Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Вержанский Александр Петрович. Развитие теории динамических процессов и выбор параметров рабочих органов мельниц для тонкого измельчения горных пород : диссертация ... доктора технических наук : 05.05.06.- Москва, 2006.- 267 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/204

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований 11

1.1. Принцип работы мельниц для тонкого измельчения горных пород,

их преимущества и недостатки 11

1.2. Сравнительный анализ работ, посвященных изучению движения
мелющей загрузки в помольных камерах вибрационных и
планетарных мельниц 32

1.3. Цели и задачи исследований 56

Выводы 57

Глава 2. Теоретические исследования движения рабочих органов

мельниц тонкого измельчения 59

  1. Предпосылки исследований 59

  2. Математическая модель движения мелющей загрузки в вибрационной мельнице 60

  3. Статистический анализ кинематики шаровой загрузки 74

  1. Вероятностные методы оценки влияния случайной величины фазы колебаний помольной камеры на кинематические параметры шаровой загрузки 75

  2. Интервальные оценки параметров распределения ускорений шаров 99

  1. Установление зависимостей между основными параметрами вибрационной мельницы 103

  2. Математическая модель движения мелющей загрузки в планетарной

мельнице 116

2.6. Установление зависимостей между основными параметрами
планетарной мельницы 123

Выводы 138

Глава 3. Экспериментальные исследования движения рабочих

органов мельниц тонкого измельчения 139

  1. Комплекс оборудования для определения динамических параметров мелющих тел 139

  2. Экспериментальное подтверждение результатов теоретических исследований движения мелющей загрузки в вибрационной мельнице 145

  1. Устройство и описание лабораторного стенда 145

  2. Планирование экспериментальных исследований 146

  3. Исследования взаимосвязи между технологическими, конструктивными и кинематическими параметрами вибрационной мельницы 165

3.3. Экспериментальное подтверждение результатов теоретических
исследований движения мелющей загрузки в планетарной
мельнице 175

  1. Устройство и описание лабораторного стенда, характеристика исходного сырья 175

  2. Планирование экспериментальных исследований 180

  3. Исследования взаимосвязи между технологическими, конструктивными и кинематическими параметрами планетарной мельницы 187

Выводы 214

Глава 4. Обобщение результатов исследований 217

  1. Сравнение теоретических и экспериментальных исследований 217

  2. Создание опытно-промышленного комплекса измельчительного оборудования 227

  3. Методика расчета основных параметров комплекса оборудования

для тонкого измельчения горных пород 237

Выводы 243

Заключение 244

Литература

Введение к работе:

Актуальность работы. На современном этапе развития техники в условиях жесткой конкуренции, присущей рыночной экономике, и роста цен на энергоносители возрастающее значение приобретает использование энергосберегающих технологий и оборудования, в том числе и на горнодобывающих предприятиях. В горной промышленности измельчение минералов относится к наиболее энергоёмким технологическим процессам. Ежегодно измельчению подвергаются миллионы тонн горных пород, причём наибольших затрат энергии требует тонкое и сверхтонкое измельчение. Среди машин для тонкого измельчения наиболее энергоёмкими являются- мельницы, использующие в качестве рабочих органов мелющие тела (шары, стержни, цильпебсы и т.д.). На движение мелющих тел в подобных типах машин расходуется до 90 % всей подводимой к мельницам энергии. Расход электроэнергии, производительность мельниц и качество помола определяются параметрами их рабочих органов.

Проблемам измельчения посвящены многие отечественные и зарубежные исследования. Однако до настоящего времени теоретические разработки не позволяли достаточно точно объяснить сложные явления, происходящие в процессе измельчения. Выбор рациональных параметров рабочих органов мельниц также не является полностью решенной проблемой, особенно для вибрационных и планетарных мельниц. Это связано со значительными сложностями, вызванными спецификой движения помольных камер и большим числом соударений шаров в единицу времени. При составлении математических моделей движения шаровой загрузки исследователями не учитывалось влияние динамического коэффициента трения на процесс взаимодействия мелющих тел с измельчаемым материалом. Кроме того, практически неисследованным остаётся вопрос, связанный с определением

динамических параметров отдельных мелющих тел по всему объёму мелющей загрузки. Исследования в этой области имеют важное значение для определения энергоёмкости процесса измельчения, так как, зная параметры движения и энергию отдельных мелющих тел, можно с высокой степенью точности определить величину энергии всей шаровой загрузки, необходимой и достаточной для измельчения материала до требуемого гранулометрического состава.

