УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕЛЮЩИХ ШАРОВ НА УДАРНУЮ СТОЙКОСТЬ

Полезная модель относится к металлургическому производству, в частности к устройствам механических испытаний на ударную стойкость.
Известно авторское свидетельство [1] «Маятниковый копер для испытания изделий на удар» SU 1250865 А1 МПК G01M 7/08 (2000.01), опубл. Бюл. № 15.08.1986, содержащий станину, установленную на ней наковальню, маятник в виде подвешенной к станине штанги с бойком, установленным на конце штанги с возможностью отделения от нее при соударении бойка с наковальней, ограничитель перемещения штанги, причем боек выполнен в виде шара и свободно подвешен на оси качания штанги посредством троса, конец которого соединен с бойком в центре шара, а элемент для установки бойка на конце штанги выполнен в виде охватываюшей шар вилки, расстояние между зубьями которой достаточно для свободного прохода между зубьями наковальни.
Недостатком изобретения является то, что боёк закреплен на оси качания штанги, шар при этом не имеет свободного падения с определенной высоты, что необходимо для имитации процесса работы шаров в шаровых мельницах и позволяет увеличить имитацию динамической способности шара и учитывать работу не только кинетической, но и потенциальной энергии удара, кроме того в данной установке возможно проведения испытания только одного шара одновременно.
Известно авторское свидетельство [2] «Cтенд для испытаний на сопротивление усталости надрессорных балок тележек грузовых вагонов» №868420 А1, МПК G01M 17/00, опублик 30.09.1981, Cтенд для испытаний на сопротивление усталости надрессорных балок тележек грузовых вагонов включающий опоры, жестко закрепленные на основании, и нагружающее устройство. Опоры выполнены в виде двух неподвижных П-образных стоек, взаимодействующих с концами надрессорной балки, и одной центральной опоры для поддержания подпятниковой зоны надрессорной балки. Нагружающее устройство выполнено в виде гидроцилиндра, смонтированного на верхней части одной из стоек, и пружинного комплекта, смонтированного на верхней части другой стойки.
Известно изобретение [3] «Стенд для испытаний на сопротивление усталости надрессорных балок тележек грузовых вагонов» патент RU №2415395 C1 , МПК G01M 17/08 (2006.01) опубл. 27.03.2011Бюл. № 9, включающее, по меньшей мере, одну опору, жестко закрепленную на основании, и нагружающее устройство, причем он дополнительно содержит цилиндрические катки для установки на них надрессорных балок, зафиксированные на опоре, фасонные прокладки для размещения между испытываемой надрессорной балкой и цилиндрическими катками и пневмопульсатор, установленный на основании и соединенный с магистралью со сжатым воздухом, при этом нагружающее устройство выполнено в виде рамы вагона, снабженной креплениями для установки, по меньшей мере, одного мерного груза и пятниками для размещения на подпятниках испытываемых надрессорных балок, а пневмопульсатор установлен с возможностью воздействия на шкворневую балку рамы вагона.
Недостатком изобретений АС №868420 А1 и RU №2415395 C1 является то, что одновременно проходит испытание только один испытуемый образец (в виде рессорной балки), также данное изобретение не позволяет испытывать более компактные и менее устойчивые элементы, как мелющие шары.
Известна заявка на изобретение [4] «Устройство для испытаний на удар мелющих тел» RU 94037362 A1, МПК G01М7/00, опубл. 20.08.1996, содержащее станину, установленную на ней наковальню, в гнезде которой крепится один из испытываемых шаров, подвижный рычаг, на бойковом конце которого закреплен второй из испытываемых шаров и вращающийся кулак, контактирующий с роликом, закрепленным на подвижном рычаге, отличающееся тем, что на станине установлен упругий элемент, связанный с подвижным рычагом.
Недостатком данного изобретения является то, что используется механический рычажный механизм в качестве исполнительного, а не свободное падение шара, что исключает имитацию процесса работы шаров в шаровых мельницах. Также недостатком является то, что одновременно возможно испытание только одного шара.
Известен [5] «Способ испытания мелющих шаров на ударную стойкость» патент RU 2759709 С1, МПК G01M 7/08 , G01N 3/34 , опубл. 17.11.2021 Бюл. № 32, где происходит комплексное испытание 2-х испытуемых шаров, многократно соударяющихся между собой на протяжении всего времени испытания.
