автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Развитие научных основ создания барабанных сыпучесредных агрегатов горнодобывающих предприятий

РГ5 ОП

На правах рукописи

СВЕРДЛИК Григорий Иосифович

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ СОЗДАНИЯ БАРАБАННЫХ СЫПУЧЕСРЕДНЫХ АГРЕГАТОВ ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05. 05. 06 - Горные машины

\

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владикавказ 1999

Работа выполнена в Северо-Кавказском ордена Дружбы народов государственном технологическом университете

Научный консультант • доктор технических наук, профессор, академик РАЕН Хадонов З.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Чиченев H.A. доктор технических наук, профессор Воронин П. А. доктор технических наук, профессор Сыса А.Б.

Ведущая организация - ОАО "Кавказцветметпроект", г. Владикавказ

Защита состоится 2. 2. •-Зщ.Ьск^эО. 2000г. в часов

на заседании Северо-Кавказского регионального диссертационного Совета Д 063. 12.01 при Северо-Кавказском государственном технологическом университете (СКГТУ) по адресу: 362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44, факс. 74-99-45.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СКГТУ.

Автореферат разослан ЪЯМъЬрЗ 1999 г.

Ученый секретарь регионального диссертационног"

кандидат техн. наук, доцент

Кондратьев Ю.И.

X ЪО-/ Q-f./n./ л

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для горнодобывающей промышленности, вляющейся одной из ведущих отраслей производства, важными задачами вляются совершенствование оборудования и условий его эксплуатации, азработка принципиально новых машин и агрегатов для новых техноло-ий.

Барабанные сыпучесредные агрегаты принадлежат к числу одних из аиболее распространенных машин на горно-добывающих предприятиях термин "сыпучесредные" использован в данной работе, чтобы отделить ассматриваемые агрегаты от барабанных мельниц). К ним относятся ба-абанные смесители и сушильные барабаны закладочных комплексов, ба-абанные смесители, окомкователи и грохоты горно-обогатительных ком-инатов. Наибольшие размеры из них имеют барабанные окомкователи ->х Ь до 4,2 х 24 м.

Применявшиеся в практике конструирования машин барабанного ти-а методы расчета нагрузок на привод и опоры являются приближенными, ак как не учитывают в полной мере особенности движения сыпучего мате-иала во вращающемся барабане. Конструктивная разработка вновь пробируемых барабанных агрегатов (особенно с увеличением их размеров) ребует более точных методик, поскольку нельзя считать рациональной омпенсацию погрешностей расчета увеличением резерва мощности приво-а и запасов прочности.

Перспективным представляется также решение задач разработки ринципиально отличающихся барабанных агрегатов для новых техноло-1ческих процессов, улучшения условий эксплуатации этих машин путем сследования причин вибраций и конструирования аппаратов для борьбы с апологическими выбросами агрегатов.

Цель работы. Совершенствование конструктивных решений барабан-ых сыпучесредных агрегатов и условий их эксплуатации на базе развития юретических основ расчета энергосиловых параметров и конструирова-ия.

Методы исследований. При выполнении теоретического исследования пользовались основные положения динамики отдельных тел, теории зижения сыпучих сред, теории подобия, методы аналитического и числен-эго решения дифференциальных уравнений на современных вычислитель-лх машинах.

Экспериментальные исследования проводились с использованием ме-)дов физического моделирования процессов и агрегатов, фото- и кино->афирования, осциллографирования с применением известных методов Зработки экспериментальных данных.

Научная новизна

- Получена математическая модель движения единичного тела во >ащающемся барабане, реализация которой на ЭВМ позволила построить

обобщающие диаграммы для определения характерных точек траектори! тела при различных скоростных режимах, а также границ между режимами

- Предложен новый критерий подобия для сравнения скоростных ре жимов агрегатов барабанного, типа с различной загрузкой, учитывающи; коэффициент внутреннего трения обрабатываемого материала, без чего сс поставление режимов может приводить к ошибкам величиной до 50 %.

- Для движения сыпучей массы в барабане определены параметр! структурных зон загрузки при водопадном режиме и предложены нова схема перехода частиц в фазу полета и определение границы между каскад но-водопадным и водопадным режимами.

- Получены эмпирические зависимости характеристик сечения загруз ки (площадей сечения и его частей, величин и положений радиус-векторо их центров тяжести) от частоты вращения и степени заполнения барабана.

- Экспериментально установлены критериальные границы между скс ростными режимами барабанных агрегатов.

- Выполнен анализ влияния силовых явлений в движущемся матери;' ле на нагрузку на привод и опорно-ходовую систему барабана.

- Установлена связь между изменением направления силы трения зубчатом зацеплении барабана и колебаниями величин опорных реакцт вызывающих вибрации агрегата.

Практическое значение

Разработаны научно обоснованные методики расчета нагрузок н привод и опорные ролики барабанных сыпучесредных агрегатов, а такж определения конструктивных параметров очистного устройства, позвс ляющие повысить точность расчетов и уменьшить запасы мощности пp^ вода и прочности конструктивных элементов.

Данные о закономерностях движения материала во вращающемся бг рабане могут быть использованы при оценке технологических возможнс стей барабанных агрегатов при различных режимах.

Выявлены основные причины вибраций барабанов с зубчатым пр1 водом, что дало возможность выработать рекомендации по типу привод барабанных агрегатов и составляющих его элементов.

Разработан фрагмент расчетной части САПР барабанных машин, пс зволяющий решать оптимизационные задачи конструирования.

Сконструирован барабанный агрегат горячего окомкования, дающи возможность совместить несколько технологических операций, существе! но сократить количество машин в технологической линии производств окатышей и повысить качество последних за счет исключения операци транспортирования и перегрузки.

Для повышения экологичности эксплуатации технологических лини с барабанными сыпучесредными агрегатами разработаны защищенные п; тентами способ очистки газов и конструктивные решения мокрых пылеулс вителей барботажного типа и адсорберов.

Результаты работы могут быть использованы в практике конструиро-ания и эксплуатации аналогичных агрегатов металлургического произ-о детва.

Основные научные положения

1. Математическая модель движения единичного тела и аналитиче-кие и эмпирические зависимости движения сыпучей массы во вращающемся барабане, являющиеся базой для анализа силовых явлений в за-рузке барабана.

2. Безразмерный критерий динамического подобия скоростных режи-юв барабанов, базирующийся на условии неизменности отношения силы рения, создаваемой центробежной силой, к силе гравитации.

3. Математические методы оценки влияния совокупности силовых яв-:ений в загрузке и конструктивных узлах барабана на энергетические ха->актеристики барабанных сыпучесредных агрегатов.

4. Механизм возникновения вибраций агрегатов барабанного типа с убчатым приводом, обусловленный колебаниями величин опорных реак-щй, вызываемых изменением направления силы трения в зубчатом зацеп-гении.

Реализация работы. Разработанная методика расчета нагрузок на фивод барабанных агрегатов использована при расчете приводов проектируемых Уралмашзаводом барабанного смесителя СБФ1 - 3,2 х 8 и бара-Занного окомкователя ОБ! - 3,6 х 14. Данная методика рекомендована для фактического применения в учебнике для вузов "Механическое оборудо-jamie заводов цветной металлургии". В 3-х частях. Ч. 1. Прнтыкин Д.П. 'Механическое оборудование для подготовки шихтовых материалов". - М., 'Металлургия", 1988.

Выводы работы по причинам вибраций барабанных агрегатов и рекомендации по приводу переданы Уральскому заводу тяжелого машиностроения для совершенствования конструкций.

Предложенная конструкция пенного барботера, предназначенного для повышения экологичности барабанных агрегатов, прошла промышленные испытания на двух асфальтовых заводах PCO - Алания. Для ряда дробильных и асфальтовых заводов Северной Осетии и Кабардино-Балкарии предложены аппаратурные схемы систем газоочистки с использованием разработанных аппаратов.

Методика расчета энергосиловых параметров и узлов барабанных агрегатов с программным обеспечением используется в учебном процессе Северо-Кавказского государственного технологического университета.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на II Всесоюзной конференции по динамике крупных машин (Свердловск, 1971), научно-технических конференциях Уральского политехнического института (1973 - 1976), заседании Технического совета при главном инженере Уральского завода тяжелого машиностроения, заседании кафедры механического оборудования металлургических заводов

УПИ, II международной конференции "Безопасность и экология горнь территорий" (Владикавказ, 1995), III международной конференш "Устойчивое развитие горных территорий (Владикавказ, 1998), заседани кафедры "Технологические машины и оборудование" и научн технических конференциях Северо-Кавказского государственного технол гического университета (Владикавказ, 1980 - 1999).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в м нографии, научных статьях в журналах "Известия вузов. Горный журнал "Известия вузов. Цветная металлургия", "Известия вузов. Черная мета лургия", в сборниках научных трудов УПИ и СКГТУ, в тезисах докладов и III международных конференций по развитию горных территорий.

По теме диссертации опубликована 31 работа, в том числе моногр фия, 27 статей, получено 3 патента РФ на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключен) и 5 приложений, изложенных на 281 с. текста, и содержит 97 рисунков, таблиц, список литературы из 143 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Разнообразие конструктивных решений барабанных сыпучесредш агрегатов горнодобывающей промышленности (смесителе окомкователей, сушилок и грохотов) определяется различием в технолог ческих процессах, реализуемых в них, и условиях эксплуатации.

Преимущественное распространение получили машины с зубчать приводом, для которых приведено краткое описание конструктивных ос бенностей. Наибольшим разнообразием конструктивного исполнения ко пуса и привода агрегата отличаются барабанные смесители окомкователи, из которых рассмотрены агрегаты с фрикционным прии дом, с подвеской на резинотросовых лентах, двухбарабанные, с барабане из секций в виде усеченного конуса и другие отечественные и зарубежш конструкции.

Область применения барабанных агрегатов может быть расширен например, на основе совмещения нескольких технологических операций машине барабанного типа.

Методы определения нагрузки на привод барабанных агрегатов о зируются на закономерностях движения сыпучего материала во вр щающемся барабане. Современная теория движения загрузки в бараба] развивалась применительно как к барабанным сыпучесредным агрегатг (грохотам, печам и др.), так и к барабанным мельницам. Поэтому в обзо] проанализирована научная литература в области исследований вышеук занного оборудования.

Основой для разработки положений теории движения загрузки i вращающемся барабане являются закономерности движения единично! тела, которые наиболее полно рассмотрены Л.Б. Левенсоном, З.Б. Кант

ШЕРДЛИК Григорий Иосифович

[азвание диссертации Дата защиты

22 января 2000 г.

Развитие научных основ созда- Язык диссертации

[ия барабанных сыпучесредных агрега- Русский

ов горнодобывающих предприятий

гченая степень, отрасль науки Шифр специальности

Доктор технических наук 05.05.06

'абота посвящена совершенствованию конструирования и улучшению 'словий эксплуатации барабанных сыпучесредных агрегатов на основе грогноза энергетических затрат и нагрузок на элементы конструкции. )сновные теоретические и практические результаты проведенных иссле-(ований: - математическая модель движения единичного тела во вра-цающемся барабане, - новый критерий динамического подобия скорост-1ых режимов для барабанных агрегатов, - методики расчета нагрузок на фивод и роликоопоры, а также параметров механизма очистки гарниса-ка, - определение основных причин вибраций барабанных агрегатов с убчатым приводом и рекомендаций по борьбе с ними, - разработка агре-ата горячего окомкования, уменьшающего число машин в технологиче-;кой линии, - конструктивные решения пьше- и газоуловителей для тех-юлогических линий с барабанными агрегатами, - разработка фрагмента ?АПР для решения оптимизационных задач конструирования барабан-1ых агрегатов. Результаты работы использованы Уралмашзаводом при »азработке смесителя СБФ1-3,2х8 и окомкователя ОБ1-3,6х14, рекомендованы для практического применения в учебнике для вузов «Механиче-ое оборудование заводов цветной металлургии» в 3-х частях, прошли

гтогпелтатгавг ття ntrrrf» -5^кг\ттптз ТЛтг 07 Тяп (\ Кипи 1

' ьиихилиш^ Ч/Л ¿V V 1ии

ЖЕРДЛИК Григорий Иосифович

[азвание диссертации Дата защиты

22 января 2000 г.

Развитие научных основ созда- Язык диссертации

шь барабанных сыпучесредных агрега- Русский

ов горнодобывающих предприятий

гченая степень, отрасль науки Шифр специальности

Доктор технических наук 05.05.06

'абота посвящена совершенствованию конструирования и улучшению условий эксплуатации барабанных сыпучесредных агрегатов на основе 1рогноза энергетических затрат и нагрузок на элементы конструкции. Эсновные теоретические и практические результаты проведенных исследований: - математическая модель движения единичного тела во вра-цающемся барабане, - новый критерий динамического подобия скорост-шх режимов для барабанных агрегатов, - методики расчета нагрузок на 1ривод и роликоопоры, а также параметров механизма очистки гарниса-ка, - определение основных причин вибраций барабанных агрегатов с губчатым приводом и рекомендаций по борьбе с ними, - разработка агрегата горячего окомкования, уменьшающего число машин в технологиче-жой линии, - конструктивные решения пыле- и газоуловителей для тех-гологических линий с барабанными агрегатами, - разработка фрагмента 2АПР для решения оптимизационных задач конструирования барабан-1ых агрегатов. Результаты работы использованы Уралмашзаводом при разработке смесителя СБФ1-3,2х8 и окомкователя ОБ 1-3,6x14, рекомендованы для практического применения в учебнике для вузов «Механиче-жое оборудование заводов цветной металлургии» в 3-х частях, прошли тт^ттт-ттпгтмст ш гчттт£> остогтгт 1/Гп 07 ТГяЯ 6 Кыйгг

ровичем, В.И. Коротичем, В.М. Осецким. Большинство исследователей рассматривают движение тела во вращающемся барабане в плоскости, перпендикулярной его продольной оси, пренебрегая перемещением тела вдоль оси ввиду его незначительной величины за один цикл движения тела при угле наклона барабана 2 ч- 6°.

Разработанные на базе анализа движения загрузки во вращающемся эарабане методы определения нагрузки на привод приведены б работах отечественных и зарубежных ученых: Э. Дэвиса, Л.Б. Левенсона, З.Б. Канторовича, А.О. Спиваковского, С.Е. Андреева, В.А. Олевского, Н.П. Неро-яова, Г.Г. Григорьева, Е.Ф. Морозова, А. Гау, Р. Хукки и др.

Более подробно охарактеризованы методики Л.Б. Левенсона, З.Б. Канторовича, А.О. Спиваковского, Г.Г. Григорьева, Н. Оухиямы и Ю. Исаямы, предложенные для барабанных сыпучесредных агрегатов. Боль-иинство проанализированных методик не учитывает сопротивления вра-дению барабана, связанные с динамикой сыпучей среды. Происходящим в эарабане процессам наиболее полно соответствует методика Г.Г. Григорьева. Однако применение данной методики требует ее уточнения на основе :оответствующего исследования закономерностей движения материала в эарабане и получения данных о динамической структуре загрузки.

