автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров привода барабанных мельниц с подшипниками жидкостного трения

П г г л п МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ-

• ' Національна гірнича академія України / 6 ИЮЛ 1990 '

ОЛІШЕВСЬКИЙ ГЕННАДІЙ СЕРГІЙОВИЧ

^ УДК 621.926.5:621.822.5-233.2

ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРИВОДУ БАРАБАННИХ МЛИНІВ З ПІДШИПНИКАМИ РІДИННОГО ТЕРТЯ

05.05.06 -" Гірничі машини "

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дніпропетровськ -1998

Дисертацією є рукопис .

Робота виконана в Національній гірничій академії України

Науковий керівник — доктор технічних наук, професор

ВИНОГРАДОВ Борис Володимирович, Національна гірнича академія України, професор кафедри гірничої механіки,

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор СОКУР Микола Іванович, Київський національний економічний університет, професор кафедри менеджменту

кандидат технічних наук, доцент КІРІЧЕНКО Віталій Іванович, Національна гірнича академія України, доцент кафедри електроприводу

Провідна установа — Інститут геотехнічної механіки

НАН України, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться Ал 1998 Р. о _Щ_ годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 08.080.06 в Національній гірничій академії України за адресою: 320027, м. Дніпропетровськ, пр. К. Маркса, 19

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національної гірничо: академії України

Автореферат розісланий " 7 " 1998 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, .. ^ ■ Г.А. Симанович

д-р техн. наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. На залізорудних збагачувальних фабриках подрібнювання є енергоємним процесом. На подрібнювання 1 т руди витрачають до ЗО кВт.г. електроенергії. У цілому по залізорудним гір-ничозбагачувальним комбінатам України ця цифра складає більше 4 млрд. кВт.г. за рік. У витратах на подрібнювання розхід електроенергії та мелючих тіл складає близько 70 % , а в цілому у собівартості збагачення — до 50-60 %.

Розробка нових млинів великої потужності — з низьким рівнем зливу, котрі, згідно досліджень МЕХАНОБЛЧЕРМЕТу, дозволяють підвищити продуктивність млинного агрегату на 15-20 % і знизити розхід електроенергії та мелючих тіл на 7-10 % , зумовила реалізацію нових конструктивних рішень по корінним підшипникам. Тут було прийнято варіант башмачного гідростатичного підшипника ковзання діаметром більше 7 м.

Існуючі методики розрахунку є приблизними. Тому виникли труднощі при створенні нового розмольного обладнання. Крім того, недостатня вивченність фізичних процесів в підшипниках існуючих млинів не дозволяє розроблювати технічні рішення по підвищенню надійності і зниженню енергоємності даного обладнання.

Таким чином, у зв’язку з розробкою нового розмольного обладнання та відпрацюванням різноманітних питань по вже існуючому виникла необхідність у створенні комплексної методики розрахунку системи приводу барабанного млина, включаючи розрахунок корінних підшипників ковзання в динаміці роботи всього млинного агрегату. ІДе моделювання проводиться з метою забезпечення надійного функціонування системи приводу барабанного млина у період його пуску та при номінальному режимі роботи. Це дозволяє оцінити на стадії проектування вірність вибору параметрів приводу, включаючи корінні підшипники рідинного тертя, і скорочує обсяг експериментальних робіт, спрямованих на визначення раціональних параметрів конструкції. Цьому тема роботи “ Обгрунтування раціональних параметрів приводу барабанних млинів з підшипниками рідинного тертя ” є актуальною.

Робота виконана відповідно наукового спрямування кафедри гірничої механіки: “ Удосконалення конструкцій і методів розрахунку стаціонарних машин та установок гірничих підприємств “ в рамках тем: №ГР 01910009696. №ГР 0194Ш15953, №ГР 019611017167.

Мета роботи. Розробка методики розрахунку, обгрунтування раціональних параметрів механічної системи приводу барабанного млина, включаючи параметри корінних підшипників рідинного тертя, для млинів з низьким рівнем зливу та існуючого розмольного обладнання.

Ідея роботи полягає в уточненні розрахункової схеми системи приводу барабанного млина на основі урахування взаємного впливу електромеханічної частини приводу та корінних підшипників ковзання.

Методи досліджень. Виконуючи роботу, було використано основи гідродинамічної теорії мастил, теорія еластогідродинамічного розрахунку деталей машин, методи теорії подібності, методи математичного моделювання на ПЕОМ, методи статистичної обробки результатів досліджень.

