УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОУДАРНОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для экспериментально-исследовательских работ, связанных с изучением процессов виброударного разрушения горных пород.
Из литературы известны установки, стенды для исследования ударного и виброударного разрушения (см., например, ГОСТ 21153.1-75; Н.Г. Гринчар, Е.П. Щеблыкин. Строительные и дорожные машины. Методические указания к лабораторным работам и практическим занятиям (часть 1). - М.: МИИТ, 2005. - 16 с.).
Известен прибор определения крепости (ПОК), состоящий из стакана, вставленного в него трубчатого копра, внутри которого помещается гиря массой 2,4±0,01 кг с ручкой, привязанной к гире шнуром. Трубчатый копер имеет в верхней части отверстия, в которые вставляются штифты, ограничивающие подъем гири. В комплект прибора входит объемомер, состоящий из стакана и плунжера со шкалой измерений с диапазоном показаний от 0 до 150 мм вдоль его продольной оси; сито с сеткой №05 по ГОСТ 6613-73 для просеивания породы после дробления (см. ГОСТ 21153.1-75). Данный прибор позволяет определять коэффициент крепости по Протодъяконову для классификации пород по его значению с последующей возможностью использования полученных значений коэффициента крепости в технической документации при расчетах и проектировании различных горных работ.
Известные из уровня техники приборы позволяют определить степень дробления материала, энергоемкость процесса разрушения. Однако данные приборы позволяют изучать параметры только ударного разрушения горных пород.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является вибрационная щековая дробилка, содержащая установленный при помощи упругих опор на раме дробящий механизм, включающий активную с вибратором и реактивную щеки, закрепленные на разъемных хомутах с помощью многогранных торсионов, и боковые стенки, образующие со щеками камеру дробления, при этом боковые стенки жестко закреплены на раме, а камера дробления расположена под углом к ней (см. Саблин Р.А. Обоснование рациональных параметров вибрационной щековой дробилки с наклонной камерой дробления: дисс. … канд. тех. наук: 05.05.06 - СПб., 2009 - 100 с.). Конструкция по прототипу позволяет изучать виброударное разрушение, определять влияние частоты вибраций на степень измельчения исходного материала и на производительность процесса дезинтеграции материала.
Недостатком прототипа является отсутствие поворотного механизма для изменения угла наклона дробящего оборудования, что не позволяет изучать влияние угла наклона дробящего оборудования на производительность процесса дезинтеграции материала и степень измельчения исходного материала, а также не дает возможности выявить параметры наиболее эффективного процесса дробления, обеспечивающего высокую степень измельчения исходного материала при обеспечении высокой производительности дробилки.
Задача заявляемой полезной модели - создание конструкции установки для исследования виброударного разрушения горных пород, позволяющей исследовать параметры процесса разрушения материала (слоя материала) виброударным методом (производительность, степень дробления, удельный расход электроэнергии и т.п.) за счет осуществления возможности изменения угла наклона дробящего оборудования и частоты воздействия дробящего механизма на исходный материал.
Поставленная задача решается тем, что установка для исследования виброударного разрушения горных пород, содержащая опорную раму, дробящий механизм, в отличие от прототипа,дополнительно содержит корпус, механизм поворота и фиксации корпуса относительно опорной рамы, дебалансные вибраторы, трехосевые инерционные датчики, причем дробящий механизм состоит из верхней и нижней дробящих щек, которые установлены на корпусе с помощью пружинных опор и соединены между собой с помощью пружин, при этом на каждой дробящей щеке установлены дебалансные вибраторы и трехосевые инерционные датчики.
На каждой дробящей щеке может быть установлено, по крайней мере, по два дебалансных вибратора и, по крайней мере, один трехосевой инерционный датчик.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
- на Фиг. 1 схематично изображена установка для исследования виброударного разрушения горных пород,
- на Фиг. 2 схематично изображена установка для исследования виброударного разрушения горных пород в наклонном состоянии.
Установка для исследования виброударного разрушения горных пород содержит опорную раму 1, корпус 2 и механизм поворота и фиксации 3 корпуса 2 относительно опорной рамы 1. Дробящие щеки - верхняя 4 и нижняя 5 установлены на корпусе 2 с помощью пружинных опор 6 и соединены между собой пружинами 7. На каждой дробящей щеке 4 и 5 установлены по два дебалансных вибратора 8 и по одному трехосевому инерционному датчику 9. Для увеличения дробящей силы для определенных типов горной породы целесообразно применять дебалансные вибраторы более высокой мощности, а не увеличивать их количество.
Снабжение каждой дробящей щеки одним трехосевым инерционным датчиком 9 достаточно для осуществления измерений угла наклона дробящего механизма, ударных нагрузок от действия дробящего механизма и вибрации. При необходимости целесообразно не увеличивать количество датчиков, а использовать трехосевой инерционный датчик, обеспечивающий более высокую точность измерений.
Установка для исследования виброударного разрушения горных пород работает следующим образом.
Исходный материал поступает между дробящими щеками 4 и 5 для дробления. Дебалансные вибраторы 8, работающие в противофазе, приводят в движение дробящие верхнюю 4 и нижнюю 5 щеки, установленные на корпусе 2, за счет пружинных опор 6 и пружин 7, осуществляя, таким образом, дробление материала. Угол наклона дробящего механизма, расположенного в корпусе 2 и состоящего из верхней 4 и нижней 5 дробящих щек, регулируют с помощью механизма поворота и фиксации 3 относительно опорной рамы 1. С помощью трехосевых инерционных датчиков 9 измеряют угол наклона дробящего механизма, ударные нагрузки от действия дробящего механизма и вибрацию. Измельченный материал под действием гравитационных сил затем выводится из дробящего механизма установки.
Анализируя полученные результаты измерений исследуемых параметров, можно получить реальную картину процесса виброударного разрушения и построить математическую модель процесса разрушения материала в установках с виброударным методом разрушения.
Заявляемая конструкция установки для исследования виброударного разрушения горных пород позволяет исследовать различные режимы процесса разрушения материала и получить более полную информацию о протекании процесса разрушения материала за счет возможности регулирования частоты вращения дебалансных вибраторов 8 и изменения угла наклона дробящего оборудования. Обработка результатов измерений с помощью специальных программ для ЭВМ позволяет получить значения средней скорости слоя, производительности и удельной энергоемкости процесса дробления, степени измельчения при различной частоте дебалансных вибраторов, угла наклона дробящего оборудования. Таким образом, с помощью заявляемой установки для исследования виброударного разрушения горных пород можно определить наиболее значимые параметры процесса измельчения горных пород: угол наклона и частоту вибрации, обеспечивающие эффективный процесс дробления, при котором достигается высокая степень измельчения материала при одновременной высокой производительности дробилки.