Введение к работе
Актуальность темы. В горнодобывающей промышленности процессы транспортирования и классификации твердых полезных ископаемых являются одними из наиболее масштабных и относительно энергоемких операций. На эти операции затрачивается значительная доля энергии, производящейся в нашей стране. При транспортировании и классификации горной массы широко используются вибрационные машины. Практика эксплуатации вибротранспортных машин (ВТМ) показывает, что в результате их усовершенствования можно добиться определенного роста показателей работы горнодобывающего предприятия. Таким образом, дальнейшее развитие вибротранспортных машин имеет важное экономическое значение.
Основными конструктивными элементами являются привод и рабочий орган. В настоящее время наибольшее распространение в горной промышленности получили инерционные, эксцентриковые и поршневые (пневматические и гидравлические) вибраторы. Их работа в области резонанса недостаточно эффективна, так как при изменении технологической нагрузки и других возмущениях колебательная система выходит из нормального рабочего режима.
Альтернативой перечисленным механизмам являются использующие электрическую энергию линейные электромагнитные двигатели. Применение этих двигателей для создания возмущающей или ударной силы позволяет обойтись без сложной трансмиссии, так как передаточным элементом служит тяга. Основными недостатками известных конструкций являются относительно небольшая величина движущего импульса, а также низкий коэффициент полезного действия, что может привести в некоторых случаях к перегреву основного элемента линейного двигателя - обмотки.
В этой связи наиболее актуальными являются исследования, направленные на изучение электромеханических процессов для повышения эффективности работы горных машин с линейными электромагнитными двигателями.
Объект исследования - авторезонансные вибротранспортные горные машины с линейным электромагнитным вибровозбудителем.
Предмет исследования - асимметричные установившиеся и переходные рабочие процессы авторезонансной вибротранспортной машины с линейным вибровозбудителем.
Цель работы - повышение эффективности работы вибротранспортных резонансных горных машин с линейным электромагнитным вибровозбудителем за счет разработки математической модели рабочего процесса, определения их рациональных параметров и совершенствования конструкции.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности рабочего процесса резонансной вибротранспортной машины можно осуществить путем выбора рациональных режимных и конструктивных параметров ВТМ и электромагнитного вибровозбудителя.
Научные положения, выносимые на защиту:
Амплитуда колебаний рабочего органа определяется параметрами тяговой характеристики электромагнитного двигателя, моментом включения и временем работы его за один период колебаний.
Энергоемкость работы резонансной ВТМ с линейным электромагнитным двигателем определяется величиной рабочего зазора, а также временем включения его за один цикл колебаний рабочего органа.
Производительность резонансной ВТМ при полубыстроходном режиме транспортирования определяется виброскоростью рабочего органа и возрастает с увеличением асимметрии колебаний. Рациональный коэффициент асимметрии колебаний рабочего органа определяется трибологическими характеристиками горной массы и параметрами вибрации.
Электромагнитный линейный двигатель с возрастающей тяговой характеристикой обеспечивает стабильный резонанс при изменении технологической нагрузки и ударном нагружении рабочего органа.
Научная ценность работы заключается в выявлении взаимосвязи электромеханических характеристик электромагнитного двигателя и режимных параметров авторезонансной вибротранспортной машины, а также разработке математической модели рабочего процесса ВТМ.
Практическая ценность диссертации состоит в разработке методики расчета режимных параметров авторезонансных низкочастотных вибротранспортных машин.
Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций обоснована корректным использованием положений теории вероятности и математической статистики, методов математического и физического моделирования, апробированных методов экспериментальных исследований и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, относительное расхождение которых не превышает 10-15 %.
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при проектировании авторезонансной вибрационной машины для грохочения хвостов обогащения золотосодержащих руд.
Апробация работы. Основные результаты работы и её отдельные положения докладывались: на Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование механических явлений», Екатеринбург, 2011 г.; Международной научно-технической конференции «Транспорт XXI века: Исследование, инновации, инфраструктура», Екатеринбург, 17-19 ноября 2011 г.; «Неделе горняка», Москва, 23-28 января 2012 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ в журналах, сборниках научных трудов, материалах международных конференций, в том числе 6 работ в журналах из списка ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 112 наименований, содержит 92 страницы текста, 34 рисунка, 13 таблиц, 2 приложения.