Наукові положення, винесені на захист:

1)-конструктивні, силові та енергетичні параметри системи приводу барабанного млина необхідно обгрунтовувати з урахуванням взаємного впливу електромеханічної частини приводу та корінних підшипників ковзання;

2) математична модель корінного підшипника ковзання барабанного млина повинна ураховувати пружні деформації усієї робочої поверхні вкладиша і можливі перекоси цапфи в підшипнику;

3) критерієм роботоздатності усієї протяжності гідростатичного кар-

мана корінного підшипника барабанного млина є перевищення тиску мастила в кармані над значенням максимального тиску в мастильному шару гідродинамічного варіанта конструкції підшипника (по довжині) для того ж навантаження; '

4) дотримання режиму рідинного тертя в корінних підшипниках барабанного млина визначається резонансними коливаннями в приводі , ви-никающими в кінці розгону млина.

Новизна роботи:

1) уперше створена комплексна математична модель перехідних процесів у електромеханічній системі приводу барабанного млина і в корінних підшипниках рідинного тертя;

2) уперше моделювалась товщина мастильного шару по всій робочій поверхні підшипника з урахуванням пружних деформацій вкладиша та просторового перекосу вала при визначенні потрібних режимних параметрів підшипника, забезпечуючих його функціонування в системі приводу млинного агрегату;

3) уперше розроблено універсальну методику автоматизованого розрахунку раціональних параметрів системи приводу для нових млинів з низьким рівнем зливу та для існуючих конструкцій барабанних млинів.

Результати:

1) розроблено математичну модель процесів, що відбуваються в мастильному шару підшипника, яка ураховує перекоси і пружні деформації вкладиша по всій поверхні тертя і розраховує режимні та конструктивні параметри підшипника, необхідні для його функціонування в системі при-

воду млинного агрегату;

2).розроблено математичну модель перехідних процесів у електромеханічній системі приводу барабанного млина та в корінних підшипниках рідинного тертя;

3) розроблено методику комплексного автоматизованого розрахунку раціональних параметрів системи приводу барабанних млинів, включаючу в себе електромеханічну частину, зовнішню мережу та корінні підшипники рідинного тертя. Ця методика призначена як для нового розмольного обладнання, так і для вже існуючого;

4) надано рекомендації по раціональним параметрам корінних

підшипників рідинного тертя для існуючих конструкцій барабанних млинів та для розроблюваних млинів з низьким рівнем зливу, а також по параметрам механічної частини приводу, забезпечуючих функціонування даних підшипників і усієї системи приводу. .

Достовірність наукових положень і результатів. Ступінь достовірності наукових положень, висновків і рекомендацій полягає в використанні апробованих наукових методів досліджень, включаючи узагальнення раніше здійснених робіт, теоретичні дослідження гідродинаміки підшипників ковзання потужних барабанних млинів, методи математичної статистики і теорії подібності, математичне моделювання з використанням ПЕОМ, перевірку отриманих результатів на реальних об’єктах у природних умовах

— дані заводу НКМЗ, Стойленського ГОКу, СП “ Ерденет ”.

Результати теоретичних досліджень були порівняні з експериментальними. Розбіжність між теоретичними та експериментальними результатами не перевищує 6 %.

Наукове значення роботи полягає у розробці методу комплексного розрахунку раціональних параметрів електромеханічної системи приводу барабанного млина, включаючи корінні підшипники рідинного тертя, для млинів з низьким рівнем зливу та вже існуючих барабанних млинів.

Практичне значення роботи полягає в розробці інженерної методики комплексного автоматизованого розрахунку системи приводу барабанного млина; визначенні рекомендацій по параметрам корінних підшипників нового та вже існуючого розмольного обладнання, забезпечуючих мінімальні втрати потужності в конструкції, а також по параметрам механічної частини приводу, забезпечуючих функціонування всього млинного агрегату в найбільш важкий період пуску та в сталому режимі роботи.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідались та обговорювались на: Міжнародних науково-технічних конференціях “ Сучасні шляхи розвитку гірничого обладнання і технологій переробки мінеральної си-

ровини ” ( м. Дніпропетровськ. 1996,1997 p.p. ), науково-технічних семінарах кафедри гірничої механіки та ПНДЛ-2 Національної гірничої академії України ( м. Дніпропетровськ. 1993-1997 p.p. ) , об’єднаному семінарі при відділі механіки машин і процесів переробки мінеральної сировини ІГТМ НАН України ( м. Дніпропетровськ, 1997 р. ) , об’єднаному семінарі при спеціалізованій раді Д 08.080.06 Національної гірничої академії України (м. Дніпропетровськ, 1998 р.).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано З статті, депоновано 1 статтю, видано 2 тезиси доповідей на міжнародних конференціях.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, викладених на 155 сторінках машинописного тексту і містить 44 ілюстрації, 10 таблиць, список використаних джерел із 75 найменувань. 1 додаток.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Теорією та розробкою методів розрахунку приводів барабанних млинів займалися багато дослідників: Крюков Д.К., Олевський В.О., Розу-мов К.О., Перов В.А., Виноградов Б.В. та інші. Головна увага в їхніх роботах приділялась удосконаленню математичного апарату та виявленню аварійних ситуацій, що можуть призвести до виходу з ладу тих чи інших складових системи приводу барабанного млина. До цього часу в розроблених математичних моделях систем приводу барабанних млинів не відображалися процеси, що відбуваються в мастильному шару корінних підшипників ковзання у взаємозв’язку з функціонуванням всього приводу млина.

