Full Text

Введение Дробление горной породы в конусной дробилке осуществляется зажатием кусков горной породы в камере дробления, образуемой бронями конуса и чаши. Изменение объема камеры выполняется за счет того, что вращающаяся приводом эксцентриковая втулка обеспечивает колебание конуса по сферической опорной поверхности радиусом R [1-13]. Для описания рабочего процесса расчетную схему принято изображать разрезом в вертикальной плоскости (рис. 1). Слева на схеме закрытое положение камеры дробления, а справа - открытое. При повороте эксцентрика происходит перемещение брони конуса и уменьшение камеры дробления с переводом ее из открытого положения в закрытое. Усилие дробления задается размерами гидроцилиндров 7 и давлением рабочей жидкости в гидропневмоаккумуляторе 8. Гидроаккумуляторы постоянно соединены с рабочей полостью гидроцилиндра и обеспечивают требуемое усилие прижатия опорного кольца к корпусу дробилки. Расчет параметров при нормальном режиме дробления приведен в [14]. 2 Рис. 1. Схема для расчета параметров: 1 - корпус дробилки; 2 - конус; 3 - броня чаши; 4 - кольцо опорное; 5 - кольцо регулирующее; 6 - загрузочная часть; 7 - гидроцилиндры; 8 - гидропневмоаккумуляторы; 9 - недробимое тело; Dоп - диаметр опорного кольца; Dгц - диаметр расположения штоков гидроцилиндров; Rнт - радиус от точки подвеса до недробимого тела; О - условная точка подвеса (центр кривизны опорной поверхности конуса); О1 - точка поворота кольца опорного; Fгц.i - усилие на i-м штоке гидроцилиндра; Fк - усилие, передаваемое через недробимое тело от конуса на броню чаши; γ - угол нутации 3 4 5 О1 Dоп Dгц 6 9 Fгц.i Fк Rнт 7 8 θ hнд bнд Fгц.i 1 αбр О При попадании недробимого тела в камеру дробления подвижный конус перемещает броню чаши с опорным и регулирующим кольцами, а также связанные с ними элементы. Перемещение опорного кольца происходит путем поворота относительно точки О1. При повороте опорного кольца переместятся штоки гидроцилиндров и вытеснят объем жидкости в гидроаккумуляторы. При добавлении жидкости в гидроаккумуляторе увеличивается давление. Величина перемещения штоков будет зависеть от размера недробимого тела и его положения в камере дробления. Описание работы системы прижатия [19] Рабочее усилие прижатия дробильной чаши к станине создается штоковыми полостями гидроцилиндров. Каждый гидроцилиндр соединен со своим аккумулятором. Задаем начальное давление газа в аккумуляторах, которые поддерживают давление в цепи гидроцилиндров после отключения насоса гидроагрегата. При попадании в камеру дробления недробимого тела толщиной больше ширины разгрузочной щели на закрытой стороне, но меньше ширины разгрузочной щели на открытой стороне дробилка должна пропускать его без остановки - происходит амортизация, т.е. односторонний подъем дробимой чаши. При этом ход всех поршней будет пропорционален проекции расстояния от гидроцилиндра до точки поворота дробильной чаши относительно станины (наибольший ход со стороны недробимого тела) на ось «недробимое тело - точка поворота». При подъеме дробильной чаши часть масла из гидроцилиндров усилием дробящего конуса вытесняется в гидропневмоаккумуляторы (рис. 2), а затем, после окончания амортизации под воздействием избыточного давления в аккумуляторах, возвращается обратно. При попадании недробимого тела толщиной больше ширины разгрузочной щели на открытой стороне происходит несколько циклов амортизации с зажатым недробимым телом. Главный привод перегружается и после нескольких циклов перегрузки должен остановиться. При остановке привода по причине перегрузки от срабатывания системы амортизации последняя должна быть разгружена путем слива масла в бак гидроагрегата. В случае утечки масла, т.