автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Установление рациональных параметров футеровки барабанной стержневой мельницы

VI о

' 1 г - ,

I, . ■ • • ' ■

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи СЕКСЕНБАЕВА Рысты Базаралиевна

УДК 622.73

УСТАНОВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФУТЕРОВКИ БАРАБАННОЙ СТЕРЖНЕВОЙ МЕЛЬНИЦЫ

Специальность 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель канд. техн. наук, проф. ДОБРОБОРСКИЙ Г. А.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. РОДИН Р. А., канд. техн. наук ТОЛСТБ1Х В. И.

Ведущее предприятие — Обогатительная фабрика АО «Жезказганцветмет».

Защита диссертации состоится « ФР. »«^^^/Л^ 199^ г.

в . 7«/. час. на заседании специализированного совета

К-053.,12.04 при Московском государственном горном университете по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « фР. » . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, проф. ШЕШКО Е. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Совершенствование конструкций измельчи--тельного оборудования является важнейшей задачей, требующей проведения всесторонних теоретических и экспериментальных исследований. Несмотря на богатый производственный опыт и значительное количество исследовательских работ в области теории и практики измельче- • ния, такие вопросы как повышение производительности мельниц, повышение эффективности измельчения, общее онивеше затрат на измельчение остаются на всех фабриках насущными и по сей день.

Актуальным является создание оборудования, обладающего повышенной производительностью, достигаемый путем внедрения новых технических решений, обеспечшзаю-цих увеличение интенсивности воздействия на обрабатываемый продукт. Основным.узлом, от которого в большей мере зависит эффективность и надежность работы барабанных мельниц, является футеровка внутренней части барабана.

Работая в тяжелых условиях ударно-истирающего воздействия, футеровки стержневых мельниц подвергаются интенсивному износу. Практика показывает, что износ футеровэк продолжает оставаться выходящим за рамки предельных нормативов, что приводит к необходимости осуществления длительных остановок для проведения перефутеровки.

В современных условиях, когда накоплен значительный опыт эксплуатации футеровок и достигнут высокий уровень инженерных знаний, проблему повышения износостойкости футеровок необходимо решать путем научно обоснованных новых технических решений.

Поэтому установление рациональных параметров футеровок барабанных стержневых мельниц является актуальной научной задачей.

Целью работы является установление результатов процессов взаимодействия двивущейся загрузки с элементами конструкции барабан--шх стериневих мельниц с целью.обоснования выбора рационалышх параметров футеровки для повышения ее производительности и эффективности измельчения.

Идея работы. Повышение производительности и эффективности измельчения барабанных стержневых мельниц на основе установления рациональных параметров футеровки.

Научные положения, разработанные лично автором и новизна: - разработана уточненная математическая модель лвдаония загрузки, отличающейся от ранее существовавших тем, что учитывается

наличие в центральной части массива малоподвижного ядра мелющих тел. а также наличием "пяты" в нижней части массива;

- установлено, что дуга контакта загрузки со стенкой барабана может быть разделена на три участка: на первых двух участках нормальное давление формируется под действием сил тяжести и сил инерции частиц помольной среды, на третьем - к этим силам добавляются силы трения, вызванные ударами стержней;

- установлена закономерность распределения нормального давления, при этом наиболее нагруженным является 3-й участок, который соответствует углу & = 121°, давление достигает максимальной величины и для действующей МСЦ?800х4400 равно Л - 63,05 кН/в^ ;

- установлено, что в случае ударных нагрузок и абразивной среды достаточной износостойкостью при эксплуатации в качестве броней мельниц обладают материалы, имеющие аустенитную матрицу и карбиды;

- разработан алгоритм расчета футеровки отличающейся тем, что установление основных параметров осуществляется с помощью ЭЦВМ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации обоснованы теоретическими исследованиями с использованием современных математических методов. Подтверждены результатами экспериментальных исследований, обработанных с использованием методов математической статистики, п выполненных в требуемом объеме. Установлено, • что сходимость теоретических и экспериментальных исследований достигает 85-95 %.

Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении закономерностей движения загрузил с наличием малоподвижного ядра мелющих тел, а также зоны ударного воздействия и закона распределения нормальных давлений по дуге контакта, что является развитием теории измельчения.

