Арсентьев В.А., Вайсберг Л.А., Зарогатский Л.П., Шулояков А.Д. Производство кубовидного щебня и строительного песка с использованием вибрационных дробилок
Подождите немного. Документ загружается.
ЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
ВИБРОИНЕРЦИОННОГОМЕТОдА
ДЕЗИНТЕГРАЦИИ
ТВЕРДЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Развитие
процессов
дезинтеграции
различных
твердых
материалов
уже
длительное
время
идет
в
основном
по
пути
усовершенствования
механи
ческих
способов
дробления
и
измельчения.
При
всем
принципиальном
раз
личии
физических
эффектов,
положенных
в
основу
известных
промыш
ленных
способов
дробления
и
измельчения,
их
организация
сводится
к
созданию
в
разрушаемом
объекте
поля
деформаций
и
напряжений,
пре
вышающих
предельные
прочностные
характеристики
материала
и
на
правленных
на
разрыв
связей
кристаллической
решетки
с
образованием
поверхности
разрушения.
Нарушение
сплошности
кристаллической
решет
ки
требует
приложения
очень
высоких
нагрузок.
Для
кристаллических
оксидов,
например,
теоретически
это
соответствует
10-50
ГПа.
К
момен
ту
разрушения
подобный
уровень энергии
должен
быть
накоплен
между
слоями
атомов,
непосредственно
прилегающих
к
поверхности
разрушения.
Полезно
затраченной
считается
лишь
та
энергия,
которая
существует
пос
ле
разрушения
в
виде
свободной
энергии
новой
поверхности.
Поскольку
деформационное
поле
создается
во
всем
объеме
куска,
потенциальная
энергия
деформации
лишь
в
минимальной
доле,
сосредоточенной
вблизи
поверхности
разрушения,
затрачивается
полезно.
Подавляющая
же
часть
остальной энергии
рассеивается
в
виде
тепла,
поэтому
коэффициент
по
лезного
действия
дробления
и
измельчения
при
современной
их
органи
зации
не
превышает
нескольких
процентов.
Существующие
теоретические
представления
на
закономерности
про
цессов
дробления
и
измельчения
базируются
на
положениях
классической
механики
сплошной
среды.
При
этом
не учитывается, что
реальные
мате
риалы
состоят
из
многих
разнородных
фаз.
В
горных
породах
ими
явля
ются
кристаллические
блоки
различных
минералов,
в
металлических
и
ке
рамических
материалах
-
кристаллиты,
на
поверхностях
раздела
которых
происходит
резкое
изменение
изотропности
свойств.
В
принципиальных
конструктивных
решениях
традиционного
дробиль
но-измельчительного
оборудования
эти
существенные
факторы
во
внима
ние
не
принимаются.
Так, в
большинстве
промышленных
машин
исполь
зуются
сжимающие
нагрузки.
Между
тем,
горные
породы
и
другие
твердые
материалы,
как
правило,
имеют
высокую
прочность
на
сжатие.
Даже
наи
более
тяжелые
машины
с
жесткой
кинематической
схемой,
установленные
--------------------------
42
--------------------------
чаще
всего
на
мощных
фундаментах,
не
могут
разрушать
особопрочные
материалы.
Нагрузка,
как
правило,
сосредоточена
на
каждом
отдельном
куске
материала
по
одной
оси.
Это
обусловливает
низкую
степень
сокра
щения
размеров
за
один цикл
и
многостадиальность
процесса.
Место
при
ложения
нагрузки
является
случайным,
вследствие
чего
наблюдается
несе
лективное
интеркристаллитное
разрушение.
Энергия
тратится
не
только
на
развитие
имеющихся
на
пути
приложения
нагрузки
зародышевых
тре
щин,
но
и
на
разрыв
связей
на
неразупрочненных
участках
кристалличес
кой
решетки,
что
приводит
к
излишним
энергозатратам.
Анализ
показывает,
что
прогресс
в
развитии
теории
энергетически
эко
номного
разрушения
прочных
материалов
связан,
наряду
с
дальнейшим
развитием
механики
разрушения,
с
привлечением
новых
теоретических
пред
ставлений
физики
и
механики
разрушения
твердого
тела
на
атомно-молеку
лярном
уровне.