В свою чергу, теорією та методами розрахунку підшипників ковзання для різноманітних машин також займалося багато дослідників: Коров-чинський М.В.. Токар І.Я., Тодер І. А., Воскресенський В.А., Д’яков В.І, Коднір Д.С. та інші. Однак, розглядувані ними задачі носили нерідко декілька спрощувальний характер, що -обумовило застосування різних емпіричних поправок. Задача вирішувалася, як правило, в статиці і фактично у відриві від функціонування всього агрегату в цілому, а також було відсутнє комплексне урахування конструктивних особливостей підшипника, похибок у конструкції та пружних деформацій вкладиша. Тому, при розробці нового розмольного обладнання — млинів з низьким рівнем зливу та для розв’язання різноманітних питань по вже існуючим конструкціям, виникла потреба у визначенні та відпрацюванні на стадії проектування раціональних параметрів механічної частини приводу і корінних під-

шипників рідинного тертя у взаємозв’язку їх сумісного функціонування. Розв’язанню цих проблем присвячена дана робота.

Для досягнення поставленої мети були вирішені такі задачі:

1. Розробка математичної моделі корінного підшипника рідинного тертя, як складової частини системи приводу барабанного млина.

2. Розробка математичної моделі перехідних процесів у електромеханічній частині приводу барабанного млина та в корінних підшипниках рідинного тертя.

3. Визначення раціональних пускових характеристик для існуючих барабанних млинів виходячи з умов забезпечення режиму рідинного тертя в корінних підшипниках ковзання.

4. Визначення раціональних параметрів корінних підшипників рідинного тертя для існуючих млинів та для розроблюваних млинів з низьким рівнем зливу.

5. Створення комплексної методики автоматизованого розрахунку раціональних параметрів електромеханічної системи приводу барабанного млина, включаючи корінні підшипники ковзання, для нового розмольного обладнання та для вже існуючого.

Для розробки комплексної математичної моделі системи приводу барабанного млина попередньо було створено математичну модель корінних підшипників рідинного тертя, побудованої на основі двох розрахункових схем: 1) традиційної конструкції підшипника рідинного тертя з неповним кутом охоплення (рис. 1 а); 2) підшипника з самоустановлюючими вкладишами для млина з низьким рівнем зливу (рис. 1 б), де конструкція цього підшипника являє собою чотири вкладиша, з’єднаних попарно між собою балансирами і підтримуючих відповідно з обох боків опорний обод, який розташовано на барабані млина.

Для визначення розподілу тиску в мастильному шару підшипника було застосовано рівняння Рейнольдса. При цьому були прийняті такі допущення: 1) гравітаційними та інерційними силами нехтуємо; 2) мастило є н’ютонівською рідиною (напруження пропорційне швидкості деформації);

3) мастило нестисливе; 5) ковзання на кордоні рідина - тверде тіло відсутнє; 6) впливом поверхневого натягу можна знехтувати; 7) течія мастила ізотермічна, стаціонарна. У результаті прийнятих допущень рівняння Рейнольдсу було подане у такому вигляді: •

де (р - кутова координата, відраховувана проти годинної стрілки від вертикальної осі підшипника, спрямованої уверх;

(1)

Ь - товщина мастильного шару; р - тиск в мастильному шару;

г - лінійна координата, спрямована по довжині підшипника від ближчого торця;

д - динамічна в'язкість мастила; со - кутова швидкість обертання вала;

- радіус вала.

а б

Рис. 1 - Розрахункова схема корінного підшипника рідинного тертя

Для поданих розрахункових схем прийняті такі граничні умови: 1) р=0 - на контурі, охоплюючого зовнішні кромки робочої поверхні підшипника; р=рк - на контурах, проходячих по місцезнаходженню карманів високого тиску (рк).