е. при падении давления в цепи гидроцилиндров до заданного, реле давления должно включить насос и восстановить давление, после чего насос отключается. Если давление в гидроцилиндрах не будет автоматически восстановлено и упадет ниже заданного, должно сработать реле давления, которое даст сигнал на отключение главного привода; загорится красная сигнальная лампа низкого давления. В таком состоянии дробилку эксплуатировать нельзя. Рис. 2. Принципиальная гидравлическая схема системы прижатия дробильной чаши к станине Система гидравлической разгрузки от недробимых тел и завалов [19] При остановке дробилки под нагрузкой вследствие попадания крупного недробимого тела из-за отключения электроэнергии или перегрузки по питанию камеру дробления заваливает дробимым материалом. Для очистки камеры дробления от завала или недробимого тела необходимо: снять давление с гидроцилиндров прижатия дробильной чаши; подать давление в поршневую полость гидродомкратов разгрузки от недробимых тел; поднять дробильную чашу на заданную величину; после разгрузки камеры дробления опустить дробильную чашу в рабочее положение за счет подачи давления в штоковую полость гидродомкратов; восстановить усилие прижатия чаши путем создания в штоковых полостях гидроцилиндров прижатия чаши рабочего давления. Предлагаемая принципиальная гидравлическая схема системы прижатия имеет вид, показанный на рис. 2 (положительное решение по заявке № 2015151506). Предварительно гидропневмоаккумулятор ПГА заряжается азотом. Доведение давления в гидропневмоаккумуляторе ПГА до рабочего. Гидрораспределитель Р1 переключается в положение 2, жидкость от насоса Н подается через обратные клапаны КО1 в гидропневмоаккумулятор ПГА и увеличивает в нем давление до рабочего. При достижении рабочего давления сработает предохранительный клапан КП, системой управления распределитель Р1 переключится в положение 1, насос Н системой управления останавливается. Поджатие чаши. Поджатие чаши обеспечивают 16 гидроцилиндров ГЦ1-ГЦ16 давлением жидкости, подаваемой в штоковую полость из 16 гидропневмоаккумуляторов ПГА через гидрораспределитель Р2, находящийся в положении 5. Пропуск недробимого тела. При попадании недробимого тела подвижный конус начинает отклонять чашу, при повороте чаши начнут перемещаться штоки гидроцилиндров (ГЦ), жидкость из штоковой полости вытесняется в гидроаккумуляторы ПГА через гидрораспределитель Р2, находящийся в положении 5. Для исключения аварийной ситуации параллельно Р2 установлен обратный клапан КО2, через который жидкость при попадании недробимого тела будет поступать в ПГА в случае, если по каким-либо причинам Р2 не переключится в положение 5. Подача жидкости от ГЦ в гидропневмоаккумулятор ПГА приведет к повышению в нем давления. При этом сигналом с реле давления РД гидрораспределитель Р2 переключится в среднее положение 4 и обеспечит паузу для пропуска недробимого тела, когда конус начнет отходить от чаши. После паузы Р2 снова переключится в положение 5 и прижмет чашу, если недробимое тело покинет зону дробления. Формирование паузы и переключение распределителей обеспечивается электронной системой управления. Разгрузка чаши. Если давление в аккумуляторе после заданного интервала времени не снижается до рабочего значения, т.е. недробимое тело не покинуло зону дробления и чаша не опустилась в исходное положение, то системой управления вырабатывается сигнал для переключения гидрораспределителя Р2 в положение 3. При этом жидкость из аккумулятора сливается в бак, штоковая полость гидроцилиндров соединяется со сливом. Одновременно переключаются распределители гидродомкратов разгрузки (на схеме не показаны) и происходит подъем чаши. Гидроцилиндры не будут препятствовать подъему, так как их штоковые полости соединены со сливом. Установка дросселя ВН снизит скорость течения жидкости при разгрузке гидроаккумулятора, это позволит уменьшить удары поршня аккумулятора и вспенивание жидкости в баке. Проектирование расчетных схем На рис. 3, 4 показаны расчетные схемы для определения объема жидкости, вытесняемого из каждого гидроаккумулятора. Обозначения параметров и исходные данные для примера