Введение к работе
Актуміьность_темьі. Одной из основных подготовительных операций при обогащении полезных ископаемых является операция дробления и измельчения. Эти операции настолько энергоёмки, что общие эксплуатационные расходы на них достигают 70% суммарных производственных расходов на обогащение. Среди дробильно-размольных машин существенное значение имеют механические дробилки, предназначенные для преобразования исходной руды в кусковой продукт сравнительно небольших размеров. В числе механических дробилок весьма перспективными оказываются шёковые дробилки, в которых разрушение материала происходит в результате ударного взаимодействия сближающихся друг с другом щёк.
До настоящего времени широко распространены щековые дробилки с кинематическим приводом. В этих машинах движение дробящих щёк кинематически задано, а между их рабочими поверхностями имеется специальный "калибрующий", зазор. Понятно, что в таких дробилках степень дробления ограничена. Кроме того имеется опасность выхода дробилки из строя, вследствие попадання в дробящую полость куска недробнмого материала повышенной прочности. Поэтому всё большее распространение приобретают так называемые вибрацнонно щековые дробилки (ВИД). В этих машинах виброударное движение щёк осуществляется вследствие установки на них специальных вибрационных приводов инерционного типа. Естественно, что дробящие щёки связаны упруго или кинематически с массивной рамой, положение которой в состоянии статического равновесия фиксируется посредством системы достаточно мягких амортизаторов.
В настоящее время предложен ряд различных схем впбрационно-шскопых дробилок. При их конструировании и настройке наиболее сложной оказалась задача обеспечения согласованного, симметричного относительно дробящей полости, движения дробящих щёк. В этом смысле весьма перспективной является схема дробилки с двумя одинаковыми щеками, несущими одинаковые симметрично расположенные инерционные впбровоз-будптели. При этом синхронно-синфазный режим вращения роторов возбудителей предполагается осуществить благодаря использованию известного явления синхронизации динамических систем. Последующие теоретические и экспериментальные исследования динамики дробилок этого типа показали, что рабочий синхронно-синфазный режим действительно существует. В то же время область существования этого режима бьша сравнительно невелика, а запас по устойчивости - незначителен. Положение ещё более осложнялось ввиду необходимости при разгоне машины прохода через один или несколько промежуточных резонансои п опасности застревания на одном из них. Всё это предопределило низкую стабильность рабочего режима машины и, как следепше, необходимость её весьма тщательной настройки.
В силу вышесказанного весьма актуальным является поиск симметричных конструктивных схем дробилки, приводимых только от одного вибровозбудителя. В самом деле, в этом случае отпадает необходимость в использовании такого тонкого динамического эффекта, как самосинхронизация инерционных вибровозбудителей. Соответственно область существо вания и устойчивости рабочего режима расширяется, а условия разгона и выбега упрощаются. Машина в целом в динамическом смысле становится более грубой и надёжной. Именно такой является вибрационная дробилка с двумя рабочими полостями института "Механобр", динамическому анализу которой и посвящена данная диссертационная работа.
Целью работы является решение следующих основных задач:
-
Получить полное динамическое описание вибрационно-щековой дробилки с двумя рабочими полостями.
-
Исследовать безударный режим колебании дробилки и определить условия раскрытия щелей в рабочих полостях.
-
Получить адекватную упрощённую модель дробилки пригодную для определения периодических виброударных режимов и её движения.
-
Построить симметричные периодические режимы, которые могут быть охарактеризованы как рабочие.
-
Определить условие максимизации ударного импульса в этих режимах и получить на их основе рекомендации по оптимальной настройке машины.
Научная новизна. С помощью современных точных методов общей механики, стереомеханической теории удара и теории нелинейных колебаний полностью изучены два существенно различных периодических режима движения дробилки виброударного типа. Примыкающие друг к другу области существования и устойчивости этих режимов построены в явном виде к пространстве безразмерных критериев подобия задачи. Показано, что оптимальная настройка машины отвечает значениям критериев подобия вблизи границы областей существования вышеупомянутых периодических режимов.
Теоретическая и практическая ценность. Области существования изученных внброударных режимов достаточно широки, а их запас по устойчивости в оптимальном случае достаточно велик. Поэтому работоспособность машины и возможность её оптимальной настройки в реальных условиях не вызывает сомнения. Полученные результаты позволяют реально прогнозировать характер колебаний дробилки, а также движения материала вниз по рабочей полости.
Разработанные механико-математические методы динамического анализа могут быть с успехом применены при анализе близких схем вибрацн-онно-щековых дробилок. К этим методам можно отнести:
I) метод сведения исходной задачи к анализу упрощённой модели с меньшим числом степеней свободы,
-
методы построения областей существования и устойчивости периодических режимов виброударного типа,
-
полученные рекомендации по максимизации ударного импульса и, соответственно, степени дробления материала.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы до-
сладывалнсь на: * .
межвузовская конференция "Вибрационные машины и технологии", <ГТУ, Курск, 1993г.,
конференции "Автоматизация и механизация горных работ", С-Пб. ГТИ, :Пб., 1994г.,
11 Всероссийский симпозиум "Динамика виброударных систем", Москва, 1995г.,
на совместном семинаре отдела фундаментальных исследований института 'Механобр" и каф. Теоретической механики С-Пб. ГТИ, С-Пб., 1997г.
По материалам диссертации опубликовано 4 работы список которых тредставлен в конце автореферата.
Объём и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, трёх глав основного текста, заключения и списка литературы включающего 29 наименований. Общий объём вставляет 95 страниц.