Одной из важных задач конструирования барабанных агрегатов яв-тяется определение усилий в опорно-ходовой системе, так как от их вели-пшы зависит составляющая расхода энергии на трение в опорах и размеры юответствующих элементов. Отмечено, что существующие расчетные методы не учитывают силовые явления в массе пересыпающегося в барабане материала и в зубчатом зацеплении. При пространственном определении эеакций опор необходимо учитывать условие рационального конструирования, а именно, расположение бандажей и зубчатого венца на барабане, три котором изгибающие моменты на опорах и между ними будут одина-совыми. Рациональное расположение вышеуказанных элементов опреде-тяется методом итераций, который, ввиду трудоемкости процесса, следует зеализовывать на ЭВМ.

Анализ особенностей эксплуатации барабанных агрегатов показал, 1то они обладают двумя существенными недостатками: являются возбудителями вибраций и источниками технологических выбросов пыли и газов.

Вибрации свойственны в той или иной мере всем разновидностям ба-эабанных машин, имеющим привод через зубчатый венец и опорно-юдовую систему, включающую металлические бандажи и опорные ролики. Эни усиливаются по мере износа подвижных пар. Особенно опасными виб->ации становятся при расположении агрегата на высокой отметке произ-юдственного корпуса (15 - 18 м и выше, что характерно для барабанных :месителей, окомкователей и грохотов горно-обогатительных комбинатов), •ак как могут вызвать разрушения в несущих конструкциях здания.

Определению причин и измерению вибраций посвящен ряд исслед< ваний как научно-исследовательских организаций: НИИТЯЖМАШ Ура. машзавода, Челябинского отделения ВНИИ охраны труда и техники бе опасности, Днепродзержинского индустриального института, так и отдел ных исследователей: Д.П. Притыкина, П.Я. Скичко, В.Н. Бутивченко и др.

В большинстве своем приводимые в работах причины вибращ (отклонения в проектной геометрии зацепления зубчатой, передачи и эл ментов опорно-ходовой системы, неравномерность в распределении и дв жении материала в барабане и в распределении гарнисажа) не могут в! звать автоколебания с наблюдаемыми на практике частотами, и их влиян] может быть косвенным.

Реализация в барабанных агрегатах процессов приготовления шихт: окомкования, грохочения и сушки сопровождается выделением значится ного количества пыли, а из барабанных сушилок, кроме того, выбраа ваются токсичные газы, что ухудшает экологическую обстановку как I предприятии, так и на прилегающей к нему территории. Как правило, технологических пылегазовых выбросах содержатся ценные компонент сырья. Эти обстоятельства определяют актуальность решения задачи ула ливания пылеобразной составляющей газовых выбросов барабанных м шин и снижения их токсичности.

Были проанализированы основные причины пылегазовых выброа барабанных агрегатов - нарушения технологии и отсутствие эффективнь средств газоочистки, существующие схемы очистки газов и применяем! конструктивные решения пыле- и газоуловителей. Сделан вывод о перспе тивности разработки конструкций мокрых пылеуловителей и адсорбере При работе над конструкциями аппаратов барботажного и адсорбционн го принципа действия рассмотрены разработки ведущих в этой облас отечественных организаций, а также ряда зарубежных фирм.

В соответствии с изложенным и целью работы были определены сх дующие задачи исследований:

- разработать методики расчета энергосиловых параметров бараба ных агрегатов на основании теоретических и экспериментальных исслел ваний закономерностей движения сыпучего материала во вращающем барабане и силовых явлений в массе материала;

- установить влияние элементов привода на вибрации барабанш машин и выработать рекомендации по типу привода и его элементам;

- расширить область применения машин барабанного типа на бг реализации принципа совмещения нескольких технологических операцш одном агрегате (разработать барабанный агрегат горячего окомкования);

- сконструировать эффективные аппараты, повышающие эколог ность барабанных агрегатов;

- разработать фрагмент расчетной части САПР барабанных агрегатов для решения вопросов оптимизации конструирования, (в частности, расположения опор барабанов), а также сокращения сроков проектирования.

Во второй главе рассмотрены основы теории движения сыпучего материала во вращающемся барабане.

Единичное тело в барабане может двигаться в трех режимах: челночном, водопадном и критическом. В работе проанализированы два первых режима, представляющих интерес для барабанных агрегатов.

Показано, что в уравнении движения тела по поверхности барабана при скольжении вниз, полученном З.Б. Канторовичем, должен быть исправлен знак Кориолисовой силы. Тогда дифференциальное уравнение движения тела примет вид:

—— - (Ло(£>0--г- - (,')

¿р со0К

где со- угловая скорость вращения барабана, рад/с;

а>о - относительная угловая скорость скольжения тела по барабану, рад/с;

Р - угол положения тела, отсчитываемый от вертикального диаметра, рад;

Но - коэффициент трения скольжения тела по барабану при движении;

К - внутренний радиус барабана, м.

Получено дифференциальное уравнение движения тела при соскальзывании относительно барабана при переходах тела из фазы подъема в фазу соскальзывания и наоборот:

(¡10., Ц, С05Р-%и\Р)+иаш:Я _

+/.¡0(00 + -£-' - = 2ц„со . (2)

<7/7 (О0к

Уравнения (1) и (2) и общем случае (при м ф 0) не интегрируются и конечном виде. Их решения были найдены методом численного интегрирования Рунге-Кутта на ЭВМ для ряда примеров, что дало возможность построить графики относительной скорости скольжения тела по поверхности барабана при движении в челночном режиме. Пример графика зависимости у0= сооЯ= Г(Р) показан на рис. I, где буквами обозначены следующие уровни: а - р,„ Ь- Д, с- /ЗЬ, д- Д (А - угол начала проскальзывания тела относительно барабана после совместного вращения, Д. - угол начала скольжения тела вниз относительно внешней системы координат, р0 - угол остановки тела после скольжения относительно внешней системы координат, р0 - угол остановки тела относительно барабана после разгона тела ).

Из анализа соотношения сил, действующих на тело после начала проскальзывания относительно поверхности барабана при подъеме выше горизонтального диаметра, сделан вывод о возможности отрыва тела от поверхности барабана при различных значениях коэффициента трения скольжения по барабану (в том числе, при ¡л< 1) и перехода в свободный

Рис. 1. График относительной скорости скольжения тела по поверхности барабана

полет и разработан механизм процесса отрыва, в соответствии с которым отрыв происходит после фазы проскальзывания тела по поверхности барабана,

На основании решения уравнений (1) и (2) в координатах- критерий Фруда (Бг = где щ - частота вращения барабана, об/мин) и коэффициент трения ¡л -построены общие диаграммы, определяющие характерные точки движения тела по поверхности барабана при различных режимах и границы между режимами. Пример диаграммы режимов движения тела во вращающемся барабане приведен на рис 2. Линия рс= 90° является границей между челночным и водопадным режимами.

Скоростной режим движения сыпучего материала во вращающемся барабане (каскадный, каскадно-водопадный и водопадный) оказывает решающее влияние на технологические процессы, происходящие в барабанных смесителях окомкователях, грохотах и сушилках. На практике данные агрегаты, как правило, работают в каскадном режиме с различными максимальными углами подъема частиц и реже в водопадном режиме (некоторые барабанные смесители и окомкователи).

При использовании вышеприведенного критерия Фруда выбор частоты вращения барабана для получения режима, идентичного режиму другого барабана, должен осуществляться по формуле

Однако критерий Фруда не учитывает свойства движущегося в барабане материала. На необходимость учета данного фактора указывают результаты экспериментов, выполненных автором (приведены в третьей главе).

Из анализа закономерностей движения частиц материала во вращающемся барабане следует, что поведение частицы в значительной мере определяется силой трения, вызываемой действием центробежной силы. Поэтому для оценки скоростных режимов работы барабанных агрегатов предлагается использовать безразмерный критерий динамического подобия, предусматривающий условие неизменности отношения силы трения, создаваемой центробежной силой, к силе тяжести:

5= = =Ыет (4)

С 900

Полученный критерий, кроме характеристик барабана, учитывает свойства движущегося в нем материала, в частности коэффициент трения по поверхности барабана.

В случае применения критерия Б идентичные скоростные режимы различных барабанов будут связываться соотношением

г

1,6 /.4 1.2 1,0 0,8 0.6 о А 0,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 рг

Рис. 2. Диаграмма режимов движения тела во вращающемся барабане:

--углы начала соскальзывания вниз (/7Д

— —--углы отрыва О&т)

Предлагаемый критерий является более универсальным, так как вы->ажение (3) является частным случаем выражения (5) при ¡л- idem.

Значения п?, определенные, согласно выражениям (3) и (5), для барабанов с одинаковыми диаметрами, но с разным сыпучим материалом, при [зменении коэффициента трения в пределах // = 0,6 + 1,4, могут отличаться га 50 %.

При теоретическом анализе движения сыпучей массы в каскадном режиме получено уравнение поверхности раздела (или линии А ¡А2 в сечении агрузки, рис. 3) между поднимающимся и соскальзывающим потоками из словия появления возможности скольжения частиц вниз в верхней части агрузки при нарушении равновесия действующих на частицу сил. Для роизвольной частицы А, расположенной на этой кривой, согласно прицепу Даламбера, можно представить уравновешенную систему действую-дих на нее сил в составе:

5= C7sinc? - скатывающая сила;

N/ - давление на частицу со стороны расположенного выше ссыпающегося потока;

F„, = //0(iV, + F4t„) - сила трепня между частицей и ссыпающимся потоком;

Рщп— нормальная составляющая равнодействующей системы центробежных сил переносного и относительного движений частиц ссыпающегося потока и Кориолисовой силы инерции, приложенных к элементу ссыпающегося потока, находящегося над частицей;

F4lt~ касательная составляющая этих центробежных сил;

Fmp ~ И cos(/?- 5) + N/ + Ftl/„] - сила трения между частицей и

потоком, вращающимся вместе с барабаном;

N= GcosS- нормальная составляющая силы тяжести;

„ Geo1 г _

F =-- центробежная сила, действующая на частицу;

8

N - нормальная (к AiA2) реакция, численно равная сумме всех нормальных к поверхности скольжения составляющих сил, действующих на рассматриваемую частицу.

Из условия равновесия частиц, расположенных на поверхности сольжения,получено дифференциальное уравнение искомой кривой:

Л + /-'[£+ О) 2(у- х if)] + «w Ь - у = (6)

dx dx dx

Общее решение этого уравнения имеет вид

Рис. 3. Схема к определению поверхности скольжения

с,х-+\у +

= ехр

со

(7)

Постоянная интегрирования С при конкретных значениях со и ц зависит от степени заполнения и радиуса барабана. Ее значение может быть получено из условия прохождения кривой через точку Ау (хА], улд- Координаты данной точки могут быть определены экспериментально. После подстановки постоянной С в уравнение (7) получим окончательный вид уравнения искомой кривой

(О

т = ехр

у + -

У, + 4

ЛГС1Ё-

■ атс1ц-

(8)

Уравнение (8) не приводится к явному виду и может быть решено численными методами, например, методом Ныотона. Сопоставление расчетных и экспериментальных линий раздела потоков показало их хорошую сходимость. Возможность использования уравнения (8) для практических расчетов осложняется тем, что оно может определять количественно соскальзывающий поток только в верхней части сечения загрузки.

Отличительной особенностью водопадного режима движения материала является наличие участка траектории со свободным полетом частиц. В работе учитывалось, что геометрическое место точек перехода частиц на траекторию полета (кривая отрыва) практически нельзя связывать с условием отрыва по теории Э. Девиса, как это делается большинством авторов, и экспериментально не подтверждается известная гипотеза движения на восходящем участке траектории по схеме непрерывной цепочки подталкивающих друг друга частиц.

На основании анализа механизма движения частиц в верхней части сечения загрузки и расположения линии скольжения в работе предложена новая схема перехода частиц в свободный полет, базирующаяся на следующих положениях:

- "параболоподобный" восходящий участок траектории частиц А /В1 (рис. 4) в вершине сечения загрузки не следует принимать соответствующим траектории свободного полета; форма данного участка отвечает сложному движению частиц при их подъеме вместе с барабаном и соскальзывании вниз;

- свободное падение возможно в зоне, где исчезает подпирающее действие на частицы снизу, т.е. на нисходящих участках траекторий частиц (подтверждено экспериментальными данными, приведенными в главе 3);

Рис. 4. Схема к определению начала водопадного режима

п{ = 8,2 об/мин (^=0,1)

- условия для свободного полета первоначально возникают для частиц, движущихся по внешним траекториям; при этом загрузка движется в смешанном каскадно-водопадном режиме;

- за начало водопадного режима следует считать момент перехода линии В /В, соединяющей вершины траекторий, через вертикаль, проходящую через нижнюю точку А линии скольжения А/А, что подтверждается анализом величин скоростей в момент отрыва уат (уакр - окружная скорость частицы, - скорость скольжения); линия В ¡В п этом случае яплястся линией отрыва.

Теоретический анализ силовых явлений в массе пересыпающегося в барабане материала позволил уточнить выражения составляющих момента сопротивления вращению барабана, обусловленных действием сил тяжести, трения и инерции. Количественная оценка этих составляющих на базе полученных выражений возможна после получения соответствующих экспериментальных данных.

Результаты экспериментальных исследований закономерностей движения сыпучего материала во вращающемся барабане приведены в третьей главе. Планом эксперимента предусматривалось выявление фактической структуры объема загрузки барабана на материалах с различной сыпучестью при варьировании частоты вращения и степени заполнения (<//), а также определение энергосиловых параметров на лабораторных установках и проведение контрольных опытов в производственных условиях.

Основная часть исследований была выполнена на установке (№1) с диаметром барабана 1000 мм с прозрачной стеклянной торцевой стенкой, обеспечивающей возможность кинографирования процессов движения материала. Техническая характеристика установки приведена в табл. 1.

Таблица I

Параметр [ Величина

Внутренний диаметр барабана, м 1,0

Длина барабана, м 0,8

Угол наклона оси барабана, град. 0

Частота вращения барабана, об/мин:

- минимальная 2,5

- максимальная 35

Электродвигатель: - тип ДП-21

- мощность, кВт

- частота вращения, об/мин 1020

Были проведены серии экспериментов с агломерационной шихтой типа качканарскоп с поперечником кусков до 12 мм (при степени заполне-

ния ^=0,05 + 0,2 и пб =2,7 + 13,6 об/мин при оребренной внутренней по верхности барабана) и агломератом крупностью 0+15 мм при у/- 0, i (npi оребренной поверхности - пб =2,5 т 16,5 об/мин, при гладкой поверхности барабана - пй = 2,9 -i- 13,3 об/мин).

Применение оребренной поверхности обеспечивало условия сцепле ния, эквивалентные трению с коэффициентом внутреннего трения материа ла, как при работе барабана с гарнисажем. Степень заполнения барабан; варьировалась в соответствии с заполнением промышленных барабанны: агрегатов, а диапазон частот вращения принят, исходя из сопоставления натурными барабанами согласно вышеприведенному критерию динамиче ского подобия скоростных режимов S (формула (4)).

