WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ПРИВАЛОВ АЛЕКСЕЙ ИГОРЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ УДАРНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА РАБОТУ ВИБРОПИТАТЕЛЕЙ-ГРОХОТОВ

С САМОСИНХРОНИЗИРУЮЩИМСЯ ВИБРОПРИВОДОМ

специальность 05.05.06 – «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург - 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук

Мальцев Виктор Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Ляпцев Сергей Андреевич;

кандидат технических наук, доцент

Косолапов Анатолий Николаевич

Ведущая организация ОАО «Уралгипроруда»

Защита состоится « »_____________ 2008 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» в зале заседаний ученого совета по адресу:

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан « » _____________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Хазин М.Л.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Рост глубины разработки месторождений предопределили применение в карьерах комбинированных видов транспорта. Эксплуатация показала, что повышение эффективности комбинированного транспорта связано с введением перегрузочных систем с гибкими свойствами, построенных на основе модульных принципов. Обзор опыта проектирования вибротранспортных машин (ВТМ) как отечественного, так и зарубежного производства показывает, что в настоящее время такие машины оснащаются самобалансным либо комбинированным приводом, так как механический перенос освоенной теории ВТМ при проектировании машин с самосинхронизирующимся приводом (ССП) не всегда обеспечивает требуемый результат. В то же время исследованиями установлено, что использование ССП позволяет получить дополнительные преимущества за счет адаптации машины к изменению технологической нагрузки.

Данная работа направлена на исследование работы сверхтяжелых ВТМ с ССП, работающих в составе перегрузочных систем (ПС) в усло­виях сложного технологического и ударного нагружения. Актуальность работы определена отсутствием в конструкторских организациях отработанной методики расчета и выбора параметров ВТМ, оснащенных ССП. В настоящее время не до конца изучен вопрос о влиянии технологической нагрузки на характер движения рабочего органа (РО), скорость транспортирования горной массы (ГМ) и производительность ВТМ с ССП.

Объектом исследований являются сверхтяжелые ВТМ, оборудованные ССП и работающие в усло­виях ПС при комбинированном транспорте карьеров.

Предмет исследования – длительность послеударных переходных процессов и влияние адаптационных свойств ССП на скорость вибротранспортирования ГМ.

Идея работы заключается в том, что повышение эксплуатационных параметров сверхтяжелых вибропитателей-грохотов, работающих в условиях карьерных перегрузочных пунктов, возможно за счет учета адаптивных свойств вибропривода и сокращения длительности послеударных переходных процессов.

Целью работы является выявление условий повышения производительности сверхтяжелых ВТМ.

Методы исследования: анализ и синтез, математическое моделирование, экспериментальные исследования на физической модели ВТМ, основанные на стандартных методах измерений с использованием измерительной аппаратуры, математическая статистика.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Длительность послеударных переходных процессов у машин с самосинхронизирующимся приводом на 40 – 60 % меньше, чем у машин с самобалансным приводом.
  2. Наибольшее влияние на скорость вибротранспортирования горной массы у машин с самосинхронизирующимся приводом оказывает величина изменения угла вибрации при воздействии технологической нагрузки, в отличие от самобалансных машин, где наибольшее влияние оказывают переходные процессы, вызванные угловыми колебаниями рабочего органа.
  3. Расчет скорости вибротранспортирования горной массы необходимо проводить с учетом влияния величины технологической нагрузки, воздействующей на рабочий орган машины.

Научная ценность работы заключается в выявлении факторов, оказывающих наибольшее влияние на скорость вибротранспортирования ГМ у ВТМ с ССП.

Практическая ценность диссертации заключается в усовершенствовании методики проектирования и выбора параметров, сверхтяжелых вибропитателей-грохотов, оборудованных ССП.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации обусловлена использованием фундаментальных положений динамики машин, теории колебаний и удара, математическим моделированием вибропроцессов, использованием апробированных методов исследований и решений. Достоверность результатов подтверждается экспериментальными исследованиями, объемом измерений, обеспечивающим с вероятностью не менее 0,95 относительную погрешность не более 6 %, сходимостью теоретических и экспериментальных исследований с погрешностью не более 9-19 %.

