этом решающее влияние имеет частота вращения ротора, определяющая тот или иной скоростной режим.[1] В первом
В скоростном режиме без цирку-
ращение п°л°г° чаше°бразн°г° ротора будет ляции в вертикальном направлении конструкция са-
инициировать взаимн°е перемещение сё°ев мого рабочего органа не имеет, по нашему мнению,
внутримельничн°г° заполнения, расп°л°жен- решающего значения. В режиме же динамического
© М.В. Гегелашвили, Т.Г. Мелоев,
2003
УЛК 66.02
М.В. Гегелашвили, Т.Г. Мелоев
ВЛИЯНИЕ РОТОРА НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗМЕЛЬЧАЕМОГО МАТЕРИАЛА В МЕЛЬНИЦЕ ЛИНАМИЧЕСКОГО САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
самоизмельчения этот вопрос становится определяющим. Значение приобретает не только форма полостей ротора, но также и их количество и ширина радиальных ребер.
Движение сыпучего тела в вертикальном направлении провоцируется изменением поля напряжений. Источником внутренних напряжений являются три группы внутренних и внешних сил. Во-первых, сила тяжести, создающая первоначальное поле напряжений. Во-вторых, центробежная сила инерции, обусловленная закручиванием слоев внутримельнично-го заполнения, и создающая дополнительные напряжения. В-третьих, внешнее давление на вышележащие слои со стороны материала, вращающегося в полостях ротора.
При описании действия условно растягивающей силы на участке опускания материала принимаем за основу модифицированную модель сыпучей среды, предложенную П.И. Лукьяновым.[2] Отличительной особенностью данной теории является постулат о поперечном взаимодействии. В полярной системе координат дополнительное напряжение перпендикулярное полярному радиусу определяется в соответствии с гипотезой Кулона из уравнения
Аат =—Аар
f
р
(1)
где
ДСр - изменение полярного напряжения при
гравитационном опускании материала;
Да.
менение напряжения в направлении, перпендикулярном полярному радиусу; f - коэффициент внутреннего трения.
Одновременно распространим действие этого постулата и на второй участок - участок подъема. Различие между этими зонами будет заключаться в направлении и знаках дополнительных напряжений.
На участке опускания, где действует условно растягивающее напряжение, дополнения к действующим напряжениям будет определяться согласно рис. 1. Одновременно следует принять во внимание то, что в механике сыпучих сред положительным считается направление сжимающих напряжений. Следовательно, условно растягивающая нагрузка, действующая на участке опускания, даст радиальное напряжение, которое будет считаться отрицательным. Тогда получим дополнительные напряжения, выраженные для системы в цилиндрических координатах
Изменение вертикального напряжения
__ 2 р 2
Да. = + Дар cos а +—- sin а
р f
Изменение радиального напряжения
__ .2 ар 2
ДаГ = +Дар sin а +--------cos а
Г р f
Изменение касательного напряжения
Дт = +1 Да р sin 2а 2 р
(
1 ±-
1
1.
\
(2)
(3)
(4)
Верхний знак соответствует условно растягивающей силе - т.е. зоне опускания материала в ротор. Нижний знак относится к зоне подъема материала из ротора, где действует сжимающая сила (рис.2), выталкивающая материал из ротора.
Определить величину полярного напряжения
Аар можно, воспользовавшись формулой Буссинэ
- Фрелиха.
Дар =
т~) v—2
v P cos а
2 пр
2
(5)
где V - коэффициент распределительной способности сыпучей среды.
Воздействие материала, вращающегося в полостях ротора, на вышележащие слои внутримельнично-го заполнения существенно отличается от действия центрального открытого бункерного выпускного отверстия. Основным отличием считаем асимметричность расположения полостей чаши.
Поэтому для дальнейшего расчета необходимо принять несколько предварительных условий:
1. Расчет ведется на один узкий сектор. Профиль сектора соответствует профилю полости рабочего органа мельницы. Ширина сектора составляет 1градус.