Практическое значение работы состоит в создании методики профилирования элементов футеровки, обеопечивающей повышения производительности мельницы и метод определения коэффициентов сцепления загрузки с использованием ЭЦВМ, а также в разработке рекомендации по выбору материала футеровки.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Опытно-промышленные образцы элементов футеровки, спрофилированных по разработанной методике приняты к использованию на ПО "Балхашыедь". Расчетный годо-

вой экономический эффект от использования методики составляет 450 тыс.руб. на одну мельницу в ценах 1992 г.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались на научно-практической и учебно-методической конференции молодых учешх Казахстана "Рынок и проблемы развития туки и техники Казахстана" (Москва, 1992 г.). Международной межвузовской научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и инженеров (Москва. 1992 г.) и на техническом совете ГО "Балхашедь" (1993 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 научных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит страниц машинописного текста,

рисунков, таблиц, список литературы из наименований и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время накоплен большой объем экспериментальных и теоретических исследований барабанных мельниц. Вопросами совершенствования конструкции футзровок занимаются: институты Механ-обр, Механобрчермет, Уралмеханобрчермет, Днепропетровский горный институт. Криворожский горнорудный институт, Ново-Краматорский, Сызранский и Уральский заводы тяжелого машиностроения.

Особого внимания заслуживают работы Андреева С.А., Нероно-ва И.П., Крюкова Д.К., Дербас А.Г., Якубовского Я.М., Олевского-В.А., Морозова Е.Ф., Златкина В.И., Дун И.Ф., Цукерман В.А., Непомнящего Е.А., Малярова П.В.. Чижика Е.Ф., Образцова Г.Н..и др., а также кафедры механики 1.ПТУ.

Обзор исследования по совершенствованию конструкции футеро-вок барабанных мельниц позволяют установить:

- Профиль рабочей поверхности, а также шаг и высота футеро-вок в значительной мере влияют на их износ и характер район: дробящей среды. Геометрические параметры футеровки должны обеспечи- -вать быструю остановку дробящих тел в зоне пяты стержневой нагрузки при минимальном проскальзывании то рабочему профилю футеровки.

- Низкая износостойкость применяемых футеровок барабанных стержневых мельниц объясняется наличием высоких ударных нагрузок, а такзе тем, что твердость высокоабразивных частиц измельчаемой руды и дробящих стержней намного выше твердости материала футеровок.

- Большинство существующих конструкций бронеплит цилиндрической части барабанов стержневых мельниц основаны на экспериментальных данных или получены путем модернизации существующих.

Научный уровень существующих методов проектирования футеро-вок барабанных стеркневых мельниц отстают от уровня теоретических разра^ток в сменных областях, а недостаточная полнота исследова-шш кинетики движения загрузки для промышленных мельниц тормозит внедрение в инвенерную практику вычислительной техники и тем са-ыым затрудняет решение актуальных задач создания футеровок с высокими технико-экономическими показателями.

- Анализируя факторы, влияющие на износостойкость и срок слук-бы футеровок барабанных мельниц, следует отметить, что независимо от используемого материала износ является многофакторным процессом разрушения.

Многие исследователи в подавляющем большинстве случаев решают вопрос повышения износостойкости футеровок только путем применения высокотвердых сплавов, отличающихся хрупкостью и кроме того, высокой стоимостью. Параметры футеровок выбирали исходя из-сроков службы без учета их влияния на технологические показатели работы мельницы и влияния, ударных нагрузок, как на общее состояние конструкции, так и на износостойкость применяемого материала.

Решение проблемы повышения износостойкости сплавов возможно лишь на основе комплексного изучения: закономерностей изнашивания процессов, обеспечивающих диссипацию энергии в трибосистеме, структур, эффективно сопротивляющихся поверхностному разрушению, технологии, позволяющих получить оптимальные структуры.

- Применение резин £ля футерования горно-обогатительного оборудования является одним из эффективных способов повышения их износостойкости. Однако с учетом фактических, весьма тяжелых условий эксплуатации резиновые футеровки следует считать непригодными для работы в барабанных стеркневых мельницах.

- Следует считать целесообразным установку резиновых амортизаторов под бронешшты футеровки. Применением резиновых амортизаторов достигается значительное уменьшение, возникающих в машинах, вредных ускоренений и динамических усилий и тем самым предупреждается возникновение усталостных поломок, т.е. увеличивается долговечность машин.

В связи с вышеизложенным, в данной диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследовать в требуемом объеме и на должном научном уровне кинетику движения загрузки барабанной стержневой мельницу, разработать математическую модель кинетики и определить важнейшие параметры, влияющие на процесс измельчения и износ футеровки стержневой мельницы.

