Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Зиновьева Татьяна Алексеевна

Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры
<
Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Зиновьева Татьяна Алексеевна. Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.06 / Зиновьева Татьяна Алексеевна; [Место защиты: ГОУВПО "Московский государственный горный университет"].- Москва, 2008.- 176 с.: ил.

Содержание к диссертации

Введение

1.Состояние вопроса и постановка задач исследований Ъ

1.1. Обзор конструкций мельниц для тонкого измельчения горных пород и основных технических решений в проектировании вибрационных мельниц

1.2. Обзор теоретических исследований в области прочности элементов вибрационных мельниц и влияния на неё динамики мелющей загрузки 19

1.3. Целии задачи исследований

2. Теоретические исследования влияния прочностішх характеристик помольной камеры на ресурс вибрационной мельницы

2.1. Использование системы MSC. NASTRAN для оптимизации силовой конструкции вибрационной мельницы

2.2. Исследования напряжённого состояния помольной камеры вибрационной мельницы

2.3. Статистический анализ динамики нагружения помольной камеры вибрационной мельницы

2.3.1. Установление влияния закона распределения массы шаров на закон распределения радиальной составляющей нагрузки, действующей на стенку помольной камеры

2.3.2. Интервальные оценки параметров распределения

2.4. Силовой анализ помольной камеры вибрационной мельницы.

2.5. Выводы

3. Экспериментальные исследования процесса измельчения в вибрационной мельнице с учётом её прочностных характеристик

3.1. Предпосылки исследований 91

3.2. Экспериментальное подтверждение теоретических исследований прочностных характеристик вибрационной мельницы

3.3. Предварительная подготовка измельчаемого материала

3.4. Устройство и описание лабораторного стенда

3.5. Планирование экспериментальных исследований

3.5.1. Определение уровня значимости факторов

3.5.2. Выбор метода планирования для достижения «почти стационарной области»

3.5.3. Составление уравнения множественной регрессии

3.6. Выводы

4. Обобщение результатов исследований

4.1. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследовании

4.2. Методика расчёта основных параметров вибрационной мельницы

Заключение

Введение к работе

Актуальность работы. Тонкое измельчение представляет собой одну из наиболее важных операций процесса подготовки сырья и готового продукта в горнорудной, химической, металлургической и других отраслях промышленности. С помощью измельчения могут быть решены следующие задачи* горного производства: получение мелкодисперсных материалов (отсевов горных пород, угольного порошка, смеси для обогащения руд драгоценных металлов и др.), раскрытие минералов, переработка отходов горных пород. Кроме того, измельченные продукты приобретают новые физико-химические свойства, которые позволяют сократить длительность технологических процессов, снизить принятые в производстве температуры и давления, уменьшить расход материалов и потребление энергии, придать материалам высокую прочность, термостойкость, активность и т.п. [49, 84, 118,119].

В процессе поиска оптимального метода измельчения были разработаны различные способы помола и типы мельниц. Наиболее изученными в настоящий момент являются барабанные мельницы, обладающие надёжностью конструкции и большой производительностью [23, 24, 25, 29, 87, 88, 89; 111, 112, 116, 117]. Однако для тонкого и сверхтонкого измельчения наиболее эффективны вибрационные мельницы, причем, чем тоньше требуется помол, тем выше эффективность использования данного типа машин [44, 47, 57, 59, 64].

В условиях постоянно растущих объёмов производства мелкодисперсных материалов требуется создание промышленных вибрационных мельниц большой производительности. Однако увеличение габаритов вибромельниц сдерживается прочностными характеристиками помольной камеры и конструкции в целом. Практически неисследованным остаётся вопрос, связанный с определением

^

нагрузок на помольную камеру, возникающих в результате движения мелющей загрузки. Исследования в данной области имеют важное значение для разработки конструкций вибромельниц, способных измельчать материал при более высоких частотах колебания помольной камеры, что повышает их производительность при заданном ресурсе [41, 43].