Новый
научный
подход
к
проблеме
прочности
деформиру-
-
емого
твердого
тела
с
учетом
его
неоднородности
и
наличия
·
несовершенств
(дефектов)
внутреннего
строения
сложился
сравнительно
недавно
с
целью
создания
особопрочных
конструкционных
материалов.
Он
заключается
в
разработке
научных
принципов,
исключающих
образование
в
местах
дефек
тов
зародышевых
трещин,
ведущих
к
разрушению
материала.
Этот
подход
должен
развиваться
в
следующем
направлении:
как
на
ос
нове
дефектов
структуры
материала
на
атомно-молекулярном
уровне
выз
вать
образование
зародышевых
трещин
на
поверхности
раздела
фаз и
осу
ществить
разрушение
преимущественно
по
межфазной
поверхности.
При
такой
физической
организации
процесса
разрушению
могут
подвергаться
материалы
со
сколько-угодно
высокими
прочностными
характеристиками,
без
излишнего
переизмельчения
кристаллов
или
кристаллитов
и,
следова
тельно,
с
минимальными
затратами
энергии,
с
высокой
степенью
сокра
щения
за
один рабочий
цикл
в
аппаратах,
не
требующих
создания
высо
кого
уровня
усилий.
Для
разработки
теоретической
модели
процесса
разрушения,
которая
создавалась
на
примере
минеральных
объектов,
наряду
с
макрохарактери
стиками,
описывающими
прочностные
свойства
куска
горной
породы,
вве
дены
характеристики,
определяющие
свойства
ее
микрокомпонентов-
кри
сталлов
слагающих
ее
минералов.
Под
механической
прочностью
понимается
способность
минерала
раз
рушаться
под
действием
напряжений
(внутренних
или
внешних)
по
де
фектам
структуры.
Эта
величина
определяется
соотношением
интер-
и
транскристаллитной
прочности.
Интеркристаллитная
прочность
характе
ризуется
напряжением,
при
котором
разрушение
руды
происходит
по
гра
ницам
зерен
минералов.
Транскристаллитная прочность
определяется
на
пpяжeHиeM'
при котором
разрушение
происходит
исключительно
по
объе
му
кристаллов,
а
не
по
границам
фаз.
Для
моделей
идеальных
кристаллов
интеркристаллитная
прочность
обусловлена
энергией
связи
атомов
на
поверхности
раздела.
Транскристаллитная
прочность
определяется
энер
гией
кристаллической
решетки.
Однако
практический
характер
разруше
ния
(транс-
или
интеркристаллитный)
будет
контролироваться
не
только
соотношением
механических
свойств
граничащих
фаз и
характером
гра-
------------------------
43
-------------------------
ниц
срастания,
но
и
более
тонкими
механизмами,
на
уровне структурных
искажений
кристаллической
решетки
минералов.
Процесс
разрушения
твердого
тела
многостадиален.
Он
начинается
в
дефектных
местах
срастания
кристаллических
блоков,
где
имеются
нару
шения
их
периодичности,
и
последовательно
проходит
следующие
ста
дии:
скопление
дефектов,
приводящее
к
локальной
концентрации
напря
жений;
образование
зародышевых
микротрещин,
т.
е.
разрыва
сплошности
соединения
кристаллических
блоков
на
отдельных
участках;
развитие
и
объединение
зародышевых
микротрещин
вплоть
до
об
разования
магистральной
трещины
разрушения;
разрушение
твердого
тела
на
несколько
частей.
Рациональная
организация
процесса
разрушения,
таким
образом,
дол
жна
предусматривать
оптимальные
условия
для
последовательного
проте
кания
каждой
из
указанных
стадий.
Низкий
КПД
существующих
процес
сов
дробления
и
измельчения
можно
объяснить
тем,
что
в
большинстве
случаев
эти
оптимальные
условия
и
последовательность
стадий
не
соблю
даются.
Действие
внешней
нагрузки
может
перемещать
этот
дефект
из
одного
участка
кристаллического
блока
в
другой,
и
в
конечном
итоге,
если
на
пути
перемещения
не
встречается
препятствий,
вывести
дислокацию
на
поверхность,
на
которой
образуется
ступенька
(рис.
17).
К
такому
беспре
пятственному
перемещению
дислокаций
(в
крайне
схематичном
виде)
сво
дится
механизм
пластической
деформации.