Кількість теплоти, що виділяється в гідростатодинамічному підшипнику, визначається енергією, витраченою на прокачку мастила через дроселі і проміжок у підшипнику, а також на зсув в мастильному шару під час обертання цапфи. У зв’язку з цим, враховуючи допущення про ізотермічний характер течії мастила, середня температура в мастильному шару підшипника визначається таким чином:

"р0 Мт

+

ср СЗср

де

и - температура мастила на вході у дросель; р0 - тиск мастила на вході у дросель;

<3 - витрати мастила в підшипнику;

Итр- втрати потужності на рідинне тертя в підшипнику;

с - теплоємність мастила; р - густина мастила. -

Визначив розподіл тиску в мастильному шару підшипника рідинного тертя, стає можливим находження усіх його основних режимних параметрів ( несуча здібність, витрати мастила, середня температура мастила, втрати потужності на рідинне тертя та прокачку мастила).

Враховуючи, що діюче навантаження на корінні підшипники барабанних млинів спрямоване вертикально униз, несучу здібність мастильного шару цих підшипників можливо подати, як вертикальну складову резуль-тувального вектора гідродинамічних сил у мастильному шару.

І

мп = Ру = ЯІ |р с05(ф)с!фс!^ , (3)

Фі 0

де фі і фг - кутові координати початкової та кінцевої кромок підшипника;

Ру - вертикальна складова результувального вектора гідродинамічних сил. Для башмачного підшипника несуча здібність визначається як сума несучих здібностей окремих чотирьох вкладишів.

Витрати мастила в підшипнику складають:

ІИІ_ , 7 5Р.

12цЯ <3<р

Для підшипника з самоустановлюючими вкладишами витрати мастила розраховуються для кожного сегменту, як для окремого підшипника, після чого визначені витрати підсумовують у загальне значення.

Втрати потужності в підшипнику складаюються з двох частин —• втрат на прокачку мастила в підшипнику та втрат на подолання рідинного тертя. '

Витрати потужності на прокачку мастила в підшипнику визачаються,

як:

N. , (5)

п

де г| - КПД насосу.

Витрати потужності в підшипнику на подолання сил рідинного тертя визначаються, як:

_ ( п ср шпгс . г п п ор ,

0= І-----------—---------<І2+------------сі<р . (4)

І 12цЯ5ф 2 > 12ц дг v ;

Для підшипника з самоустановлюючими вкладишами втрати потужності на рідинне тертя складаються з відповідних втрат окремих сегментів. Урахування можливого перекосу в конструкції проводиться шляхом

визначення потрібного відносного ексцентриситету, виходячи з умов забезпечення режиму рідинного тертя в підшипнику.

Складова мастильного шару, ураховуюча пружні деформації вкладиша в кожній його точці, визначається на основі гіпотези Вінклера, яка припушує, що переміщення поверхнень пропорційне тиску. Таким чином, потрібна товщина мастильного шару по всій поверхні підшипника (сегмента) з урахуванням просторового перекосу, відхилень в геометрії поверхнень ковзання та пружних деформацій владиша обчислюється по наступній формулі:

%(г)і - поточний потрібний відносний ексцентриситет положення центра цапфи;

5і - координата гідродинамічного зміщення лінії центрів підшипника (і-го сегменту);

Ьаі - складова, ураховуюча пружні деформації у кожній точці вкладиша підшипника (сегмента).

де Е - модуль пружності матеріалу вкладиша;

qн - навантаження на одиницю довжини контакту.

Рівняння Рейнольдса (1) з математичної точки зору є еліптичне диференціальне рівняння другого порядку в частинних похідних з двома незалежними змінними, тому для його розв’язання було застосовано чисельний метод скінченних різниць, або послідовних зміщень Лібмана. Було прийнято прямокутну інтеграторну сітку. Розв’язання пружногідродинамічної задачі знаходиться ітераційним методом, встановлюючим сумісність між тиском у мастильному шару, що розділяє пружні поверхні ковзання та пружним тиском, розвинутим між ними внаслідок їх фактичного контакту. На основі вищезгаданої математичної моделі створено автоматизовану методику розрахунку підшипників рідинного тертя барабанних млинів. Ця методика дозволяє у комплексі з урахуванням особливостей конструкції розраховувати різноманітні режими роботи підшипника, а також визначити необхідність у гідропідпорі — постійному чи тільки на період пуску.

Для розв’язання динамічної задачі по корінному підшипнику ковзання під час пуску барабанного млина та виходу його на сталий режим роботи необхідно спочатку визначити режимні параметри підшипника в залежності від кутової швидкості обертання цапфи для заданого наван-

Ь(ф,г); = Ч'їЦі-х^), сов(ф - 5і)] + Ил ,

(7)

де ч/ - відносний проміжок у підшипнику;

(8)

таження.