2. Разработать методику проектирования рациональных профилей футеровочных плит для стержневых мельниц с применением ЭВМ и произвести сравнительный анализ с существующими.

3. Разработать методику и стенды ускоренных испытаний футе-ровок на износ, позволяющие получить достаточную точность результатов при минимальных затратах времени и ограниченном количестве испытываемых образцов.

Предельные коэффчциенты внешнего (между загрузкой и футеровкой) и внутреннего (между слоями загрузки) трения являются параметрами, необходимыми для расчета футеровки, а также сушения о возможности осуществления водопадного движения-загрузки.

Контур поперечного сечения загрузки определяется в разработанной модели двумя безразмерными параметрами: безразмерный угловой скоростью ц коэффициентом заполнения барабана </>. Величины и) - угловая скорость, ¿0^= \ftfjR - критическая угловая скорость, где Я - радиус барабана, а - ускорение свободного падения (рис. I).

Параметрические уравнения параболической траектории в осях ОХУ: х = ¿.¿миЯ -^г-Игр-А-^^/жи),

у =г А (ti.fi.oL-г /ХНЫ.) , (•

где н , ж - полярные координаты точки А, Ъ-ш-б- безразмерное время.

Уравнения геометрического места точек отрыва мелющих тел (окружности):

н ~ смы/р-2 (2)

В точках и ¿2 :

^ в аылъ £ (.3)

где - рад:1ус дуги ¿2^2-

При определении коэффициента ^заполнения дискретную нормальную среду, состоящую из отдельных мелющих тел, заменяют непрерывной, т.е. считают фигуру А2А2В2В2 сплошной и однородной. Это позволяет применять стандартные методы анализа.

В принятой системе единиц масса т загрузки равна площади Л

ее поперечного сечения. Элемент площади принят в виде кольца.состоящего из дуги ВА радиуса ь и толщины с//-, и соответствующей параболы. Количества "элементарных" мелющих тел на этих участках замкнутой траектории пропорциональны временам = 2/УГ-2Ы-) • (центральный угол дуги ВА) и = %4in-2cL. Соответственно, массы "ел- та на дуге ВА и параболе АВ пропорциональны этим »е величинам.

Масса всей замкнуто? кривой ВАВ с учетом формулы (2): .dm = (//ib "Jff^zr-tcL +-H-/2.2J.) -t+n ¿¿Joe где масса загрузки, приходящейся на единицу площади ее поперечного сечения.

Площадь занимаемая загрузкой:

г'

к = J(ff-Zd+3<*in.ZdLJ<i*~:iJ(2+tt>sZol)- (4) Отсюда hi -ы

V - ж = '¿¡¿Гр'Р^2U (5)

где oil и «¿з являются верхним и нижним пределами интегрирования.

Уравнения (3), (4), (5) показывают, что параметры У и V полностью определяют конфигурацию поперечного сечения загрузки: угол ¿¿у является функцией а при фиксированном 9< уравнение (5) выражает зависимость мегду d£ (или ) и коэффициентом 9 . Определение угла rl£ (или радиуса bs ) по заданному значению коэффициента заполнения У сводится к численному решению трасцен-дентного уравнения (5).

На основании известных общих теорем .механики главный вектор к главный момент внешних сил, действующих на выделенную часть загрузки, равны нулю. Внепниш силами являются силы тяжести, нормальные реакции и силы трения, действующие со стороны никелевая щего слоя загрузки и распределенные по дуге АВ. Поскольку установившееся двинеже загрузки является стационарным, эти силы уравновешиваются, их линии действия пересекаются в точке К, лежащей на вертикали,проходящей через центр тдаести загрузки. Поло-' seme точки К зависит от закона распределения нормального давления по дуге АВ, который удобно представить в функции угловой координаты 9j п =//<5>J .

Сумма моментов сил трения относительно центра барабана

Я--//-А4; (6)

где 2.3Г- УЖ - центральный угол, соответствующий дуге АВ; ^ - с утя,га модулей элементарных нормальных реакций.

В то ке время по теореме Вариньона .где

Т - модуль равнодействующей сил трения, Л - ее плечо относительно центра О.