Экспериментально
установлено,
что
все
чистые
однородные
монокри
сталлы
вследствие
существования
дислокаций
испытывают
пластические
деформации
при
напряжении
по
крайней
мере
на
четыре
или
пять поряд
ков
ниже
расчетного
модуля
сдвига
этих
кристаллов.
Они
имеют
низкую
прочность,
а
перед
разрушением
испытывают
значительную
пластическую
деформацию,
на
которую
затрачивается
основная
часть
энергии,
сообща
емой
телу.
1
-
-+
L....L....L....L....L.....L....I
Т
2
I \ \
т
3 4
1+
I \
\+-
т
-
'-
-+
т
Рис.
17.
Возникновение
и
перемещение
дислокации
под
действием
внешней
нагрузки.
-
1
-отсутствие
дислокации;
2 -
появление
дислокации
;
3 -
движение
дислока
ции;
4 -
выход
дислокации
на
поверхность
кристалла.
-------------
44
-------------
У
большинства
горных
пород
разрушение
имеет
преимущественно
хруп
кий
характер,
но
все
они
обладают
и
некоторой
пластичностью,
которая
в
ряде
случаев
довольно
значительна.
Когда
в
деформированном
теле
появляется
трещина,
оба
ее
края
рас
ходятся
на
некоторое
расстояние.
При
этом
материал,
непосредственно
примыкающий
к
краям
трещины,
релаксирует,
напряжения
в
нем
умень
шаются
и
упругая
энергия
освобождается.
Область
релаксированной
части
блока
будет
приблизительно
соответствовать
по
площади
квадрату
со
стороной,
равной
длине
или
глубине
трещины.
Следовательно,
осво
божденная
энергия
пропорциональна
квадрату
длины
трещины
·
или
глу
бины
ее
проникновения
в
кристалл.
Энергия,
которая
необходима
для
образования
двух
новых
поверхностей,
пропорциональна
длине
трещины
в
первой
степени.
Таким
образом,
мелкая
трещина
для
своего
роста
дол
жна
больше
потреблять
поверхностной
энергии,
чем
производить
свобод
ной
энергии
вследствие
релаксации
напряжений,
что
определяет
ее
устой
чивость.
Однако,
если
трещина
под
влиянием
приложенного
напряжения
нач
нет
развиваться,
картина
меняется
на
противоположную.
С
ростом
разме
ров
трещины
освобожденная
энергия
увеличивается
быстрее,
поскольку
она
пропорциональна
квадрату
длины
трещины.
При
определенной
крити
ческой
длине
трещина
начинает
производить
больше
энергии,
чем
потреб
лять.
Тогда
она
с
огромной
скоростью
может
рвануться
вглубь
и,
разветв
ляясь,
образует
поверхность
разрушения.
Представление
о
разрушении
как
о процессе,
состоящем
из
образова
ния
и
последующего
роста
трещины,
появилось
вследствие
того,
что
обыч
но
наблюдаемые
значения
предела
прочности
10-1000
МПа
существенно
отличаются
от
теоретических
значений,
рассчитанных
по
силе
межатом
ных
связей
и
составляющих
10-100
ГПа.
Гриффитс
[21]
предположил,
что
разница
между
теоретической
и
действительной
прочностью
твердых
тел
является
следствием
наличия
в
них
микротрещин,
в
которых
происхо
дит
сильная
концентрация
напряжений.
Таким
образом,
напряжение,
при
котором
происходит
разрушение,
действительно
равно
теоретической
проч
ности,
но
возникает
в
некоторых
малых
участках
еще
тогда,
когда
среднее
возникшее
напряжение
невелико.
С
помощью
многих опытов
наглядно
показано,
что
в
твердых хрупких
телах
действительно
имеются
трещины,
понижающие
их прочность
по
сравнению
с
теоретической,
и
что
они
обыч
но
находятся
на
поверхности
тела.
Отсюда
следует,
что
прочность
твер
дых
тел
можно
значительно
повысить,
воспрепятствовав
развитию
микро
трещин.
Наиболее
надежный
способ
для
этого
-
приложение
сжимающих
напряжений.
Этот
теоретический
вывод
широко
используется
на
практике
для
направленного
упрочнения
материала.
