Исследование условий выделения лещадных зерен щебня с целью создания установки для осуществления процесса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Прялухин, Алексей Федорович

• Прялухин, Алексей Федорович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Прялухин, Алексей Федорович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ.

1Л Влияние формы зёрен щебня на качественные показатели асфальто- и цементобетона, железобетонных конструкций и дорожных одежд.—

1.2 Степень решения изучаемой проблемы.

1.3 Цель, задачи и общая методика исследований.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ПРОЦЕССА ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЕЩАДНЫХ И

ИГЛОВАТЫХ ЗЁРЕН ЩЕБНЯ.

2.1 Сущность предлагаемого метода и обоснование принципов построения модели.

2.2 Разработка математической модели.--------------------------------------------.

2.3 Исследование влияния угла наклона жёлоба, скорости движения зерна, отношения максимального размера зерна к минимальному на траекторию его движения в зоне разделения..—.—-------------.-----------—.

2.4 Выводы по главе.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Исследование влияния угла наклона ориентирующего жёлоба и скорости зёрен на траекторию их движения в зоне разделения и выбор параметров щелевого просвета.

3.2 Оценка адекватности разработанной математической модели.

3.3 Выводы по главе.—.

ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ПАРАМЕТРОВ

ОБОРУДОВАНИЯ.

4.1 Область применения установки для выделения лещадных и игловатых зёрен щебня.

4.2 Выбор основных конструктивных параметров установки для выделения лещадных и игловатых зёрен щебня.—.—.

4.3 Экономический эффект.

4.4 Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование условий выделения лещадных зерен щебня с целью создания установки для осуществления процесса»

С развитием строительной отрасли растут требования к качеству нерудных строительных материалов, в частности, крупных заполнителей бетона. Это связано с непрерывным повышением средневзвешенной марки бетона в изделиях и конструкциях, а так же возрастающими требованиями к однородности и долговечности бетона. Важным условием повышения качества железобетонных изделий и верхних слоев дорожных покрытий является производство щебня с кубообразной формой зёрен. Форма зёрен крупного заполнителя непосредственно влияет на удобоукладываемость бетонной смеси, её однородность. Применение щебня с кубообразной формой зёрен в верхних слоях дорожных одежд позволяет создать более устойчивую структуру материала, обеспечивает необходимую шероховатость и сдвигоустойчивость покрытия, повышает его долговечность. Кроме того, щебень с зёрнами лещадной и игловатой формы имеет значительно большую пустотность и удельную поверхность, что увеличивает расход цемента.

Вопросами влияния формы зёрен щебня на качественные показатели бетона и разработки оборудования для производства кубообразного щебня занимались такие учёные, как M.JI. Нисневич, Б.И. Курденков, В.И. Галактионов, Б.В. Михайлов, JI.O. Сивуда, A.A. Дудко, В.А. Дубов, B.C. Харьков, В.А. Ярилин, П.А. Боровский, Б.В. Клушанцев, Ю.А. Муйземнек и другие.

К сожалению, разработанное ранее оборудование не позволяет получать кубообразный щебень из абразивных прочных и высокопрочных пород без обогащения по форме.

В последние годы значительный вклад в развитие технических средств для производства щебня улучшенной формы и методов их расчета сделан группой ученых под руководством д.т.н. Л.А. Вайсберга (АО «МЕХАНОБР ТЕХНИКА»).

Что касается разработанных до настоящего времени технологий выделения лещадных и игловатых зёрен щебня, то они малоэффективны.

Таким образом, разработка технологии и оборудования для производства щебня с кубообразной формой зёрен, в частности технологии и оборудования для выделения лещадных и игловатых зёрен, является актуальной и экономически значимой задачей.

Повысить эффективность выделения лещадных и игловатых зёрен щебня позволит разработанный в СПГГИ(ТУ) способ. Предлагаемый способ позволит также осуществлять экспресс анализ производимого щебня на дробильно-сортировочных заводах, заменив трудоёмкую ручную разборку подвергаемой анализу пробы.