_(7)

где У- ^ - модуль равнодействующей сил нормального давления. Проекции равнодействующей определяются по формулам: / /

Ук = Jn М*и+9)с/6> • Уи-(8)

« о

Из рис. 1,а следует

^/ /А - Мус/А - (9)

где р - си-с--^ / - угол трения; К = ш ¿и ¿4 - ордината точки С; 2Х - статический момент инерций площади относительно оси Ох.

Стандартными метода.-.® анализа получены следующие выражения: ^ » &/(ИГ-+ ■ ^НлЫ 0)

Величина минимального коэффициента сцепления, необходимого для предельного равновесия рассматриваемой части загрузки

Таким образом, это уравнение представляет внутренний коэффициент сцепления в функции текущего угла оС или текущего радиуса л при заданных параметрах У и Р . Полагая в нем о1 =о1, , получил выражение для внешнего коэффициента сцепления загрузки со сизнкой барабана в функции угла ..или в функции коэффициента заполнения при фиксированном параметре Р .

Выделим в" массиве загрузки А^В^ (рйс. 1,6). движущийся вместе с барабаном, элемент 1-1^2-2 с центральным углом & , положение которого определяется угловой координатой с/Р. Разобьем дугу контакта на три участка точками с координатами и о1ь . Массовыми силами, действующими -на элемент, являются сила тяжести

Рис. I.

К определению коэффициентов сцепления

дс/т = дс/А . гдо сУА - площадь элемента, и

центробежная сила ¿/Ф = У-Сси2с/А ч где _ радиус вращения центра масс элемента. Поверхностными силами - нормальная решения ¿/Л/ и сила трения ¿/7" со стороны стенки барабана, а такэд силы, действующие на гранях элемента 1-1' и 2-2'- нормальные и касательные и 5, . Для последних необходило принять гипотезу, соответствующую физическим свойствам массива загрузки.

Учитывая, что д/со2 ~ и переходя к безразмерным ли-

нейным величинам, т.е. Я = I, имеем:

п (12)

Формула (К) выранает нормальное давление, вызванное действием сил тянести и центробежных сил. Для первого и второго участков дуги контакта этого достаточно, а на третьем участке следует учесть распределение по кривой В^ давление, вызванное ударили падающих мелющих тел. С помощью формул (I) определю.! проекции скорости мелющего тела оторвавшегося от массива в точке М с координатами А , у и находящегося в свободном падении.

Радиальная составляющая скорости падения

= ¿¿ъ ¿р Н/г/Ы, - /-<г>[З-Нгт./Ы, +б>)+

~Ь оО*> +9)] J

С учетом получено выражение для распре-

деленного ударного радиального давления

Нормальное давление как функция угловой координаты на кандом участке дуги контакта определяется по формулам:

1) , . . ' л

П, = со?(<Ь + £>) - г (*.,+9)с0С% + ± ы,;

2) ^

з)

Па = -сжЪ.) ск %№->■<*<

. * _ -?- см # (Г+<И<1-0)+ ;

гц -3

Эяюры нормального давления по дуге контакта, рассчитанная по данным, характерным для действующей стержневой мельницы МСЦ 1800х х 4400, показана на рис. 2. Максимальное давление соответствует 9 = 121° и равно п- - 63,05 кНД^ и пржодится на третий участок дуги контакта. Это является закономерным, так как на данном участке в максимальной степени сказывается влияние силы тяжести, • а также действует ударное давление. Поэтому для определения максимального нормального давления в водопадном режиме достаточно построить эпюру ло третьему уравнению (14).

Подставляя выражения (14) в формулы (б), (8) и вычисляя интегралы в соответствующих пределах, получсхш значения величин

, ^ на каждом из трех участков дуги контакта и коэффициента /< , входящего в формулу (II).

Данная методика реализована на ЭЦВМ, результаты расчетов приведены в табл. I.

Таблица I

Значения коэффициента внешнего трения в зависимости от параметров У и Я

0,30 1 0,35 0,40 ' 0,45 0,50 0,55 0,60

0,60 0,774

0,65- 0,742 0,677

0,70 0,637 0.619 0,582 -

0,75 0,509 0.509 0.503 0.484

0,80 0,376 0,385 0,32В 0,393 0,387

0,85 0,252 0,204 0,275 0,285 0,292 0,293

0,90 0,144 0,156 . 0,168 0,181 0,192 0,201 0,208

Вычисление внутренних коэффициентов трения показало, что при всех значениях параметров V и ^они возрастают с уменьшением текущего радиуса А. т.е. с приближением к центру барабана. Если коэффициент заполнения достаточно велик, то при определенном значении н коэффициент внутреннего трения превышает допустимое значение, и происходит срыв соответствующего слоя. При этом образуется малоподвижное ядро загрузки, в котором мелющие тела совершают каскадное движение.

