Введение к работе
Актуальность темы. В условиях реформирования экономики и создания рынка технологического оборудования одной из важнейших проблем является повышение технического уровня создаваемого оборудования и эффективности его использования.
Процессы дробления и дезинтеграции горных пород, являющиеся основными технологическими операциями при рудоподготовке и переработке нерудных материалов, характеризуются значительными энергетическими и материальными затратами, что обусловливается, главным образом, низкой эффективностью функционирования измельчительного оборудования.
На современном этапе развития техники и технологии рудоподготовки одним из способов снижения эксплуатационных затрат является перенос большей части работы по разрушению горной породы в дробильный передел при форсировании скоростных и силовых режимов работы оборудования.
Снижение крупности конечного продукта дробильного передела обеспечивает повышение производительности мельниц, уменьшение удельных энергозатрат и расхода шаров и футеровок при измельчении.
Требования технологического согласования оборудования дробильного передела определяют характер взаимосвязей между конструктивными и режимными параметрами отдельных агрегатов.
Совершенствование и модернизацию технологических линий дробления необходимо производить на основе комплексных технических решений, обеспечивающих дезинтеграцию горных пород с конкретными физико-механическими свойствами до требуемой крупности при заданной производительности.
В связи с этим тема исследования, направленная на выявление взаимозависимостей между конструктивными и режимными параметрами конусных дробилок мелкого дробления с учетом физико-механических и технологических свойств перерабатываемой горной породы и особенностей рабочих процессов, является актуальной научной задачей и соответствует потребностям развития производственной базы горно-обогатительных и дробильно-сортировочных предприятий.
Исследования выполнялись в рамках государственного задания научно-исследовательской работы № 5.5994.2011 «Разработка и создание дробильно-транспортного комплекса для условий глубоких карьеров» и хоздоговорной темы 43-202-12/888-13-000-499 «Разработка методики и расчет основания конусной инерционной дробилки».
Объект исследования: конусные эксцентриковые и инерционные дробилки мелкого дробления.
Предмет исследования: оценка конструктивных и режимных параметров конусных дробилок мелкого дробления для конкретных условий эксплуатации.
Цель работы – повышение эффективности функционирования дробилок мелкого дробления на основе расширения адаптационных свойств оборудования к условиям эксплуатации.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности функционирования дробильного оборудования достигается за счет соответствия диапазона регулирования режимных параметров оборудования текущим изменениям условий эксплуатации.
Методы научных исследований: использование достаточного объема статистической информации, характеризующей уровень эксплуатации элементов рабочего оборудования конусной дробилки мелкого дробления. При выполнении теоретических исследований использовались основные положения и методы теории подобия и моделирования, моделирование напряженно-деформированного состояния опорного узла конусной инерционной дробилки мелкого дробления, анализ и обобщение научно-технической и патентной информации; при проведении экспериментальных исследований – положения теории надежности, методы математической статистики и теории вероятностей, программы для обработки статистических данных.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Интенсификация рабочего процесса конусных дробилок мелкого дробления достигается за счет роста удельной работы дробящего конуса, отнесенной к площади сечения конуса в вертикальной плоскости, при рациональных конструктивных и режимных параметрах дробилок.
2. Согласование режимных параметров дробильного оборудования с изменяющимися условиями эксплуатации (прочность породы, характеристики питания дробилки и др.) обеспечивается за счет придания оборудованию адаптационных способностей.
3. Стабильность амплитуды колебаний корпуса инерционной дробилки при изменении режима работы достигается за счет регулирования жесткости виброизоляторов.
Научная новизна результатов исследований заключается:
в разработке имитационной модели конусной эксцентриковой дробилки мелкого дробления при стесненном движении материала в камере дробления;
в получении зависимости для определения критической частоты качаний дробящего конуса эксцентриковой дробилки из условия входа в камеру дробления наибольшего куска питания;
в установлении зависимости амплитуды колебаний корпуса инерционной дробилки от жесткости виброизоляторов и разработке способа управления амплитудой корпуса дробилки.
Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования подтверждается: корректным использованием методов математического моделирования, методов статистической обработки экспериментальных данных, современного вычислительного оборудования и компьютерного программного обеспечения, удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между которыми не превышает 7…8 %.
Практическая значимость работы состоит:
– в разработке рекомендаций по повышению эффективности работы конусной эксцентриковой дробилки при мелком питании и за счет регулирования режимных параметров (угла наклона образующей подвижного конуса, частоты качаний дробящего конуса и др.);
– в разработке рекомендаций по регулированию амплитуды колебаний корпуса инерционной дробилки за счет изменения жесткости виброизоляторов;
– в получении патента на полезную модель «Экскавационно-дробильный агрегат», в подаче заявки на полезную модель «Виброизолятор конусной инерционной дробилки».
Личный вклад автора заключается:
в организации, проведении и анализе результатов комплекса экспериментальных исследований; в сборе и обработке статистической информации, характеризующей показатели работы конусных эксцентриковых и инерционных дробилок;
в разработке модели рабочего процесса конусной эксцентриковой дробилки при стесненном движении материала в камере дробления;
в разработке способа стабилизации амплитуды корпуса инерционной дробилки;
в разработке конструктивной схемы основания инерционной дробилки.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Предложенные методика расчета основных параметров конусных дробилок мелкого дробления для конкретных условий эксплуатации и технические предложения по адаптации дробилки для конкретных условий эксплуатации рекомендуются предприятиям, использующим конусные дробилки.
Экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 153 тыс. руб. на одну дробилку типа КМД-2200.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических и практических конференциях: «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Чтения памяти В. Р. Кубачека» (г. Екатеринбург, 2012-2013 гг.), симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, 2013 г.), XIX международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века» в г. Севастополе (Донецк: ДонНТУ, 2012).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 работ, в том числе 3 из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий и 1 патент на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, библиографического списка из 77 наименований и 4-х приложений. Материал диссертации изложен на 172 страницах, в том числе содержит 9 таблиц, 55 рисунков и 4 приложения на 35 страницах.