Работа выполнена на кафедре горных транспортных машин под руководством доктора технических наук, профессора Ю. Д. Тарасова

Целью исследований явилось установление закономерностей выделения лещадных и игловатых зёрен для выбора параметров оборудования, что позволит повысить потребительские свойства щебня и производить экспресс анализ фракционированного щебня на дробильно-сортировочных заводах. При этом перед автором стоял следующий ряд задач: разработать математическую модель процесса выделения лещадных и игловатых зёрен щебня; создать компьютерную программу для моделирования процесса; установить закономерности движения отдельных зёрен в зоне выделения; получить экспериментальные данные на стенде и подтвердить адекватность разработанной математической модели реальному процессу; разработать методику выбора параметров оборудования для выделения лещадных и игловатых зёрен из фракционированного щебня.

При помощи проведенных теоретических и экспериментальных исследований удалось установить закономерности движения отдельных зёрен в зоне выделения в зависимости от их скорости и угла наклона ориентирующего жёлоба.

В работе автором получены следующие научные результаты: обоснована необходимость использования предлагаемого способа выделения лещадных и игловатых зёрен щебня; получены и проанализированы расчётные и экспериментальные данные движения отдельных зёрен щебня в зоне разделения; выявлены зависимости траектории движения зёрен щебня в зоне разделения от отношения максимального размера зерна к минимальному; на основании сравнения результатов исследования на экспериментальном стенде и результатов, полученных при помощи расчетов по математической модели, определены оптимальные параметры оборудования; разработана методика расчета параметров оборудования для различных условий работы.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется современным уровнем теоретических и достаточным количеством экспериментальных исследований, применением при обработке полученных данных теории планирования эксперимента, адекватностью разработанной математической модели натурному лабораторному стенду для исследования процесса выделения лещадных и игловатых зёрен щебня, воспроизводимостью полученных результатов при повторных измерениях.

Практическая значимость работы заключается в следующем: на основе теоретических исследований создана компьютерная программа, позволяющая выбрать параметры оборудования; определено влияние скорости движения зёрен, угла наклона жёлоба на эффективность процесса разделения зёрен стандартной (кубообразной) и неправильной (лещадной и игловатой) формы; разработана методика выбора параметров разделителя для различных режимов работы установки.

Основные положения диссертации и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на конференциях молодых учёных и студентов в 1997, 1998, 1999 годах, на конференции «Обогащение 2000», посвящённой восьмидесятилетию института «МЕХАНОБР» в 2000 году. 7

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 62 наименования, 1 приложения, изложена на 103 страницах машинописного текста, включает 35 рисунков и 6 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Прялухин, Алексей Федорович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В результате проведения теоретических и экспериментальных исследований обоснована необходимость использования .предлагаемого способа выделения лещадных и игловатых зёрен щебня, получены и проанализированы расчётные и экспериментальные данные движения отдельных зёрен щебня в зоне разделения, выявлены зависимости траектории движения зёрен щебня в зоне разделения от отношения максимального размера зерна к минимальному, на основании сравнения результатов исследования на экспериментальном стенде и результатов, полученных при помощи расчетов по математической модели, определены оптимальные параметры оборудования, разработана методика выбора параметров оборудования для различных условий работы.

Это позволяет сделать следующие выводы.

• Созданная математическая модель, описывающая траекторию движения зерна щебня в зоне разделения, позволяет исследовать влияние скорости движения зерна и угла наклона жёлоба на осуществление процесса выделения лещадных и игловатых зёрен щебня.

• Существует область возможного выделения лещадных и игловатых зёрен, в пределах которой траектория движения передней кромки зерна щебня с ростом отношения максимального размера к минимальному более пологая.

