книги из ГПНТБ / Хартович, Ю. И. Вибрационный выпуск руды

Гранулометрический состав модельного материала был следующим:

Выход фракций соответствовал выходу фракций в натур­ ных условиях. Угол естественного откоса модельного мате­ риала 35°. Объемный вес 2,75 г/см3.

Порядок работы при моделировании был таким. После загрузки модели устанавливали частоту колебаний вибро­ площадок при закрытых выпускных выработках, а затем открывали выпускные выработки и включали хронометр. Вес выпущенной руды для каждой виброплощадки фикси­ ровали отдельно. Чтобы получить более точные данные, на­ блюдали за двумя виброплощадками, работающими в одном режиме. В лабораторных условиях было проведено более 2500 опытов.

Влияние возмущающей силы и частоты вибрации на производительность вибровыпуска исследовали при четырех значениях частоты— 60, 83, 104, 125 гц (860, 1200, 1500, 1800 кол/мин) * и при четырех значениях возмущающей си­ лы —0,384, 0,512, 0,640 и 0,770 кг (6, 8, 10 и 12 т).

Полученные данные были обработаны методами матема­ тической статистики. Коэффициент вариации результатов

* Здесь и далее значения показателей, приведенных в скобках, со­ ответствуют натурным условиям.

61

наблюдений находился в пределах 2—15%, что говорит о высокой точности подученных данных.

В итоге были установлены корреляционные уравнения между производительностью вибровыпуска Q и возмущаю­ щей силой F при различной частоте колебаний (табл. 8).

Самая низкая производительность вибровыпуска наблю­ далась при частоте колебаний 125 гц (1800 кол/мин), а са­ мая высокая — при частоте 83 гц (1200 кол/мин). В первом.

кол/мин.

случае она достигла 66 г/сек (600— 620 т/час) при возмуща­ ющей силе 0,77 кг (12 г), а во втором — 110 г/сек (1030 т/час)

при увеличении возмущающей силы до 0,64 кг (10 т) (рис. 17).

При постоянной частоте колебаний и увел -чении возму­ щающей силы вследствие большого кинетиче кого момента дебаланса производительность вибровыпуска i ютет до опре­ деленного значения (различного при разных частотах), а затем падает. Это можно объяснить так. Одним из основных факторов, влияющих на интенсивность истечения руды при вибрационном выпуске, является ускорение колебаний,, равное произведению амплитуды колебаний на квадрат уг­

62

ловой скорости. Амплитуда колебаний инерционного вибро­ питателя прямо пропорциональна кинетическому моменту дебаланса и обратно пропорциональна весу колеблющихся ча­ стей. При увеличении кинетического момента дебалансов, возрастает и вес колеблющихся частей только за счет уве­ личения веса «столба» руды, на который распространяются колебания. На участке повышения производительности вибровыпуска кинетический момент возрастает более интен­ сивно, чем вес «столба» руды. В связи с этим увеличивается, амплитуда колебаний и, следовательно, повышается произ­ водительность вибровыпуска руды. На участке снижения производительности наблюдается обратное явление. С увели­ чением частоты колебаний от 60 гц (860 кол/ми-н) до 125 гц. (1800 кол/мин) при постоянном значении возмущающей си­ лы производительность вибровыпуска падает на 30—60% (рис. 18).

Поскольку частота и амплитуда колебаний находятся в: обратно пропорциональной зависимости, то повышение ча­ стоты при постоянном значении возмущающей силы приво­ дит к уменьшению амплитуды колебаний, что, в свою оче­ редь, обусловливает снижение производительности вибровы­ пуска.

В результате лабораторных экспериментов установлено, что наиболее эффективный режим работы виброустановок с инерционными вибраторами находится в области частот900— 1200 кол/мин при возмущающей силе 8— 12 т.

При исследовании связи между производительностьювибровыпуска, кинетическим моментом дебаланса и часто­ той колебаний виброплощадки нами получено следующее теоретическое уравнение связи

<Э= 685,6+54,6МКИН— 6,7л,

где Q — производительность вибровыпуска, т/час; Мкия —кинетический момент дебаланса, кгм;

л — частота колебаний виброплощадки, гц. Коэффициент множественной корреляции RQMn был ра­

вен 0,92+0,02.

На рисунке 19 приведена номограмма, позволяющая определять производительность вибровыпуска в зависимо­ сти от кинетического момента дебаланса и частоты колеба­ ний виброплощадки. Экспериментальные данные, получен­ ные при лабораторном исследовании, аналогичны данным проведенного нами промышленного эксперимента. Оценкой правильности установленных констант подобия являлась производительность виброустановки, которая в натурных

63.

условиях и на модели составила соответственно 175— 200 и 55— 65 г/сетс.

Уравнение подобия для производительности имеет вид:

где Q и q — производительность установки соответственно в натуре и модели.

Рис. 19. Номограмма для оп­ ределения производительности внброустаноБКн.

При подстановке в уравнение численных значений кон­ стант подобия и производительности отклонения данных, найденных в производственных и лабораторных условиях, получились равными 7— 10%, что дало основание считать установленные константы подобия правильными, а резуль­ таты моделирования перенести в натурные условия.