Реализация работы. Полученные результаты использованы ЗАО «Уралмеханобр-инжиниринг» при выполнении рабочего проекта по сушке концентрата с производительностью 1 млн. тонн в год на Качканарском ГОКе.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены на V отчетной конференции молодых ученых УГТУ-УПИ (2003 г.) и VIII отчетной конференции молодых ученых УГТУ-УПИ (2005 г.).

Публикации. Основные положения и результаты работы опубликованы в четырех научных статьях, из них одна в ведущем рецензируемом научном журнале.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений и списка литературы из 49 наименований, содержит 104 машинописные страницы, 25 рисунков и 9 таблиц.

Автор выражает глубокую признательность проф. А.В. Юдину за ценные советы и консультации, а также проф. Г.Г. Кожушко за помощь и поддержку при выполнении настоящей работы.

Основное содержание работы

Введение посвящено краткому обоснованию актуальности темы диссертации, в нем приведена общая характеристика работы.

Разработки, исследования и опыт применения вибротехники в перегрузочных системах горных предприятий

Опыт эксплуатации и обзор технических решений ПС при комбинированном транспорте карьеров показал, что их наиболее рациональная и эффективная структура формируется на основе вибропроцессов, реализованных в ВТМ с совмещенными техноло­гическими функциями, способной осуществлять одновременно прием, вибровыпуск, вибротранспортирование и разделение ГМ. Применение вибропитателей-грохотов (типа ГПТ) позволяет значи­тельно снизить габариты и металлоемкость всего перегрузочного пункта, повысить производительность установок и снизить затраты на перегрузку ГМ.

В разработку теории вибропроцессов и практику создания ВТМ большой вклад внесли отечественные и зарубежные ученые И.И. Блехман, И.Ф. Гончаревич, Н.И. Каварма, В.Н. Потураев, А.Я. Тишков, А.Д. Учитель, В.П. Франчук, А.Г. Червоненко, А.В. Юдин. В исследование динамики ВТМ с самосинхронизирующимися ВВ значительный вклад внесли работы И.И. Блехмана, Л.А. Вайсберга, А.Н. Косолапова, Б.П. Лаврова, В.А. Мальцева, С.А. Румянцева, А.В. Юдина и других исследователей.

Известно, что одной из основных характеристик ВТМ является ее производительность, зависящая от скорости вибротранспортирования горной массы. Исследованиями установлено, что воздействие ударных нагрузок приводит к снижению скорости вибротранспортирования, при этом возникают неустановившиеся переходные процессы, длительность которых и определяет величину снижения скорости вибротранспортирования. В работах А.В. Юдина и В.А. Мальцева дана оценка влияния ударных нагрузок на скорость вибротранспортирования применительно к машинам с самобалансным приводом. Характер и продолжительность переходных процессов у машин с ССП на сегодняшний день остаются неисследованными. Не исследован вопрос о влиянии адаптационных свойств, присущих машинам с ССП, на изменение скорости вибротранспортирования в условиях воздействия как ударных, так и технологических нагрузок.

В результате изучения опыта проектирования, теории ВТМ и результатов испытаний вытекают следующие задачи исследования:

  1. оценить влияние геометрических и физических параметров машины с ССП на длительность послеударных переходных процессов и дать рекомендации по проектированию ВТМ с ССП;
  2. выявить влияние величин ударных и технологических нагрузок, воздействующих на рабочий орган вибротранспортных машин с ССП, на длительность послеударных переходных процессов и скорость вибротранспортирования ГМ;
  3. уточнить методику выбора и расчета параметров ВТМ применительно к машинам с ССП.