Регистрация процессов движения материала осуществлялась ки носъемкой. Кадры отснятой кинопленки проецировали с 60-кратным увс личением с помощью диапроектора на специальный планшет-экран, на ко тором фиксировали последовательные положения заложенных в массу ма териала контрольных жетонов (окрашенные кусочки материала). Получен ные топограммы (рис. 5) исследовали на предмет оценки траекторий и пол скоростей частиц по сечению загрузки (I-I, I1-I1 и т.д.- радиальные направ ления в пределах центрального угла сечения, в которых определяли скорос ти частиц), а также конфигурации, структуры и положения сечения. Мете дом графического интегрирования были определены площади сечени поднимающегося (S,, м2) и соскальзывающего (&) потоков (графики завг симостей 5/, Ли S= S;+ Л для агломерационной шихты от величин у/ и / на рис. 6 построены в относительных единицах площади; за единичну! принята исходная площадь S0 сечения загрузки при пЙ = 0), а также кс ординаты центров тяжести этих сечений и углы подъема. Обработк данных позволила получить для площади поднимающегося потока, мод) лей радиус-векторов (/?й м) центров тяжести сечений S¡ и S2 и углов и подъема (Д град.) эмпирические зависимости от степени заполнения бар;

бана и частоты вращения:

¿7 = 5ö(0,89-0,5 у/-0,016/7,0, (<

Rc,= Rc0 (0,98 + 0,53 у/), (К

Rc2 ~ Rc0 (0,92 - 0,75 у/), (1

ß, = (0.017 + 0.137у/) п„2 + 19,3 у/' п() + 30 уг + 39, (1:

ß2 = (0.025 + 0.26у/) V + 230 у/ пб + 150уг + 47, (1:

где Re0 - модуль радиус-вектора центра тяжести сечения So, м.

Результаты экспериментального исследования позволили также koi сгатировать наличие следующих особенностей процессов движения сыпуч го материала в каскадном режиме:

- поднимающийся поток можно рассматривать как моколитну массу, а соскальзывающий имеет существенное разрыхление (увеличивш-щееся со снижением степени заполнения барабана) и в отдельных зонах i

Рис. 6. Зависимость площадей сечения загрузки 5/, и 5 от частоты вращения барабана при различном заполнении (у/)\ 0,05 (о); 0,1 (□); 0,15 (А); 0,2(0)

является сплошным; данное явление способствует процессам тепло- и мас-сообмена в сушильных барабанах, а также процессам окомкования в оком-кователях;

- фактический угол подъема сечения загрузки не соответствует определяемому по известным формулам для единичного тела и сыпучей массы и при повышении частоты вращения увеличивается быстрее, чем это прогнозируется указанными формулами; при значительных степенях заполнения s 0,2) значения данного угла имеют хорошую сходимость с определенными по диаграмме углов начала соскальзывания (глава 2), построенной на базе теоретического анализа.

Экспериментальные исследования движения загрузки в барабане в водопадном режиме были выполнены для уточнения и проверки положений теоретического анализа. Данные, полученные при обработке топо-грамм водопадного режима, указывают на отсутствие свободного полета на восходящей ветви траектории частиц и наличие относительного скольжения частиц вниз, предшествующего их отрыву. На рис. 7 сопоставлены экспериментальные значения скорости частиц в вершине траекторий v-j с рассчитанными по теории Э. Девиса Уд = у cos ар и "теории цепочек" (разработанной в работах А. Гау, А. Кемпбелла и В. Когхилла) vLJ= v{v-окружная скорость частицы, а0 - угол между вертикальным диаметром и радиус-вектором частицы, BtB2 - линия скольжения, А /Л2- линия перехода частиц на траекторию свободного падения, ВД - линия отрыва по Э. Деви-су).

С целью уточнения особенностей перехода движения сыпучего материала во вращающемся барабане в водопадный режим и линии отрыва частиц проведена серия экспериментов на лабораторной установке (№2), обеспечивающей движение загрузки в один слой. В качестве загрузки использовали стальные шарики 07,94 мм. Шарики пересыпались во вращающемся кольце с внутренним диаметром 300 мм и прозрачной торцевой стенкой. Наличие в приводе фрикционной передачи позволяло плавно изменять частоту вращения диска в диапазоне 30 150 об/мин. Степень заполненш кольца варьировали в пределах 0,1 -¡- 0,3. Мгновенное положение пересыпающихся шариков фиксировалось фотосъемкой.

Исследование фотоснимков (одна из фотографий приведена на рис. 8 подтвердило выводы теоретического анализа об отсутствии свободногс полета частиц после перехода с круговой траектории на криволинейную дс вершины. Свободном)' полету шариков предшествует соскальзывание смещение траекторий к центру, сдвиги в цепочках, выдавливание шарико! из цепочек за счет сил подпора. Переход в полет наблюдается за вершино1 траектории. При переходе от каскадного к водопадному режим; (смешанный каскадно-водопадный режим) свободный полет сначала отме чался для частиц, движущихся по внешним траекториям. Водопадный ре жим для всех чистиц чигрузки нпступпот с момен-rn порохолп ьоршип ш

И

/ Л/

' [ / \ / / / / / /

/ / / 9 08

* и 1 1■

и I

Рис. 7. Диаграмма поля скоростей в вершинах траекторий при водопадном режиме: 1 - уэ, 2 - уд, 3 - Уи

Рис. 8. Фотография движения шариков в водопадном режиме (щ = 40,6 об/мин, = 0,3)

траекторий через вертикаль, проведенную из нижней точки линии скольжения. В этом случае линией отрыва является линия, соединяющая вершины траекторий. С увеличением частоты вращения кольца угол наклона линии скольжения к горизонтали увеличивается, и верхняя точка линии отрыва приближается к вертикальной диаметральной плоскости.

При обработке фотографий обнаружено, что при исследованных степенях заполнения диапазон частот вращения, при котором происходит переход режима движения загрузки от каскадного к каскадно-водопадному и далее к водопадному остается примерно одинаковым. Это позволило установить в соответствии с формулой (4) (с учетом результатов обработки то-пограмм) критериальные границы между режимами:

- для перехода в каскадно-водопадный режим

8 = 0,084-0,11;

- для перехода в водопадный режим

Б = 0,15 + 0,3.

Значения % рассчитанные по величине Б, имеют хорошую сходимость с литературными данными о режимах движения сыпучего материала во вращающемся барабане.

При анализе результатов экспериментальных исследований проведена оценка влияния некоторых закономерностей движения материала на технологические процессы в барабанных агрегатах. Сделан вывод о целесообразности увеличения частоты вращения барабана и применения водопадного или каскадно-водопадного режима для повышения эффективности перемешивания. С этой же целью не следует увлажнять шихту в зоне загрузочного конца барабанного смесителя.

Установлена концентрация мелких фракций загрузки в зоне поверх' ности раздела поднимающегося и соскальзывающего потоков выше е( средней части. Для уменьшения отрицательного влияния сегрегации шихть на процессы окомкования рекомендовано повышение частоты вращени! барабанных окомковагелей.

В четвертой главе представлены разработанные методики расчета си ловых и энергетических параметров барабанных агрегатов.

Теоретический анализ и экспериментальные исследования закономер ностей движения материала во вращающемся барабане указывают на необ ходимость учета при расчете нагрузки на привод сопротивлений, обуслов ленных силами гравитации, трения и инерции в массе движущегося в бара бане материала. В этом случае выражение для суммарного момента сопро тивления вращению барабана можно представить в виде:

М, = М„ + Мс+Мш, + Мр+Мх+Мдоп, (14

где Мт Мл Мит Мх, Мдоп - моменты сопротивления, соответственно, о силы тяжести поднимающейся части загрузки, трения соскальзывающег потока, сил инерции разгоняемой части загрузки, сил резания очистног

устройства, сил трения в опорно-ходовой системе барабана и от дополнительных сопротивлений (в уплотнениях барабана, элементах привода), Нм.

Момент от гравитационных сил, действующих на поднимающийся поток, может быть определен на базе эмпирических зависимостей (9), (10) и (12) по формуле

М„ = G¿RC,sin/?, = ÍL LpgRefimp,, (15)

' kn

где Gj — сила тяжести поднимающегося потока, Н; L - активная длина барабана, м;

kpi - коэффициент разрыхления в поднимающемся потоке, р - насыпная плотность материала, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2.

Распределение давления соскальзывающего потока на поверхность раздела слоев зависит от распределения плотности этого потока, скоростей соскальзывания и кривизны поверхности раздела. Приняв в качестве допущений постоянство плотности, скорости соскальзывания потока и кривизны поверхности раздела, а также то, что равнодействующие сил нормального давления, трения и центробежных пересекаются в одной точке, сила трения определится выражением:

FT=H {См cosy3_,+ Fll0-FK), (16)

где Gm - сила тяжести соскальзывающего потока, Н;

F¡( , Fl¡0 и FK - соответственно центробежные силы переносного и относительного движения и Кориолисова сила, действующие на соскальзывающий поток, Н.

Момент силы трения Fr

Me=FrRCK, (17)

где RCK - радиус скольжения (расстояние от оси вращения барабана до точки приложения силы Fj), м.

Необходимые величины параметров, входящих в выражения (16) и (17), получены из анализа топограмм.

Анализ эмпирических зависимостей для S/, Rc¡ и Rc, (формулы (9), (10) и (11))и выполненные расчеты показывают, что при изменении частоты вращения барабана сумма моментов Мп + Мс изменяется незначительно и не превышает момента от силы тяжести- всей загрузки при значении угла подъема ее центра тяжести, равном значению угла внутреннего трения материала (р. Это дает возможность заменить в выражении (14) сумму М„ + Мс моментом Mg

М„+Мс = Мс = GM RC0 sin <р, (18)

где GM- сила тяжести загрузки, Н.

Из анализа силовых явлений в массе движущегося в барабане материала следует, что момент от инерционных сил определяется по выражению

(19)

2 %9

где в - центральный угол сечения загрузки, рад.

При разработке методики расчета момента от сил резания очистного устройства применительно к распространенной конструкции с возвратно-поступательным движением балки со скребками определены рациональные конструктивные параметры его элементов:

- ширина скребка,

- шаг установки скребков,

- ход "гребенки",

- соотношение между числом двойных ходов "гребенки" в минуту и частотой вращения барабана.

На основании анализа суперпозиций траекторий скребков получена формула для момента от сил резания

(20)

где г-количество скребков на "гребенке";

ц- сопротивление гарнисажа срезанию, Н/м2; Ь- ширина скребка, м;

£/ти - максимальная толщина срезаемого слоя, м; 8 - толщина несрезаемого слоя гарнисажа, м. При рациональном соотношении числа двойных ходов "гребенки" пгр и частоты вращения барабана обрабатывается практически вся его внутренняя поверхность, и максимальная толщина срезаемого слоя определяется по формулам

^тах = ~ ' (20

Пц

П>Р

при ~-л<0.3 (22)

и £тах = «У,-]--(23]

л+1---

Л/

п-г

при - п> 0.7, (24'

пб

•де 8[ - толщина слоя, налипающего на поверхность гарнисажа за один оборот барабана, м;

пгр

л-целая составляющая в частном-.

"е

Силовые явления в массе пересыпающегося в барабане материала и в убчатом зацеплении оказывают влияние на величину давлений на опорные юлики и должны учитываться при определении нагрузок.

В приведении к плоской задаче схема действующих в системе сил пред-тавлена на рис. 9. На ней обозначены (неуказанные обозначения встреча-шсь ранее):

- сила тяжести барабана с учетом слоя гарнисажа; центробежная сила, действующая на поднимающийся поток;

Ы- нормальная составляющая силы тяжести соскальзывающего потока;

Ри - сила инерции разгоняемой части загрузки;

Т- нормальное давление в зацеплении зубчатой передачи;

Рр - сила резания на скребках очистного устройства;

ЯА и КБ - суммарные реакции соответствующих опорных роликов переднего и заднего концов барабана; угол приложения силы Рр; угол установки опорных роликов;

Я - угол установки приводной шестерни.

Совместное решение уравнений равновесия

£х/=0, Еу,= 0, ЪМо = 0 (25)

юзволяет определить при данном пл значения КА и ЯБ.

Результаты расчетов свидетельствуют о необходимости учета при фоектировании роликоопор неравномерности распределения усилий на шх, особенно при остановке барабана (выключении электродвигателя) и в лучае изменения направления его вращения. Сумма реакций опор с изме-■ением частоты вращения барабана остается примерно постоянной, и при >пределении момента от сил трения в опорных роликах ее можно заменить уммой статических нагрузок на опоры.

Момент от сил трения в опорно-ходовой системе барабана составит

■ об

= (26)

де р! и Г2- сопротивления от трения соответственно в опорных и упорных роликах, Н;

Пб - диаметр бандажа, м.

Момент от дополнительных сопротивлений Мдап учитывается вводом ; выражение (14) коэффициента к1)оп = 1,05 н- 1,1.

Рис. 9. Схема к определению давления на опорные ролики

Экспериментальную проверку разработанной методики проводили на лабораторной установке ( №1) и в производственных условиях измерением момента на приводном валу и токовых параметров электродвигателя с использованием средств тензометрии и осциллографической техники. Сопоставление фактической и расчетной мощности показало хорошую сходимость результатов.

Исследование влияния привода на вибрации барабанных агрегатов и разработка мер по их снижению и устранению приведены в пятой главе. Для наиболее распространенного зубчатого венцового привода выполнен теоретический анализ процесса взаимодействия зубьев в зацеплении с точки зрения скорости относительного скольжения на поверхностях контакта. Отмечено, что за период зацепления скорость скольжения, а, следовательно, и сила трения меняюТ'знак. Вследствие этого даже в теоретически правильном зацеплении силы трения на соседних работающих зубьях не уравновешиваются в течение всего периода взаимодействия. Уравновешивание отсутствует во время однопарного зацепления. За каждый период пересопряжения в зубчатом зацеплении на венец барабана действуют кратковременно два силовых импульса с разным знаком.

В действительности уравновешивание сил трения не может быть идеальным за счет технологических отклонений в геометрии зубьев и их деформации при зацеплении. При износе боковая поверхность зуба может потерять соответствие эвольвенте, что уменьшит фактический коэффициент перекрытия. Поэтому продолжительность импульсов сил трения может существенно увеличиться.

Последовательное воздействие на зубчатый венец двух импульсов сил грения с различным знаком в течение каждого периода зацепления оказывает существенное влияние на величину давлений на опорные ролики. Ко-пичественная оценка величин опорных реакций, выполненная для барабанного смесителя СБ1-3,2х8, показала изменение за период зацепления реакции одной из опор на 16400 Н. Подобные колебания усилий могут вызвать заметные вибрации и особенно в системах, собственная частота которых близка или кратна частоте пересопряжений в зацеплении.

Экспериментальные исследования вибраций барабанных агрегатов с зубчатым приводом проведены в лабораторных и производственных условиях. Лабораторная установка №1 выполнена с несущими элементами опор з виде консольных балок, на которые были прикреплены фольговые тензо-эезисторы, позволяющие осциллографировать колебания нагрузок на опоры.

Собственная частота системы "барабан - опоры" составила 9,2 Гц.

На установке проведены эксперименты в диапазоне частот вращения эарабана 2,5 + 16 об/мин с осциллографированием давлений на опоры и сигналов отметчика зубьев.