Оскільки витрати мастила при номінальному режимі значно перевищують витрати при нерухомій цапфі. то в умовах експлуатації, ураховуючи використання об’ємних насосів, маючих жорстку витратну характеристику, доцільно в момент спливання цапфи одразу давати номінальне значення витрати мастила. При цьому товщина мастильного шару перевищує потрібну величину. Потім при зростанні швидкості обертання цапфи до номінального значення, при постійній витраті мастила товщина мастильного шару знизиться до потрібної величини.

Було створено математичну модель, відображаючу описані процеси. При цьому визначаються всі режимні параметри підшипника в залежності від кутової швидкості обертання цапфи для заданого навантаження та потрібної постійної витрати мастила. Ця математична модель являє собою комплексне розв’язання ряду статичних задач, отриманих на основі рівняння Рейнольдса для стаціонарної течії в’язкої, нестисливої рідини. Отримані залежності режимних параметрів від кутової швидкості обертання цапфи ( Мтр(со), 1і(ш), р(со), іср(ю), Нпр(со) ) були подані у вигляді поліномів другого степеня. Далі, підставив ці залежності в математичну модель електромеханічної системи приводу барабанного млина, отримаємо значення цих параметрів у часі в динаміці роботи приводу.

Динамічна система приводу є складною системою, що включає в себе електромеханічний привод і фундамент, на якому встановлено мельничний агрегат. Аналіз показує, що в залежності від розв’язуваних задач, ця складна динамічна схема розпадається на ряд парціальних систем з слабкими в’язями, тому в загальному випадку еквівалентну схему машинного агрегату барабанного млина можливо подати у вигляді ланцюгової багатомасо-вої системи з нелінійними пружними в’язями.

У цій роботі було досліджено однодвигуновий безредукторний привод барабанних млинів. Розглядаючи низькочастотні коливання, впливаючі на динаміку пуску млина, еквівалентну динамічну схему даного приводу можна подати у вигляді двох мас (ротор двигуна та барабан з навантаженням), з’єднаних між собою пружньою в’яззю, характеристика якої оз-начається жорсткістю вадів та пружких муфт.

На рис. 2 подано еквівалентну динамічну схему приводу, де І\, І: -зведені до валу двигуна моменти інерції ротора та барабана відповідно; Мем - електромагнітний момент двигуна: зведений момент опору, діючий на барабан складається з момента сил тертя Мтр(со2) та момента Мс(фз) , створюваного силою тяжіння продуктів завантаження барабану О; М(аіз) -пружня характеристика механічної передачі; аі? - кут закручування пру-

жньої в’язі.

Зведення вихідної ланцюгової багатомасової системи до двомасової системи здійснено методом, викладеним Є.І. Ривіним. При цьому зменшення кількості ступенів свободи вихідної системи проводиться шляхом розбиття даної системи на ряд парціальних систем двох типів: одномасову з двома пружними ланками чи двомасову з однією пружньою ланкою між масами. Метод полягає в заміні парціальних систем одного типу парціальними системами другого типу.

Перехідні процеси у синхронному двигуні описуються повними рівняннями Парка-Горсва. Ці рівняння подані в системі відносних одиниць, отриманих діленням кожної величини на відповідну базову величину. При розгляданні машинного агрегату, включаючого пружню механічну систему, механічні параметри також необхідно виражати у тій же системі відносних величин. Таким чином, диференціальні рівняння, описуючі динамічні процеси машинного агрегату подані у наступному вигляді:

^ = р[-Ми-М(аіа)-М(а*іг)];

^~ = ^--[М(а,2) + М(а;2) + Мс(ф2,сог)]; гіф,

---- = со ,;

сП 1

----- 0) , .

сК 2

dM’a

dt

du%

dt

dyf

dt

dt

dy*,

dt

d9 dt

= Um sin(Q) - ra

: Um cos(0) - ra

1st.

*1

ІЗ.

x"

f

М;и

x"

^Ls

x"

Vq»li

= u,

V_f_

X,“

>0

Ved_

X fed

. JiL

xL

MS

x“

= 1 - IcoJ,

(10)

де <ві, 02 - зведені кутові швидкості обертання мас ротора та барабана відповідно;

фі, ф2 - зведені кути обертання мас ротора та барабана;

Ч/ts. vyq - потокозчеплення обмотки статора по поздовжній та поперечній осям; ’

\|/г- потокозчеплення обмотки збудження;

Ved, \jJeq - потокозчеплення демпферної обмотки по поздовжній та поперечній осям;

Um - напруга обмотки статора;

Uf - напруга обмотки збудження;

0 - кут між вектором індукованої в статорі е.д.с. від струму збудження та вектором напруги в мережі:

ra, re, red. req - активні опори фази статора, обмотки збудження, демпферної обмотки по поздовжній та поперечній осям відповідно.

