Проблемы динамики, прочности и теории рабочего процесса вибрационных грохотов для переработки минерального сырья

• Автор: Вайсберг, Леонид Абрамович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 246 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Описание объекта исследования и степени его изученности в современной
вибрационной технике
1Л. Общие сведения о вибрационных грохотах, их классификация
по динамическим признакам. Краткий обзор основной литературы
1.2. Характеристики надежности и качества вибрационных грохотов
1.3. Динамические схемы вибрационных грохотов, их описание и сравнение. Параметры колебаний грохотов
1.4. Цель, задачи и методика исследований. Обзор содержания работы
Глава 2. Исследование динамики вибрационных грохотов с самосинхронизирующи-
мися вибровозбудителями
2.1. Самосинхронизирующиеся вибровозбудители, проблема их стабильности
2.2. Анализ стабильности синхронного и синфазного вращения вибровозбудителей в вибрационных грохотах с пространственной динамической схемой
2.3. Исследование влияния технологической нагрузки на самосинхронизацию вибровозбудителей
2.4. Методика оценки и нормирования стабильности вибрационных грохотов с самосинхронизирующимися вибровозбудителями, рекомендации для проектирования и наладки
Г лава 3. Задачи обеспечения прочности вибрационных грохотов
3.1. Конструктивные схемы коробов грохотов, способы соединения основных несущих элементов. Нагрузки и разрушения, возникающие в коробах
при различных условиях эксплуатации
3.2. Физическое моделирование вибрационных грохотов, исследование
и отработка их конструкций на моделях
3.3. Исследование сварочных остаточных напряжений, возникающих в коробах
в процессе изготовления
3.4. Исследование температурного поля и температурных напряжений, возникающих при переработке горячих материалов. Термические остаточные напряжения

3.5. Особенности применения метода конечных элементов для анализа жесткости
и прочности коробов вибрационных грохотов
3.6. Основные принципы рационального проектирования коробов вибрационных грохотов; краткие выводы по главе
Глава 4. Моделирование процесса вибрационного грохочения и технологический
расчет грохотов
4.1. Обзор исследований процесса вибрационного грохочения
4.2. Теоретические основы процесса грохочения
4.2.1. Дифференциальное уравнение кинетики грохочения
4.2.2. Кинетика грохочения идеально сегрегированного материала
4.2.3. Расчет гранулометрического состава продуктов грохочения
4.3. Проверка полученных формул и идентификация параметров модели
4.3.1. Оценка скорости просеивания материала
4.3.2. Верификация метода расчета гранулометрического состава продуктов грохочения
4.4. Пакет прикладных программ для технологического расчета грохотов
Глава 5. Исследование особенностей динамики рабочего режима вибрационных
грохотов со специальными рабочими поверхностями (ситами)
5.1. Описание конструкций; области их технологического применения.
Постановка задачи исследования
5.2. Производительность вибрационных грохотов с активными (резонирующими) рабочими поверхностями
5.2.1. Определение скорости транспортирования материала
5.2.2. Определение производительности грохота
5.3. Анализ потоков, возбуждаемых ситом, колеблющимся в водной среде
5.4. Краткие выводы по главе
Глава 6. Заключение
6.1. Практическое использование результатов исследований
6.2. Общие выводы по работе
Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ
Процесс разделения кусковых и сыпучих материалов, а также твердой фазы пульп и суспензий на продукты различной крупности с помощью просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями, традиционно называемый грохочением, является весьма распространенным на всех без исключения предприятиях, добывающих и перерабатывающих минеральное сырье.
В горно-обогатительной технологии, например, этот процесс впервые был использован более 250 лет назад при сортировке товарного угля и длительное время выполнялся исключительно на ручных ситах. В конце XVIII века появились первые машины для ситовой классификации — барабанные вращающиеся грохоты, а еще через 50 лет, в середине XIX века, — плоские качающиеся грохоты, приводимые в движение тем или иным видом кинематического привода.
Вероятно, как и в других областях техники, темпы совершенствования и создания новых машин и аппаратов для грохочения соответствовали потребностям практики. Уже в XX в., по мере зарождения и осмысления идей вибрационной техники, появляются конструкции грохотов с вибрационньм приводом, который в отличие от жесткого кинематического привода называют динамическим или силовым. Самый ранний опыт промышленного применения этих первых относительно небольших и несовершенных по нынешним представлениям грохотов, за которыми закрепилось название вибрационных, убедительно демонстрирует их технологические преимущества как по производительности, так и по качеству разделения материала на классы крупности.
Исследование, совершенствование, развитие и широкое внедрение этих машин было предопределено ростом объемов переработки полезных ископаемых и появлением новых технологий в обогащении и металлургии. Годы массового появления вибрационных грохотов самого различного технологического назначения на предприятиях — это вторая половина нынешнего столетия, что стало особенно заметно с начала 60-х годов. Начиная с этого времени, технологические требования к грохотам постоянно возрастали и становились чрезвычайно разнообразными. В одних случаях возникала необходимость выделения достаточно крупных кусков, например, 300-0 мм или 400-0 мм, из потока материала, максимальная крупность куска в котором достигает 1500-1800 мм, в других случаях граница разделения составляла несколько десятков микрон, причем это могло касаться как сухого порошкообразного материала, так и твердой фазы пульп и суспензий.

синхронного и синфазного вращения вибровозбудителей, а также об учете влияния технологической нагрузки, т. е. материала, находящегося на рабочем органе, на самосинхронизацию. Отсутствие соответствующей информации, а также необходимых расчетных методик и норм в значительной мере сдерживало широкомасштабное применение самосинхронизации в вибрационных грохотах.
Для анализа задачи о стабильности в диссертации использовалась общая методика исследования самосинхронизации механических вибровозбудителей. Составлялись дифференциальные уравнения движения колебательной части системы в предположении, что вибровозбудители вращаются синхронно, но с произвольными, заранее неизвестными углами а: и аг. Решения указанных уравнений находились для случая установившихся вынужденных колебаний.
Задача об учете технологической нагрузки, являющаяся частью общей проблемы взаимодействия вибрационной машины с находящимся на ней материалом, решалась на основе гипотезы, при которой реакция материала описывается силами сопротивления, пропорциональными скоростям точек рабочего органа, т. е. по существу введением в колебательную систему эквивалентного вязкого трения.
Рассмотрение вопросов прочности рабочих органов грохотов — коробов — базировалось на методиках прочностной диагностики. Был проанализирован опыт эксплуатации машин первого поколения; установлены основные проблемы их долговечности. Проведенный затем цикл исследований, связанный с анализом напряженно-деформированного состояния коробов в различных условиях эксплуатации позволил установить причины характерных разрушений, разработать пути повышения общей прочности машин. При этом использовались как аналитические методы исследований, так и прямые тензометрические измерения в обычных и высокотемпературных условиях. Одной из особенностей данного цикла исследований явилось широкое применение физических моделей для изучения прочности коробов, что потребовало разработки методических основ моделирования применительно к вибрационным машинам. В этом же разделе работы введен в практику анализа жесткости и прочности грохотов современный вычислительный метод — метод конечных элементов — и проиллюстрировано его практическое применение.
В целом результаты исследований прочности и базирующиеся на них практические рекомендации послужили основой для создания нескольких новых поколений вибрационных грохотов, в том числе тяжелонагруженных машин с большой площадью просеивающей поверхности.