Как правило, в пределах технологической линии измельчение осуществляется мельницами одного типа, что приводит к необходимости обеспечения большого значения числа кратности измельчения -значительной разнице между средней величиной диаметра частиц измельчаемого материала, содержащихся в исходном и готовом продуктах. Вследствие этого снижаются производительность оборудования и эффективность измельчения.

В связи с вышеизложенным развитие теории динамических
процессов и выбор параметров рабочих органов мельниц для тонкого
измельчения горных пород, обеспечивающие повышение

производительности и эффективности измельчения, являются актуальной научной проблемой.

Цель работы. Развитие теории динамических процессов и выбор параметров рабочих органов мельниц для тонкого измельчения горных пород, обеспечивающие повышение производительности и эффективности измельчения при требуемом качестве помола.

Идея работы. Максимальная производительность мельниц для тонкого измельчения горных пород и требуемое качество помола достигаются за счет рациональной формы помольной камеры и максимального использования её рабочего пространства, а также за счет рациональных параметров мелющей загрузки и режимов измельчения.

Методы исследований. В ходе выполнения теоретических исследований использовались численные методы решения дифференциальных уравнений движения шаровой загрузки, а также компьютерное моделирование кинематики отдельных мелющих тел. Экспериментальные исследования осуществлялись на лабораторном стенде и промышленных образцах вибрационной и планетарной мельниц с использованием метода активного планирования эксперимента. Динамические параметры мелющих тел измерялись оригинальным устройством, принцип действия которого основан на передаче из внутренних областей мелющей загрузки информации о соударениях мелющих тел с помощью радиосигнала. Конструкция устройства защищена Патентом РФ на изобретение №22199396.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Метод расчёта рациональной формы помольной камеры, учитывающий динамическую высоту столбика мелющих тел, находящуюся в квадратичной зависимости от частоты колебаний помольной камеры.

  2. Математическая модель движения мелющих тел в помольных камерах планетарных мельниц, отличающаяся тем, что на основе метода сложения вращений вокруг параллельных осей получено дифференциальное уравнение движения отдельного мелющего тела с учётом динамического коэффициента трения между загрузкой и поверхностью помольной камеры.

  3. Зависимость скорости проскальзывания шара относительно поверхности помольной камеры планетарной мельницы от передаточного отношения привода и динамического коэффициента трения между шаром и стенкой помольной камеры.

  4. Зависимость разности между максимальными значениями абсолютного ускорения шара при сонаправленных и противоположно направленных вращениях водила и камер от диаметра помольной камеры.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Определена степень влияния формы помольной камеры вибрационной мельницы на эффективность процесса измельчения и установлена связь между ускорениями и динамической высотой столбика шаров. Новизна формы помольной камеры вибрационной мельницы защищена Патентом РФ на изобретение №2206400.

  2. Описана на основе метода сложения нескольких вращений твёрдых тел вокруг параллельных осей кинематика сложного движения мелющих тел.

  3. Построены траектории движения мелющих тел в помольной камере планетарной мельницы и определены рациональные параметры динамики шаровой загрузки.

  4. Установлены зависимости между динамическими параметрами шаровой загрузки и передаточным отношением привода планетарной мельницы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируются на использовании теории сложения нескольких вращений твёрдого тела вокруг параллельных осей, численном моделировании процессов возникновения и прекращения контакта мелющих тел в процессе их соударений, экспериментальном подтверждении на опытно-промышленных образцах мельниц теоретических исследований с применением специально разработанного устройства для измерения динамических и статических составляющих ударных импульсов. Сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований составляет 87%.

Научное значение работы заключается в:

1. Обосновании и разработке метода расчёта рациональной формы помольной камеры вибрационной мельницы, учитывающего динамическую высоту столбика мелющих тел.

  1. Создании математической модели движения мелющих тел в помольных камерах планетарных мельниц с учётом динамического коэффициента трения между загрузкой и поверхностью помольной камеры.

  2. Установлении гиперболической зависимости скорости проскальзывания шара относительно поверхности помольной камеры от передаточного отношения привода. Указанная скорость проскальзывания обратно пропорциональна динамическому коэффициенту трения между шаром и стенкой помольной камеры.

