Использование неравномерного режима движения деки для повышения эффективности процесса вибросепарации

УДК 66.621

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕРАВНОМЕРНОГО РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ДЕКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ВИБРОСЕПАРАЦИИ

В. Л. Лапшин1, Н. В. Тельнов2

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассматривается процесс вибросепарации минерального сырья при условии неравномерного режима движения рабочего органа, когда амплитуда колебаний деки изменяется по её длине. Оценивается положительный эффект и целесообразность практического использования данного режима движения деки при реализации процессов сепарации и обогащения минерального сырья. Ил. 5. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: вибрационная сепарация; вибрационный сепаратор; вибродека; методика определения параметров вибросепаратора; режимы работы вибросепаратора.

USE OF IRREGULAR MODE OF DECK MOTION TO INCREASE THE EFFICIENCY OF VIBROSEPARATION PROCESS

V. L. Lapshin, N. V. Telnov

National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The authors consider the process vibroseparation of minerals under condition of irregular motion mode of the working tool, when the amplitude of the deck varies along its length. They estimate a positive impact and feasibility of practical use of this mode of deck motion under the implementation of the processes of separation and mineral concentration. 5 figures. 5sources.

Key words: vibrational separation; vibratory separator; vibrodeck; procedure to determine vibroseparator parameters; operation modes of vibroseparator.

Одним из видов технологического оборудования являются дековые вибрационные сепараторы. Они применяются для разделения тонкоизмельченных сыпучих материалов, в частности, при обогащении и переработке различных видов минерального сырья. Данный способ разделения на вибрирующей поверхности основан на эффекте сепарации частиц материала по их свойствам на наклонных вибрирующих поверхностях и позволяет осуществлять разделение по крупности, форме, коэффициенту трения, упругости и другим физико-механическим характеристикам частиц.

Требуемые технологические показатели вибрационной сепарации обеспечиваются путем реализации рациональных параметров и режимов работы вибрационного оборудования, определяемых с учетом физико-механических свойств исходного минерального сырья [1].

Параметрами вибрационного сепаратора, которые обычно используются для оптимизации процесса разделения, являются: амплитуда; частота; продольный а и поперечный у углы наклона деки; угол направления колебаний в; упругие, диссипативные, фрикционные характеристики материала рабочей поверхности деки; шероховатость рабочей поверхности. Путем правильного подбора указанных параметров обеспе-

чиваются требуемые технологические характеристики оборудования.

На основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований был предложен еще один вариант решения задач повышения эффективности и производительности процессов вибросепарации путем использования неравномерного режима движения деки - прямолинейно-направленных колебаний с изменяющейся амплитудой по длине деки.

Как показали результаты предыдущих экспериментальных исследований, процесс сепарации минерального сырья на вибродеке (при неравномерном ее движении) может существенно отличаться от классического варианта [2, 3]. Под классическим вариантом понимается процесс сепарации на вибродеке при условии одинаковых параметров движения деки во всех точках рабочей поверхности. Такой режим движения будем называть равномерным.

Экспериментальные исследования проводились на лабораторном вибросепараторе (рис.1) [4]. Вибродека сепаратора размером 500x800 мм установлена на упругих элементах (винтовых пружинах). С вибродекой кронштейнами соединены два центробежных вибратора для создания заданного режима движения - прямолинейно-направленных колебаний под углом в к рабочей поверхности деки. Равномерный режим

1Лапшин Владимир Леонардович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой сопротивления материалов и строительной механики, тел.: (3952) 405425, e-mail: lapshin@istu.edu

Lapshin Vladimir Leonardovich, Head of the chair of Strength of Materials and Structural Mechanics, Doctor of technical sciences, Professor, tel.: (3952) 405425, e-mail: lapshin@istu.edu

2Тельнов Николай Васильевич, аспирант, тел.: (3952) 405425, 89500577749, e-mail: kolyanya55555@mail.ru Telnov Nikolay Vasilievich, postgraduate student, тел.: (3952) 405425, 89500577749, e-mail: kolyanya55555@mail.ru

Рис. 1. Схема установки деки и общий вид вибросепаратора

движения деки сепаратора реализуется в том случае, если равнодействующая центробежных сил вибраторов проходит через центр тяжести подвижной части сепаратора. При этом амплитуда колебаний в верхней и нижней части деки принимает одинаковые значения.

Для определения параметров вибрации использовался тестер вибрации ТУ260, предназначенный для измерения амплитуды, скорости и ускорения вибрационных колебаний. Рабочие параметры вибросепаратора имели следующие значения: частота колебаний 1700 кол./мин.; продольный угол наклона деки а=11о; поперечный угол у=6о.

