Дослідження напруженого стану барабана млина самоподрібнення в полі відцентрових сил

Abstract

Метою цієї роботи є одержання моделей напруженого стану елементів барабана млина самоподрібнення з використанням теорії подібності та імітацією навантаження в полі відцентрових сил. Метод дослідження – фізичне моделювання роботи барабана млина самоподрібнення. При цьому експериментальні дослідження напруженого стану моделі барабана млина самоподрібнення виконані на спеціальному стенді, що складався з центрифуги, в якій навантажується модель барабана. Для вимірювання напруження застосовувалися тензорезистори опору 100 Ом і базою 10 мм, зʼєднані за напівмостовою схемою, та комплект тензометричної апаратури, що складаєть ся з блоку живлення, підсилювача 8АН4-7м і осцилографа Н-700. Експериментально одержані епюри розподі лу напружень в елементах конструкції барабана млина, зокрема, торцевих стінках і обичайці барабана, а також у ребрах жорсткості стінок і обичайки. Визначено значення напружень у всіх замірних точках моделей барабанів без ребер жорсткості і з ребрами. Аналіз впливу ребер жорсткості і типу опор підшипників на напружений стан барабана млина показує, що напруження в торцевій стінці барабана млина мають знакозмінний характер і збільшуються до цапфи. Посилення тільки торцевої стінки радіальними ребрами жорсткості приводить до зниження напружень у стінці на 20%. Підсилення барабана млина сумірними ребрами жорсткості на торцевій стінці та оби чайці приводить до зниження напружень у торцевій стінці на 35–50% і зменшення концентрації напружень біля цапфи. Застосування сферичних самоустановлювальних опор підшипників барабана дозволяє суттєво знизити напруження в торцевих стінках, підвищити міцність, надійність та довговічність барабана. Встановлено вплив типу опор підшипників (вальниці) і ребер жорсткості на характер розподілу напружень у барабані млина. Одержані результати можуть бути використані у разі модернізації наявних і оптимізації конструкції нових млинів самоподрібнення.

The purpose of this work is to obtain models of the stressed state of the drum elements of the autogenous mill using the theory of similarity and imitation of the load in the field of centrifugal forces. The method of investigation is the physical simulation of the work of the drum of a autogenous mill. At the same time, experimental studies of the stress state of the drum model of a autogenous mill are performed on a special bench consisting of a centrifuge in which the drum model is loaded. To measure stresses, tensoresistors of resistance of 100 Ohms and a base of 10 mm connected by a half-bridge scheme were used, and a set of strain gauges consisting of a power unit, an amplifier 8AN4-7m and an oscillograph N-700. Experimentally obtained stress distribution diagrams in the elements of the mill drum design, in particular, the end walls and drum shell, as well as in the ribs of wall and shell stiffness. The stress values in all the measuring points of the drum models without stiffeners and with ribs are determined. Analysis of the influence of the stiffeners and the bearing support type on the stressed state of the mill drum shows that the stress in the end wall of the mill drum is of an alternating nature and increases to a pin. The reinforcement of only the end wall by the radial stiffeners results in a reduction in stresses in the wall by 20%. The strengthening of the mill drum with commensurable stiffeners on the end wall and shell leads to a reduction of stresses in the end wall by 35–50% and a decrease in stress concentration in the trunnion. The use of spherical self-aligning bearings of the drum bearings allows to significantly reduce stresses in the end walls, to increase the strength, reliability and durability of the drum. The influence of the bearing type and the stiffeners on the nature of the distribution of stresses in the mill drum is established. The results obtained can be used to modernize and optimize the design of new autogenous mills.