Статистический анализ осциллограмм позволил сделать следующие выводы:

- при кратности частот пересопряжений и собственных колебаний барабана частота колебаний давления на опоры приближается к частоте пересопряжений, и их амплитуда повышается;

- при удалении частоты пересопряжений в зацеплении от частоты собственных колебаний снижается амплитуда колебаний давления и увеличивается частота.

С целью проверки выводов теоретического анализа и подтверждения результатов лабораторных опытов выполнено экспериментальное исследование вибраций барабанного смесителя СБ 1-3,2x8 в производственных условиях на Качканарском ГОКе.

Аппаратура для измерения вибраций включала вибродатчики типа К001 и фольговые тензорезисгоры, закрепленные под опорами с ориентацией в вертикальном и горизонтальном направлениях перпендикулярно к оси барабана. Сигналы датчиков вибраций и бесконтактного датчика, контролировавшего прохождение зубьев (отметчик зубьев), фиксировались осциллографом Н-700. Эксперименты проводили при производительности смесителя <? = 300+320 т/ч и частоте вращения барабана 5,05 и 6,68 об/мин. Пример полученных осциллограмм приведен на рис. 10. На рисунке построены вспомогательные вертикальные линии для сопоставления осциллограмм колебаний и сигналов отметчика зубьев.

Обработка осциллограмм показала, что на достаточно часто встречающихся участках отмечается соответствие колебаний частоте или половине частоты пересопряжений (9 и 12 Гц).

Данные о собственных частотах установки получены из осциллограмм, записанных при переходных режимах (при пуске барабана и кача-тельном движении его после остановки). Непосредственно после включения электродвигателя отмечаются колебательные процессы, которые могут быть объяснены возникновением упругих колебаний в системе "двигатель -трансмиссия - барабан". Собственная частота указанной системы находилась в диапазоне 9+10 Гц.

На осциллограммах собственных колебаний барабана на опорах при невращающемся барабане зафиксирован процесс быстро затухающих колебаний со спектром частот от 100 до 300 Гц.

Кроме колебаний барабана осциллографировали вибрации перекрытия в зоне разгрузочного конца барабана в трех взаимно перпендикулярных направлениях. На осциллограммах отмечены два типа колебаний: высокочастотные (70 + 75 Гц - вертикальные, 70 + 110 Гц - горизонтальные) и низкочастотные (8 + 9 Гц - вертикальные; 18 + 19 Гц при пб = 5,05 об/мин и 20 + 25 Гц при пя = 6,68 об/мин - горизонтальные).

О ПОРЯ N \, 0>*320 т/ч , Пз = 6,68об/мин

вертикаль», датчик

Горизонтален

датчик

Вертикал Ьн.

Хенъодатчик

1с

Отметчик зувьев

Рис. 10. Осциллограмма вибраций опор смесителя

Низкочастотная составляющая вертикальных колебаний перекрытия соответствует частоте колебаний опор, т. е. является следствием этих колебаний.

Горизонтальные колебания в перпендикулярном к оси барабана направлении практически совпадают по частоте с частотой пересопряжений в зубчатом зацеплении.

Высокочастотные составляющие вертикальных и горизонтальных колебаний, по-видимому, соответствуют собственной частоте колебаний перекрытия.

На основании выполненных исследований сделан вывод, что основной причиной вибраций барабанных агрегатов с зубчатым приводом являются силовые явления в зубчатом зацеплении венцовой пары, причем амплитуда вибраций возрастает при неудачной упругой характеристике трансмиссии, определяющей собственную частоту системы "двигатель -трансмиссия - барабан" в диапазоне, допускающем равенство или кратность частоте пересопряжений в зацеплении.

Для снижения уровня вибраций барабанов с зубчатым приводом в работе рекомендованы следующие меры:

- уменьшение влияния сил трения в зацеплении на реакции опор, как, например, в предложенной конструкции агрегата, в которой одна роликовая опора заменена на цапфовую;

- изменение собственной частоты колебаний системы "двигатель -трансмиссия - барабан", к примеру, за счет установки упругой муфты на выходном валу редуктора.

Полное устранение вибраций, особенно целесообразное при установке барабанных агрегатов на высоких отметках зданий, представляется возможным только при применении вместо зубчатого других известных типов привода: фрикционного, с соосной передачей момента вращения или с кли-ноременной передачей (для барабанов небольших размеров).

В шестой главе работы рассмотрены некоторые пути совершенствования конструкций барабанных агрегатов и условий их эксплуатации.

Задача расширения области применения барабанных агрегатов на базе реализации принципа совмещения нескольких технологических операций в одном агрегате решена при разработке барабанного агрегата горячего окомкования (рис. 11), который предназначен для подготовки горнорудного сырья к пирометаллургической переработке. Агрегат состоит из вращающегося барабана 1, загрузочной воронки 2, загрузочной камеры 3, трубы 4 с форсунками для подачи воды в зоне получения сырых окатышей и разгрузочной камеры 5. Внутри барабана на раме 8 установлен блок горелок 9. Барабан бандажами 6 опирается на ролики 11 и вращается с помощью зубчатого венца 7.

В результате сгорания топлива в блоке горелок и протекания экзотермических реакций в загрузке температурное поле за счет движения газов

под действием разрежения в газоходе 10 , создаваемого эксгаустером, нагрева футеровки и излучения распределяется в барабане с образованием следующих зон (в соответствии с рекомендуемой последовательностью технологических операций производства окатышей): I - зона получения сырых окатышей, II - зона сушки, III - зона подогрева, IV - зона обжига, V - зона охлаждения. Температурный диапазон в вышеперечисленных зонах зависит от обрабатываемого материала и регулируется подачей топлива в горелки и количеством отсасываемых газов. Расчеты показали, что блок горелок следует размещать на расстоянии 0,35 + 0,4 длины барабана от разгрузочного конца при отношении длины к диаметру агрегата в пределах 7 * 10.

Применение агрегата горячего окомкования позволяет сократить число агрегатов для обработки и транспортировки окатышей и повысить их качество вследствие отсутствия процесса разрушения части сырых окатышей при операциях перегрузки. По сравнению с чашевым агрегатом горячего окомкования барабанный агрегат дает возможность получать окатыши более высокого качества за счет реализации всех технологических стадий, а также повысить надежность и устойчивость технологического процесса вследствие исключения аварийных ситуаций, связанных со спеканием больших масс материала.

В результате исследований разработан проект агрегата 2,8x21 м с ориентировочной производительностью 50 т/ч. .

Экологичность барабанных сыпучесредных агрегатов может быть повышена путем разработки новых конструктивных решений пыле- и газоуловителей. Для очистки технологических выбросов машин барабанного типа от трудно улавливаемых частиц тонкой пыли и сажи, а также вредных газообразных компонентов перспективным является применение мокрых пылеуловителей, из которых основное внимание в работе уделено аппаратам барботажного принципа действия. Предложен пенный барботер, обладающий относительно простой конструкцией и не имеющий подвижных элементов. В нижней части барботера имеется подина с равномерно расположенными отверстиями, над которыми закреплены трубки с колпаками. На подину подается жидкость с реагентом, образующим пену, улавливающую компоненты газа. Образцы барботера прошли промышленные испытания на двух асфальтобетонных заводах PCO - Алания в технологических линиях с барабанными сушилками. При испытаниях аппаратов эффективность очистки газов по пылесажевой смеси достигала 95 -ь 97 %.

С целью интенсификации процесса барботажа, а, следовательно, очистки газов разработан ротационный барботер (ротобар), на конструкцию которого получен патент РФ. В корпусе ротобара соосно установлены ротор и статор, в зоне которых происходит активное диспергирование газа, обеспечивающее хороший контакт его с жидкостью и повышающее эффективность очистки газа. Для промышленного использования сконструированы ротобары РБ-1 и РБ-2 с диаметрами корпуса 1 м и 2 м.

В технологических линиях с барабанными сушилками для улавливания вредных газовых компонентов из выбросов предложено использовать адсорберы. На базе нового способа газоочистки в псевдоожиженном виб-рокипящем слое адсорбента, защищенного патентом на изобретение, разработаны два конструктивных решения адсорбера с горизонтальным и наклонным расположением полок. Разработанный способ позволяет повысить эффективность очистки газов по сравнению с другими методами адсорбции в псевдоожиженном слое за счет более простого обеспечения требуемого времени контакта газа с адсорбентом, не требует установки высоконапорного вентилятора (воздуходувки) и в варианте горизонтального расположения адсорбента дает возможность улавливать различные компоненты газов в одном аппарате. В адсорбере с наклонными полками упрощается удаление отработанного адсорбента. В работе приведена предлагаемая технологическая схема пылегазоочистки выбросов барабанных сушилок.

В главе рассмотрены также принципы оптимального конструирования барабанных сыпучесредных агрегатов с использованием систем автоматизированного проектирования. Автором предпринята попытка разработки фрагмента расчетной части САПР барабанных агрегатов. Составлена программа расчета в диалоговом режиме на ПЭВМ IBM мощности привода агрегата, корпуса на прочность и жесткость, а также элементов опоры и привода. Программа позволяет существенно сократить сроки проектирования и решить ряд вопросов оптимизации конструирования, в частности, задачу оптимизации расположения опор корпуса, которую практически невозможно решить без применения ЭВМ. Рациональным расположением опор считается такое, при котором выполняется условие равенства изгибающих моментов на опорах и между опорами, т. е. соблюдается принцип равнопрочности. Программа представляет возможность решать данную задачу для барабанных агрегатов с любым встречающимся на практике числом опор барабана (до 9 - трубчатые вращающиеся печи).

В работе приведены текст программы и пример расчета для сушильного барабана 2,8x14 м. Расчеты показали, что в промышленном агрегате величины моментов на опорах и между опорами отличаются на 62 %. Выполнение условия равенства моментов (при практически неизменном соотношении реакций опор) позволяет уменьшить толщину корпуса (до 40 % при одинаковом коэффициенте запаса прочности) и тем самым снизить металлоемкость и стоимость агрегата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена решению важной проблемы совершенствования конструирования и улучшения условий эксплуатации широко распространенных барабанных сыпучесредных агрегатов на основе разработки научно обоснованного метода прогноза энергетических затрат

и нагрузок на элементы конструкции и развития теории конструирования что является существенным вкладом в развитие научно-технического про гресса в горнодобывающей промышленности.

В результате выполненных исследований получены следующие осное ные теоретические выводы и практические результаты:

1. По результатам теоретического анализа движения сыпучего мате риала в барабане:

- получены дифференциальные уравнения движения тела по повер> ности вращающегося барабана;

- показана возможность и определены условия перехода единичног тела в состояние свободного полета во втором квадранте;

- построены обобщающие диаграммы, дающие возможность опред( лить характерные точки на траектории движения тела по поверхности бг рабана при различных скоростных режимах, а также границы между peж^ мами;

- предложен новый критерий подобия скоростных режимов бараба! ных агрегатов, учитывающий свойства обрабатываемого материала и пс зволяющий сравнивать режимы барабанов с различной загрузкой;

- получено дифференциальное уравнение поверхности раздела меж,п поднимающейся и соскальзывающей частями загрузки;

- предложена новая схема перехода частиц в свободный полет при в< допадном режиме движения материала;

- сформулировано условие, определяющее границу между каскадн< водопадным и водопадным режимами.

2. Установлено, что силовые явления в пересыпающемся во вр: ищющемся барабане материале и узлах конструкции должны учитывать« при разработке методик определения нагрузок на привод и элементы ко! струкции агрегата.

3. Экспериментальные исследования закономерностей движения м териала в барабане с применением кино- и фотографирования позволили:

- получить эмпирические зависимости, характеризующие изменен! площадей сечения поднимающегося и соскальзывающего потоков и их п ложение в сечении барабана от частоты вращения и степени заполнен! барабана;

- установить, что соскальзывающий поток имеет существенное ра рыхление, которое увеличивается при уменьшении степени заполнения б рабана; данное явление способствует процессам тепло- и массообмена сушильных барабанах, а также окомкования в окомкователях, что необх димо учитывать при проектировании этих агрегатов;

- зафиксировать явление сегрегации материала по крупности в поп речном сечении загрузки; для уменьшения его влияния на качество перем шивания и окомкования шихты рекомендовано повышение частоты вран ния барабана;

- подтвердить теоретически разработанную схему перехода частиц в состояние свободного полета при водопадном режиме;

- установить критериальные границы между скоростными режимами барабанных агрегатов.

4. Разработана научно обоснованная методика расчета нагрузки на привод барабанных агрегатов, учитывающая силовые явления в загрузке и узлах агрегата. Адекватность методики действительности подтверждена экспериментами на лабораторной установке и на барабанных агрегатах ряда горно-обогатительных комбинатов и аглофабрик. Кроме того, предложены методики определения нагрузок на опорные ролики и расчета конструктивных параметров очистного устройства машин барабанного типа. Методики позволяют повысить точность расчетов и уменьшить запасы мощности привода и прочности конструктивных элементов.

5. Теоретически установлена и экспериментально подтверждена связь между силовыми явлениями в зубчатом зацеплении барабана и колебаниями величин опорных реакций, что позволило определить основные причины вибраций барабанных агрегатов с зубчатым приводом. Предложены рекомендации по снижению уровня вибраций для агрегатов с зубчатой передачей в системе привода. Доказана целесообразность замены зубчатой вен-цовой передачи на другие типы трансмиссии в случае необходимости установки барабанных машин на высоких отметках зданий.

6. Разработана конструкция барабанного агрегата горячего окомко-вания для реализации нескольких технологических операций в одном агрегате, позволяющая снизить количество оборудования в технологической пинии и повысить качество окатышей за счет сокращения операций перегрузки.

7. С целью повышения экологичности барабанных агрегатов интенсификацией очистки отходящих газов разработаны конструктивные решения мокрых пылеуловителей барботажного типа и адсорберов на основе запатентованного способа газоочистки в виброкипяшем слое адсорбента.

8. В результате разработки программы расчета энергосиловых параметров и конструктивных элементов барабанных агрегатов на ЭВМ получена возможность решения вопросов оптимизации конструирования, в частности, задачи рационального расположения опор корпуса.

9. Результаты работы могут быть реализованы при создании аналогичных агрегатов металлургических предприятий.

10. Результаты исследований в виде методических указаний по определению нагрузки на привод барабанных агрегатов использованы Урал-машзаводом при разработке смесителя СБФ1 - 3,2x8 м и окомкователя 3,6x14 м. В учебнике для вузов ("Механическое оборудование заводов цветной металлургии". В 3-х частях. Ч. 1. Притыкин Д.П. "Механическое оборудование для подготовки шихтовых материалов". - М., "Металлургия", 1988) данная методика рекомендована для практического применения. По-пученные выводы по источникам вибраций барабанных агрегатов с зубча-

тым венцовым приводом и рекомендации по снижению их уровня передан УЗТМ для использования в проектных разработках. Обоснованность npej ложенных в работе конструктивных решений мокрых пылеуловителей, п< вышающих эффективность очистки выбросов барабанных агрегатов, по; тверждена промышленными испытаниями. Разработаны системы газ< очистки с использованием сконструированных аппаратов для ряда др< бильных и асфальтовых предприятий Северной Осетии и Кабардин* Балкарии. Результаты исследований применяются в учебном процессе С веро-Кавказского государственного технологического университета в ви; методики и программы расчета на ЭВМ в диалоговом режиме параметре и элементов барабанных агрегатов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих раб<

тах:

1. Свердлик Г.И. Теоретические основы расчета и конструирован! барабанных смесителей и окомкователей.- Владикавказ, "Терек", (монография).