В связи с вышеизложенным обоснование параметров вибрационной мельницы с учётом прочностных характеристик помольной камеры, осуществляемое с целью повышения производительности и ресурса мельницы, является актуальной научной задачей.

Цель работы. Составление математической модели расчёта прочностных характеристик вибрационной мельницы, устанавливающей зависимости для обоснования её параметров с учётом прочностных характеристик помольной камеры, обеспечивающих повышение производительности и ресурса мельницы.

Идея работы. Обеспечение стабильной работы вибрационной мельницы в зоне некритических" деформаций помольной камеры на основе прочностного расчёта элементов конструкции.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели использовался метод конечных элементов для моделирования напряжений и перемещений, возникающих в помольной камере вибрационной мельницы, осуществлялись лабораторные и опытно-промышленные испытания вибрационной мельницы с помольной камерой, подкреплённой рёбрами жёсткости, а также применялся метод активного многофакторного симплекс-планирования экспериментальных исследований.

Основные научные положения, выносимые на защиту, и их новизна. 1. Математическая модель расчёта прочностных характеристик вибрационной

мельницы, отличающаяся тем, что в ней учтен вероятностный характер

величины силы взаимодействия мелющей загрузки со стенкой помольной камеры.

  1. Для каждого типоразмера помольной камеры существует соотношение между диаметром, длиной камеры и расстоянием между рёбрами жёсткости, при котором область максимальных напряжений в стенке помольной камеры будет минимальной.

  2. Отклонение помольной камерыот положения равновесия при максимальной интенсивности5 напряжений находится в квадратичной зависимости от частоты её колебаний и прямо пропорционально её массе. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и

рекомендаций- базируются на применении широкого диапазона-
современных научных методов исследований, включающих аналитические
исследования с использованием численных методов прочностных расчётов
отдельных элементов конструкции вибрационной мельницы,
статистической оценки случайных величин, формирующих динамический
портрет мелющей загрузки, а также экспериментальном подтверждении на-
опытно-промышленных образцах мельниц теоретических исследований с
применением метода активного планирования экспериментальных
исследований. Сходимость результатов теоретических иі

экспериментальных исследований при доверительной вероятности^ 0,95 составляет 88 %.

Научное значение работы имеют:

математическая модель расчёта прочностных характеристик помольной камеры;

области значений напряжений, действующих по всей поверхности камеры и позволяющих определить для каждого типоразмера мельницы рациональное число рёбер жёсткости и шаг между ними;

/

зависимости между режимными и . прочностными параметрами
вибрационной мельницы, а также между прочностными параметрами
помольной камеры и её ресурсом;

что является уточнением теории процессов виброизмельчения с учётом прочностных характеристик помольной камеры.

Практическое значение работы заключается в разработке:

методики определения основных параметров вибрационных мельниц, основанной на определении прочностных параметров помольной камеры;

конструктивной схемы помольной камеры вибромельницы, которая позволяет значительно (до 46%) снизить уровень напряжений по сравнению с неподкрепленной оболочкой при несущественном увеличении массы помольной камеры, что делает возможным-, на стадии'проектирования.создавать конструкции помольных камер с повышенным ресурсом.

Реализация результатов работы. Методика определения основных параметров вибрационной мельницы принята к использованию* ФРУП «ВНИПИИстромсырьё». Расчётный годовой экономический эффект от использования мельниц с параметрами, определяемыми по предложенной методике, составит 2628000 руб.

Апробация* работы. Основные результаты диссертационной' работы доложены и одобрены на Международных научно-практических конференциях «Неделя горняка-2006» (Москва, МГГУ, 2006 г.) и «Неделя горняка-2007» (Москва, МГГУ, 2007 г.), на заседании Технического Совета ФГУП «ВНИПИИстромсырьё» (Москва, 2007 г.), на совместном заседании кафедр ГМТ и ТПМ Московского государственного горного университета (Москва, МГГУ, 2007 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 3 работах.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы из 128 наименований, включает 62 рисунка и 2 таблицы.