Параметри корінних підшипників ковзання, зведені до валу ротора і подані у відносних величинах, мають вигляд:

М тр (О) 2 ) = М0 + М,шг + М2СО 2 ; h(co2) = h0 h,со2

-ргсо*;

(И)

р(ш г)^Ро + Рі^2

^ПР N1СО 2 + N2(0 2 >

де Мі. ііі, рі. й, ІЧі - відповідні коефіцієнти поліномів, отримані за розглянутою вище методикою.

Систему диференціальних рівнянь (9) - (10) було розв’язано методом

Рунге-Кута. Початкові умови інтегрування подані у наступному вигляді: при 1=0 : <рі(і)=<ро ; фг(1)=0 ; соі(1)=0; юг(1)=0; уч(1)=0; \|/К^)=0; 4>єсі(1)=0; Уеч(0=0; 0(1)=О, де фо - початковий кутовий проміжок у кінематичних парах приводу (зубчатій передачі, муфтах, шпоночних з’єднаннях).

Адекватність математичної моделі системи приводу барабанного млина та достовірність отриманих результатів перевірялися порівнянням розрахункових і експериментальних даних пускових характеристик великих барабанних млинів. Порівняльний аналіз зроблено по млинам МШЦ 5500x6500 та МШЦ 5500х6500М в умовах тих ГЗКів, на яких виконувалася експериментальна перевірка прямих пусків, зафіксованих осцилограмами. Розбіжність між розрахунковими та експериментальними значеннями пускових характеристик не перевищила 6 % , що підтверджує слушність вибору та обгрунтування математичної моделі.

На рис. З наведено розрахункові залежності деяких із параметрів пуску млина МШЦ 5500x6500 з масою продуктів навантаження 257 т. (двигун типу СДМЗ-2-24-59-80-У4 ) в умовах Стойленського ГЗКу.

н-ю

1.184

0.775

0.383

V ^

/ А —«■ ^ н

/

7 і

М - пружний момент на валу, віднесений до базового; со - кутова швидкість обертання валу, віднесена до базової; Міг - момент рідинного тертя у підшипнику;

Н - товщина змазочного шару; '

І - час

Шр

1579

526

Рис. З - Розрахункові залежності параметрів пуску млина МШЦ 5500x6500

Проаналізував отримані дані по корінним підшипникам млинів МШЦ 5500x6500 та МШЦ 5500х6500М, було відзначено існування небез-

печної ділянки для функціонування цих підшипників з точки зору дотримання умов рідинного тертя в них. Так, розглянувши залежність товщини мастильного шару корінного підшипника від часу для млина МШЦ 5500x6500 (рис. З б), було відзначено, що в момент увімкнення струму збудження спостерігаються стрибки кутової швидкості обертання, перевищуючі номінальне значення, що спричиняє коливання товщини мастильного шару в підшипнику менше потрібної величини. Тому в цей момент існує небезпека порушення умов рідинного тертя. За допомогою розробленої методики розрахунку було визначено, що для вищевказаних млинів перевищення кутової швидкості на 10 % від номінального значення може призвести до зменшення товщини мастильного шару в корінних підшипниках на 13.6 %. Це являє собою реальну небезпеку торкання цапфою вкладиша підшипника, шо є недопустимим відповідно правил безпеки.

Було проведено дослідження режимів роботи корінного підшипника для вищезгаданних млинів в залежності від його довжини і визначені раціональні параметри з умов мінімальних втрат потужності в конструкції. На рис. 4 а наведено результати цих розрахунків, з яких видно, що найбільш вигідна з точки зору енергетичних витрат є довжина підшипника, яка дорівнює 1.05 м , у той час як в існуючій конструкції довжина дорівнює

0.85 м. Це пояснюється тим, шо втрати потужності у обох випадках відрізняються незначно, а капітальні витрати для підшипника меншої довжини будуть відчутно менше.

Враховуючи, що параметри існуючої конструкції підшипника визначено на підставі багаторічного досвіду проектування та експериментальної відробки, можна зробити висновок про адекватність розробленої математичної моделі, яка дійсно підтверджує експериментальні дані і уточнює їх, а також дає право використовувати її при розробці нових типів конструкцій корінних підшипників.

Тому за допомогою даної методики було проведено визначення раціональних параметрів підшипника башмачної конструкції для млина з низьким рівнем зливу МШЦ 7000x9000. Результати досліджень наведено на рис. 4 б з яких видно, що найбільш вигідною з точки зору мінімальних енргетичних витрат є довжина підшипника 0.75 м , тоді як у попередніх заводських розрахунках прийнято довжину вкладишів 1 м. А це крім росту капітальних витрат на збільшення габаритів підшипника призведе, відповідно розрахунковим даним, до зростання енергетичних витрат на 7.6 % , у тому числі втрат потужності на тертя на 24.4 % та витрат мастила в підшипнику на 9.1 %.