Динамика вибротранспортных машин с самосинхронизирующимся виброприводом в условиях карьерных перегрузочных систем

Одним из основных параметров ВТМ является ее производительность Q. Производительность зависит от средней скорости вибротранспортирования, которая, в свою очередь, зависит от динамических параметров ВТМ, а также величины и периодичности ударных нагрузок.

Для проведения исследований динамики ВТМ использовалась математическая модель, описывающая поведение вибромашины с ССП, впервые полученная профессором И.И. Блехманом, доработанная Мальцевым В.А., Румянцевым С.А. и дополненная автором.

Система дифференциальных уравнений этой модели имеет вид:

1 2

где x, y – координаты центра масс РО в некоторой неподвижной декартовой системе координат; – обобщенные коэффициенты жесткости упругих опор; – обобщенные коэффициенты вязкости упругих опор; – угловая координата, т.е. угол поворота подвижной системы координат, жестко связанной с РО относительно неподвижной системы координат (отсчитывается против часовой стрелки); – угловая координата i-го вибровозбудителя, т.е. угол, который составляет радиус-вектор i-го дебаланса с осью Ох (отсчитывается против часовой стрелки); – соответственно вращающий момент электродвигателя и момент сил сопротивления вращению системы «электродвигатель – передающий механизм – вибровозбудитель»; – индекс направления, т.е. коэффициент, принимающий значения «+1», если вращение данного ВВ происходит против часовой стрелки, и значение «–1» – в противном случае; М, J – соответственно масса и момент инерции РО; Ji, mi – соответственно момент инерции и статический момент i-го ВВ; Fуд и Муд – соответственно сила и момент ударного воздействия относительно центра масс; – угол, задающий начальное положение дебаланса; остальные обозначения понятны из рисунка 1.

РО имеет три степени свободы. Каждый ВВ совершает независимое вращательное движение, причем оси вращения ВВ параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости движения РО. Движение рассматривается в абсолютной системе координат Oxy, связанной с фундаментом машины. Положение начала координат может быть выбрано произвольно. Для описания плоского движения дополнительно введена система координат Puv, жестко связанная с рабочим органом машины.

При моделировании рассмотрен абсолютно неупругий удар, форму импульса считаем прямоугольной (П - образной), при этом упавший кусок горной массы «прилипает» к рабочему органу и в дальнейшем не перемещается относительно него.

Рисунок 1 Расчетная схема ВТМ

Отличие данной модели состоит в том, что продолжительность ударного воздействия не считается одинаковой для различных физических параметров машин.

Величина ударной силы вычисляется по формуле:

3 4

где mк - масса падающего куска, кг; Vс – скорость соударения массы с приемным устройством, м/с; - частота собственных колебаний системы, рад/с;

A0 – осадка системы под действием статической нагрузки, м.

Знаменатель формулы (2) представляет собой полную продолжительность ударного воздействия для системы с одной степенью свободы, совершающей свободные колебания.

Скорость соударения массы с приемным устройством Vc:

5 6

где g – ускорение свободного падения, м/с2; hк – высота падения куска ГМ, м.

Математическая модель реализована в виде программного комплекса, способного решать следующие основные задачи:

  • Численное решение полученной системы дифференциальных уравнений;
  • Графическое представление получаемых решений в реальном времени решения задачи.

В качестве базовых параметров при проведении исследования использовались физические и геометрические параметры сверхтяжелого вибропитателя-грохота ГПТ-2.

В ходе исследования оценивалось влияние различных параметров ВТМ на длительность послеударных переходных процессов. При этом варьировались следующие параметры: расстояние от загрузочной опоры до центра масс машины, жесткость пружин упругих опор cy, плечо приложения ударной нагрузки, величина ударной нагрузки Fуд. Результаты моделирования приведены на рисунках 2, 3.

Изменение величины плеча удара от 0 до 1,5 м приводит к увеличению времени синхронизации от 0,3 до 2,3 с (см. рисунок 2).

Рисунок 2 Изменение времени затухания послеударных колебаний рабочего органа в зависимости от величины плеча удара при М=30000 кг, mк=1500 кг, hк=3 м

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»