Недостатком данного изобретения является то, что шары закреплены, что исключает свободное падение и имитацию процесса работы шаров в шаровых мельницах, а также учитывает работу только кинетической энергии удара.
Наиболее близким (прототипом) по технической сущности к заявленному устройству, по количеству сходных признаков, является установка Mintec, описанная в статье Moema, J.S., Papo, M.J., Slabbert, G.A., and Zimba, J. Grinding media quality assurance for the comminution of gold ores. // World Gold Conference 2009, The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, - 2009. – 27-34pp., где испытание мелющих шаров происходит на установке, с падающим шаром, многократно повторяющегося цикла
Недостатком этого устройства является то, что отсутствует возможность производить испытания одновременно нескольких шаров различных диаметров. Также недостатком данной установки является то, что для всех диаметров шаров падение производится с одной высоты, что исключает имитацию высоты падения в соответствующих мельницах, рассчитанных на определенный диаметр шара.
Предлагается использовать свободное падение мелющего шара с заданной высоты, как это происходит при работе в шаровых мельницах при измельчении руд и прочих материалов с многократным повторением данной операции.
Технический результат, на достижение которого направлена предполагаемая полезная модель, является преждевременное выявления дефектных партий мелющих шаров при испытании на ударную стойкость.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для испытания мелющих шаров на ударную стойкость, включающая основание (2), соединенное с приемным желобом (3), и транспортер (4) для подъема мелющих шаров (1), отличающаяся тем, что транспортер (4) для подъема мелющих шаров (1) выполнен под наклоном относительно вертикальной оси в сторону основания (2) под углом не менее 45° и дополнительно содержит наклонный желоб (5), примыкающий к транспортеру (4) для подъема мелющих шаров (1) со стороны основания (2), при этом нижняя часть наклонного желоба (5) соединена с приемным желобом (3) таким образом, чтобы обеспечить возможность перемещения мелющих шаров (1) из основания (2) в транспортер (4), а верхняя часть наклонного желоба (5) имеет прорезь (7) с установленными в ней наклонными лотками (6) для скатывания по ним мелющих шаров (1) соответствующего диаметра, причем прорезь (7) имеет расширение по ходу движения мелющих шаров (1), и ширина прорези (7) зависит от размера испытуемого мелющего шара (1),
Кроме того, транспортер (4) для подъема мелющих шаров (1) может представлять собой как ковшевой, лоточный, цепной транспортер с электромеханическим приводом.
Кроме того, основание (2) может быть выполнено из цельного твердого элемента в виде чугунной или стальной плиты.
Кроме того, основание (2) может быть выполнено в виде стационарно установленных на нем твердых тел, в том числе мелющих шаров (1) соответствующей твердости, для имитации соударения мелющих шаров (1) друг о друга.
Кроме того, основание (2) может иметь подставки (8) разной высоты, установленные в месте падения мелющих шаров (1) определенного диаметра.
Техническая сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
- фиг.1 – установка испытания падающим шаром вид 1;
- фиг.2 – установка испытания падающим шаром вид 2.
Позиции по чертежам:
мелющий шар;
основание;
приемный желоб;
транспортер;
наклонный желоб:
наклонный лоток;
прорезь;
подставки.
Установка для испытания мелющих шаров на ударную стойкость содержит основание (2), соединенное с приемным желобом (3), наклонный желоб (5), примыкающий к транспортеру (4), наклонные лотки (6) с прорезью (7).
Основание (2) изготовлено из твердого материала, например, из стали (так как сталь имеет достаточную ударную вязкость от разрушения при ударе) для того, чтобы выдержать нагрузку при во время испытаний при падении мелющего шара1.
Основание (2) имеет прямоугольную форму, причем два коротких и один длинный край отогнуты вверх, для того чтобы мелющие шары (1) не вываливались из установки, а другой длинный край жестко соединен с приемным желобом (3) для транспортировки мелющих шаров в транспортер (4).
Транспортер (4) выполнен из стальной цепи с ковшами для обеспечения устойчивости.
Транспортер (4) для подъема мелющих шаров (1) выполнен под наклоном относительно вертикальной оси в сторону основания (2) под углом не менее 45° для того, чтобы шар поднимался на высоту, и затем обеспечивалось его скатывание для возвращения в начальную позицию.