Зависимость производительности вибровыпуска ' от глубины внедрения виброплощадки *

Под глубиной внедрения виброплощадки подразумевает­ ся расстояние от переднего козырька выработки до защем­ ленного конца виброплощадки. С изменением глубины внед­ рения виброплощадки, естественно, меняется зона распро­ странения вибрации и, следовательно, область активного воздействия на сыпучую среду, что, в свою очередь, оказы­ вает влияние на производительность вибровыпуска. Поста­ новка такого исследования диктуется также стремлением установить оптимальную длину виброплощадки, так как ее увеличение позволит сократить объем подготовительных ра­ бот вследствие увеличения расстояния между выработками погрузки. По конструктивным соображениям общую длину виброплощадки можно увеличить только за счет глубины внедрения ее в навал руды. С ростом длины виброплощадки

* В написании этого раздела участвовал В. В. Андреев.

€4

уменьшается частота собственных колебаний, величина ко­ торых зависит от жесткости площадки при изгибе.

При лабораторных исследованиях для соблюдения усло­ вий подобия была определена константа подобия жесткости площадки при изгибе.

Жесткость при изгибе Н равна, как известно, произведе­ нию модуля упругости материала Е на момент инерции сечения I

Е= —£-----относительное удлинение;

Р= M g — сила, действующая на сечение, кг. Константа подобия модуля упругости есть отношение

модуля упругости в натуре к соответствующему модулю в модели

Так как Се = 1, то

I

Подставив Ст =СрС3г в уравнение (68), получаем

Момент инерции сечения определяем из выражения

Константу подобия момента инерции находим по формуле

(71)

При соблюдении подобия константа подобия жесткости площадки имеет вид

Для масштаба 1:25 константа подобия жесткости пло­ щадки численно будет равна

Сн = 255- Z, О = 255>2,8 = 2,7*107,

где 7,8 и 2,8 т/м3— плотность стали и дюралюминия — мате­ риалов, из которых изготовлены виброплощадки в натурных и модельных условиях.

Виброплощадка, установленная на модели, была выпол­ нена из дюралюминиевой полосы размером 28X48X2 мм с ребрами жесткости, расположенными по краям и в се­ редине.

Жесткость виброплощадки в модельных условиях состав­ ляла 3,37 •105 кг/см2.

В пересчете для натурных условий жесткость площадки равнялась Нн= С нН к= 3,37 •105- 2,7 •107= 9,099 •1012 кг-см1.

В. Н. Власов [59] рекомендует минимальную жесткость виброплощадки равной 12-1010— 14-1010 кг-см2.

Жесткость площадки в модельных условиях больше ре­ комендованной. Это дает возможность переводить на натур­ ные условия данные, полученные на модели.

Эксперименты проводили с площадками длиной 280, 320, 360 мм (7, 8, 9 ж); глубина их внедрения составляла соответственно 120, 160, 200 мм (3, 4, 5 м). Исследования осу­ ществляли при трех значениях частоты: 83 гц (1200 кол/мин),

104 гц (1500 кол/мин) и 125 гц (1800 кол/мин). На каждой ча­ стоте моделировали значения возмущающей силы •— 0,384, 0,512, 0,640, 0,770 кг (6, 8, 10, 12 т). Коэффициент вариации результатов наблюдений изменялся в пределах 2— 14%, что говорит о довольно высокой точности полученных данных. По

Рис. 20. Зависимость производитель­ ности вибровыпуска руды от глуби­ ны внедрения виброплощадки при возмущающей силе: 1 — 6 г, 2 —

8 т. 3 — 10 г, 4 — 12 г.

этим данным построены графики изменения производитель­ ности вибровыпуска от глубины внедрения виброплощадки (рис. 20). Независимо от частоты колебаний виброплощад-

66

ях, было обеспечение его малого веса, не превышающего 15— 20% веса виброплощадки, т. е. не более 20— 25 г. Кро­ ме этого, датчик должен был обладать достаточной чувстви­ тельностью, стабильностью показаний, герметичностью кон­ струкции в связи с повышенной запыленностью в точках замера. Конструкция датчика приведена на рисунке 21.

Рис. 21. Конструкция датчика. 1 — корпус, 2 — магнитопровод, 3—мембрана, 4 — крыш­ ка, 5 — болт, 6 — гайки, 7 — двухполюсный магнит, 8— об­

мотка.

Подвижным элементом датчика являлась мембрана, кото­ рая двигалась вместе с виброплощадкой.

С изменением амплитуды колебаний мембраны менялся магнитный поток, а следовательно, и ЭДС, наводимая в об-

Рис. 22. Блок-схема для измерения амплитуды вибрации.

мотке датчика. Напряжение с датчика подавалось через интегральную цепочку на вход усилителя. Для усиления сигналов датчика использовался двухкаскадный усилитель на малошумящих транзисторах МП-39Б. Его коэффициент усиления равен 200. Частотная характеристика усилителя в

68

диапазоне частот 40— 200 гц прямолинейная. Питание уси­ лителя осуществлялось от шахтного аккумулятора. Основ­ ные технические данные датчика и прибора таковы: чувст­ вительность датчика 0,8 мв/мк, диапазон рабочих частот 40— 200 гц, диапазон измеряемых амплитуд 0,5— 150 мк,

Блок-схема для измерения амплитуды вибрации пред­ ставлена на рисунке 22 .

Датчик тарировался на вибростенде ВУТ-300. Вибрация измерялась на виброплощадке в семи точках, расположен­ ных через каждые 4 см (1 м).

Глубина внедрения виброплощадки составляла 12 см (3 лг). Датчик устанавливали в точке замера, и модель за­ гружали на высоту 1 м (25 м). Затем включали вибропло­ щадку и 6—8 раз для каждой точки замеряли амплитуду вибрации.

На рисунке 23 показано изменение амплитуды колебаний в различных точках площадки при высоте обрушенного слоя 25 м. Максимальная амплитуда колебаний наблюдается на свободном конце виброплощадки, а минимальная — в наи­

69