Повышение эффективности эксплуатации валковых дробилок

Введение ....................................................................................................................... 5
Глава 1. Анализ эксплуатации и методик выбора конструктивных и режимных параметров валковых дробилок .............................................................................. 10
1.1. Анализ методик расчета валковых дробилок .............................................. 11
1.2. Методики конструирования виброзащитных устройств подвижных элементов горных машин ..................................................................................... 15
1.3. Методы и технические средства диагностирования механического оборудования горной промышленности ............................................................. 18
1.4. Модели, описывающие вибрационный сигнал ........................................... 20
1.4.1. Почти детерминированная вибрация .................................................... 22
1.4.2. Почти гармоническая вибрация ............................................................ 24
1.4.3. Сумма почти детерминированной вибрации и вибрационного шума26
1.4.4. Амплитудно-модулированная вибрация .............................................. 28
1.4.5. Случайная вибрация ............................................................................... 30
1.5. Закономерности процесса дробления .......................................................... 32
1.6. Выводы, цель и задачи исследования .......................................................... 36
Глава 2. Разработка математической модели колебательного процесса элементов опорного узла подвижного валка дробилки ....................................... 38
2.1. Исследование причин возбуждения колебаний подвижного валка.......... 38
2.1.1. Детерминация природы вынужденных колебаний подвижного валка40
2.1.2. Исследование динамики процесса дробления в двухвалковой дробилке ............................................................................................................. 47
2.2. Разработка способа определения усилия сжатия при дроблении хрупких материалов ............................................................................................................. 50
2.3. Поиск рациональных режимов демпфирования колебаний ...................... 55
2.4. Поиск рациональных режимов эксплуатации валковых дробилок на основе моделирования вибрации подвижных элементов ................................. 59
2.4.1. Оптимизация амплитудно-частотной характеристики подвижного элемента валковой дробилки ........................................................................... 62
2.4.2. Прогнозирование долговечности узлов трения и адекватности разработанной модели ...................................................................................... 67
Выводы по 2 главе ................................................................................................. 70
Глава 3. Экспериментальные исследования динамики электромеханического модуля в режиме виброгасителя ............................................................................. 72
3.1. Конструирование экспериментальной установки ...................................... 72
3.1.1. Компоновка экспериментальной установки ........................................ 73
3.1.2. Обоснование выбора типа электрической машины ............................ 75
3.1.3. Описание конструкции и принципа функционирования экспериментальной установки ......................................................................... 79
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований электромеханического модуля в режиме виброгасителя и его диагностики . 82
Анализ функционального состояния электромеханического модуля ......... 88
Выводы по 3 главе ................................................................................................. 92
Глава 4. Определение и выбор конструктивных и режимных параметров валковых дробилок с электромеханическим виброгасителем подвижных элементов ................................................................................................................... 93
4.1. Методика определения и выбора конструктивных и режимных параметров валковых дробилок с виброгасителем подвижных элементов .... 95
4.1.1. Условия эксплуатации четырѐхвалковых дробилок Д4Г 900×700 .... 97
4.1.2. Исследование физических и механических свойств дробимого материала на примере кокса .......................................................................... 100
4.1.3. Определение характеристик режима эксплуатации валковой дробилки, подвижный валок которой оснащѐн виброгасителем ............... 106
4.1.4. Моделирование вибрации верхнего подвижного валка дробилки Д4Г 900×700 и поиск рациональных режимов еѐ эксплуатации ....................... 110
4.2. Модернизация четырѐхвалковой дробилки Д4Г 900×700 ....................... 114
4.2.1. Оптимизация амплитудно-частотной характеристики подвижного валка при реконструкции системы демпферов ............................................ 114
4.2.2. Функциональное диагностирование технического состояния валковых дробилок ......................................................................................... 121
4.2.3. Прогнозирование надѐжности направляющих опор подвижного валка дробилки Д4Г 900×700 и проверка адекватности разработанной модели динамики системы .......................................................................................... 123
4.2.4. Экономическое обоснование предложенных конструктивных решений по модернизации дробилки Д4Г 900×700 .................................... 125
Выводы по 4 главе ............................................................................................... 128
Заключение .............................................................................................................. 130
Список литературы ................................................................................................. 132
Приложение А ......................................................................................................... 144
Приложение Б .......................................................................................................... 158
Приложение В .......................................................................................................... 168
Приложение Г .......................................................................................................... 172
Приложение Д .......................................................................................................... 176
Приложение Е .......................................................................................................... 177
Приложение Ж ......................................................................................................... 180

Без постоянного повышения качества и эффективности работы машин и агрегатов невозможно совершенствование материально-технической базы предприятий, в том числе горной промышленности. Современное горное про-изводство характеризуется быстрым ростом интенсификации технологических режимов, созданием быстроходных энергоемких машин, что неизбежно ставит всѐ более жѐсткие требования особенно к оборудованию, работающему в цик-ловых режимах. Как правило, такие машины испытывают вибрацию и повы-шенные динамические нагрузки [34].
Неравномерный характер нагруженности приводит к увеличению расхода электрической энергии, используемой мощности электродвигателей и к пере-грузкам, а так же повышенному износу элементов механической системы.
Все это оказывает существенное влияние на технико-экономические пока-затели работы валковых дробилок. Таким образом, работа, направленная на по-вышение эффективности эксплуатации валковых дробилок путѐм совершен-ствования их конструкции, является, по нашему мнению, актуальной [52,79-93].
Тема диссертационной работы поддержана грантом, полученным по научно-технической программе «Конкурс студентов, аспирантов и молодых учѐных Челябинской области» в 2007 г.
Основоположниками методик конструирования дробилок являются Б. В. Клушанцев, П. В. Риттингер, В. А. Масленников, В. А. Бауман, В. А. Кир-пичев, Ю. А. Муйземнек, Ф. Бонд, Ф. Кик, А. К. Рундквист, Р. А. Родин, Л.А. Вайсберг и др., в их трудах приведены результаты исследований рабочего процесса дробилок различного типа. Однако в этих работах не приведены объ-ективные энергосиловые зависимости при сжатии сыпучих материалов, кото-рые определяют усилия в основных элементах конструкции валковых дроби-лок.