При величине угла наклона транспортера (4) более 45° (происходит нормальный подъем шара).
При величине угла наклона транспортера (4) менее 45° (происходит медленный подъем шара, и после его падения он длительное время перекатывается в начальную позицию, при этом высота такого транспортера будет ограничена габаритами установки).
Наклонный желоб (5), примыкает к транспортеру (4) для подъема мелющих шаров (1) со стороны основания (2), при этом нижняя ее часть соединена с приемным желобом (3) таким образом, чтобы обеспечивать возможность перемещения мелющих шаров (1) из основания (2) в транспортер (4), а верхняя часть наклонного желоба (5) имеет прорезь (7) с установленными в ней наклонными лотками (6) для скатывания по ним мелющих шаров (1) соответствующего диаметра.
Прорезь (7) имеет расширение по ходу движения мелющих шаров (1) и ширина прорези (7) зависит от размера испытуемого мелющего шара (1).
Полезная модель работает следующим образом.
Мелющие шары (1) помещаются в циклическую предлагаемую испытательную установку (фиг.1, фиг.2). Испытуемый мелющий шар (1) под действием силы тяжести скатывается с основания (2) в приемный желоб (3), по которому перемещается к транспортеру (4) и поднимается под углом отличным от вертикали по наклонному желобу (5). При том, что в наклонном желобе (5) имеется прорезь (7), с увеличивающейся шириной, в тот момент, когда ширина прорези (7) достигает диаметра мелющий шара (1), мелющий шар (1) выпадает и попадает в определенный лоток (6), по которому скатывается и падает с определенной высоты в определенное место основания (2), затем цикл повторяется.
Данная установка позволяет испытывать одновременно несколько шаров различного диаметра, что увеличивает производительность испытания.
Для проведения испытаний от партии отбирают шары из различных мест партии.
Геометрические размеры, качество поверхности и технические характеристики шаров должны соответствовать ГОСТ 7524-2015.
Мелющие шары (1) для проведения испытания помещаются в испытательную установку и испытываются многократным падением с высоты, для определения их суммарной ударной стойкости.
Количество падений мелющих шаров (1) задаётся контроллером в зависимости от необходимой суммарной энергии удара воспринимаемого шаром.
Мелющие шары (1) считаются выдержавшими испытания, если заданного количества падений они не раскололись или на их поверхности нет трещин, видимых без применения увеличительных приборов. Также в случае контроля износа мелющих шаров (1) для каждого испытуемого мелющего шара (1) определяется суммарное уменьшение его массы после определенного количества падений.
Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении по их функциональному назначению. Следовательно, предлагаемая полезная модель соответствует критерию «изобретательский уровень».
Таким образом, использование заявленной полезной модели установка для испытания мелющих шаров на ударную стойкость обеспечивает:
- возможность производить испытание одновременно
мелющих шаров нескольких диаметров, без их соударения между собой, что увеличивает её производительность.
- падение мелющих шаров может
происходить в течение множества циклов, при этом цикличность испытаний позволяет исключить нахождение человека в процессе испытаний, которое может длиться несколько суток.
Источники информации:
[1] Авторское свидетельство SU 1250865 А1 «Маятниковый копер для
испытания изделий на удар», МПК G01M 7/08 (2000.01), опубл., бюл. № 15.08.1986;
[2] Авторское свидетельство №868420 А1 «Cтенд для испытаний на сопротивление усталости надрессорных балок тележек грузовых вагонов», МПК G01M 17/00;
[3] Патент RU 2415395 C1 Стенд для испытаний на сопротивление
усталости надрессорных балок тележек грузовых вагонов;
[4] Заявка RU 94037362 A1 на изобретение «Устройство для испытаний на
удар мелющих тел», МПК G01М7/00, опубл. 20.08.1996;
[5] патент RU 2759709 С1 «Способ испытания мелющих шаров на
ударную стойкость RU 2759709 МПК G01M 7/08 , G01N 3/34 , опубл. 17.11.2021 Бюл. № 32;
[6] Moema, J.S., Papo, M.J., Slabbert, G.A., and Zimba, J. Grinding media quality assurance for the comminution of gold ores. // World Gold Conference 2009, The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, - 2009. – 27-34pp.