2. Свердлик Г.И. К вопросу о структуре сечения пересыпающегося в вращающемся барабане материала.// IV научно-техническая конференщ Уральского политехнического института. Тезисы докладов. Свердлове; 1973.

3. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Экспериментальное исследован! закономерностей движения сыпучего материала во вращающемся бараб; не.// IV научно-техническая конференция УПИ. Тезисы докладов. Свер; ловск, 1973.

4. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Определение нагрузки на опорнь ролики барабанных смесителей и окомкователей.// II Всесоюзная конф ренция по динамике крупных машин. Тезисы докладов. Свердловск, 1971.

5. Свердлик Г.И. Закономерности движения материала в барабаннь смесителях.//1 научно-техническая конференция молодых ученых и специ; листов Уральской зоны "Научно-технический прогресс в промышле] ности". Тезисы докладов. Свердловск, 1974.

6. Свердлик Г.И., Григорьев Г.Г. Замечания по методике определен! момента вращения барабана с пересыпающимся материалом.// Сборне трудов УПИ № 213 "Вопросы теории и совершенствования конструкци металлургического оборудования". Свердловск, 1974.

7. Свердлик Г.И. Экспериментальные данные об особенностях движ ния сыпучего материала во вращающемся барабане.// V научно-техническЕ конференция УПИ. Тезисы докладов. Свердловск, 1976.

8. Григорьев Г.Г., Крюков C.B., Свердлик Г.И. О причинах вибраци барабанных смесителей и окомкователей.// V научно-техническая конф ренция УПИ. Тезисы докладов. Свердловск, 1976.

9. Свердлик Г.И., Григорьев Г.Г. О структуре сечения материала, п ресыпающегося во вращающемся барабане.// Изв. вузов. Черная металлу] гия, 1977, №8.

10. Григорьев Г.Г., Крюков С.В., Свердлик Г.И. Влияние привода на шбрации барабанного смесителя 3,2 х 8 м. ВИНИТИ, Деп., 1978, № 3.

11. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Определение момента вращения >арабана с пересыпающимся материалом.// Изв. вузов. Горный журнал, 978, №4.

12. Свердлик Г.И., Григорьев Г.Г. Особенности перехода движения ъшучего материала во вращающемся барабане в "водопадный" режим.// 4зв. вузов. Цветная металлургия, 1979, № 1.

13. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Экспериментальное исследование фоцессов движения материала в барабанных смесителях. Сообщение I.// 1зв. вузов. Черная металлургия, 1983, № 2.

14. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Экспериментальное исследование фоцессов движения материала в барабанных смесителях. Сообщение 2.II 4зв. вузов. Черная металлургия, 1983, № 4.

15. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И., Клюев В.А. Разработка кон-трукции скруббера для тонкой очистки запыленных и токсичных газов.// Материалы научно-технической конференции Северо-Кавказского горно-1еталлурги-ческого института к 100-летию со дня рождения проф. Агеенко-а В.Г. Владикавказ, 1993.

16. Свердлик Г.И., Дзауров М.А., Выскребенец A.C. Ротационный ¡арботер. Патент РФ № 2045999. БИ № 29, 1995.

17. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Амбалов В.Б. Применение юкрых пылеуловителей - одна из эффективных мер для снижения вред-юсти технологических выбросов.// Тезисы докладов II международной :онференции "Безопасность и экология горных территорий". Владикавказ, 995.

18. Амбалов В.Б., Выскребенец A.C., Свердлик Г.И. Некоторые пути ювышения экологичности асфальтовых заводов.// Научно-техническая онференция СКГТУ, посвященная 50-летию Победы над фашистской Героиней. Тезисы докладов. Владикавказ, 1995.

19. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И., Фомин А.Н. Устройство для чистки газа. Патент РФ № 2077928. БИ № 12, 1997.

20. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И. Газоочиститель.// Сев.- Осет. ЩТИ. Инф. л. № 8-98. Владикавказ, 1998.

21. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Амбалов В.Б. Повышение эко-огичности промышленных предприятий предгорной зоны.// Тезисы окладов III международной конференции "Устойчивое развитие горных ерриторий". Владикавказ, 1998.

22. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Амбалов В.Б. Совершенствова-ие схем пылегазоочистки металлургических производств на базе пылеуло-ителей и газоочистителей.// Сев.- Осет. ЦНТИ. Инф. л. № 105-98. Влади-авказ, 1998.

23. Свердлик Г.И Барабанный агрегат горячего окомкования. // На-чно-техническая конференция, посвященная 60-летию НИС Северо-

Кавказского государственного технологического университета. Сборник

статей. Владикавказ, 1998.

24. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Фомин А.Н. Способ очистки газов. Патент РФ № 2132222. БИ № 18, 1999.

25. Свердлик Г.И. Определение конструктивных параметров очистного устройства барабанных смесителей и окомкователей и момента от сил резания.// Труды Северо-Кавказского государственного технологического университета. Вып. 6. Владикавказ, 1999.

Подписано в печать 11.12.99. Объем 2,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 338.

Издательство "Терек" Северо-Кавказского государственного

технологического университета.

362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Анализ конструктивных решений барабанных агрегатов горнодобывающей промышленности.

1.1.1. Назначение и область применения барабанных агрегатов.

1.1.2. Современные конструктивные решения барабанных агрегатов .<.

1.2. Анализ современных методов расчета энергосиловых параметров барабанных агрегатов.

1.2.1. Методики определения нагрузок на привод барабана.

1.2.2. Методы определения усилий в опорно-ходовой системе.

1.3. Анализ особенностей эксплуатации барабанных агрегатов.

1.3.1. Вибрации машин барабанного типа.

1.3.2. Технологические выбросы пыли и газов при эксплуатации барабанных агрегатов.

1.4. Выводы и постановка задач исследования.

2. Основы теории движения сыпучего материала во вращающемся барабане.

2.1. Закономерности движения единичного тела во вращающемся барабане - основа для исследования движения массы материала

2.1.1. Разновидности режимов движения единичного тела во вращающемся барабане.

2.1.2. Движение единичного тела в челночном режиме.

2.1.3. Движение единичного тела в водопадном режиме.

2.1.4. Диаграммы, характеризующие режимы движения единичного тела во вращающемся барабане.

2.2. Выбор критерия подобия при изучении процессов движения материала в барабане.

2.3. Теоретические характеристики движения сыпучего материала при различных скоростных режимах барабана.

2.3.1. Режимы движения материала в поперечном сечении вращающегося барабана.

2.3.2. Движение сыпучего материала в барабане при каскадном режиме

2.3.3. Движение материала в барабане при водопадном режиме.

2.4. Силовые явления в массе движущегося в барабане материала.

2.4.1. Гравитационные силы сопротивления вращению барабана.

2.4.2. Силовое действие соскальзывающего потока.

2.4.3. Нагрузки от инерционных сил в зоне разгона материала.

2.4.4. Силовые явления при движении материала в водопадном режиме

2.5. Выводы.

3. Экспериментальные исследования процессов движения материала во вращающемся барабане.

3.1. Постановка задач экспериментальных исследований.

3.2. Экспериментальные исследования на установке для изучения закономерностей движения материала в барабане и энергосиловых параметров.

3.2.1. Конструктивное решение установки.

3.2.2. Методика экспериментальных исследований.

3.2.3. Траектории потоков и конфигурация сечения загрузки при различных скоростных режимах барабана.

3.2.4. Поле скоростей и поверхность раздела потоков в сечении загрузки

3.2.5. Структура и положение сечения загрузки.

3.2.6. Признаки перехода движения материала в водопадный режим

3.2.7. Оценка влияния закономерностей движения загрузки на технологические процессы в барабанных агрегатах.

3.3. Экспериментальные исследования на установке для изучения особенностей перехода движения загрузки в водопадный режим

3.3.1. Конструкция установки и методика исследований.

3.3.2. Результаты экспериментальных исследований перехода режима движения в водопадный.

3.4. Выводы.

4. Методики расчета силовых и энергетических параметров барабанных сыпучесредных агрегатов

4.1. Методика определения моментов сопротивления вращению барабана, обусловленных движением загрузки.

4.1.1. Структура сопротивлений вращению барабана

4.1.2. Момент от гравитационных сил, действующих на поднимающийся поток.

4.1.3. Момент от сил трения в соскальзывающем потоке.

4.1.4. Общий момент от сопротивлений, обусловленных действием гравитационных сил и сил трения.

4.1.5. Момент от сил инерции рагоняемой части загрузки.

4.2. Методика определения конструктивных параметров очистного устройства и момента от сил резания.

4.2.1. Анализ особенностей работы очистного устройства и определение рациональных конструктивных параметров его элементов

4.2.2. Момент от сил резания очистного устройства.

4.3. Методика определения усилий и момента от сил трения в опорно-ходовой системе барабана.

4.3.1. Определение нагрузок на опорные ролики с учетом силовых явлений в пересыпающемся материале и зубчатом зацеплении

4.3.2. Определение нагрузки на упорные ролики.

4.3.3. Момент от сил трения в опорно-ходовой системе

4.4. Методика определения мощности привода барабанных агрегатов

4.5. Экспериментальная проверка методики определения мощности привода барабанных машин

4.5.1. Проверка методики на лабораторной установке.

4.5.2. Проверка методики в производственных условиях.

4.6. Выводы.

5. Исследование влияния привода на вибрации барабанных агрегатов

5.1. Теоретический анализ силовых явлений в зоне зубчатой передачи и их влияние на опорные реакции.

5.1.1. Силовые явления в зубчатом зацеплении.

5.1.2. Анализ влияния трения в зацеплении зубьев на величину давления на опорные ролики.

5.2. Экспериментальные исследования вибраций барабанных агрегатов

5.2.1. Исследования колебаний нагрузок на опоры на лабораторной установке для изучения энергосиловых параметров.

5.2.2. Экспериментальные замеры вибраций барабанного агрегата в производственных условиях.

5.3. Анализ основных причин вибраций барабанных агрегатов и меры по их снижению или устранению.

5.4. Выводы.

6. Пути совершенствования конструкций барабанных агрегатов и условий их эксплуатации.

6.1. Разработка фрагмента расчетной части САПР барабанных агрегатов

6.1.1. Программа расчета параметров и узлов барабанных агрегатов на ЭВМ.

6.1.2. Оптимизация расположения опор барабанов.

6.2. Конструирование барабанного агрегата горячего окомкова

6.3. Разработка аппаратов для повышения экологичности барабанных агрегатов.

6.3.1. Конструирование мокрых пылеуловителей для очистки выбросов барабанных машин.

6.3.2. Разработка нового способа газоочистки и конструирование , газоуловителей для технологических линий с барабанными сушилками.

6.4. Выводы.

Актуальность проблемы. Для горнодобывающей промышленности, яв ляющейся одной из ведущих отраслей производства, важными задачами являются совершенствование оборудования и условий его эксплуатации, разработка принципиально новых машин и агрегатов для новых техноло гий.

Совершенствование оборудования невозможно без развития теории конструирования и расчета параметров машин.

Барабанные сыпучесредные агрегаты принадлежат к числу одних из наиболее распространенных машин на горно-добывающих предприятиях (термин "сыпучесредные" использован в данной работе, чтобы отделить рассматриваемые агрегаты от барабанных мельниц). К ним относятся барабанные смесители и сушильные барабаны закладочных комплексов, барабанные смесители и окомкователи и барабанные грохоты горнообогатительных комбинатов.

Системы разработки месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями или сыпучим материалом наиболее полно решают проблемы освоения новых месторождений. В настоящее время с системами с закладкой добывают 30 % руд цветных металлов. Эта прогрессивная технология применяется при освоении золотосодержащих залежей в зонах вечной мерзлоты и алмазных месторождений Якутии.

Барабанные смесители относятся к основным технологическим агрегатам в практике эксплуатации отечественных и зарубежных горнообогатительных комбинатов.

Производство окатышей играет существенную роль в черной металлургии. В последние годы в России окатыши составляют около 37 % от железорудного сырья. В цветной металлургии окомкование концентратов в окатыши применяется в производстве свинца, меди и никеля. Процесс окомкования является необходимым перед кучным выщелачиванием - перспективным способом переработки золотосодержащего сырья.

Барабанные агрегаты получили широкое распространение вследствие хорошего перемешивания компонентов смеси, интенсивного контакта между частицами материала и газообразным агентом, надежности в эксплуатации.

Тенденция увеличения единичной мощности агрегатов, являющаяся одной из характерных для современного машиностроения, вполне относится и к барабанным агрегатам горнодобывающих предприятий. Наибольшие размеры ( В х Ь ) имеют барабанные окомкователи — до 4,2 х 24 м.

Применявшиеся в практике конструирования машин барабанного типа методы расчета нагрузок на привод и опоры являются в известной степени приближенными, так как не учитывают в полной мере особенности движения сыпучего материала во вращающемся барабане. Конструктивная разработка вновь проектируемых барабанных агрегатов, в особенности более значительных размеров, требует более точных методик, поскольку нельзя считать рациональной компенсацию погрешностей расчета увеличением резерва мощности привода и запасов прочности.

Перспективным представляется также решение задач разработки принципиально отличающихся барабанных агрегатов для новых технологических процессов, улучшения условий эксплуатации этих машин путем исследования причин вибраций и конструирования аппаратов для борьбы с технологическими выбросами агрегатов. Этим определяется актуальность решения поставленных задач.

Значение решаемых вопросов не следует ограничивать рамками горнодобывающей промышленности. Барабанные агрегаты аналогичного назначения широко применяются и в других отраслях промышленности - металлургической, химической, пищевой, производстве стройматериалов и т. д., что повышает уровень актуальности проблемы.

10

Цель работы. Совершенствование конструктивных решений барабанных сыпучесредных агрегатов и условий их эксплуатации на базе развития теоретических основ расчета энергосиловых параметров и конструирования.

Методы исследований. При выполнении теоретического исследования использовались основные положения динамики отдельных тел, теории движения сыпучих сред, теории подобия, методы аналитического и численного решения дифференциальных уравнений на современных вычислитель ных машинах.

Экспериментальные исследования проводились с использованием методов физического моделирования процессов и агрегатов, фото- и кино-графирования, осциллографирования с применением известных методов обработки экспериментальных данных.

Научная новизна

- Получена математическая модель движения единичного тела во вращающемся барабане, реализация которой на ЭВМ позволила построить обобщающие диаграммы для определения характерных точек траектории тела при различных скоростных режимах, а также границ между режимами.

- Предложен новый критерий подобия для сравнения скоростных режимов агрегатов барабанного типа с различной загрузкой, учитывающий коэффициент внутреннего трения обрабатываемого материала, без чего сопоставление режимов может приводить к ошибкам величиной до 50 %.

- Для движения сыпучей массы в барабане определены параметры структурных зон загрузки.при водопадном режиме и предложены новая схема перехода частиц в фазу полета и определение границы между каскад-но-водопадным и водопадным режимами.