расчета приведены в табл. 1. Расчет параметров выполняется следующим образом. Расчет геометрических параметров. Недробимое тело толщиной dнд находится на расстоянии hнд по вертикали и на bнд по горизонтали от условной точки подвеса О. Наибольший угол, который проходит образующая брони конуса, равен двойному углу нутации θ. При повороте конус через недробимое тело поднимет броню чаши и связанные с ней регулировочное и опорное кольца. Поворот конуса происходит вокруг условной точки подвеса, а поворот брони чаши и связанных с ними элементами - вокруг опорной точки О1. Расстояние от условной точки подвеса до недробимого тела где hнд, bнд - расстояние от точки подвеса до недробимого тела по вертикали и горизонтали соответственно. Длина отрезка аb Расстояние по горизонтали от условной точки подвеса до точки контакта недробимого тела с броней чаши Расстояние по горизонтали от точки поворота опорного кольца О1 до точки контакта недробимого тела с броней чаши Учитывая малый размер недробимого тела относительно габаритов дробилки (Dгц = = 3180 мм, dнд, мм) можно принять Lcd = Lab. С учетом этого угол поворота опорного кольца относительно точки О1 Максимальный ход штока, наиболее удаленного от точки О1 гидроцилиндра, Расчет расстояния по горизонтали от точки поворота опорного кольца до штока i-го гидроцилиндра при изменении угла αгц.i между горизотальной осью х и линий, соединяющей точку О и шток гидроцилиндра (рис. 2), от 0 до 2π Выдвижение штока i-го гидроцилиндра Рис. 4. Схема для расчета перемещений штоков гидроцилиндров O1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Rгц.i hef (hгц. 9) hгц.i hгц.1 b αгц.i О e f Рис. 3. Схема для расчета угла поворота опорного кольца О 2υ Броня конуса Броня чаши Толщина негабарита О1 a b c d Dоп Dгц b hнд bнд β αбр β Таблица 1 Параметры и исходные данные для расчета Наименование Обозначение Значение Угол нутации, град θ 2,1 Толщина недробимого тела, мм dнд 90 Количество гидроцилиндров прижатия опорного кольца к станине Nгц 16 Расстояние между штоками гидроцилиндров, мм Dгц 3180 Диаметр окружности точек контакта опорного кольца со станиной дробилки при пропуске недробимого тела Dоп 3478 Расстояние от условной точки подвеса до начала камеры дробления: по вертикали hн.кд 190 по горизонтали bн.кд 660 Расстояние от условной точки подвеса нижней точки камеры дробления: по вертикали hк.кд 644 по горизонтали bк.кд 1100 Угол наклона брони чаши к горизонту, град αбр 50 Усилие дробления, кН Fдр 7000 Давление жидкости в гидроцилиндре для прижатия опорного кольца, МПа Ргц 25 Задаваемое максимальное давление в гидроаккумуляторе при определении его объема, МПа Рmax 30 Резервный объем жидкости в аккумуляторе для восполнения объемных утечек при прижатом опорном кольце, л Vж.н 0,2 Отношение диаметра штока к диаметру гидроцилиндра k 0,6 Расчет силовых параметров и параметров гидравлической системы. Усилие дробления действует перпендикулярно поверхности брони чаши. Горизонтальная составляющая этого усилия передается на корпус дробилки, а вертикальная составляющая должна быть обеспечена усилиями гидроцилиндров. Fдр.гор = Fдр·sin αдр, Fдр.верт = Fдр·cos αдр. Усилие на штоке i-го гидроцилиндра для обеспечения усилия дробления Fгц.i = Fдр.верт / Nгц. Давление жидкости в штоковой полости гидроцилиндра для обеспечения усилия дробления Ргц = 4 Fгц.i / π (D2гц - d2шт) = = 4 Fгц.i / π D2гц(1 - k2), где Dгц, dшт - диаметр поршня и штока гидроцилиндра. По задаваемому значению давления Расчет параметров аккумуляторов [15-20]: Vж = Vж.н + Lef π (D2гц - d2шт) / 4, где Vж.