При ¥ 0,75 слой, соответствующий срыву, настолько близок к стенке барабана, что в каскадном движении находится весь массив загрузки.''

9 0 10' 20 30' 40' so' so' to* 80' 30°

П, кЛа 21 Л 28,4$ 55,U чъ ЧЧ ¿rs,s> ео,</ 6Ь вь 6Ь,Ъ

Рио. 2. Эпюра норлального давления

По данным табл. I определяется необходимый коэффициент трения н производится построение профиля футеровки по методу Д.К.Крюкова.

До настоящего времени преимущественного применения при про-г, гэиакии элементов футеровки имеет метод разработанный проф.

Крюковым. Этот метод является графоаналитическим и весьма трудоемким. Целью настоящей работы является создание аналитической методики с использованием ЭЦВМ, отличающейся от ранее указанной простотой, инженерной направленностью, а такие научно обоснованными значениями величин коэффициентов внешнего и внутреннего трения.

В соответствии с предлагаемой методикой по табл. I в зависимости от заданных параметров С и ^ определяется внешний коэффициент трения.

Затем вычисляется приведенный коэффициент

У -

где ^ - действительный коэффициент сцепления между футеровкой и загрузкой.

Приведенная формула соответствует следующему соотношению мекду углами трения

== _р -

где / и - углы трения, соответствующие коэффициентам сцепления / в ^ ; - угол мекду футеровкой и плоскостью, нормальной к радиусу барабана. При вычислениях используется расчетный приведенный коэффициент .

где = 1,2 - коэффициент запаса.

Из графоаналитического метода построения профиля футеровки проф. Д.К.Крюкова следует, что отрезки,формирующие профиль, наклонены под одним и тем ке углом к радиусу барабана, следовательно кривая профиля является логарифмической спиралью.

м>

уравнение которой в полярных координатах имеет вид

где рб - текущий полярный угол, в град;

текущий радиус, соответствующий ; £ - радиус барабана.

Декартовы координаты точек профиля вычисляются по формулам:

хя = ¿¿пы. у

Исходными данными, вводимыми пользователем, являются У*, ¥ • / . . Л, . К , с1„ . ^ . где - макси-

мальный угол с*, , соответствующий ширине футеровочной плиты в град.; - шаг аргумента, в град.

На печать и экран выводятся координаты Хй , у^ , радиусы в функции (Л , а такие ^ . . / . 4 . ^ . (Рис. 3).

Полученные результаты обусловили необходимость использования нетрадиционных материалов для футерования барабанных стержневых мельниц.

Применение резиновых амортизаторов позволяет значительно уменьшить степень динамичности нагрузок, исключить или снизить вероятность хрупкого разрушения и таким образом увеличить долговечность машин.

Напряжение, действующее в среднем сечении растянутого резинового цилиндра определяется по формуле:

от - р

где £ - модуль упругости резины как материала;

^ - коэффициент формы резинового элемента, зависящий от отношения площади опорной поверхности к площади свободной боковой поверхности резинового элемента;

4и - первоначальная длина;

I I I I I I I I I I I I I 1.1 )

X 2

Fi= ,445 Psi= ,736 Rb= 1,21 . F= ,585 Fm= .4

Fk= ,1499189 Kr= 1,2 Fkl= ,1799027

âLFAG XR YR RK

0 0 -1,21 1,21 -

2.105121E-02 -1,205023 1,206207

4.196404E-02 -1,201693 1,202425

s

3 6.273281Е-02 -1,1970 13 1,198656 :

4 8.335188Е-02 -1,191987 1,194898

5 ,1038158 -1,186619 . 1,191152 "

б ,124119 -1,180913 1,187418 g

7 ,1442562 -1,174872 •1,183695 я о

8 ,1642221 -1,168501 1,179985-. ' Ol ф

9 ,1840116 -1,161803 1,176285 >» >8<

10 ,2036195 -1,154783 1,172597 й

И ,2230408 -1,147445 1,168922 til >е< о

12 ,2422706 -1,139793 1,165257 Си К

13 ■ ,2613041 -1,131832 1,161604 со

14 ,2801365 -1,123566 1,157962 о

15 ,2987632 ; -1,114999 1,154332 ■3

16 ,3171796 -1,106137 , 1,150713

17 ' ,3353814 -1,096983 1,147106

18 ,353364 -1,087543 1,14351

19 ,3711233 -1,07782 1,139925

20 ,3886551 -1,067821 1,136351

M i

дА- удлинение резинового образца;

Ек - модуль упругости резинового амортизатора, который зависит не только от качества материала, но и от формы и соотношения размеров резинового элемента.