2. При расчете напряжений действует принцип независимости действия переменных или принцип линейной суперпозиции.
Заменим действие распределенного избыточного вертикального давления системой сосредоточенных сил. Для этого разобьем весь сектор по радиусу на п равных по длине секторов. Величина сосредоточенной силы будет равна произведению площади соответствующего сектора на величину среднего избыточного давления.
Тогда эквивалентная сосредоточенная сила найдется в соответствии с рис. 3
п iR
180
n2
(aZ о —aZ)
(6)
где 1 - текущий номер сектора; С2о - вертикальное напряжение на срезе чаши в покое; Ог - вертикальное напряжение на срезе чаши, создаваемое за счет действия на материал в полостях ротора центробежных сил инерции.
Знак «+», полученный при расчете эквивалентной сосредоточенной силы, означает нахождение выделенного сектора на участке подъема, а знак «-» соответствует зоне опускания материала в ротор. Для определения точки приложения сосредоточенной силы обратимся к работам П.И. Лукьянова и А.В. Ка-талымова [2,3]. Согласно принятой ими схеме полярный центр располагается под выпускным отверстием на пересечении двух лучей, касающихся края выпускного отверстия и отклоненных от вертикали на величину угла а$, который называется авторами углом динамического откоса.
Рис. 1. Схема равновесия элементарной призмы под действием условно растягивающей нагрузки
Рис. 2. Схема равновесия элементарной призмы под действием сжимающей нагрузки
Рис. 3. Схема определения сосредо точенной силы при рассмотрении отдельного сектора
Отличительной особенностью рассматриваемого случая является то, что выделенный фрагмент сектора не имеет форму круга, а соотношение размеров сечения изменяется по мере удаления от оси мельницы. Для простоты рассмотрения заменяем каждый сектор прямоугольником, одна из сторон которого равна соответствующему отрезку радиуса, а другая соответствует длине дуги /-того сектора.
Тогда глубина расположения полярного центра под нижней границей неподвижного корпуса для /того сектора определится из следующего выражения
я і +
-гг2 ;2
П I
(1.5 п )2
2 п 1ап а
(7)
Из приведенной схемы видно, что направление действия сосредоточенных сил не совпадают с осью корпуса мельницы. Это означает, что дополнительные одноименные напряжения, определяемые действием отдельных сил и вычисляемые с помощью выражений (2) - (4), не будут совпадать по направлению, как между собой, так и с напряжениями, воз-
никшими при формировании сыпучего тела в начальный период. Для устранения отмеченного несоответствия необходимо в каждой точке пространства разворачивать элементарные объемы, на гранях которых действуют означенные дополнительные напряжения, в радиальную плоскость.
Разворот элементарного объема в радиальную плоскость вызовет появление новых касательных напряжений. В соответствии с этим осесимметричное нагружение превращается в объемное. Поворот происходит вокруг вертикальной оси. Для расчета применяется стандартная методика, применяемая в теоретической механике при повороте осей.
Данная методика реализована в виде программы численного расчета. Аналитический расчет не представляется возможным из-за того, что величина избыточного давления со стороны материала, вращающегося в полостях ротора, может быть определена только численными методами.
Полученные в результате поля дополнительных напряжений позволяют приступить к расчету поля скоростей методом конечных разностей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гегелашвили М.В. Опреде-
ление границ скоростных режимов движения материала в мельнице динамического самоизмельчения «МАЯ» // Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного
действия. Матер. межд. науч. симп.(Орел 22 - 24 нояб. 2000 г.) Орел: ОГТУ. 2000. С. 245 - 249.
2. Лукьянов П. И. Аппараты с
движущимся зернистым слоем. Тео-
рия и расчет. М.: Машиностроение, 1974. 184с.
3. Каталымов А.В, Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. Л.: Химия, 1990. 240 С.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Гегелашвили М.В. - доцент, Северо-Кавказский государственный технологический университет. Медоев Т.Г. - аспирант, Северо-Кавказский государственный технологический университет.