  3. Установлении прямо пропорциональной зависимости разности между максимальными значениями абсолютного ускорения шара при сонаправленных и противоположно направленных вращениях водила и камер от диаметра помольной камеры.

  1. Выявлении закономерностей влияния гранулометрического состава исходного продукта на эффективность измельчения горных пород в различных типах мельниц.

  2. Определении взаимосвязи между динамикой мелющей загрузки и производительностью планетарных и вибрационных мельниц, что позволяет определить их рациональные параметры.

Практическое значение работы заключается в:

  1. Разработке методики определения основных параметров вибрационных и планетарных мельниц, основанной на установлении границ наибольшей эффективности их работы.

  2. Определении рациональных рабочих параметров вибрационной и планетарной мельниц на основе анализа динамики мелющих тел.

  3. Разработке оригинальной формы помольной камеры вибрационной мельницы, обеспечивающей повышение производительности и эффективности измельчения.

  4. Выработке рекомендаций по созданию комплекса измельчительного оборудования для тонкого измельчения горных пород.

5. Разработке методики экспериментальных исследований мельниц различных типов, базирующейся на методах активного эксперимента.

Реализация результатов работы. Разработанная в диссертации методика определения рациональных параметров комплекса измельчительного оборудования принята к использованию в ОАО «Шахтоуправление «Интинская угольная компания» в технологической линии по производству угольного порошка из отсевов дробильно-сортировочной фабрики.

Результаты экспериментальных исследований вибрационной мельницы по измельчению отходов карбонатных пород использованы при проектировании технологической линии по получению минерального порошка из отходов производства известнякового щебня в ОАО «Полотнянозаводское карьероуправление».

Результаты исследований используются в учебном процессе Московского государственного горного университета при подготовке горных инженеров по специальности 150402 - «Горные машины и оборудование».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены на Международных научно-практических конференциях: «Проблемы проектирования, производства и эксплуатации горного оборудования» (Польша, Гливице, 1994 г.), «Горная техника на пороге XXI века» (Москва, МГГУ, 1994 и 1995 гг.), «Горная техника: проблемы и тенденции развития» (Москва, МГГУ, 1997 г.), «Моделирование в механике» (Польша, Силезский политехнический институт, 2001 г.), «Неделя горняка» - 1999-2006 гг. (Москва, МГГУ, 1999 - 2006 гг.), на заседании технического совета П/О «Фосфаты» (Воскресенск, 1995 г.), на заседании технического совета ОАО «Полотнянозаводское карьероуправление». (п. Полотняный завод, Калужская область, 2001 г.), на заседании технического совета ОАО «Шахтоуправление «Интинская угольная компания» (г. Инта, 2002 г.), на заседании технического совета А/О «Ростовуголь» (г. Шахты, 2003 г.).

Публикации. Основные результаты исследований отражены в 20 работах, в том числе 3 Патентах РФ на изобретения и 9 статьях, опубликованных в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения; содержит 99 рисунков, 41 таблицу и список литературы из 248 наименований.

Подобные работы
Балахнина Евгения Евгеньевна
Обоснование параметров барабанной мельницы для тонкого измельчения горных пород с учетом динамики мелющих тел
Ковтуненко Валерий Владимирович
Исследование работы планетарных мельниц с целью рационального выбора их параметров при тонком измельчении карбонатных пород
Нехорошев Дмитрий Борисович
Обоснование и выбор рациональных параметров технологического процесса шарошечного бурения в условиях карьера
Рязанцев Сергей Николаевич
Исследование и выбор параметров шнековых исполнительных органов очистных комбайнов для конкретных условий эксплуатации
Кузиев Дильшад Алишерович
Обоснование и выбор параметров гидроимпульсного привода шнеко-фрезерного рабочего органа карьерного комбайна
Кольга Анатолий Дмитриевич
Развитие теории и методов создания горных транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя
Яхонтов Юрий Александрович
Развитие теории и разработка методов расчета ленточных конвейеров с подвесными роликоопорами для горных предприятий
Лукьянова Галина Викторовна
Выбор рациональных вариантов проходческих погрузочно-транспортных модулей на основе моделирования рабочих процессов с учетом случайного характера внешних воздействий
Григорьев Александр Сергеевич
Обоснование и выбор параметров продавливающих установок для бестраншейной технологии строительства подземных инженерных коммуникаций
Мисько Дмитрий Владимирович
Обоснование и выбор параметров гидростойки повышенной несущей способности для механизированных крепей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net