- Получены эмпирические зависимости характеристик сечения загрузки (площадей сечения и его частей, величин и положений радиус-векторов их центров тяжести) от частоты вращения и степени заполнения барабана.

II

- Экспериментально установлены критериальные границы между скоростными режимами барабанных агрегатов.

- Выполнен анализ влияния силовых явлений в движущемся материале нагрузку на привод и опорно-ходовую систему барабана.

- Установлена связь между изменением направления силы трения в зубчатом зацеплении барабана и колебаниями величин опорных реакций, вызываю щих вибрации агрегата.

Практическое значение работы

Разработаны научно обоснованные методики расчета нагрузок на привод и опорные ролики барабанных сыпучесредных агрегатов, а также определения конструктивных параметров очистного устройства, позволяющие повысить точность расчетов и уменьшить запасы мощности привода и прочности конструктивных элементов.

Данные о закономерностях движения материала во вращающемся барабане могут быть использованы при оценке технологических возможностей барабанных агрегатов при различных режимах.

Выявлены основные причины вибраций барабанов с зубчатым приводом,, что дало возможность выработать рекомендации по типу привода барабанных агрегатов и составляющих его элементов.

Разработан фрагмент расчетной части САПР барабанных машин, позволяющий решать оптимизационные задачи конструирования.

Сконструирован барабанный агрегат горячего окомкования, дающий возможность совместить несколько технологических операций, существенно со кратить количество машин в технологической линии производства окатышей и повысить качество последних за счет исключения операций транспортирования и перегрузки.

Для повышения экологичности эксплуатации технологических линий с барабанными сыпучесредными агрегатами разработаны защищенные па

12 тентами способ очистки газов и конструктивные решения мокрых пылеуловителей барботажного типа и адсорберов.

Результаты работы могут быть использованы в практике конструирс вания и эксплуатации аналогичных агрегатов металлургического производства.

Основные научные положения

1. Математическая модель движения единичного тела и аналитические и эмпирические зависимости движения сыпучей массы во вращающемся барабане, являющиеся базой для анализа силовых явлений в загрузке барабана.

2. Безразмерный критерий динамического подобия скоростных режимов барабанов, базирующийся на условии неизменности отношения силы трения, создаваемой центробежной силой, к силе гравитации.

3. Математические методы оценки влияния совокупности силовых яв лений в загрузке и конструктивных узлах барабана на энергетические характеристики барабанных сыпучесредных агрегатов.

4. Механизм возникновения вибраций агрегатов барабанного типа с зубчатым приводом, обусловленный колебаниями величин опорных реакций, вызываемых изменением направления силы трения в зубчатом зацеплении.

Реализация работы. Методика расчета нагрузок на привод барабанных агрегатов была использована при расчете приводов проектируемых Урал» машзаводом барабанного смесителя СБФ1 - 3,2 х 8 м и барабанного оком-кователя 3,6 х 14 м. Данная методика рекомендована для практического применения в учебниках для вузов /5/ и техникумов /6/.

Выводы работы по причинам вибраций барабанных агрегатов и рекомендации по приводу переданы Уральскому заводу тяжелого машиностроения для совершенствования конструкций.

13

Разработан промышленный вариант барабанного агрегата горячего окомкования диаметром 2,8 м. Предложенная конструкция пенного барбо тера, предназначенного для повышения экологичности барабанных агрегатов, прошла промышленные испытания на двух асфальтовых заводах PCO -Алания.

Для ряда дробильных и асфальтовых заводов Северной Осетии и Ка бардино - Балкарии предложены аппаратурные схемы систем газоочистки с использованием разработанных аппаратов.

Методика расчета энергосиловых параметров и узлов барабанных агрегатов с программным обеспечением используется в учебном процессе Северо-Кавказского государственного технологического университета.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на И Всесоюзной конференции по динамике крупных машин (1971), научно-технических конференциях УПИ (1973 - 1976), заседании Технического совета при главном инженере Уральского завода тяжелого машиностроения, заседании кафедры механического оборудования металлургических заводов Уральского политехнического института, II международной конференции "Безопасность и экология горных территорий" (Владикавказ, 1995), III международной конференции "Устойчивое развитие горных территорий (Владикавказ, 1998), заседаниях кафедры "Технологические машины и оборудование" и научно-технических конференциях СКГТУ (Владикавказ, 1980 - 1993).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в виде научных статей в журналах "Известия вузов. Горный журнал", "Известия вузов. Цветная металлургия", "Известия вузов. Черная металлургия", в сборниках научных трудов УПИ и СКГТУ, в тезисах докладов II и III международных конференций по развитию горных территорий.

По теме диссертации опубликована 31 работа, в том числе монография, 27 статей, получено 3 патента РФ на изобретения.

15

9. Результаты работы могут быть реализованы при создании аналогичных агрегатов металлургических предприятий.

10. Результаты исследований в виде методических указаний по определению нагрузки на привод барабанных агрегатов использованы Урал-машзаводом при разработке смесителя СБФ1 - 3,2x8 м и окомкователя 3,6x14 м. В учебнике для вузов ("Механическое оборудование заводов цветной металлургии". В 3-х частях. Ч. 1. Притыкин Д.П. "Механическое оборудование для подготовки шихтовых материалов". - М., "Металлургия", 1988) данная методика рекомендована для практического применения. Полученные выводы по источникам вибраций барабанных агрегатов с зубчатым венцовым приводом и рекомендации по снижению их уровня переданы УЗТМ для использования в проектных разработках. Обоснованность предложенных в работе конструктивных решений мокрых пылеуловителей, повышающих эффективность очистки выбросов барабанных агрегатов, подтверждена промышленными испытаниями. Разработаны системы газоочистки с использованием сконструированных аппаратов для ряда дробильных и асфальтовых предприятий Северной Осетии и Кабардино- Бал-карии. Результаты исследований применяются в учебном процессе СКГТУ в виде методики и программы расчета на ЭВМ в диалоговом режиме параметров и элементов барабанных агрегатов. " 254

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена решению важной проблемы совершенствования конструирования и улучшения условий эксплуатации широко распространенных барабанных сыпучесредных агрегатов на основе разработки научно обоснованного метода прогноза энергетических затрат и нагрузок на элементы конструкции и развития теории конструирования, что является существенным вкладом в развитие научно-технического прогресса в горнодобывающей промышленности.

В результате выполненных исследований получены следующие основные теоретические выводы и практические результаты: •

1. По результатам теоретического анализа движения сыпучего материала в барабане:

- получены дифференциальные уравнения движения тела по поверхности вращающегося барабана;

- показана возможность и определены условия перехода единичного тела в состояние свободного полета во втором квадранте;

- построены обобщающие диаграммы, дающие возможность определить характерные точки на траектории движения тела по поверхности барабана при различных скоростных режимах, а также границы между режимами;

- предложен новый критерий подобия скоростных режимов барабанных агрегатов, учитывающий свойства обрабатываемого материала и позволяющий сравнивать режимы барабанов с различной загрузкой;

- на основании решения составленного дифференциального уравнения получено уравнение поверхности раздела между поднимающейся и соскальзывающей частями загрузки;

- предложена новая схема перехода частиц в свободный полет при водопадном режиме движения материала;

251

- сформулировано условие, определяющее границу между каскадно-водопадным и водопадным режимами.

2. Установлено, что силовые явления в пересыпающемся во вращающемся барабане материале и узлах конструкции должны учитываться при разработке методик определения нагрузок на привод и элементы конструкции агрегата.

3. Экспериментальные исследования закономерностей движения материала в барабане с применением кино- и фотографирования позволили:

- получить эмпирические зависимости, характеризующие изменение площадей сечения поднимающегося и соскальзывающего потоков и их положение в сечении барабана от частоты вращения и степени заполнения барабана;

- установить, что соскальзывающий поток имеет существенное разрыхление, которое увеличивается при уменьшении степени заполнения барабана; данное явление способствует процессам тепло- и массообмена в сушильных барабанах, а также окомкования в окомкователях, что необходимо учитывать при проектировании этих агрегатов;

- зафиксировать явление сегрегации материала по крупности в поперечном сечении загрузки; для уменьшения его влияния на качество перемешивания и окомкования шихты рекомендовано повышение частоты вращения барабана;

- подтвердить теоретически разработанную схему перехода частиц в состояние свободного полета при водопадном режиме;

- установить критериальные границы между скоростными режимами барабанных агрегатов.

4. Разработана научно обоснованная методика расчета нагрузки на привод барабанных агрегатов, учитывающая силовые явления в загрузке и узлах агрегата. Адекватность методики действительности подтверждена экспериментами на лабораторной установке и на барабанных агрегатах ря

252 да горно-обогатительных комбинатов и аглофабрик. Кроме того, предложены методики определения нагрузок на опорные ролики и расчета конструктивных параметров очистного устройства машин барабанного типа. Методики позволяют повысить точность расчетов и уменьшить запасы мощности привода и прочности конструктивных элементов.

5. Теоретически установлена и экспериментально подтверждена связь между силовыми явлениями в зубчатом зацеплении барабана и колебаниями величин опорных реакций, что позволило определить основные причины вибраций барабанных агрегатов с зубчатым приводом. Предложены рекомендации по снижению уровня вибраций для агрегатов с зубчатой передачей в системе привода. Доказана целесообразность замены зубчатой вен-цовой передачи на другие типы трансмиссии в случае необходимости установки барабанных машин на высоких отметках зданий.

6. Разработана конструкция барабанного агрегата горячего окомкова-ния для реализации нескольких технологических операций в одном агрегате, позволяющая снизить количество оборудования в технологической линии и повысить качество окатышей за счет сокращения операций перегрузки.

7. С целью повышения экологичности барабанных агрегатов интенсификацией очистки отходящих газов разработаны конструктивные решения мокрых пылеуловителей барботажного типа и адсорберов на основе запатентованного способа газоочистки в виброкипящем слое адсорбента.

8. В результате разработки программы расчета энергосиловых параметров и конструктивных элементов барабанных агрегатов на ЭВМ получена возможность решения вопросов оптимизации конструирования, в частности, задачи рационального расположения опор корпуса.

1. Закладочные работы в шахтах. Справочник. Под. ред. Бронникова Д.М., Цыгалова М.Н. М„ " Недра" , 1989 .

2. Вяткин А.П., Горбачев В.Г., Рубцов В.А. Твердеющая закладка на рудниках. M.," Недра", 1983.

3. Антоненко JI.K. Состояние и проблемы развития сырьевой базы черной металлургии до 2000 г. Металлург, 1994, № 1.

4. Патент Франции, кл. С21Ь, № 1242561. Опубл. 22.8.1960.

5. Механическое оборудование заводов цветной металлургии . В 3-х частях. Ч. 1. Притыкин Д.П. Механическое оборудование для подготовки шихтовых материалов. М., "Металлургия" , 1988.

6. Фастовский М.Х., Дакалов Г.В., Носовский A.A. Механическое и транспортное оборудование агломерационных фабрик. М., "Металлургия " , 1983.

7. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. М., "Металлургия", 1968.

8. Коротич В.И. Теоретические основы окомкования железорудных материалов. М., "Металлургия", 1966.

9. Коротич В.И., Бамесбергер А.Г., Бутивченко В.Н., Симаков Ю.В., Рави-кович И.М. Работа барабанных окомкователей шихты. Металлург, 1968, № 1.

10. Мартыненко В.А., Черняев Н.Д. Эффективность работы барабанных смесителей на аглофабрике ЮГОКа. Горный журнал, 1967, №3.

11. Boucraut M., Chapotot F., Rochas R. Agglomeration en bouletters des minerais de fer. Cire, inform.techn. Center docum. sider, 1969, 26,№ 7-8.

12. Оборудование для производства окатышей за рубежом. М., НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1967.255

13. Кохан Л.С., Навроцкий А .Г. Механическое оборудование цехов по производству цветных металлов. М.," Металлургия", 1985.

14. Лащинский A.A., Толчинский А.Р. Основы конструирования и работа химической аппаратуры. Л.," Машиностроение", 1970.

15. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.," Недра", 1985.

16. Бутивченко В.Н., Антошечкин М.П., Стариков М.А. Работа барабанных окомкователей шихты на гуммированных катках. Сталь, 1972, № 7.

17. Алексеев H.A. Барабанный смеситель агломерационной шихты на резиновых катках. Обогащение руд , 1973, № 3.

18. Stirling Н.Т. Pelletizing and sizing drum. Stirlizing Corp. Патент США, кл. 18-1, №3210772, 1965.

19. Ярхо E.H., Спектор А.Н. Получение и упрочнение окатышей тонкоиз-мельченных железных руд и концентратов. М., ЦНИИПИ,1965.

20. Schwenkbare Granuliertrommel Polysius G.m.b.H.. Патент ФРГ, кл. 40я, 1/00, ( С22Ь ),№ 977050, 1965.

21. Сальников И.М., Крижевский А.З., Готовцев A.A., Мисюра Н.Г. Барабанный окомкователь дисперсных материалов. A.c. №603416. БИ № 15, 1978.

22. Патент Японии, кл. 13АН, № 5132/62.

23. Софронов A.C., Шейман В.Х., Чумаков Н.В., Фельдман В.Г.,. Крещан-ский И.И., Сушко К.И. Барабанный гранулятор. A.c. № 281775. БИ №29, 1970.

24. Елисин С.Ф. Привод барабана. A.c. №355981. БИ № 32, 1972.

25. Мигуцкий Р.Л., Матов А.Л. Устройство для смешивания и окомкова-ния агломерационной шихты. A.c. №259920. БИ № 3, 1970.

26. Мигуцкий Р.Л., Матов А.Л. Смесители и окомкователи барабанного типа с эластичной подвеской. Металлург, 1970, № 10.

27. Заверткин П.А., Илюхин В.М., Калинин A.A., Колдин Н.Г., Плато256нов B.C., Фукс Ю.М. Привод вращающейся печи. A.c. № 478985.БИ № 28, 1975.

28. Крюков C.B., Григорьев Г.Г. Привод для вращения барабана. A.c. № 856522. БИ № 31,1981.

29. Любавин М.А., Лукьянов А.Г., Голованов А.Н., Махлис Ю.М., Дашев-ский С.Л. Приводное устройство вращающейся печи. A.c. № 881500. БИ № 42, 1981.

30. Davis E.W. Fine crushing in ball mills. Transactions amer. inst, of mining and met. eng., v.61, 1920.

31. Андреев C.E. Наивыгоднейшее число оборотов шаровой мельницы. -Горный журнал , 1954, № 10.

32. Андреев С.Е. О внутреннем трении в шаровой мельнице. Горный журнал , 1961, № 2.

33. Андреев С.Е. Полезная мощность, потребляемая при каскадном (нека-тарактном) режиме. Обогащение руд, 1964, № 2.

34. Андреев С.Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М., "Недра", 1980.

35. Неронов Н.П. Механика шаровой мельницы. Записки ЛГИ, т.ХХХШ, вып. 3, 1956.

36. Неронов Н.П. Анализ теории шаровой мельницы. Записки ЛГИ, т. XL1V, вып. 3, 1964.

37. Осецкий В.М. К вопросу о наивыгоднейшем числе оборотов шаровой мельницы. Тр. МГИ, вып. 7, 1948.