• Ширину щелевого просвета и высоту ступени необходимо выбирать из условия равенства суммы квадратов ширины щелевого просвета и высоты ступени квадрату длины зерна с граничным отношением максимального размера к минимальному при расположении передней грани разделителя на линии траектории движения передней нижней кромки данного зерна. С уменьшением параметров Ьщ и Н появляется вероятность застревания кубообразных зёрен, что приводит к образованию заторов и резкому снижению эффективности процесса разделения. В тоже время, при превышении вышеописанного соотношения, эффективность процесса снижается вследствие уменьшения разницы в положениях передних нижних кромок разделяемых зёрен при пересечении нормали к линии, проходящей через переднюю грань разделителя и разгрузочную кромку ориентирующего жёлоба, а также увеличения разлёта зёрен вследствие некоторого различия скоростей их движения.

Угол наклона ориентирующего жёлоба следует принимать менее угла трения качения кубообразных зёрен щебня. При большем угле наклона к моменту разгрузки с ориентирующего жёлоба кубообразные зёрна щебня набирают большую скорость по сравнению с лещадными и игловатыми, преодолевают поперечные щелевые просветы и разгружаются вместе с последними.

Разница в положениях передних нижних кромок разделяемых зёрен при пересечении нормали к линии, проходящей через переднюю грань разделителя и разгрузочную кромку ориентирующего жёлоба, в зависимости от отношения максимального размера зерна к минимальному, имеет максимум при скорости движения зерна 0,6 м/с и горизонтальном положении ориентирующего жёлоба.

Угол наклона разделителя следует принимать таким, чтобы поверхность разделителя находилась в плоскости, проходящей через его переднюю грань и разгрузочную кромку ориентирующего жёлоба.

Эффективность процесса разделения обратно пропорциональна амплитуде колебаний.

Разработанная математическая модель адекватна реальному процессу при скоростях движения зерен в зоне разделения 0,35 м/с и более. Максимальное относительное отклонение наблюдается при скорости 0,35 м/с и угле наклона ориентирующего желоба 20°. Относительное отклонение

89

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Прялухин, Алексей Федорович, 2000 год

1. Анахин В.Д., Плисс Д.А. К теории вибросепараторов. Новосибирск: Изд. Новосибирского университета, 1992.

2. Ассовский И.В. Новое в добыче и переработке нерудных строительных материалов на карьерах Ленинградской области. Л.: Стройиздат, 1967.

3. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: «Наука», 1987. С. 360.

4. Березин Д.В., Галактионов В.И. Влияние формы заполнителей на прочность бетонов и растворов // Строительные материалы, 1963, № 7.

5. Беркович В.А. Применение дробилок ударного действия для повышения качества щебня // Качественные заполнители бетона (технология получения). М., МДНТП, 1967, с. 78.

6. Боровский П.А. Об улучшении форм щебня // Труды СОЮЗДОРНИИ. Балашиха Московской обл., 1970, вып. 41, с. 100.

7. Вайсберг Л.А., Шулояков А.Д. Технологические возможности конусных инерционных дробилок при производстве кубовидного щебня // Строительные материалы, 2000, № 1, с.8.

8. Васильков Б.В., Волкова Н.Б., Кремер Е.Б., Титова Л.Г., Якимова К.С., Лавров Б.П., Блехман Л.И. Аппарат для разделения частиц по форме и его использование для улучшения качества щебня // Обогащение руд, 1999, №5.

9. Виноградов Б.Н. Влияние заполнителя на свойства бетона. М.: Стройиздат, 1979.

10. Гордон С.С. Выбор оптимальной формы щебня // Строительные материалы, 1958, № 2.11. ГОСТ8267-93

11. ГОСТ8269 97 Методы физико-механических испытаний щебня

12. Длин A.M. Факторный анализ в производстве. М.: Статистика, 1975.

13. Дубов В.А., Ларина В.Ф., Кузина В.А. Производство высокомарочного кубовидного щебня// Строительные материалы, 1980, №11, с. 14.

14. Дубов В.А., Чулок В.Р. Совершенствование производства высокомарочного щебня и дроблёного песка. -М.: ВНИИЭСМ, 1985.