Обзор теоретических исследований в области прочности элементов вибрационных мельниц и влияния на неё динамики мелющей загрузки

Одной из главных причин, тормозящих развитие промышленных крупногабаритных вибрационных мельниц, является ограничение по прочностным параметрам подшипниковых узлов, а также помольных камер и несущих рам мельниц. Исследованию прочностных характеристик основных узлов вибромельниц, а также изучению влияния динамических параметров загрузки на помольные камеры посвящены труды А.А. Александровского, И.И. Блехмана, В.П. Богданова, Л.А. Вайсберга, Ю.В. Дмитрака, Г.А. Доброборского, В.В. Кармазина, Н.Г. Картавого, В.У. Климовича, Б.П. Красовского, А.Д. Лесина, П.Ф. Овчинникова, В.Н. Потураева, P.P. Раджамани, Л.М. Рольфа, Н.Е. Роуза, P.M. Салливана, Н.М. Смирнова, Б.В. Уинна, В.П. Франчука, Н.Г. Четаева, и других исследователей. В.П. Франчук исследовал влияние движения мелющей загрузки на напряжения, возникающие в днище помольной камеры вибромельницы [106].

Опытным путём были получены осциллограммы напряжений, возникающих в днище помольной камеры (рисунок 1.13). На основании проведённых исследований автор делает вывод о том, что во всех вибрационных машинах, работающих в режиме, близком к резонансу, следует учитывать инерционные, упругие и неупругие характеристики технологической нагрузки независимо от величины последней.

Австралийская группа учёных под руководством П.М. Кормика исследовала влияние движения мелющей загрузки на стенки помольной камеры. Несмотря на учёт фрикционных свойств мелющей загрузки Б.П. Красовский рассматривает её как распределённую массу, обладающую упругими и диссипативными свойствами, что негативно сказывается на точности получаемых результатов.

С целью создания методики расчета трубчатых вибромельниц на уровне проекта экспериментально изучена работа машины марки Palla 20U производства концерна КНД (ФРГ) [124]. Вибромельница имеет 2 горизонтальные, расположенные одна под другой трубы диаметром 200 мм, соединенные по концам ярмами с лапами, которые опираются на резиновые амортизаторы станины. Между камерами проходит вал эксцентрикового вибровозбудителя, вращающийся с частотой 1000 или 1500 мин"1. Максимальный размах круговых колебаний камер R=20 мм, наибольшее линейное ускорение 167 м/с2. Камеры на 50-80% заполняют стальными шарами диаметром 10-30 мм.

В опытах с помощью пьезодатчиков, соединенных с осциллографом, анализатором импульсов АЦП и ПЭВМ, записывали характеристики вертикальных и горизонтальных колебаний труб. В результате статистической обработки данных замеров получены зависимости размаха круговых колебаний камер и ускорений шаров от коэффициента заполнения объема камер шарами. Эти величины максимальны при ф = 0,8.

Математическая модель вибромельницы базируется на обычном дифференциальном уравнении вынужденных колебаний помольной камеры с шарами, опирающейся на пружину и поршневой демпфер (упруго-пластичная связь).

Большой опыт в исследовании и создании промышленных вибромельниц накопили специалисты американской фирмы «Microgrinding corporation», исследования которых в последнее время сосредоточены в области снижения энергоёмкости измельчения за счёт грамотного взаимного расположения отдельных частей мельницы. В частности, ими разработана виброкинетическая мельница со встречным креплением пружин, что позволяет использовать во время работы их потенциальную энергию, а также снизить вибрации, передаваемые на фундамент [115]. Математическая модель движения помольной камеры, составленная на основе уравнений динамики, учитывает влияние режимных и конструктивных параметров мельницы на энергоёмкость измельчения, однако величина удельной энергии измельчения, входящая в модель, определена эмпирической формулой, что снижает точность получаемых результатов.

