|
2.3. Определение степени влияния случайной величины массы шаров на кинематические параметры мелющей загрузки. Силовое воздействие на конструкцию мельницы характеризуется силами, обусловленными ударным воздействием шаров на стенки помольной камеры. Движение мелющей загрузки можно описать следующим образом. В какой-то момент загрузка отрывается от стенки помольной камеры, что эквивалентно состоянию удара: мгновенно меняется колеблющаяся масса. На определённое время загрузка оказывается в положении невесомости, а затем происходит абсолютно неупругий удар о верхнюю стенку помольной камеры ближайшего к ней слоя шаров. Причём шары как бы нанизываются друг на друга, и в какой-то момент загрузка представляет собой одно целое. Затем она движется вниз вместе с камерой, после чего камера начинает подниматься и сталкивается с нижним слоем шаров мелющей загрузки. Снова происходит абсолютно неупругий удар и вся загрузка поднимается вверх. Цикл заканчивается. Основной процесс измельчения материала происходит в момент, когда шары движутся по направлению к верхней и нижней частям камеры и частично к боковым частям. Характер нагружения камеры является стохастическим, при котором различные части мелющей загрузки воздействуют в разные времена неравномерно на стенки помольной камеры. Тем не менее из-за циклического изменения нагрузки, обусловленной поступательным движением камеры по круговой траектории, пространственную неравномерность нагружения можно считать периодической по времени. Для статического анализа конструкции мельницы можно рассмотреть квазистатические нагрузки, действующие в различные времена. Вместе с тем кинематические параметры мелющей загрузки, в частности, ускорения шаров, носят вероятностный характер и зависят от многих факторов. Для определения степени влияния различных факторов на ускорение шара 47 |
Применим описанный выше алгоритм использования метода конечных элементов для определения прочностных параметров помольной камеры вибрационной мельницы. 2.2. Исследования напряжённого состояния помольной камеры вибрационной мельницы Геометрическая модель конструкции вибромельницы показана на риунке 2.1. Основными ее силовыми элементами являются помольная камера, несущая рама, приводной вал с подшипниковыми узлами и дебалансами и пружины, обеспечивающие колебательные движения мельницы при работе двигателя. Опыт эксплуатации вибромельниц показывает, что наиболее слабыми местами с точки зрения прочности и долговечности конструкции являются подшипниковые узлы, несущая рама и помольная камера. В настоящей работе решено было остановиться на рассмотрении вопроса о прочности помольной камеры, т. к. именно на неё первоначально передаётся действие ударных сил со стороны мелющей загрузки. Кроме того, в МГГУ накоплен большой опыт в исследовании динамики мелющей загрузки и созданы предпосылки для начала исследований по определению влияния динамических параметров загрузки на прочностные характеристики помольной камеры [13, 26, 40. 45. 46, 56, 65, 69, 90, 91, 120, 121]. В частности, группой исследователей под руководством проф. Дмитрака Ю.В. было разработано устройство по определению динамических характеристик мелющей загрузки [61, 62]. Впервые стало возможно получить картину распределения сил, действующих на стенку' помольной камеры. Эти данные легли в основу настоящей работы. Силовое воздействие на конструкцию мельницы характеризуется силами, обусловленными ударным воздействием шаров на стенки помольной камеры. Движение мелющей загрузки можно описать следующим образом. 32 40 В какой-то момент загрузка отрывается от стенки помольной камеры, что эквивалентно состоянию удара: мгновенно меняется колеблющаяся масса. На определённое время загрузка оказывается в положении невесомости, а затем происходит абсолютно неупругий удар о верхнюю стенку помольной камеры ближайшего к ней слоя шаров. Причём шары как бы нанизываются друг на друга, и в какой-то момент загрузка представляет собой одно целое. Затем она движется вниз вместе с камерой, после чего камера начинает подниматься и сталкивается с нижним слоем шаров мелющей загрузки. Снова происходит абсолютно неупругий удар и вся за!рузка поднимается вверх. Цикл заканчивается. Основной процесс измельчения материала происходит в момент, когда шары движутся по направлению к верхней и нижней частям камеры и частично к боковым частям [68, 72, 110]. Пусть амплитуда радиальной составляющей в нижней части оболочки равняется F ь а в верхней части F2. На шар действуют: 1) Нормальная переносная составляющая силы инерции, где ап енормальное переносное ускорение, ап есо] R, следовательно: (2.17) где о)е угловая скорость вращения камеры; 2) Тангенциальная переносная составляющая силы инерции, (2.18) при установившемся движении FJ =0; 3) Нормальная относительная составляющая силы инерции, (2.19) так как относительное движение является прямолинейным, то ап= 0 и F= 0. 4) Кориолисова составляющая силы инерции, Ft = 2тЗе х vr, ц( (2.20) где vr относительная скорость шара; так как (be JL v,, то = 2mcof • иг. На рисунке 2.2 показаны силы, действующие на центр масс мелющей загрузки, зафиксированной в определённом положении. На рисунке 2.3,а показана эпюра распределения нагрузок, действующих на стенки помольной камеры, для этого положения, а на рисунке 2.3,6 эпюра распределения нагрузок, действующих на стенки помольной камеры, на примере переносной составляющей силы инерции. Нагрузки состоят из радиальной составляющей, которая пропорциональна массе ударных шаров, квадрату возбуждающей частоты колебаний и радиусу камеры и силы Кориолиса, направленной по касательной к оболочке. Расчёты показывают, что нормальная переносная составляющая силы инерции и сила Кориолиса являются величинами большего порядка по сравнению с остальными силами, действующими на мелющую загрузку. Поэтому именно эти силы в дальнейшем учитываются при проведении прочностных расчетов конструкции вибромельницы. Характер нагружения камеры является стохастическим, при котором различные части мелющей загрузки воздействуют в разные времена неравномерно на стенки помольной камеры. Тем не менее из-за циклического изменения нафузки, обусловленной поступательным движением камеры по круговой траектории, пространственную неравномерность нагружения можно считать периодической по времени. Для статического анализа конструкции мельницы можно рассмотреть квазистатические нагрузки, действующие в различные времена. Вместе с тем значения сил, действующих на стенку помольной камеры со стороны мелющей зафузки, носят вероятностный характер и зависят прежде всего от массы шаров, вступающих в контакт со стенкой помольной камеры в данный момент времени. Таким образом, для составления |