Для оценки эффективности работы вибросепаратора на заданном режиме движения деки было подготовлено несколько искусственных смесей слюдяного сырья, которые хорошо разделяются на вибросепараторе на две фракции. Условно в качестве ценного компонента рассматривалась мелкая фракция, крупность которой составляла -1,0 +0,2 или -1,0 +0. Фракционный состав крупной фракции -2,5 +1,6 или -20 +2,5. Углы наклона виброоргана а и у подбирались такими, при которых мелкая фракция в процессе сепарации попадала в верхние приемные ячейки, крупная - в нижние ячейки деки (рис. 2).

Верхние приёмные ячейки

Нижние приёмные ячейки

Рис. 2. Схема расположения приемных ячеек деки

При выполнении эксперимента по вибрационной сепарации пробы минерального сырья определялась масса сырья, попавшего в верхние и нижние приёмные ячейки деки. Далее определялся гранулометри ческий состав продуктов сепарации на ситовом анализаторе А12 и измерялась масса мелкой и крупной фракции в верхних и нижних приёмных ячейках сепаратора. На основе полученных данных рассчитывались основные показатели процесса сепарации: содержание, выход и извлечение ценного компонента (мелкой фракции). Статистическая обработка результатов осуществлялась с помощью программного комплекса «^айБйса». Эффективность разделения оценивалась по критерию Хенкока.

Целью данного исследования являлось изучение процесса сепарации на вибродеке при ее неравномерном движении и выявление режимов работы, пригодных для практического использования.

Эксперименты проводились на неотбалансиро-ванном виброоргане, при этом амплитуда колебаний в верхней и нижней части деки была различной. На одной части деки (вверху или внизу) обеспечивалась оптимальная амплитуда колебаний (при равномерном движении деки для л=1700 кол./мин она составляет А « 0,6 мм [5]). На другой части деки амплитуда колебаний устанавливалась больше или меньше оптимального значения.

Неравномерное движение деки обеспечивалось установкой дополнительной массы в верхней части вибродеки. Величина центробежной силы вибраторов изменялась путем регулировки массы дебалансов и эксцентриситета.

Рассмотрим полученные результаты. При первом варианте неравномерного режима движения деки полная амплитуда колебаний в верхней части деки была меньше амплитуды колебаний в нижней ее части. В верхней части она составляла А=0,43 мм, в нижней части - А=0,63 мм (рис. 3). При этом угол вибрации в верхней части деки составлял в = 12°, в нижней - в = 53°. Вертикальное ускорение вибродеки в верхней части было меньше ускорения свободного падения.

При данном режиме наблюдается нарушение процесса разделения минерального сырья вследствие малого вертикального ускорения виброоргана в его верхней части. Движение минерального сырья в средней части виброоргана практически прекращается.

Рис. 3. Схема деки вибросепаратора

Самая мелкая фракция минеральной смеси ещё продолжает движение с очень малой скоростью, и ближе к верхней части стола движение вверх по деке прекращается. Под действием поперечного наклона деки материал медленно смещается к правому краю деки и попадает в боковые приемные ячейки. Крупная фракция совершает движение в сторону нижних и боковых приёмных ячеек, а самые крупные частицы сразу начинают двигаться к нижним приёмным ячейкам.

При этом режиме движения деки на начальной стадии процесса обеспечивались высокие показатели обогащения (рис. 4). Однако, несмотря на это, данный режим нельзя рекомендовать к практическому использованию, так как процесс движения материала в верхней части деки протекает очень медленно вследствие малого вертикального ускорения вибродеки, поэтому неизбежно скопление исходного материала на вибродеке при его непрерывной подаче и нарушение процесса разделения.

С целью увеличения амплитуды колебаний деки по всей длине при сохранении данной неравномерности ее движения была увеличена центробежная сила вибраторов. В результате полная амплитуда колебаний в верхней части виброоргана составила А=0,67 мм

(в = 14°), в нижней - А=0,97 мм (в = 560). При данном режиме реализуется устойчивый процесс движения частиц с отрывом от виброоргана в нижней части деки. Однако вертикальное ускорение вибродеки в верхней части виброоргана остается недостаточным, поэтому скорость движения частиц значительно снижается. Показатели процесса обогащения приводятся на рис. 4.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что при существенном увеличении амплитуды колебаний деки недостатки предыдущего режима сепарации в целом не были устранены, что также не позволяет рекомендовать данный режим работы к практическому использованию. При этом более интенсивный режим движения нижней части деки приводит к снижению качества сепарации, так как крупные частицы попадают в верхние приемные ячейки, засоряя мелкий класс.