38. Олевский В.А. Размольное оборудование обогатительных фабрик. ~ М., Госгортехиздат, 1963.

39. Олевский В.А. О мощности двигателей барабанных мельниц. -Обогащение руд, 1978, № 3.257

40. Олевский В.А. О формуле Дэвиса для определения полезной мощности шаровой мельницы. Обогащение руд, 1978, № 5.

41. Крюков Д.К. Усовершенствование размольного оборудования горнообогатительных предпрятий. М.,"Недра",1966.

42. Морозов Е.Ф., Муйземнек Ю.А. Расход энергии в шаровой мельнице при каскадном режиме. Изв. вузов. Горный журнал, 1971, № 8.

43. Морозов Е.Ф. К определению угла отрыва дробящих тел барабанной мельницы. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1975, № 6.

44. Кармазин В.И., Денисенко А.И., Серго Е.Е. Бесшаровое измельчение руд.-М.,"Недра", 1968.

45. Ромадин В.П. Пылеприготовление. М.,Госэнергоиздат,1953.

46. Белых В.П., Махнев A.M., Олейников В.К. К вопросу об энергетических характеристиках шаровых мельниц.- Изв.вузов. Горный журнал, 1970,№ 9.

47. Грамматчиков А.С. Расчет мощности, необходимой для привода мельниц. Цемент, 1934, № 5.

48. Соколов Н.В. Мощность привода барабанно-шаровых мельниц. Кот-лотурбостроение, 1949, № 2.

49. Gow A.M., Campbell А.В. and Coghill W.H. A laboratory investigation of ball milling. Techn. publication bureau of mines, № 326, New-York, 1930.

50. Gow A.M. and oth. Ball milling. Trans. AIMME, v.l 12, Milling methods, 1935.

51. Hukki R.T. Grinding at supercritical speed in roll and ball mills. The intern. mineral dressing congress. Stockholm, 1957.

52. Fujinaka Y., Majima H., Iomoto K. Grinding energy study using a new laboratory tumbling mill assembly.,- Gan. Met. Quart., 1971, № 10.

53. Rose H.E., Evans D.E. The Dynamics of the ball mill. Proc. inst. mech. eng., London, v.l70, 1956.258

54. Rose H.E., Sullivan R.M. Treatise on the internal mechanics of ball tube and rod mills. Costable and С Ltd, London, 1958.

55. Левенсон Л.Б. Барабанные грохота. Тр. Механобра, вып. 5, 1927.

56. Левенсон Л.Б. Машины для обогащения полезных ископаемых. М., ОНТИ, 1933.

57. Канторович З.Б. Размольно-дробильные машины и грохота. М., ОНТИ, 1937.

58. Канторович З.Б. Машины химической промышленности. Т.1. -М., Машгиз, 1957.

59. Осецкий В.М. Движение сыпучего материала во вращающемся барабане при малых угловых скоростях. Тр. МГИ, вып. 4, 1940.

60. Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. М., Стройиздат, 1968.

61. Мешик А.Ф. Поперечное движение сыпучего материала во вращающейся печи и влияние его на процесс теплообмена. Научные сообщения НИИЦемента, № 17(48), 1964.

62. Коротич В.И. Основы теории и технологии подготовки сырья к доменной плавке. М., "Металлургия", 1978.

63. Кожевников С.Н., Притыкин Д.П. Расчет мощности привода барабанного смесителя аглофабрик. Сб. Металлургическое машиностроение, вып. 6, 1963.

64. Григорьев Г.Г. Методика определения момента вращения барабана с пересыпающимся в нем материалом. Изв. вузов. Черная металлургия, 1968, №4.

65. Коршиков Г.В., Невмержицкий Е.В., Зевин С.Л. Хайков М.А., Богда-новский Л.Н. Динамика и механизм процесса окомкования шихты в цилиндрическом барабане размером 3,2 х 12,5 м. Сталь, 1972, № 3.259

66. Бушуев JT.П. О движении материала во вращающемся наклонном цилиндрическом барабане. Изв. вузов. Горный журнал, 1970, № 9.

67. Костромской Г.А. Расчет привода барабанных смесителей. Сб. НИИТЯЖМАШ УЗТМ, ЦИНТИАМ, 1962.

68. Ручкин И.Е., Хохлов Д.Г. Процесс окомкования тонкоизмельченных концентратов и работа окомкователей. Тр. Уралмеханобра, вып. 16, 1969.

69. Ouchiyama N., Isayama Y. Some fundamental problems on pelletization. -"Нихон коге кайси", I. mining and met. inst. Jap., 1971, 87, №1000.

70. Левенсон Л.Б., Прегерзон Г.И. Дробление и грохочение полезных ископаемых. М., Гостоптехиздат, 1940.

71. Осецкий В.М. Движение материала во вращающейся трубе с горизонтальной и наклонной осью. Тр. МГИ, вып. 3, 1937.

72. Спиваковский А.О. Расчеты по транспортным устройствам. Вып. 1. -Днепропетровск, ГНТИУ, 1929.

73. Кириллов Б.С., Смирнов Г.М., Мищенко В.П. Силовой анализ вращающейся обжиговой печи. Сб. тр. ЖдМИ, вып. 16, 1971.

74. Малышев А.П. Силовой анализ механизмов в конструкторской обработке. Станки и инструмент, 1948, №, 3

75. Басов А.И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов. М., "Металлургия", 1984.

76. Скичко П.Я., Притыкин Д.П., Колесник И.А. Экспериментальное исследование смесителей аглоцеха завода "Запорожсталь". Аспирантский сб. науч. трудов ДМетИ, вып. 46, ч. II, 1962.

77. Притыкин Д.П. и др. Применение резинометаллических амортизаторов в агломерационном оборудовании. Бюл. ЦНИИТЭ. Черная металлургия, 1972, № 16.

78. Четков В.А., Энгель Л.К. Вентиляция цехов предприятий цветной металлургии. М.,"Металлургия", 1968.260

79. Под ред. Гурвица A.A. Пылеулавливание в металлургии. Справочник. -М., "Металлургия", 1984.

80. Алиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. Справочник. М., "Металлургия", 1986.

81. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. Очистка газов мокрыми фильтрами. М., "Химия", 1972.

82. Страус В. Промышленная очистка газов. М., "Химия", 1981.

83. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. М., Стройиздат, 1981.

84. Варваров В.В. Устройство для мокрой очистки газа. A.c. №1029993. БИ № 27,1983.

85. Clitheroe I.B. High energy gas-liquid contacting process. U.S. Patent №3791104,1974.

86. Langer A. Zentrifugal Saugwascher zum Absaugen von Dampfen, Gasen oder anderen Medien bei gleichzeitiger Auswaschung. BRD Patent № 300824, 1982.

87. Кельцев H.B. Основы адсорбционной техники. M., "Химия", 1984.

88. Романков П.Г., Лепилин В.Н. Непрерывная адсорбция газов и паров. -Л., "Химия", 1968.

89. Кузнецов Е.И., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарной очиски газов. Справочник. Киев, "Техника", 1989.

90. Мастрюков Б.С. Экологические вопросы металлургии. Сталь, 1994, № 12.

91. Ляхов П.А. О смешивании агломерационных шихт. Тр. Механобра, вып. 100, 1957.

92. Макевнин М.П. Некоторые вопросы расчета машин барабанного ти/па. -Тр. МИХМ,т.19, 1959.

93. Свердлик Г.И., Григорьев Г.Г. О структуре сечения материала, пересыпающегося во вращающемся барабане. Изв. вузов. Черная металлургия, 1977, № 8.261

94. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -М., "Наука", 1970.

95. Свердлик Г.И. К вопросу о структуре сечения пересыпающегося во вращающемся барабане материала. IV научно-техническая конференция УПИ. Тезисы докладов, Свердловск, 1973.

96. Свердлик Г.И., Григорьев Г.Г. Особенности перехода движения сыпучего материала во вращающемся барабане в "водопадный" режим. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1979, № 1.

97. Свердлик Г.И., Григорьев Г.Г. Замечания по методике определения момента вращения барабана с пересыпающимся материалом. Сб. тр. УПИ № 213 "Вопросы теории и совершенствования конструкций металлургического оборудования", Свердловск, 1974.

98. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Определение момента вращения барабана с пересыпающимся материалом. Изв. вузов. Горный журнал, 1978, № 4.

99. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Экспериментальное исследование закономерностей движения сыпучего материала во вращающемся барабане. IV научно-техническая конференция УПИ. Тезисы докладов, Свердловск, 1973.

100. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Исследование смесителей и окомкова-телей барабанного типа для агломерационной и комкуемой шихты. Отчет о хоздоговорной НИР по теме № 0530. УПИ, Свердловск, 1974.

101. Свердлик Г.И. Закономерности движения материала в барабанных смесителях. I научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов Уральской зоны "Научно-технический прогресс в промышленности. Тезисы докладов, Свердловск, 1974.

102. Свердлик Г.И. Экспериментальные данные об особенностях движения сыпучего материала во вращающемся барабане. V научно-техническая конференция УПИ. Тезисы докладов. Свердловск, 1976.262

103. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Экспериментальное исследование процессов движения материала в барабанных смесителях. Сообщение 1. Изв. вузов. Черная металлургия, 1983, № 2.

104. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Экспериментальное исследование процессов движения материала в барабанных смесителях. Сообщение 2. Изв. вузов. Черная металлургия, 1983, № 4.

105. Зенков Р.Л. Механика зернистых грузов. М., "Машиностроение", 1964.

106. Кандауров И.И. Механика зернистых сред и ее применение в строительстве. М., Стройиздат, 1966.

107. Рузга 3. Электрические тензометры сопротивления. М., "Мир", 1964.

108. Макаров P.A. Тензометрия в машиностроении. М., "Энергия", 1975.

109. Фролов Л.Б. Измерение крутящего момента. М., "Энергия", 1967.

110. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. -М., "Энергия", 1966.

111. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М., Физматгиз, 1962.

112. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М., "Наука", 1971.

113. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М., "Наука", 1967.

114. Таубер Б.А. Вопросы теории расчета канатных грейферных механизмов. Вестник машиностроения, 1957, № 10.

115. Григорьев Г.Г., Свердлик Г.И. Определение нагрузки на опорные ролики барабанных смесителей и окомкователей. II Всесоюзная конференция по динамике крупных машин. Тезисы докладов, Свердловск, 1971.263

116. Григорьев Г.Г., Крюков C.B., Свердлик Г.И. О причинах вибрации барабанных смесителей и окомкователей. V научно-техническая конференция УПИ. Тезисы докладов. Свердловск, 1976.

117. Григорьев Г.Г., Крюков C.B., Свердлик Г.И. Влияние привода на вибрации барабанного смесителя 3,2 х 8 м. ВИНИТИ, Деп., 1978, № 3.

118. Кудрявцев В.Н. Зубчатые передачи. M.-JL, Машгиз, 1957.

119. Петрусевич А.И. и др. Динамические нагрузки в зубчатых передачах с прямозубыми колесами. М., Изд. АН СССР, 1956.

120. Диментберг Ф.М., Шаталов К.Т., Гусаров A.A. Колебания машин. -М., "Машиностроение", 1964.

121. Банит Ф.Г., Несвижский O.A. Механическое оборудование цементных заводов. М., "Машиностроение", 1967.

122. Басов А.И., Ельцев Ф.П. Справочник механика заводов цветной металлургии. М., "Металлургия", 1981.

123. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке БЕЙСИК для персональных ЭВМ. М., "Наука", 1987.

124. Кирьянов А.К., Монтило И.А., Бабаджан A.A. Чашевый огневой гранулятор. A.c. № 491711. БИ № 42, 1975.

125. Пугач И.Ф., Ермолкин Г.Г., Морковин Г.А. Агрегат горячего окомко-вания. A.c. № 850708. БИ№ 28, 1981.

126. Маерчак Ш. Производство окатышей. М., "Металлургия", 1982.

127. Руденко Н.Г., Шемаханов М.М. Обезвоживание и пылеулавливание на обогатительных фабриках. М., "Недра", 1967.

128. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И., Голик В.И. Применение пенного барботера для сокращения пылегазовых выбросов в вольфрамовом производстве. Цветная металлургия, ЦНИИЭИЦМ, 1998, № 8-9.

129. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И., Клюев В.А. Разработка конструкции скруббера для тонкой очистки запыленных и токсичных газов. Материалы научно-технической конференции СКГМИ к 100-летию со дня рождения проф. Агеенкова В.Г. Владикавказ, 1993.

130. Амбалов В.Б., Выскребенец A.C., Свердлик Г.И. Некоторые пути повышения экологичности асфальтовых заводов. Научно-техническая конференция СКГТУ, посвященная 50-летию Победы над фашистской Германией. Тезисы докладов. Владикавказ, 1995.

131. Свердлик Г.И., Дзауров М.А., Выскребенец A.C. Ротационный барботер. Патент РФ № 2045999. БИ № 29, 1995.

132. Свердлик Г.И., Дзауров М.А., Выскребенец A.C. Ротационный барботер. Инф. л. № 60-97, Сев.- Осет. ЦНТИ. Владикавказ, 1997. .

133. Под ред. Мухленова И.П. и Тарата Э.Я. Пенный режим и пенные аппараты. Л., "Химия", 1977.

134. Бауман В.А., Клушан Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. М., "Машиностроение", 1981.

135. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Фомин А.Н. Способ очистки газов. Патент РФ №2132222. БИ№ 18, 1999.

136. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И., Амбалов В.Б., Фомин А.Н. Повышение экологичности свинцового производства. Изв. вузов. Цветная металлургия, 1995, №1.

137. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И. Газоочиститель. Инф. л. № 8-98. Сев.- Осет. ЦНТИ. Владикавказ, 1997.

138. Выскребенец A.C., Свердлик Г.И., Фомин А.Н. Устройство для очистки газа. Патент РФ № 2077928. БИ № 12, 1997.265

139. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Амбалов В.Б. Повышение эколо-гичности промышленных предприятий предгорной зоны. Тезисы докладов III международной конференции "Устойчивое развитие горных территорий". Владикавказ, 1998.

140. Свердлик Г.И., Выскребенец A.C., Амбалов В.Б . Совершенствование схем пылегазоочистки металлургических производств на базе пылеуловителей и газоочистителей. Инф. л. № 105-98. Сев.- Осет. ЦНТИ. Владикавказ, 1998.

141. Свердлик Г.И. Определение конструктивных параметров очистного устройства барабанных смесителей и окомкователей и момента от сил резания. -Труды Северо-Кавказского государственного технологического университета. Вып.6. Владикавказ, 1999.