При длительно действующей динамической нагрузке допускаемые напряжения значительно снижаются.

Теоретически строгие и точные решения задач по определению характеристик упругости резиновых амортизаторов и действующих в них напряжений можно получить методами теории упругости. Методы классической линейной теории упругости разрабатывались преимущественно для материалов, допускающих большие напряжения при малых деформациях, в основном для металлов. При этом, наряду с другими гипотезами, в линейной теории упругости в качестве исходных гипотез принимаются две следующие: меяду деформациями и напряжениями существует линейная зависимость, относительные деформации в материале пренебрежительно малы по сравнению с единицей. Несмотря на эти упрощяющие гипотезы, решение задач методами линейной теории упругости представляет значительные трудности математического характера.

Резкое снижение предела прочности у ряда сталей в области высокой твердости традиционно связывают с хрупкостью, о чем убедительно свидетельствуют зависимости характеристик пластичности и ударной вязкости; в свою очередь высокому пределу прочности, полученному в закаленной стали при низком отпуске, всегда соответствуют низкие значения пластичности и ударной вязкости. .Высокопрочные стали в зоне высокой твердости более склонны к трещинообразованию.

Исходя из указанного механизма изнашивания, оптимальной в таких случаях является гетерогенная структура: твердые включения в мягкой матрице."

• Для этого нами проведены статистические исследования влияния параметра формы включений, твердости, пределов прочности . на износостойкость по 16 функциям. По расчету выбраны функции, имеющие высокий коэффициент корреляции с минимальным значением среднеквадратичного отклонения.

■Анализ приведенных зависимостей показывает, что в случае ударных нагрузок и абразивной среды достаточной износостойко-

сть» обладают материалы, имеющие аустенитную матрицу и карбиды, обеспечивающие высокую износостойкость.

Экспериментально определен коэффициент относительной износостойкости аустенитного чугуна на стенде ЛП-8, где в качестве абразивной среды использовался кварцевый песок и окисленная сульфидная медная руда, табл. 2.

Таблица 2

Данные по испытанию чугуна в средах: кварцевый песок и сульфидная медная руда

Парка сплава Твердость, ИПа Структура Коэффициент отнбсительной износостойкости

Сталь 20 1200-1430 Ф + П 1.0/1,2

НОПЗЛ 160-188 А 1,3/1,6

Аустенит. износостойкий чугун 4500-4620 А + К 2,6/2 ,95

* - в числителе значения относительной износостойкости с абразивом - кварцевый песок, в знаменателе - сульфкднсл медная руда.

Для получения надеиных результатов одновременно испытыва-лись по 3 образца и приведенные данные являются средними из трех измерений.

Более корректными были бы испытания на ударно-абразивный износ, где моено регулировать скорость вращения, углы атаки абразива и рабочую абразивную смесь, на установке ЦЦК-3, ГОСТ IIS64-76.

Проведя испытания на стенде, мы провели сравнения и интерполяцию результатов, воспользовавшись данными работы Романова D.U.

В связи с тем, что футеровка работает в условиях ударно-абразивного воздействия, то коэффициент относительной износо-

стойкости определялся по методике, предложенной Романовым О.М.

К = г + '

где К|0 - коэффициент ударно-абразивной износостойкости, полученный на установке ЦУК-З, ГОСТ 11964-76;

К£ - коэффициент абразивной износостойкости, определенный на стенде ЛП-З;

¿Г - параметр, характеризующий долю ударного воздействия.

Для оценки условия эксплуатации необходимо ввести критерий Д

А -

где д^"- отношение потерь объема в промышленном агрегате.

Получены характеризующие отношения потери веса образца и эталона..

На ГО "Балхашмедь" выполнены отливки в землю, для чего была изготовлена деревянная модель, форма которой учитывает литейные свойства принятой марки чугуна. С целью установления рациональности предложенного профиля элемента футеровки произведет экспериментальные испытания ее элементов.

Предлагаемые образцы элементов футеровки в количестве 20 штук на каждую мельницу были установлены на двух стержневых барабанных мельницах, находящихся в режиме промышленной эксплуатации.

