Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных операций на предприятиях по переработке полезных ископаемых является грохочение - разделение сыпучих материалов на классы крупности. До настоящего времени проблема сухого грохочения влажных сыпучих материалов, особенно мелкозернистых, остается наиболее острой. Процесс грохочения таких материалов весьма затруднен из-за залипання просеивающих поверхностей грохотов и агрегатирования мелких и тонких зерен в слое надрешетного продукта. Особенно резкое снижение эффективности грохочения влажных материалов наблюдается при разделении по граничной крупности менее 6...8 мм. Отрицательное действие на процесс оказывает и наличие в исходном материале глинистых примесей. По этим причинам наиболее трудные условия возникают при рассеве неметаллических полезных ископаемых, в особенности известняков.
Отечественная промышленность освоила производство грохотов, основные показатели которых находятся на достаточно высоком уровне при разделении сыпучих материалов с влажностью до 5%. В связи с ограниченными возможностями серийных грохотов при разделении более влажных материалов нередки случаи, когда выпускаемый продукт не отвечает по гранулометрическому составу требованиям технических условий. Это приводит к существенному снижению технико-экономических показателей работы перерабатывающих предприятий из-за уменьшения объемов товарной продукции, увеличения потерь ценных компонентов с отходами и т.п.
Таким образом, разработка виброгрохота, способного эффективно разделять влажные материалы по крупности, особенно на мелкие классы, является актуальной задачей для многих отраслей промышленности Украины, прежде всего горнодобывающей, металлургической, строительных материалов.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления кафедры "Обогащение полезных ископаемых" ДонГТУ. Она является также составной частью научно-исследовательских работ, выполненных под руководством автора Донецким научно-исследовательским горнорудным институтом по заказам предприятий (№ гос. регистрации 01.8.80015693 и 01.8.80015694).
Цель работы: создание инерционного бигармонического виброгрохота для эффективной классификации влажных сыпучих материалов на основе установления закономерностей процесса сухого грохочения и обеспечения рациональных динамических параметров вибромашины.
Идея работы: использование рациональных режимов колебаний каждого яруса сит при создании вибрационных грохотов с повышенной эффективностью разделения влажных сыпучих материалов.
Методы исследования: теоретические исследования выполнены на основе современных положений теории колебаний с использованием аналитических и численных методов, средств вычислительной техники. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с применением метрологически аттестованной аппаратуры.
Основные научные положения и результаты, выносимые на защиту и их новизна:
1.Впервые установлены закономерности процесса сухого грохочения влажных материалов в бигармоническом виброполе. Выявлено, что бигармо-нический режим по сравнению с гармоническим может обеспечивать значительное повышение эффективности грохочения на всем реальном диапазоне влажности, причем в наибольшей степени это преимущество проявляется при граничной крупности разделения менее 13 мм.
2.Установлено, что впервые разработанная математическая модель грохота с новой динамической структурой, достаточно полно характеризует основные особенности работы исследуемой системы и позволяет обоснованно определять требуемые параметры колебаний подвижных масс.
3.Впервые установлены зависимости параметров колебаний подвижных масс нового виброгрохота от его динамических и кинематических характеристик. Установлена рациональность межрезонансного режима работы грохота, обеспечиваемого настройкой частот возбуждающих сил высоко-(сог) и низкочастотного (Юі) вибровозбудителей соответственно на частоты Юг и р2 и mi = (0,4...0,6) р2 , где р2 - парциальная частота нижней ситовой рамки.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается применением современных методов и средств теоретических и экспериментальных исследований; необходимым объемом экспериментов; достаточной степенью адекватности разработанной математической модели виброгрохота реальной системе; применением стандартной и оригинальной измерительной аппаратуры, отвечающей условиям безыскаженной передачи информации в рассматриваемом частотном диапазоне; положительными результатами промышленных испытаний и опытом эксплуатации виброгрохотов нового типа.
Научное значение диссертации заключается в развитии теории работы и совершенствовании инерционных вибромашин на основе установления закономерностей процесса сухой классификации влажных материалов на гро-
хотах с новой динамической структурой и синтеза колебаний с рациональными параметрами для каждого яруса сит.
Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты позволяют при проектировании или модернизации вибромашин подобного класса использовать: полученные зависимости эффективности грохочения от динамических характеристик машины и основных свойств обрабатываемого материала; предложенную динамическую структуру виброгрохота; математическую модель и программный комплекс, которые позволяют устанавливать требуемые параметры колебаний подвижных масс колебательной системы и исходные данные для прочностных расчетов элементов конструкции.
Реализация выводов и результатов работы. Результаты работы использованы:
в ДонНИГРИ при разработке технического задания, рабочей документации, изготовлении и испытаниях экспериментальных образцов грохотов ГИЛ-32АБ и ГИЛ-42АБ;
в ДонГТУ - при разработке "Программного комплекса расчета трехмассово-го инерционного виброгрохота с бигармоническим режимом работы" и в учебном процессе;
-ДОФ "Балаклавская" Балаклавского РУ - при промышленных испытаниях и внедрении экспериментального образца виброгрохота ГИЛ-32АБ, в результате чего получен значительный экономический эффект (81152 руб. в год в ценах 1989 года).
Личный вклад соискателя. Автором диссертации определена цель, идея работы, задачи исследований, сформулированы научные положения, выводы, рекомендации, выполнены теоретические исследования, проанализированы и обобщены результаты технологических испытаний. Разработка, изготовление и технологические опробования грохотов проводились при непосредственном участии автора совместно с сотрудниками ДонГТУ и ДонНИГРИ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: международных научно-технических конференциях (Севастополь, 1998; Одесса, 1998); Всесоюзных конференциях по вибрационной технике (Кобулети, 1987; Новосибирск, 1988); отраслевых конференциях молодых ученых и специалистов (Люберцы, 1988, 1989; Донецк, 1993, 1998); технических советах (Севастополь, 1988-1990; Донецк, 1988-1990); расширенном заседании кафедр "Горные машины" и "Обогащение полезных ископаемых" ДонГТУ (1999).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 статьях в специализированных сборниках научных работ, а также в одном авторском свидетельстве на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 197 стр.; содержит 43 рисунка, 9 таблиц и 9 приложений. Список использованных источников включает 121 наименование.