Так,
известно,
что
стекло
уп
рочняется
после
закалки
его
поверхности
с
помощью
предварительного
нагревания
при
высоких
температурах
и
обдува
воздухом.
В
этом
случае
уменьшение
в
объеме
внутренних
частей
стекла
при
его
охлаждении
при
водит
к
возникновению
сжимающего
напряжения
в
уже
более
холодных
и
твердых
поверхностных
слоях,
что
препятствует
развитию
опасных
по
верхностных
трещин
[16].
-------------------------
45
-------------------------
Логика
подсказывает,
что
обратный
процесс
-
разрушение
твердых
тел
-
наиболее
рационально
организовать
так,
чтобы
были
созданы
усло
вия для
благоприятного
развития
микротрещин.
Между
тем,
большинство
промышленных
процессов
дробления
и
измельчения
основано
на
исполь
зовании
сжимающих
нагрузок,
что
является
основной
причиной
высокой
энергоемкости и
низкой
технологической
эффективности
этих
процессов
при
современной
организации.
Можно
определить,
как
целесообразно
организовать
процесс
дробле
ния
минералов
в
соответствии
со
сформулированными
выше
требования
ми.
Из
изложенного
следует,
что
прежде
всего
для
создания
потенциаль
ных
условий
зарождения
микротрещин
кристаллическая
решетка
твердого
тела
должна
быть
в
достаточной
степени
дефектна,
т.
е.
необходимо
опре
деленное
число
линейных
дефектов
-
дислокаций,
с
одной
стороны,
и
с
другой
стороны,
-
точечных,
поверхностных
и
трехмерных
дефектов,
с
которыми
могли
бы
взаимодействовать
дислокации.
Далее
желательно,
чтобы
концентрация
дефектов
была
больше
в
межзерновых
участках,
так
как
при
этом
можно
было
бы
рассчитывать
на
преимущественное
разви
тие
микротрещин
на
контактах
между
минеральными
зернами.
В
большинстве
случаев
эти
необходимые
начальные
условия
уже
со
зданы
природой.
Дефектность
кристаллической
решетки
минералов
обус
ловлена
петрогенезисом
горных
пород.
Неравновесное
затвердевание
маг
мы
сопровождается
возникновением
большого
количества
различного
рода
дефектов
решетки.
Неравномерное
распределение
примесей
и
большое
ко
личество
геометрических
несовершенств
решетки
в
твердой
фазе
после
кри
сталлизации
обусловливает
термодинамически
неустойчивое
состояние
зат
вердевшего
объема.
Дефектность
кристаллической
решетки
еще
более
уве
личивается
в
процессе
последующего
метаморфизма.
Причем
именно
на
межзерновых
поверхностях
наблюдается
наиболее
высокая
концентрация
дислокаций,
а
также
примесных
и
иного
рода
дефектов,
с
которыми
они
могут
взаимодействовать.
На
границе
раздела
между
зернами
создается
некоторое
несоответствие,
эквивалентное
размещению
между
кристаллами
ряда
дислокаций
(рис.
18).
В
реальных
минералах
на
границах
раздела
происходит
также
сегрега
ция
примесеЙ.
Это
явление
обусловлено
двумя
причинами:
во-первых,
ато
мы,
находящиеся
в
твердом
растворе,
более
легко
могут
входить
в
иска
женные
участки
границ,
чем
в
объем
кристалла,
поскольку
в
первом
случае
не
нужно
затрачивать
энергию
на
упругую
деформацию
решетки;
во-вто
рых,
некоторые
компоненты
могут
привести
к
образованию
новых
фаз
у
беспорядочной
границы,
что
более
выгодно,
чем
их
нахождение
в
твер
дом
растворе
в
кристалле.
Следовательно,
в
большинстве
слу~аев
границы
зерен
в
поликристал
лическом
куске
руды
являются
именно
теми
дефектными
зонами,
которые
подготовлены
природой
для
образования
зародышевых
микротрещин.
Нуж
но
лишь
создать
соответствующие
условия.
При
приложе~ии
вызывающих
деформацию
нагрузок
разрушение
на
чинается
в
местах
микротрещин
путем
развития
их
в
магистральные
тре
щины.
Процесс
развития
и
перехода
микротрещин
в
макротрещины
во
-------------------------
46
------------------------
.i
i..'