В результате осмотра установлено, что для экспериментальных футеровок (за время эксплуатации в течение 4500 часов) характерен равномерный абразивный износ без заметного искажения первоначально установленного профиля. Металлографические исследования выявили наличие наклепа поверхностного слоя. Замеры величины износа показали, что он не превышает 10 мм. Элементы футеровки с волновым профилем имеют не равномерный износ, достигающий максимума на вершинах волн до 18-20 мл, во впадинах-до 12-14 км, имеют место отдельные отколы, являющиеся следствием ударного воздействия.

Указанные наблюдения и замеры позволяют сделать вывод о рациональности предложения разработанных в настоящей диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе содержится новое решение актуальной научной задачи - установление рациональных параметров футеровки барабанной стержневой мельницы для повышения произво- , дительности и эффективности измельчения. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования дают основания сделать следующие выводы.

1. Выполненные.углубленные исследования кинетики эагрузки являются научной основой для установления параметров элементов футеровки 1,'СЦ.

2. Внешний коэффициент сцепления, обеспечивающий отсутствия проскальзывания загрузки по футеровке, уменьшается с возрастанием параметра)и слабо зависит от коэффициента заполнения.

3. Установленная зона области контакта загрузки с футеровкой подвержена наибольшему действию ударных нагрузок, максимальное давление соответствует углу 9 = 121 и для действующей МСЦ 2800 х 4400 и равно а = 63.05 кНД?.

4. Разработанная программа вычисления на ЭВМ внешних и внутренних коэффициентов сцепления и нормальных давлений по дуге контакта загрузки со стенкой барабана и методики расчета профилей футеровки, включающих разработку алгоритма, позволили предложить для барабанных стержневых мельниц клиновидный профиль Футеровки, очерченным по логарифмической спирали.

5. С учетом ударных нагрузок и абразивной среды рациональным является применение аустенитных чугунов, тлеющих аустенит-ную матрицу и карбиды, обладающих достаточной износостойкостью при эксплуатации броней мельниц. Из аустенитного чугуна могут быть получены отливки с небольшим разбросом по свойствам и способные обеспечить надежную, долговечную работу измельчит ельно-го оборудования.

6. Предлагаемые образцы элементов футеровки из аустенитного чугуна, отлитые по принятой технологии, подвергнутые статистическим и лабораторным исследования;.!, испытаны в промышленных условиях ПО "Балхашмедь". Испытания -показали, что их внедрение позволяют продлить срок службы футеровок на 20 Зги результаты стали возможными благодаря сочетанию расчетных и технологических мероприятий.

. Основные положения диссертационной работы изложены в следующих опубликованных работах:

1. Сексвнбаева Р.Б. Пути повышения срока службы футеровок стержневых рудоразмольных мельниц. Тезисы докладов научно-практической и учебно-методической конференции молодых ученых Казахстана 'Тынок и проблемы развития науки и техники Казахстана", ГЛ., 1992, с. 70.

2. Доброборский Г.А., Лянсберг Л.М., Поминов M.JI., Сексен-баева Р.Б. Аналитическая интерпретация графоаналитического метода расчета футеровки барабанных мельниц. Международная межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов, и инженеров "Совершенствование конструкции, технологии изготовления и эксплуатации горного оборудования и средств автоматизации", М., 1992.

3. Доброборский Г .А., Лянсберг Л.М., Поминов М.Л., Сексен-баева Р.Б. К вопросу о взаимодействии загрузки с футеровкой стержневой барабанной мельницы. Сб.: Работы молодых ученых, аспирантов и студентов МГИ, ГЛ., 1993.

4. Доброборский Г.А., Лянсберг Л.М., Поминов М.Л., Сексен-баева Р.Б. Определение предельных коэффициентов внешнего и внутреннего трения, необходимых для поддержания водопадного двике-пия загрузки барабанной шаровой мельницы. Горно-информационный аналитический бюллетень, JS 2. М., 1993.

5. Доброборский Г.А., Шахова К.И., Сексенбаева Р.Б. Исследование и выбор материала для барабанных мельниц. Научно-практический семинар с международным участием ученых, аспирантов, инженеров и студентов "Проблемы повышения надежности, уровня безаварийности эксплуатации электротехнических и электромеханических систем, комплексов и оборудования горных и промышленных предприятий". М., МИУ, 11-15 окт. 1993.