н - резервный объем жидкости в аккумуляторе для восполнения объемных утечек при прижатом опорном кольце. Конструктивный объем аккумулятора составит где Рmax - задаваемое максимальное давление в гидроаккумуляторе при определении его объема. Задавшись значением максимального давления, можно определить конструктивный объем гидроаккумулятора Давление в гидроаккумуляторе при изменении в нем объема жидкости где Vж.i - объем жидкости, подаваемой i-м гидроцилиндром при смещении его штока поворотом опорного кольца, Vж.i = hгц.i π × × (D2гц - d2шт) / 4. Усилие, развиваемое i-м гидроцилиндром, Fгц.i = Pгц.i · π (D2гц - d2шт) / 4. Суммарное усилие гидроцилиндров, действующее на опорное кольцо, Суммарный крутящий момент относительно точки О1 при повороте опорного кольца Положение равнодействующей усилий гидроцилиндров Fгц.сум от точки О1 Усилие на бронях в точке нахождения недробимого тела по условию статического равновесия удерживающего гидроцилиндра момента и момента от вертикальной составляющей усилия дробления откуда В действительности на недробимом теле усилие будет больше на коэффициент динамики. Пример расчета Таблица 2 Расчет максимального перемещения штока гидроцилиндра hнд bнд LOa Lab Locx LO1cx β, рад Lef 190 660 687 50,3 729 2468 0,0204 67,9 240 707 746 54,7 776 2515 0,0218 72,4 291 753 808 59,2 822 2561 0,0231 76,9 341 800 870 63,7 869 2608 0,0244 81,4 392 847 933 68,4 916 2655 0,0258 85,7 442 893 997 73,0 962 2701 0,027 90,0 493 940 1061 77,8 1009 2748 0,0283 94,2 543 987 1126 82,5 1056 2795 0,0295 98,3 594 1033 1192 87,3 1102 2841 0,0307 102,3 644 1080 1257 92,1 1149 2888 0,0319 106,2 Таблица 3 Силовые параметры и параметры гидравлической системы Наименование параметра Значение Горизонтальная составляющая усилия дробления, кН 5362 Вертикальная составляющая усилия дробления, кН 4500 Усилие на штоке i-го гидроцилиндра для обеспечения усилия дробления 281,24 Диаметр поршня гидроцилиндра, мм 150 Диаметр штока гидроцилиндра, мм 90 Объем жидкости, поступающей в аккумулятор при максимальном перемещении штока, л 1,4 Конструктивный объем аккумулятора, л 8,4 Таблица 4 Расчет выдвижения штоков гидроцилиндров при положении недробимого тела в нижней части камеры дробления Обозначение параметра Номер гидроцилиндра по рис. 2 1 2, 16 3, 15 4, 14 5, 13 6, 12 7, 11 8, 10 9 αгц.i 180 157,5 135 112,5 90 67,5 45 22,5 0 Rгц.i 149 270 615 1131 1739 2348 2863 3208 3329 hгц.i 4,8 8,6 19,6 36,1 55,5 74,9 91,3 102,3 106,2 Vж.i, л 0,05 0,10 0,22 0,41 0,63 0,85 1,03 1,16 1,20 Pгц.i 25,17 25,3 25,73 26,38 27,19 28,04 28,81 29,35 29,55 Fгц.i, кН 284,6 286,2 290,9 298,2 307,3 317,0 325,7 331,8 334,0 Мгц.i, кНм 42,4 77,3 178,8 337,1 534,4 744,1 932,6 1064,4 1111,9 Коэффициент увеличения давления k = Pгц.i/Ргц 1,007 1,013 1,029 1,055 1,087 1,122 1,153 1,174 1,182 Таблица 5 Силовые параметры дробилки Наименование параметра Значение Суммарное усилие гидроцилиндров, действующее на опорное кольцо, кН 2775,5 Суммарный крутящий момент относительно точки О1 при повороте опорного кольца, кНм 5023,2 Положение равнодействующей усилий гидроцилиндров Fгц.сум от точки О1, мм 1810 Усилие в точке контакта недробимого тела, кН 7235 Выводы Предложены методика определения геометрических параметров камеры дробления при пропуске недробимого тела и расчет силовых параметров гидравлической системы конусной дробилки, включающей гидроцилиндры и пневмогидроаккумуляторы. Методика может быть применена в конструкторских отделах горно-промышленных предприятий при проектировании конусных дробилок.

About the authors

Aleksandr E. Kalianov

Author for correspondence.
Email: gmf.gmk@ursmu.ru
30 Kuibysheva st., Ekaterinburg, 620144, Russian Federation

PhD student at the Department of Mine Machines and Complexes

Yuliia A. Lagunova

Email: yu.lagunova@mail.ru
30 Kuibysheva st., Ekaterinburg, 620144, Russian Federation

Doctor of technical sciences, Professor at the Department of Mine Machines and Complexes

Viktor S. Shestakov

Email: shestakov.v.s@mail.ru
30 Kuibysheva st., Ekaterinburg, 620144, Russian Federation

PhD in technical sciences, Professor at the Department of Mine Machines and Complexes

References

Statistics

Views

Abstract - 468

PDF (Russian) - 28

PDF (English) - 98

Refbacks

• There are currently no refbacks.