15. Дудко A.A. Дробшжи-грануляторы для высокопрочных пород // Строительные и дорожные машины, М., 1966, № 7.

16. Дудко A.A. О форме щебня, полученного с помощью щековых дробилок / Науч.-техн. конф. о развитии дорожного строительства с использованием укреплённых каменных материалов, Доклад, М., 1969.

17. Дудко A.A. Получение щебня кубовой формы в щековых и конусных дробилках / Качественные заполнители бетона (технология получения). М.,МДНТП, 1967, с. 110.

18. Дудко A.A. Увеличение кубообразных зёрен в продукте дробления конусных дробилок// Строительные материалы, 1965, № 10.

19. Дудко A.A. Уменьшение количества лещадок при дроблении камня // Автомобильные дороги, 1966, № 7.

20. Дудко A.A. Уменьшение количества сверхмерного материала в продукте дробления щековых дробилок // Строительные материалы, 1966, №2.

21. Дудко A.A., Клушанцев Б.В. Дробилки-грануляторы для приготовления мелкого щебня кубообразной формы. М., 1967

22. Дудко A.A., Клушанцев Б.В. Щековые дробилки- грануляторы // Оборудование для промышленности строительных материалов, М., НИИИНФСДКМ, 1966, № 2.

23. Зажигаев Л.С., Кишьян A.A., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М., Атомиздат, 1978.

24. Клушанцев Б.В. Состояние и перспективы развития отечественного и зарубежного дробильно-сортировочного оборудования // Строительное, дорожное и коммунальное машиностроение, М., ЦНИИТЭстроймаш, 1979, вып. 3.

25. Клушанцев Б.В. Щековые дробилки. ЦИНТИАМ, 1962.

26. Курденков Б.И. Методы улучшения формы щебня для дорожных одежд // Труды Союздорнии, М., 1964, вып. 4.

27. Лебедев В.П. Разработка технологии заполнителей для изготовления железобетонных напорных труб // Строительные материалы, 1962, № 2.

28. Лемехов В.Н., Харьков B.C. Исследование методики испытания щебня (гравия) сжатием (раздавливанием) в цилиндре // Нерудные строительные материалы. Научно-технические сообщения I ВНИИНЕРУД, Ставрополь на Волге, 1964, №13

29. Михайлов Б.В. Основные направления совершенствования методов испытания нерудных строительных материалов // Нерудные строительные материалы. Научно-технические сообщения / ВНИИНЕРУД, Ставрополь на Волге, 1964, №12.

30. Михайлов Б.В., Галактионов В.И., Харьков B.C., Ярилин В.А. Влияние формы зёрен щебня на технологические свойства бетонной смеси и расход цемента // Сборник трудов ВНИИНЕРУД, Тольятти, 1973, вып. 34.

31. Михайлов Б.В., Лебедев В.П. Влияние на свойства бетона формы зёрен щебня и способы её улучшения // Строительные материалы, 1964, № 12.

32. Музеймнек Ю.А. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления в СССР и за рубежом. НИИИнфтяжмаш, М., 1965.

33. Никольский В.В. Опыт обогащения песка и производства щебня кубообразной формы на Дмитровском заводе МЖБК / Качественные заполнители бетона (технология получения). М., МДНТП, 1967, с.154.

34. Нисневич М.Л. Требования к заполнителям и технология обогащения щебня (гравия) по прочности // Качественные заполнители бетона (технология получения). М., МДНТП, 1967, с. 3.

35. Нисневич М.Л., Левкова Н.С., Торлопова Г.В. Анализ критериев оценки формы зёрен и требований к ней по отечественным и зарубежнымстандартам // Нерудные строительные материалы, Сб. тр. ВНИИжелезобетон, М., 1975, вып. 21.

36. Нисневич М.Л., Левкова Н.С. Требования отечественных и зарубежных стандартов к нерудным строительным материалам заполнителям бетона. М., ВНИИЭСМ, 1990.