Общим недостатком рассмотренных выше работ является, с одной стороны, упрощённое представление мелющей загрузки в виде сосредоточенной массы, что не даёт объективной картины воздействия её на стенки помольной камеры, а с другой - отсутствие исследований напряжённого состояния помольной камеры, что исключает возможность точного расчёта её ресурса.

Проектирование оптимальных конструкций является одной из важных составляющих в области авиастроения. За последние несколько десятилетий было разработано множество алгоритмов оптимизации, обладающих различной скоростью сходимости и точностью [22, 48, 52, 60, 63, 70, 78]. Проектирование машиностроительных конструкций требует использования наиболее эффективных (обладающих высокой скоростью сходимости) алгоритмов оптимизации, так как задача оптимизации машиностроительной конструкции включает в себя огромное число проектных переменных и ограничений, что накладывает высокие требования на производительность ЭВМ.

Широкое распространение в машиностроении получил программный комплекс MSG. NASTRAN [67]. Наряду с расчетом конструкций MSC. NASTRAN может использоваться и для оптимизации проектов. Оптимизацию можно проводить для задач статики, устойчивости, установившихся и неустановившихся динамических переходных процессов; собственных частот и форм колебаний; акустики и аэроупругости. И все это можно делать одновременно, путем вариации параметров формы, размеров и свойств проекта. Алгоритмы оптимизации обрабатывают неограниченное число проектных параметров и ограничений. Вес, напряжения, перемещения, собственные частоты и многие другие характеристики могут, рассматриваться либо в; качестве целевых функций проекта (в этом случае их можно минимизировать или: максимизировать), либов качестве ограничений.

Алгоритмы анализа чувствительности позволяют исследовать влияние различных параметров на поведение целевой функции; и управлять процессом поиска оптимального решения. В данной работе комплекс MSC. NASTRAN, был использован как средство оптимального проектирования конструкций помольных камер вибромельниц. Одной из главных особенностей настоящей работы является случайный; характер-величины радиальной силы, действующей на стенку помольной камеры. Этот параметр определяет динамический портрет мелющей загрузки и формирует зоны напряжений, действующих по всей поверхности помольной камеры. В связи с данным обстоятельством необходимо предварительно провести статистический анализ действующих на помольную камеру сил.

Исследования напряжённого состояния помольной камеры вибрационной мельницы

Геометрическая модель конструкции вибромельницы показана на риунке 2.1. Основными ее силовыми элементами являются помольная камера, несущая рама, приводной вал с подшипниковыми узлами и дебалансами и пружины, обеспечивающие колебательные движения мельницы при работе двигателя. Опыт эксплуатации вибромельниц показывает, что наиболее слабыми местами с точки зрения прочности и долговечности конструкции являются подшипниковые узлы, несущая рама и помольная камера. В настоящей работе решено было остановиться на рассмотрении вопроса о прочности помольной камеры, т. к. именно на неё первоначально передаётся действие ударных сил со стороны мелющей загрузки. Кроме того, в МГТУ накоплен большой опыт в исследовании динамики мелющей загрузки и созданы предпосылки для начала исследований по определению влияния динамических параметров загрузки на прочностные характеристики помольной камеры [13, 26, 40. 45. 46, 56, 65, 69, 90, 91, 120, 121]. В частности, группой исследователей под руководством проф. Дмитрака Ю.В. было разработано устройство по определению динамических характеристик мелющей загрузки [61, 62]. Впервые стало возможно получить картину распределения сил, действующих на стенку помольной камеры. Эти данные легли в основу настоящей работы.

Силовое воздействие на конструкцию мельницы характеризуется силами, обусловленными ударным воздействием шаров на стенки помольной камеры. Движение мелющей загрузки можно описать следующим образом.