142. Свердлик Г.И. Теоретические основы расчета и конструирования барабанных смесителей и окомкователей.- Владикавказ, "Терек", 1999 (монография).1. REM "Про гра ніч a RBPt"

143. PRINT " Расчет параметров и деталей"1. PRINT ТЙВ(i£); ziivі)1. PRINT

144. PRINT "Исходные данные:" Р RI N Т " і . А и а и ет р б а р а б а н а, м D= " INPUT ri

145. PRINT "2.Длина барабана,и L=" INPUT L

146. PRINT "3.Масса барабана с футеровкой, т МО—" INPUT gO

147. Р R114 Т '' 4. К о в ф си и ц м е н т з а п о пне н м я, F • ~'' INPUT f

148. PRINT "5. Насыпная масса материала, т/куб. м У—" INPUT у

149. PRINT- "в.Угол естественного откоса материала, г-р INPUT b

150. PRINT "7.Частота вращения барабана,об/мин -г«=" INPUT учи

151. PRINT "S.Количество опор, N=" INPUT r,

152. PRINT '"3, Длина консоли барабана, м Ll = " INPUT 11

153. PRINT "10.Масса бандажа,т Мб=" INPUT g1

154. PRINT "11.Масса зубчатого венца, т Ив=" INPUT g .3

155. PRINT "Вывод на печать, да—1,нет-0"1.PUT1. PRINT

156. PRINT "і.Определенме мощности прИБо,ча" PRINTg£ = f * 3. 14 * d л £ * L * у / 4

157. PRINT "Выберите мз табл. угол сегмента Я0,сооте PRINT "коэффициенту заполнения F" PRINT "F О. 08 О.ОЭ О. 1С33. 7 ЯЗ. £

158. PRINT "Я0 86 PR I NT PRINT "F1. O.'J 1 96. 50. 1£ 33. 70. 14 O. 150. 16

159. PRINT "OO 105.6 108.4 111.1 113.'; PRINT

160. PRINT "F 0. SO O. £1 O. 22 0. 23

161. PRINT "AO 121.1 123.4 125.7 12(.i PRINT1. PRINT "ftO="1.PUT aO0. 18 С1162 11. О. 24 С1302 1mi -• g.E' v- г * SIN <b * 3. 14 / ISO) -«- 1 ООО (¿3 = i. г d

162. PRINT "Наружный диаметр йандажа, м D3="; d3 INPUT d3 d4 = .3 * d3

163. PRINT ".Диаметр ролика, м d4=" ; d4 PRINT '1Б вeд и тe дмамeтp pолмиа, и" INPUT d4 dS = .2 * d4

164. PRINT "Диаметр цзпфы оси релина, н dS="; dS INPUT diS

165. PRINT "Введи = трения в цзпфйк ■f'G--0. O.L1.PUT f&

166. PRINT "Введите коэффициент трения качения f4=0.ООО1.PUT f 4 ' yO +■ g2> / C0S\30 * 3.14 / ISO) > fG d£- d3 * iOOO / >:2 *- d4 > f'A * (d3 4- d4> IOOO / d 4

167. SQR i d * "FfiN<b *■ 3.14 /. ISO) / TflN i 43 * 3 <. S3 • „ 5 ».- f . 01 £ -к- r>9 > / 1 - i•• m3 •+• глБ PRINT "Введите козффициен" INPUT k£

168. PRINT "Расчетная мощность дгигатвля,кВт PI" PRINT "Введите данные выбранного двигателя" PRINT "Тип двигателя-" INPUT z7$

169. PRINT "Мощность двигателя,кВт Рд="

170. PRINT "'Частота вращения, об/мин гиЧ~" INPUT v>3

171. PRINT "Диаметр вала, мм ds==" INPUT d71. Ч ?(i£ їяЗ1. С!9 '■ — YlOарmS m4g 5 (d mi + rn21. Й' IOOO / ■■ 1SCH >запаса мощности K2:

172. PRINT "2,. Выбор редуктора" PRINT

173. PRINT "Передаточное число открытой губчатой переда PRINT "Введите I с; ~" INPUT 14

174. PRI N T " Г! е р е д ат о ч н о е ч и е л о р е д у к т о р а I Р ="5 i 5 PRINT "Введите данные выбранного редуктора" PRINT "Тип редуктора—" INPUT z4$

175. PRINT "Передаточное число 1р=" INPUT iS

176. PRINT "Передаваемая мощность,кВт Np=" INPUT рА

177. PRINT "Нужен ли рас-чет узлов- и деталей да— 1, нет-INPUT :г.51. z5 = О THEN 25 PRINT1. ñBSÍaív, к)) > О GOTO £ GOTO 7

178. FOR T = i TO u \ w = aík, T> \ a<k, T) = a<v, T> a i v, T ) = w1. ME XT T7 NEXT vw = bík) \ b < k) = b <v> \ b < v > = w

179. S gík) ~ b < к > / a >' к, к > \ к 1 = к ■<- J

180. FOR i = к i ТО u \ b\i > » b <i) ak) - g <k>

181. FOR i = 2 TO ni p >: i ) = d >: i )' + f i j. } + g i e NEXT i GOTO 12

182. PRINT ''Введите расстояния ме:.к/ч> опорами и венц PRINT "ñi < «£; Й1 = " т ¡'.¡pi it 11. PRINT "й£'~~" INPUT а2р >; 1 > q 11 + q * 12 / 2 ■>■" ql '3. 3 пЗ а2 * р (2 > •= * 11 q * 12 / 2 ¡:;í 1 У. -3 + у 3 ■*■ а 1

183. PRINT "Реакции опор,кН:" FOR i « .1 ТО vi

184. PRINT "Р"; i; " -" p>i) NEXT ip = p a )

185. FOR i = 2 TO r¡ IF i p -- p i ) ) > := O THEN I 3 p = p >: i)13 NEXT 11. Vi 2 THEM 341. DIM L\3)1. FOR i = 1 TO ni1.\ i ) = m \ i ) + díi) "4 2 / >: 2 •* q > NEXT i

186. PRINT "Моменты «e-жду опорами, к.Н*и s "1. FOR i = 1 ID ni

187. PRINT "Максимальный моией 7 между опорами, нН*и Мм="; mO

188. PRINT "3. £. 2,. Расчет на жест PRINT11 = 3. 14 h * ( <di -I- d) / 4) 3 / L ООО

189. PRINT "Введите номер пролета с зубчатым венцом" INPUT п£kS = g3 а2 -к- 12 £ / 16 •• уЗ <1£ / £ . al> 4 3 / 6

190. F£<i"t£) < kS — д.-' а£ FOR i = 1 TO г, 1 fO < i ) -•= f 1 < 1 > +- f 2 > i > NEXT 112. * 9. ti /1 i2 THEN 253. 5. Выбор мутты ( упругой втулочно~пр и.цеЕой >

191. PRINT "Расстояние между подай пнмкаии оси роли к а, мм 13="1.PUT 13d5 = ГГ -к- 13 1 ООО / <4 * .1 * s-2 / 3) ) "'* <1 / 3)

192. PRINT "Диаметр оси ролика,ни d5~"; d51.PUT d'5

193. PRINT "'Введите индекс муфты: "

194. PRINT "Мутта упругая втул.-пальцевая-!, другие иуфты—2"

195. PUT z 3 IF z 3 PRINT PRINT PRINT

196. PRINT "Введите коэффициент безопасности КЗ"

197. PRINT "КЗ ! Поломка муФТы:"

198. PRINT "1 ! Не вызывает аварии машины"

199. PRINT "1„2! Ведет к аварии машины"

200. PRINT "1.5! Может привести к человеческим жертЕ^н"1. PRINT "К3="?1.PUT кЗ

201. PRINT "Введите коффиц. , учитывающий условия работы му^ты, К4"h-fnii'i: Гч ■*■?—■ .¡. -■ LTlOKUWHeH puC^I Г.-,

202. PRINT "К4= 1 5 "-.'тяж. уел»' работы с ударами и реверсирование:-:' INPUT к4 к 5 » !'.3 * к 4ш5 к5 375 * рЗ * 3. S пЗ

203. PRINT "Расчетный момент на .■•■■ , .рте, Мр:::="; гл5 ? "Мм"

204. PRINT "Выберите ив иаблицы по диаметру вала и моменту Мр"

205. PRINT "остальные параметры му<иты и введите "1. PRINT1. PRINT " • Пальцы1. PRINT " ds1. PRINT " SO;;!1. PRINT " 23;i1. PRINT " ЗО1. PRINT " 32 ; 3r;1. PRINT " AO;4i

206. PRINT PRINT PRINT PRINT-PRINT PR I NT PRINT "dS=" INPUT da PRINT "IS-" INPUT IS PRINT "d9=" INPUT d9 PRINT "d0~- " INPUT dO

207. PRINT "1О-" INPUT 1 О PRINT " :z0~ " INPUT zO11 -- /п5 iooo / >:э. a »- оэ ■<■ zo / 2>

208. V- 3 ~ b 1 1С- 10 / i 2 „ i If- d 0 4 3) IF r-3 <■ 3 THEN 23

209. PRINT "Напряжения изгиба в пальцах больше допустимых"

210. PRINT "Напряжения смятия во втулке больше допустимым"goto га

211. PRINT "Муфта подкодит" PR I NT

212. PRINT "3. ь. Екыбор шпонки" PRINT

213. PRINT "Выберите по таблице размеры шпонки и введите и PRINT

214. PRINT " de ! ЬЗ i h3 ! k6 "1. PRINT "1. PRINT "1. PRINT " 38-44 !' i£ ' 8

215. PRINT " 44—5О » i 4 « 3 PRINT2.30 ! S38—44 i£44—50 ! 1450.58 ! 16r~ >> -> >>1. PRINT PRINT PRINT PRINTbj"i £ i 4 i 48.7"Q13 ! 11-2"~7 о »=; 1 0035.110 ! 28 PRINT "110-130! 32 PRINT "Ь3=" INPUT ЬЗ PR1N Г " h 3— "1.PUT h3 . .1. PRINT "kS=" INPUT kS

216. PRINT "Введите материал шпонки сталь 45 или Ст.6"1.PUT15 = -Q * IS / £

217. PRINT "Орметировочная длина шпонки,мм 1ш="

218. PRINT "Выберите длину шпонки и а ряда 5 £8;32;ЗЬ;АО; PRI NT "S3;70;80;30;1ОО 3 11 О 51£5;1АО ^ i SO;1 SO;200;££0;£5 PRINT1.PUT 16r-5 --- 2 m5 iOOO / (кБ » IS * i.d7 + k6) > IF v5 (- IOO THEN 23

219. PRINT "Напряжения смятия больше допустимых"

220. PRINT "Следует увеличить lia, .45 * IS GOTO 3023 г-£ = 2 * rn5 * 1 ООО / < ЬЗ * 1& * d7> IF r-6 <■-•= 60 THEN 32

221. Р RI NТ "Напряжения с ре з а б ольш е д о п у ст и м ы>:'' GOTO 31

222. PRINT "Шпонка подходит" £5 IF 2 = О THEN £6

223. RINT " Расчет параметров и деталей"

224. RI NT TAB 15 > ; z 3 ( v 1 >1.RINT1.RINT " Исxодные Данные:"

225. RINT " Диаметр барабана D--" г, л; "и"

226. RINT " Длина барабана L-"? L; "м"

227. Р R IN Т " Ко л и честе о о пор N = " ; п

228. RINT " Частота вращения барабана ri=" ; г<0; "об/1.RINT

229. RINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINT LPRINTрэзу льтаты р ас чета

230. Определение мощности и выбор при Двигатель " Тип—"; -7$

231. Мощность Рд-"; рЗ; "нБт" Частота вращения " ; пЗ ; '' об/мин "

232. Диаметр вала dn~ Редуктор"1. Н"7 " миTмп"-4-1=

233. Определение нагрузок" Масса материала в ьарабане, Мм="? $ Масса барабана с материалом, М&м=" ; 9 Крутящий момент на барабане, М=" ; тп «■■2. 2. Расчет корпуса" £.£.1.Расчет на прочность" Моменты на опорах, иН*и5"

234. П ере д а т о ч н о е ч и с л о i == " 5 i £ IF 2 5 ••= О THEN £"& LPRINT LPRINT " LPRINT » LPRINT " LPRINT' "• LPRINT " LPRINT LPRINT " LPRINT " LPRINT " FOR i 1 TO v":1.RINT " m"; i

235. NEXT i LPRINT " FOR i = 1 T LPRINT "1. NEXT 1 • .1. r. = г THEN 37

236. RINT " Моменты между опорами, кН*н: '1. FOR i = 1 ТО r»ip pl hj , " ■■ л п ; ;1. GOTO ЗБ1. К Ц И И О П О i1. Hi 1i P ■1.RINT " 38 LPRIN LPRINT "

237. Наружный диаметр корпуса, DJ1.RINT1.RINT "1.RINT "1.RINT " LPRINT1.RINT "1.RINT "1.RINT "1.RINT "1.RINT "1.RINT "1.RINT " LPRINT1.RINT "1.RINT "1.RINT " LPRINT1.RINT "1.RINT ". насчет из жкстно'-ть

238. Максимальный прогиб, мм f иоЯ="f О;

239. Расчет бандажа и ролика" Ширина бандажа, Ы="; Ы; "мм" Внутренний диаметр бандажа, 02="; с52; Наружный диаметр бандажа, 03="; йЗ; " М а т е р м а л б а н д а ж а — " ; 2 1 ®

240. Напр. мег. в банд. , МПа, у 2; " < ЕНЭ

241. Напр. см. в банд,, , Н/мм, 02= " 5 а2; " < С023

242. Ширина ролика, Ь2="; Ь2; "мм" Диаметр ропина, Й4="; с!4; "и" Материал ролика — "5 гЗФ2. 4.Расчет ос и рол ика'' Р а с с тоянме пеж ду подш м пниками, 13—";

243. Пример расчета по программе RBA

244. Расчет параметров и деталей оу ш мль но го йара б а н а

245. Исходные да иныв: Д м а мет р б а р а б а н a D -- £ 8 и Длина барабана L — 14 и Количество опор £

246. Частота вращения барабана г$~ 4 ой/мин

247. Р е в у л ь т а т ы р а с ч е т а

248. Определение мощности и выбор привода Двигатель Тип-"40£80 4УЗ1. Мощность Рд~ 110 кВт .

249. Частота вращения пд= 1500 об/мин Диаметр вала dB= SO мм

250. Редуктор Тип —ЦЕН 450 Передаточное число 1== 4 О

251. Р е а к ц и и о п о р, к Н ;р і = 4 у 4, з і 6 .1

252. Момент между опорами, кН*м s

253. Мм~~ ЗБ2-1546 Наружный диаметр корпуса, Di~ £.84 и Материал корпуса -- ВМСт- 3 Напряжения в корпусе, МП a, R .!.■-■ 3. 4£53£t: R і II:£.£.Расчет на жестиосгь Максимальный прогиб, мм f rna>:= . Обі393 l'f'J= £ в пролете 1

254. Расчет бандажа и ролика Ширина бандажа, Ы~ £4О мм Внутренний диаметр бандажа, Ю£= £. 86 м Наружный диаметр бандажа, D3= 3. 5 и Материал бандажа— Сталь 45.П

255. Напр. изг. в банд. , ИПа, P.S.- 37. 30671 < CR£3= 180 Напр. см. б банд. , Н/мм, Q£= 346. 557£ •. <Ш£1 = 360

256. Ширина ролика, Ь£~ 3£0 мм Диаметр ролика, d4= .8 м Материал ролика — Сталь 20ГСЛ

257. Расчет оси ролика Расст оян ие между подтипни кам м. Диаметр оси, d5= £4О мм Материал оси Сталь 451 'ÍÜ0 мм1. Tan УЗ ГМ 3»r