а б

а - млин МШЦ 5500x6500; б - млин МШЦ 7000x9000

Рис. 4 - Дослідження режимних параметрів корінних підшипників барабанних млинів від довжини

За результатами досліджень по корінному підшипнику існуючого млина МШЦ 5500x6500 було встановлено, шо починаючи з деякої довжини підшипника і більше, тиск, генеруємий в мастильному шару підшипника в самій навантаженій його частині, перевищує тиск мастила в кармані підшипника. Тобто, деяка ланка кармана виявляється неробочою, при цьому виникають небажані перетікання мастила в шару, що призводить до додаткових втрат потужності на тертя. Було встановлено, що вищезазначене порушення функціонування кармана настає у випадку перевищення максимального тиску в шару мастила для гідродинамічного варіанта конструкції підшипника (по довжині) над тиском в гідростатичному кармані для того ж навантаження. У цьому випадку рекомендується збільшити товщину мастильного шару, підвищивши витрати мастила на величину, визначаєму за допомогою розробленої методики. При цьому відбувається відчутне зменшення витрат потужності на тертя при збереженні тієї ж величини сумарних енергетичних витрат в підшипнику.

Таким чином, слід відзначити, шо розроблена комплексна математична модель системи приводу барабанного млина практично цілком відтворює реальні перехідні процеси в конструкції і може бути використана при розв’язанні завдань проектування приводних пристроїв та в інженерних розрахунках, а також для запобігання нештатних режимів роботи корінних підшипників і всієї конструкції в цілому. •

ВИСНОВКИ

В дисертації викладено науково обгрунтовані розробки, спрямовані на розв'язання актуальної задачі гірничого машинобудування — визначення раціональних параметрів системи приводу барабанних млинів нового покоління та вже існуючих конструкцій, розробку автоматизованої методики їх розрахунку, отриманої на основі адекватної математичної моделі уточненої розрахункової схеми приводу.

Основні наукові результати, висновки та рекомендації полягають у наступному:

1. Розроблено автоматизовану методику розрахунку підшипників

рідинного тертя барабанних рудорозмольних млинів. Ця методика дозволяє у комплексі, з врахуванням просторових перекосів та пружних деформацій вкладиша, розраховувати різноманітні режими роботи підшипника, а також визначати необхідність у гідролідпорі — постійному чи тільки на період пуску. '

2. Дослідження, проведені за допомогою вищевказаної методики, засвідчили, шо врахування пружних деформацій вкладиша підшипника дає збільшення потрібних витрат мастила не менш ніж на 12 % , а врахування можливих перекосів цапфи в підшипнику може довести значення потрібних витрат мастила до величин, кратних номінальним витратам. Це є суттєвим при проектуванні та виборі обладнання маслостанції.

3. Розроблено комплексну автоматизовану методику розрахунку системи приводу рудорозмольних млинів, що дозволяє розраховувати різноманітні режими роботи і конструкції всього млинного агрегату та його системи приводу з врахуванням параметрів живлючої мережі, у взаємозв’язку з функціонуванням і конструкцією корінних підшипників ковзання.

4. Отримано рекомендації по раціональним параметрам корінних підшипників рідинного тертя для існуючих млинів МШЦ 5500x6500, МШЦ 5500х6500М та для проектуємого нового обладнання МШЦ 7000x9000 із умов мінімальних втрат потужності в конструкції. Порівняння отриманих даних по корінним підшипникам існуючих млинів з даними заводу НКМЗ, обгрунтованих експериментальним відробком конструкцій показали їх адекватність. Визначено критерій працездатності гідростатичного кармана по всій його довжині.

5. Особливосте» методики є її орієнтація не тільки на барабанні млини з корінними підшипниками традиційної конструкції, але й на нове високоефективне розмольне обладнання — млини з низьким рівнем зливу, шо мають башмачні опори рідинного тертя.

6. Виконано розрахунки пускових режимів для барабанних млинів типу МШЦ 5500x6500 та МШЦ 5500х6500М в умовах різних ГЗКів. Порівняння та аналіз розрахункових і експериментальних даних показали

достатню їх адекватність (розбіжність не більше б %), що підтверджує слушність вибору та обгрунтування математичної моделі системи привод} барабанного млина.

7. В результаті розрахунків пускових режимів існуючих млинів булс отримано рекомендації по обмеженню перевищення кутової швидкості обертання барабана (не більше 9 % від синхронної швидкості) в момент увімкнення струму збудження із умов дотримання режиму рідинного тертя в підшипнику.

Основні положення дисертації опубліковано у наступних роботах:

1. Олишевский Г.С. Решение одной задачи для подшипника жидкостного трения барабанной мельницы // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1997. - Вып. 1. - С. 28-30.