37. Патент РФ 2118918 Способ определения содержания лещадных зёрен в щебне и устройство для его осуществления. / Ю.Д. Тарасов, Ю.М. Энкин,

38. B.Г. Бальков. Заявл. 20.09.98 №97105356/12, опубл. 1998; МПК В07С 5/02, В07В 1/12 Бюл. №26

39. Петров А.М. Особенности технологических схем переработки гравийно-песчаной массы / Качественные заполнители бетона (технология получения). М., МДНТП, 1967, с. 159.

40. Петров A.M., Лукашева Г.Г. Зерновой состав продуктов дробления щековых, конусных, короткоконусных и роторных дробилок при переработке карбонатных пород // Сборник трудов НИИжелезобетон, 1963, вып. 8.

41. Петров AJVL, Ляпин М.Я., Правоторов Ю.А. и др. Исследование процессов дробления карбонатных пород в роторной дробилке С-643 икороткоконусной Саймоне 5~ дробилках // Сборник трудов

42. НИИжелезобетон, 1965, вып. И.

43. Прялухин А.Ф. Анализ состояния проблемы улучшения качества щебня по форме // тезисы докладов Ежегодной научной конференции молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение», СПГТИ(ТУ),1. C.-Пб, 1998 с.106.

44. Прялухин А.Ф. Оптимизация процесса разрушения зёрен при исправлении их формы // Сборник трудов молодых учёных, СПГТИ(ТУ), вып. 4, С.-Пб, 1999.

45. Прялухин А.Ф. Расчёт и выбор параметров установки для выделения лещадных зёрен щебня // Проблемы машиноведения и машиностроения : Межвуз. сб. вып. 22. С.-Пб.: СЗПИ, 2000.

46. Рекламные проспекты фирм-производителей.

47. Рекомендации по технологии производства щебня улучшенной формы для строительства дорог. М., СОЮЗДОРНИИ, 1966.

48. Рекомендации по технологии производства щебня улучшенной формы из гравия. М., СОЮЗДОРНИИ, 1971.

49. Садовенко Д.И. Пути улучшения качества щебня // Автомобильные дороги, 1965, №4.

50. Сивуда Л.О. Производство кубовидного щебня / Научно-техническая конференция о развитии дорожного строительства с использованием укреплённых каменных материалов, М., 1969.

51. Сивуда Л.О. Технология производства кубообразного щебня / Качественные заполнители бетона (технология получения). М., МДНТП, 1967, с. 101.

52. Справочник по обогащению углей. М., Недра, 1974.

53. Спрысков Ю.К. Исследование сдвигоустойчивости оптимальных гравийных смесей // Труды Союздорнии / Балашиха Московской обл., 1970, вып. 41.

54. Судиловский Г.Н., Кирши на КВ. К вопросу о влиянии способа дробления на качество щебня // Сборник трудов. Уральский ПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ, М., 1968.

55. Тарасов Ю.Д. Загрузка ленточных конвейеров. С.-Пб., СПГГИ(ТУ), 1996.

56. Тарасов Ю.Д. Разгрузка ленточных конвейеров. С.-Пб., СПГТИ(ТУ), 1997.103

57. Тарасов Ю.Д., Прялухин А.Ф., Энкин Ю.М., Бальков В.Г. Повышение качества щебня исправлением зёрен лещадной формы // Строительные материалы, 1999, № 1, С. 12.

58. Техническая документация выпускаемой продукции ОАО «Дробмаш», г. Выкса.

59. Тихонов Н.В. Транспортные машины горнорудных предприятий. М: Недра, 1985.

60. Фридман С.Э., Щербаков O.K., Ерёмин Н.Я. Основы обогащения руд и окускования концентратов. М., Недра, 1991.

61. Харьков B.C., Ярилин В.А. К вопросу оценки формы зёрен крупного заполнителя бетона // Сборник трудов ВНИИНЕРУД, Тольятти, 1976, вып. 41.