В какой-то момент загрузка отрывается от стенки помольной камеры, что эквивалентно состоянию удара: мгновенно меняется колеблющаяся масса. На определённое время загрузка оказывается в положении невесомости, а затем происходит абсолютно неупругий удар о верхнюю стенку помольной камеры ближайшего к ней слоя шаров. Причём шары как бы нанизываются друг на друга, и в какой-то момент загрузка представляет собой одно целое. Затем она движется вниз вместе с камерой, после; чего камера начинает подниматься и сталкивается с нижним слоем шаров мелющей загрузки. Снова происходит абсолютно неупругий удар и вся: загрузка поднимается вверх. Цикл заканчивается. Основной процесс измельчения материала происходит в момент, когда шары движутся по направлению к верхней и нижней частям камеры и частично к боковым частям [68,72, 110]. На рисунке 2.2 показаны силы, действующие на центр масс мелющей загрузки, зафиксированной в определённом положении. На рисунке 2.3,а показана эпюра распределения нагрузок, действующих на стенки помольной камеры, для этого положения, а на рисунке 2.3,6 - эпюра распределения нагрузок, действующих на стенки помольной камеры, на примере переносной составляющей силы инерции. Нагрузки состоят из радиальной составляющей, которая пропорциональна массе ударных шаров, квадрату возбуждающей частоты колебаний и радиусу камеры и силы Кориолиса, направленной по касательной к оболочке. Расчёты показывают, что нормальная переносная составляющая силы инерции и сила Кориолиса являются величинами большего порядка по сравнению с остальными силами, действующими на мелющую загрузку. Поэтому именно эти силы в дальнейшем учитываются при проведении прочностных расчетов конструкции вибромельницы.

Характер нагружения камеры является стохастическим, при котором различные части мелющей загрузки воздействуют в разные времена неравномерно на стенки помольной камеры. Тем не менее, из-за циклического изменения нагрузки, обусловленной поступательным движением камеры по круговой траектории, пространственную-неравномерность нагружения можно считать периодической по времени. Для статического анализа конструкции мельницы можно рассмотреть квазистатические нагрузки, действующие в различные времена.

Вместе с тем значения сил, действующих на стенку помольной камеры со стороны мелющей загрузки, носят вероятностный характер и зависят, прежде всего, от массы шаров, вступающих в контакт со стенкой помольной камеры в данный момент времени. Таким образом, для составления расчётной схемы нагружения помольной камеры необходимо установить

В процессе движения помольной камеры шары, находящиеся- у её поверхности, получают начальные импульсы, которые передаются в глубь шаровой загрузки. Многочисленные фото- и видеосъёмки свидетельствуют о том, что в процессе работы мельницы масса мелющей загрузки распределена по объёму помольной камеры неравномерно. При этом величина массы контактирующих, со; стенкой шаров имеет случайный характер. Для повышения точности расчётов в предлагаемой математической модели масса шаров задаётся случайной величиной, распределённой по различным законам [17, 28, 51, 73, 74, 76, 79. 80, 81, 83, 99, 104, 107, 108].

Установление влияния закона распределения массы шаров на закон распределения радиальной составляющей нагрузки, действующей на стенку помольной камеры

Предположим, что начальная масса шаров т распределена по нормальному закону. Меняя угол между дебалансами, установленными на приводном валу мельницы, задаём кинематические параметры помольной камере таким образом (при коэффициенте заполнения помольной камеры шарами є - 0,85), чтобы величина т была распределена по данному закону. В результате измерения с помощью трехкомпонентного радиоакселерометра значений радиальной силы F, действующей на стенку помольной камеры, получаем совокупность значений силы F.

Предположим, что начальная масса шаров т распределена по логнормальному закону. Используя датчик случайных чисел, генерирующий величину т по данному закону, задаём кинематические параметры мельнице таким образом (при коэффициенте заполнения помольной камеры шарами = 0,85), чтобы величина т была распределена по данному закону. В результате измерения с помощью трехкомпонентного радиоакселерометра значений радиальной силы F, действующей на стенку помольной камеры, получаем совокупность значений силы F. Данные значения сведены в таблицу 2.5. Построим гистограммы распределения радиальной силы F.