2. Олишевский Г.С. Математическая модель коренных подшипников жидкостного трения барабанных рудоразмольных мельниц // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1997. - Вып. 2. - С. 41-42.

3. Олишевский Г.С. Коренные подшипники скольжения в динами-

ке работы привода барабанной мельницы // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1997. - Вып. 2. - С. 23-24. .

4. Динамика пуска синхронного привода барабанной мельницы с учетом параметров питающей сети / Виноградов Б.В., Зайченко В.И., Школа Н.И., Олишевский Г.С; Гос. горн, академия Украины. - Днепропетровск, 1994,- 8 с. - Рус.- Деп. в ГНТБ Украины 30.08.94, № 1823. - Ук 94.

5. Виноградов Б.В., Олишевский Г.С. Математическая модель переходных процессов в электрогидромеханической системе привода барабанной мельницы // Материалы международной конференции “Современные пути развития горного оборудования и технологий переработки минерального сырья”. - Днепропетровск: Гос. горн. академияУкраины, 1996. -С. 56.

6. Виноградов Б.В., Олишевский Г.С. Обоснование параметров коренных подшипников жидкостного трения в системе привода барабанной мельницы // Матеріали міжнародної конференції “Сучасні шляхи розвитку гірничого обладнання і технологій переробки мінеральної сировин”. -Дніпропетровськ: Нац. гірн. академія України, 1997. - С. 61.

Особистий вклад в роботах, написаних у співавторстві: [4] - рішення задачі, аналіз отриманих залежностей; [5, 6] - розробка моделі та методики розрахунку, визначення раціональних параметрів корінних підшипників барабанних млинів різних конструкцій.

АНОТАЦІЯ

Олішєвський Г.С. Обгрунтування раціональних параметрів приводу барабанних млинів з підшипниками рідинного тертя. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.06 - гірничі машини. - Національна гірнича ака-деміяУкраїни. Дніпропетровськ, 1998.

Дисертацію присвячено визначенню раціональних параметрів корінних підшипників ковзання барабанних млинів, а також параметрів механічної системи приводу, забезпечуючих функціонування цих підшипників і всієї системи. В роботі розглянуто конструкції розроблюваних млинів з низьким рівнем зливу та існуючих барабанних млинів Розроблено теорію, методику автоматизованого розрахунку системи приводу барабанних млинів, включаючи корінні підшипники ковзання. Отримано рекомендації по раціональним значенням конструктивних та режимних параметрів корінних підшипників ковзання, а також механічної системи приводу для розроблюваних та вже існуючих конструкцій барабанних млинів. Порівняння розрахункових та експериментальних даних для різноманітних конструкцій показало їх адекватність.

Ключові слова: барабанний млин, підшипник ковзання, привод, динаміка, математична модель.

АННОТАЦИЯ

Олишевский Г.С. Обоснование рациональных параметров привода барабанных мельниц с подшипниками жидкостного трения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.06 - горные машины. - Национальная горная академия Украины, Днепропетровск, 1998.

Диссертация посвящена определению рациональных параметров коренных подшипников скольжения барабанных мельниц, а также параметров механической системы привода, обеспечивающих функционирование данных подшипников и всей системы. В работе рассмотрены конструкции разрабатываемых мельниц с низким уровнем слива и существующих барабанных мельниц. Разработана теория, методика автоматизированного расчета системы привода барабанных мельниц, включая коренные подшипники скольжения. Получены рекомендации по рациональным значениям конструктивных и режимных параметров коренных подшипников лсольжения, а также механической системы привода для разрабатываемых и уже существующих конструкций барабанных мельниц. Сравнение засчетных и экспериментальных данных для различных конструкций по-<азало их адекватность.

Ключевые слова: барабанная мельница, подшипник скольжения, привод, динамика, математическая модель.

SUMMARY

Olishevsky G.S. Basis of rational parameters of drive of drum mills with sliding bearings. - Manuscript.

Thesis for a bachelor’s degree by speciality 05.05.06 - mining machines. -National Mining Academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1998.

The dissertation is devoted to definition of rational parameters of radical sliding bearings of drum mill and parameters of mechanical system of drive, ensuring regular functions of bearings. The constructions of exploit mills with low lever pouring and existing drum mills are considered. The theory and methodic of automatic calculation of system of drive of drum mills, included radical sliding bearings are elaborated. The recommendations to rational meanings of constructional and regime parameters of radical sliding bearings and mechanical system of drive for working and existing constructions of drum mills are proposed. The comparison of calculations and experiments for various constructions is shown coincidence.

Key words: drum mill, sliding bearing, drive, dynamics, mathematical model.