СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ В ОДНОВАЛКОВОЙ ДРОБИЛЬНОЙ МАШИНЕ С УПОРОМ НА ВАЛКЕ

Переработка сыпучих материалов, используемых в металлургической промышленности для получения необходимых классов крупности, требует эксплуатации дробильных машин, в том числе и одновалковых. Показателями процесса дробления являются степень и энергоемкость дробления. Степень дробления оценивается отношением размеров исходного дробимого и получаемого кусков и зависит от величины зазора между валком и неподвижной щекой. Энергоемкость дробления определяется массой дробленого материала, получаемой при расходовании единицы электроэнергии, и зависит, главным образом, от прочности дробимого материала. С целью снижения расхода энергии на дробление в Сибирском государственном индустриальном университете разработана одновалковая дробилка с принудительной подачей дробимого куска в зону разрушения за счет упора, расположенного на валке. Силы технологического сопротивления, возникающие в процессе эксплуатации машины, являются основными исходными величинами для расчета мощности привода машины и элементов конструкции на прочность, поэтому силовой анализ рабочего процесса является неотъемлемым этапом проектирования любой машины, в том числе и дробильной. В настоящей работе выявлены силы, действующие на дробимый кусок со стороны валка и неподвижной щеки в вертикальной и горизонтальной плоскостях. На основании полученных результатов определено, что на кусок дробимого материала действуют как внутренние сжимающие силы, вызывающие в куске действие нормальных сжимающих напряжений, так и внутренний крутящий момент, вызывающий действие касательных напряжений, т.е. в дробимом куске создается сложное напряженное состояние с одновременным действием нормальных и касательных напряжений, под действием которых происходит разрушение дробимого куска. Этим достигается уменьшение расхода энергии на дробление при прочих равных условиях, что уменьшает энергоемкость работы одновалковой дробилки с принудительной подачей материала в зону дробления.

1. Austin L.G., Van Orden D., McWilliams B., Perez J.W., Shoji K. Breakage parameters of some materials in smooth roll crushers // Original Research Article Powder Technology. 1981. April – May. Vol. 28. Iss. 2. P. 245 – 251.

2. Austin L.G., Van Orden D., Pérez J.W. A preliminary analysis of smooth roll crushers // Original Research Article International Jour nal of Mineral Processing. 1980. February. Vol. 6. Iss. 4. P. 321 – 336.

3. Никитин А.Г., Сахаров Д.Ф. Экспериментальное исследование дробления хрупких материалов в одновалковой дробилке // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 6. С. 53.

4. Rogers R.S.C. Closed form analytical solutions for models of closed circuit roll crushers // Original Research Article Powder Technology. 1982. Мay – June. Vol. 32. Iss. 1. P. 125 – 127.

5. Sajjan Kumar Soni, Satish Chandra Shukla, Gautam Kundu. Modeling of particle breakage in a smooth double roll crusher // International Journal of Mineral Processing. 2009. February. Vol. 90. Iss. 1-4. P. 97 – 100.

6. Болтенгаген И.Л., Власов В.Н., Клишин В.И. Расчет параметров валкового пресса для дробления кимберлитовой руды // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2003. № 3. С. 61 – 72.

7. Ivana Cotabarren, Pablo Gastón Schulz, Verónica Bucalá, Juliana Piña. Modeling of an industrial double-roll crusher of a urea granulation circuit // Original Research Article Powder Technology. 2008. April. Vol. 183. Iss. 2. P. 224 – 230.

8. Velletri P., Weedon D.M. Comminution in a non-cylindrical roll crusher // Original Research Article Minerals Engineering. 2001. November. Vol. 14. Iss. 11. P. 1459 – 1468.

9. Morrell S. Predicting the specifc energy required for size reduction of relatively coarse feeds in conventional crushers and high pressure grinding rolls // Minerals Engineering. 2010. January. Vol. 23. Iss. 2. P. 151 – 153.

10. Shirong Zhang, Wei Mao. Optimal operation of coal conveying systems assembled with crushers using model predictive control methodology // Original Research Article Applied Energy. 2017. July. Vol. 198. P. 65 – 76.

11. Schaefer H.U. LOESCHE vertical roller mills for the comminution of ores and minerals // Original Research Article Minerals Engineering. 2001. October. Vol. 14. Iss. 10. P. 1155 – 1160.

12. Целиков А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. Т. 1. – М.: Машиностроение, 1987. – 440 с.

13. Jack de la Vergne. Hard Rock Miner’s Handbook. – Edmonton, Alberta, Canada: Stantec Consulting, 2008. – 330 р.

14. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. – М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.

15. Пат. РФ 2524536. Способ дробления в валковой дробилке / Никитин А.Г., Люленков В.И., Лактионов С.А., Кузнецов М.А., Матехина А.Н. // Открытия. Изобретения. 2014. Бюл. № 21.

16. Никитин А.Г., Медведева К.С., Титов В.А. Определение степени дробления материала в одновалковой дробилке с упором на щеке. – В кн.: Металлургия: технологии, инновации, качество: Труды ХIХ Международной научно-технической конференции: Ч. 1. – Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2015. С. 371 – 372.

17. Meriam J.L., Kraige L.G. Engineering Mechanics. – Hoboken, NY, USA: JohnWiley & Sons, Inc., 2012. – 550 р.

18. Никитин А.Г., Епифанцев Ю.А., Медведева К.С., Герике П.Б. Влияние коэффициента трения между дробимым материалом и щекой в одновалковой дробилке на энергоемкость процесса дробления // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 10. С. 846 – 848.

19. Pytel A., Kiusalaas J. Engineering Mechanics: Statics. – Stamford, CT, USA: Cengage Learning, 2010. – 601 р.

20. Goulet J. Resistance des materiaux. – Paris: Bordas, 1976. – 192 р.