'1
,..
,..
"'"
Рис.
18.
Искажение
структуры
кристаллического
блока
минералов
на
границах
зерен.
многом
зависит
от
характера
напряжений
в
данном
месте.
Микротрещина
может
развиваться
только
под
действием
растягивающих
или
сдвиговых
напряжений.
Сжимающая
нагрузка,
наоборот,
способствует
ее
смыканию.
Следовательно,
если
на
границах
зерен
минералов
избирательно
создать
растягивающие
или
сдвиговые
напряжения,
в
этих
зонах
можно
ожидать
избирательного
развития
микротрещин
по
сравнению
с
объемом
кристал
лов.
Очевидно,
многое
будет
зависеть
от
интенсивности
нагрузки
и
ее
изменения
во
времени.
Технические
приемы
реализации
разупрочнения
межфазных
границ
де
лают
организацию
процесса
селективного
разрушения
принципиально
от
личной
от
традиционных
способов:
-
в
отличие
от
одноосного
сжатия
или
удара
кусков
при
традицион
ных
способах
куски
материала
должны
подвергаться
всестороннему
сжа
тию
в
объемном
слое
материала;
-
одновременно
для
инициирования
напряжений
на
границах
крис
таллов
или
кристаллитов
куски
должны
подвергаться
комбинированному
нагружению,
включающему
элементы
сдвига,
изгиба,
кручения
и,
если
это
механически
удается
осуществить,
растяжения;
-
для
всех
способов,
независимо
от
вида
энергии,
вызывающей
де
формацию,
важно,
чтобы
уровень
(точнее,
мощность)
энергетического
воз
действия
на
каждый
в
отдельности
кусок
руды
была
достаточной
для
об
разования
микротрещин
на
межзерновых
границах,
но
не
в
объеме
крис
таллов.
Например,
этого
можно
дости
.
чь,
подвергая
кусок
многократному
воздействию
малыми
импульсами
энергии,
вызывающими
накопление
нео
братимых
деформаций
на
межзерновых
границах;
--------------------------
47
-------------------------
-
частота
таких
воздействий
и
скорость
нагружения
также
имеют
боль
шое
значение,
скорость
нагружения
должна
быть
достаточно
высокой,
что
бы
снизить
потери
энергии
на
пластическую
деформацию.
Частота
воздействия
должна
соответствовать
масштабным
размерам
кристаллических
блоков
или
кристаллитов.
Она
должна
быть
достаточно
низкой
при
разрушении
железобетона,
когда
зародышевые
трещины
гене
рируются
на
поверхности
элементов
арматуры
и
бетона,
и
достаточно
высокой
-
при
разрушении
пр
очных
гранитов
и
базальтов.
Вторая
стадия,
т. е.
непосредственно
процесс
разрушения
предваритель
но
разупрочненных
кусков
руды,
также
должна
осуществляться
с
соблю
дением
ряда
принципов,
вытекающих
из
предложенной
модели;
-
в
промежутках
между
циклами
нагружения
куски
должны
приобре
тать
относительную
подвижность,
обеспечивающую
их
взаимную
переори
ентацию,
удаление
разрушенных
частиц,
а
также
возможности
управления
плотностью
слоя;
-
уровень
усилий,
которые
требуются
для
создания
стартовых
напря
жений,
вызывающих
развитие
микротрещин
в
макротрещину,
должен
быть
естественно
выше
энергетических
импульсов
в
процессе
разупрочнения.
Однако
они
не
должны
превышать
предела,
при
котором
начинается
ин
теркристаллитное
разрушение.
Прочность
межзерновых
границ
для
различных
кусков
руды
будет
все
гда
колебаться
в
определенном
диапазоне.
Поэтому,
когда
необходима
осо
бо
высокая
селективность
раскрытия,
процесс
разрушения
должен
быть
организован
таким
образом,
чтобы
материал
подвергался
постепенно
на
растающему
уровню
энергетического
воздействия
с
выведением
из про
цесса
раскрытых
зерен.
В
этом
случае
гарантируется
максимально
полное
раскрытие
при
минимальном
переизмельчении.