Найдём интервалы zt и zM, по которым будем определять значения функции Лапласа. Для этого составим таблицу 2.6. Здесь следует отметить, что функция Лапласа определена на всей оси абсцисс, но вероятность попадания значений F вне интервала [320;920] практически равна 0. Предположим, что начальная масса шаров т распределена по показательному закону. Используя датчик случайных чисел, генерирующий величину т по данному закону, задаём кинематические параметры мельнице таким образом (при коэффициенте заполнения помольной камеры шарами = 0,85), чтобы величина т была распределена по данному закону. В результате измерения с помощью трехкомпонентного радиоакселерометра значений радиальной силы F, действующей на стенку помольной камеры, получаем совокупность значений силы F. Данные значения сведены в таблицу 2.9. Построим гистограммы распределения радиальной силы F.

Найдём интервалы z, и zt+l, по которым будем определять значения функции Лапласа. Для этого составим таблицу 2.10. Здесь следует отметить, что функция Лапласа определена на всей оси абсцисс, но вероятность попадания значений F вне интервала [320;920] практически равна 0. В связи с этим левый конец первого интервала примем равным — оо, а правый конец последнего интервала - + оо.

Предположим, что начальная масса шаров т распределена по закону Лапласа. Используя датчик случайных чисел, генерирующий величину т по данному закону, задаём кинематические параметры мельнице таким образом (при коэффициенте заполнения помольной камеры шарами є - 0,85 ), чтобы величина т была распределена по данному закону. В результате измерения с помощью трёхкомпонентного радиоакселерометра значений радиальной силы F, действующей на стенку помольной камеры, получаем совокупность значений силы F.

В результате проведённого статистического анализа установлено, что закон распределения силы F не зависит от закона распределения массы шаров т и является нормальным. Для расчётов принимаем нормальный закон распределения массы шаров т, т.к. при данном законе параметр хіаол имеет наименьшее значение, что указывает на большую правомерность задания этого закона распределения в датчике случайных чисел.

Экспериментальное подтверждение теоретических исследований прочностных характеристик вибрационной мельницы

Во 2-й главе настоящей работы были рассмотрены вопросы численного моделирования конструкции вибрационной мельницы и, в частности, произведён расчёт перемещений и напряжений, возникающих по всему объёму помольной камеры. Экспериментальное подтверждение сделанных во 2-й главе выводов имеет ряд специфических особенностей, связанных прежде всего с необходимостью проведения длительных исследований. Неоспоримым является тот факт, что истинный ресурс помольной камеры может быть определён только в режиме реального времени без экстраполяции прочностных характеристик во времени. С целью определения ресурса помольной камеры, а также зависимости его от кинематических параметров мельницы была поставлена серия опытов на лабораторном образце вибрационной мельницы. Лабораторный стенд состоит из несущей рамы, на которой установлены электродвигатель, дебалансный вал, соединённый с электродвигателем упругой муфтой, и две помольные камеры. Помольные камеры крепятся на несущей раме с помощью упругих элементов. Для быстрого демонтажа камер последние крепятся к корпусу дебалансного вала с помощью хомутов. Амплитуда колебаний помольной камеры регулировалась изменением жёсткости упругих элементов , в качестве которых на определённом этапе использовалась конвейерная лента. Одновременно исследовалось влияние истирающего воздействия мелющей загрузки на стенки помольной камеры. На рисунке 3.2,а показана внутренняя поверхность помольной камеры после 40 часов- работы мельницы, а на рисунке 3.2,6 - то же самое после 120 часов работы. В качестве измельчаемого материала были использованы отсевы гранита, известняка и гипса фракции 1,25 мм. Анализ рисунков 3.2 доказывает известное свойство кинематики мелющей загрузки в помольной камере вибромельницы: траектории мелющих тел лежат в плоскостях, перпендикулярных продольной оси камеры, причём каждый слой шаров движется по круговой траектории, практически не перемещаясь вдоль продольной оси. В результате такой кинематики мелющей загрузки на внутренних стенках камеры со временем начинают появляться канавки, ограничивающие перемещение шаров, в связи с чем кинематика загрузки меняется, что приводит к изменению динамического портрета системы.