Во втором варианте неравномерного движения деки амплитуда колебаний её верхней части была больше амплитуды колебаний нижней (рис. 5). Полная амплитуда колебаний в верхней части виброоргана

составляла А=0,95 мм (в = 440), в нижней - А=0,60

мм (в = 23°). При данном режиме наблюдается широкий веер движения частиц минеральной смеси. Крупная фракция попадает в нижние приёмные ячейки, мелкая фракция вследствие большего вертикального ускорения в верхней части стола приобретает большую скорость движения и попадает в верхние приёмные ячейки виброоргана (см. рис. 4).

Рис. 4. Показатели процесса обогащения

Рис. 5. Схема деки вибросепаратора

Данный режим характеризуется высоким качеством и производительностью процесса вибросепарации. Частицы быстро удаляются от места подачи материала, распределяясь по траекториям движения в зависимости от крупности, образуя широкий веер траекторий. По мере движения вверх по деке скорость движения частиц быстро увеличивается. Таким образом, более интенсивный режим движения частиц позволяет увеличить производительность сепаратора без потери качества. Для сравнения на диаграмме (см. рис. 4) приводятся показатели процесса обогащения для случая равномерного движения деки [5].

При уменьшении центробежной силы амплитуда колебаний уменьшается и составляет вверху деки А=0,63 мм, внизу - А=0,39 мм. Вертикальное ускорение в нижней части виброоргана значительно ниже ускорения свободного падения, в связи с чем происходит нарушение процесса разделения минеральной смеси, практически вся масса которой (после её подачи на виброорган) поступает в нижние приёмные ячейки (см. рис. 4).

Эксперименты, проведенные на других частотах колебаний деки, показали аналогичные результаты.

Таким образом, обобщая результаты исследования, можно сделать следующие выводы. Использование режима неравномерного движения деки при определенных условиях позволяет повысить производительность сепаратора (на 20-30%) и качество разделения. К практическому использованию можно рекомендовать вариант неравномерного движения деки, при котором амплитуда колебаний верхней её части больше, чем нижней. При этом режим движения нижней части деки должен соответствовать оптимальному режиму, установленному для случая равномерного движения. Амплитуда колебаний верхней части деки увеличивается на 40-60 %, например, путем смещения центра тяжести подвижной части сепаратора выше линии действия центробежной силы вибраторов.

1. Лапшин. В.Л., Байбородин Б.А. Аналитическое моделирование процесса разделения руд на вибродеке. Иркутск: Изд-во ИрГТУ,1997. 119 с.

2. Лапшин В.Л., Демаков Е. И., Тельнов Н. В. Исследование неравномерности движения деки вибросепаратора // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: материалы Международ. науч.-техн. конф. Екатеринбург : Форт Диалог-Исеть, 2008. С. 214-219.

3. Лапшин В.Л., Демаков Е.И., Тельнов Н.В. Влияние неравномерности движения деки на процесс вибросепарации минерального сырья // Современные технологии освоения

Библиографический список

минеральных ресурсов: материалы XI Международ. конф. (МК-6). Красноярск, 2008. С. 231-237.

4. Демаков Е. И. Лабораторный вибрационный сепаратор с инерционным виброприводом // Вестник ИрГТУ. 2007. № 1 (29). Т.2. С. 14-17.

5. Лапшин В.Л., Тельнов Н.В. Исследование влияния амплитуды колебаний деки на процесс вибросепарации слюдяного сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд-во МГГУ, 2010. С. 251-256.

УДК 622.271.4:53.01

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПЕРАТИВНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ГОРНЫХ МАШИН

А. С. Леоненко1

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Предложен метод оперативного определения постоянных времени элементов и контуров систем регулирования горных машин, что позволяет обеспечить оперативный контроль качества их настройки. Метод и алгоритмы достаточно просты и легко реализуемы современными средствами автоматизации. Ил. 4. Табл. 1. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: сезонная наладка систем регулирования; постоянные времени электромеханических систем; метод определения постоянных времени.

1Леоненко Алексей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры систем управления электромеханическим оборудованием горных предприятий, тел.: (3952) 405101, (3952) 423612, 613588, e-mail: suemogp@istu.irk.ru, idfix3@yandex.ru Leonenko Alexey, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the chair of Control Systems for Electromechanical Equipment of Mining Enterprises, tel.: (3952) 405101, (3952) 423612, 613588, e-mail: suemogp@istu.irk.ru, idfix3@yandex.ru