В результате проведённых исследований построены графики зависимостей глубины канавки во внутренней поверхности помольной камеры от времени работы мельницы (рисунок 3.3). Анализ зависимостей показывает, что со временем износ внутренней поверхности камеры идёт всё быстрее и быстрее, причём наиболее интенсивно этот процесс протекает при использовании в качестве измельчаемого материала гранита.

Для исследования влияния динамических характеристик на ресурс помольной камеры была поставлена серия экспериментов с использованием двух типов помольных камер. В первом случае опыты проводились с помольной камерой с толщиной стенки 2 мм и без рёбер жёсткости, а во втором случае помольная камера подкреплялась рёбрами жёсткости, установленными с различным шагом (рис. 3.4,а).

В первом случае, как это и предполагалось расчётами из 2-й главы настоящей работы, вследствие существенного увеличения максимального напряжения в центральной части камеры (рисунок 2.21), по всей поверхности помольной камеры наблюдается результат процесса виброупрочнения - в какой-то момент времени повышение прочности поверхности снижает её пластичность, появляются трещины и раковины, и процесс принимает необратимый характер. Уровень сформировавшейся дефектности определялся методом акустической эмиссии [1, 7, 12, 32, 34, 101, 102, 103]. Как известно, развитие дефектов под влиянием каких-либо внешних факторов (температура, нагрузка, коррозионная среда и т.д.) сопровождается излучением акустических импульсов с Неподкреплённая помольная камера теми или иными параметрами. Регистрация этих импульсов и определение их параметров являются сутью метода акустической эмиссии (АЭ). К основным параметрам метода АЭ относятся: максимальная амплитуда импульсов, число импульсов за время испытания (суммарный счёт), число импульсов в единицу времени (скорость счёта), энергия импульсов, накопление энергии импульсов в процессе испытания. Таким образом, каждому уровню дефектности, полученной в процессе нагружения (в нашем случае виброупрочнения) будут соответствовать определённые значения вышеперечисленных параметров. В частности, увеличение числа дефектных зон естественно приведёт к увеличению числа событий (импульсов) за время испытания путём приложения внешней нагрузки. А степень повреждённости материала в этих зонах будет определяться энергетическими параметрами метода АЭ. При нагружении; неповреждённой камеры импульс всё равно будет зафиксирован, пьезодатчиком;. т.к. поверхность камеры, микродеформируется . а точнее, меняется структура материала в месте нагружения. При этом-на экране регистрирующего прибора появится импульс характерной формы. Если же В; камере есть дефекты, то параметры импульса изменятся. Во-первых, возрастёт число импульсов, а во-вторых, увеличится их энергия. Но, самое главное, возрастёт скорость изменения плотности энергии. Под плотностью энергии понимается величина энергии, сообщённой импульсами поверхности камеры за единицу времени. Тогда скорость изменения плотности - это плотность, делённая на время. Механическая аналогия: энергия - путь, плотности энергии - скорость,, скорость изменения плотности - ускорение. Таким образом, чем меньше время (чем меньше длительность импульса), тем больше скорость изменения плотности и тем ближе процесс к трещинообразованию. По этой методике производится: диагностика ответственных сосудов, например ёмкостей для хранения жидкостей и газов, газопроводов и т.д.

Похожие диссертации на Обоснование параметров вибрационной мельницы с учетом прочностных характеристик помольной камеры