Эти
условия
могут
дости
гаться
либо
разделением
рабочей
камеры
на
две
части,
либо
подбором
соответствующего
профиля
таким
образом,
чтобы
уровень
воздействий
возрастал
по мере
прохождения
материала
по
заданной
программе;
-
соотношение
сжимающих
и
комбинированных
видов
нагружений,
скорость
и
частота
нагружения
должны
выбираться
в
зависимости
от
ха
рактера
материала
и
поставленной
технической
задачи.
Такая
возможность
плавной
регулировки
должна
быть
заложена
в
конструкции
машины.
Как
показала
экспериментальная
проверка,
только
совокупное
исполь
зование
всех
изложенных
принципов
обеспечивает
создание
процесса,
ко
торый может
служить
для
селективного
разрушения
особопрочных
мате
риалов
с
минимальными
энергетическими
затратами
[16].
Наиболее
полно
изложенные
выше
теоретические
принципы
рациональ
ного
разрушения
твердых
тел
удалось
воплотить
в
конструкциях
виброи
нерционных
машин
(конусных
инерционных
дробилок)
при
соответству
ющем
режиме
их
настройки.
с
ХЕМЫ
РОБЛЕНИЯ
МАТЕРИАЛОВ
В
ДРОБИЛЬНО-ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНЫХ
МАШИНАХ
И
НОВЫЕ
ПРИНЦИПЫ
ИХ
РЕАЛИЗАЦИИ
Проанализируем
с
точки
зрения
изложенных
выше
принципов
схему
организации
процесса
разрушения
в
обычных
конструкциях
механических
дробильно-измельчительных
машин,
применяемых
на
практике.
Схема
элементарного
акта
механического
разрушения,
лежащего
в
ос
нове
действия
традиционных
дробильно-измельчительных
машин
(щеко
вая,
конусная
эксцентриковая
Саймон
са
и
валковая
дробилки),
показана
на
рис.
19.
Разрушение
при
такой
схеме
осуществляется
в
результате
одноосного
нагружения единичного
куска
или
нескольких
кусков,
но
в
монослое,
между
рабочими
органами
машины
(щеки,
конус
и
корпус,
валки)
либо
соударе
нием
куска
с
рабочим
органом
(роторные,
молотковые
дробилки,
дезин
теграторы).
Стартовая
трещина
образуется
в
месте
возникновения
наиболь
шего
напряжения,
т.
е.
в
зоне
приложения
нагрузки
р.
Для
дробления
особопрочных
материалов
с
целью
создания
максимального
усилия
при
ходится
применять
машины
с
жесткой кинематической
схемой
(щековые,
конусные
эксцентриковые
дробилки,
валки).
С
целью
устранения
повреж-
Рис.
19.
Схема
элемеитарного
акта
механического
разрушения
в
монослое
между
рабочими
орrанами
традиционных
дробильно-измельчительных
машин.
-------------------------
49
------------------------
дения
механизма
таких
дробилок
деформацию
куска
доводят
до
опреде
ленного
уровня,
не
превышающего
величину
d
1
,
с
которой
начинается
прессование
уже
образовавшихся
осколков,
сопровождающееся
заполне
нием
пустот
между
ними
накопившейся
мелочью.
Естественно,
что
сте
пень
сокращения
при
таком
способе
ограничена,
разрушение
происходит
неселективно
и
с
большими
энергозатратами.
Сформулированные
принципы
рациональной
организации
процесса
се
лективного
разрушения
при
одновременном
снижении
удельного
расхода
энергии и
увеличении
степени
сокращения
требуют
принципиально
иной
схемы
элементарного
акта
разрушения.
Целесообразно
рассмотреть
эту
схе
му
поэтапно,
поскольку
некоторые
из
сформулированных
принципов
час
тично
реализованы
в
появившихся
в
последнее
время
конструкциях
дро
бильно-измельчительных
машин.
На
рис.
20
показана
схема
разрушения
материала
в
слое.
Здесь
куски
материала
могут
взаимодействовать
друг
с
другом,
но
их
относительные
перемещения
весьма
малы
и
однонаправленны.
Образую
щаяся
мелочь
заполняет
местные
пустоты
между
кусками,
препятствуя
дальнейшей
деформации,
превышающей
некоторую
величину
d
2
•
Такой
процесс
разрушения
при
использовании
преимуществ
взаимодействия
кус
ков
друг
с
другом
(прочный
кусок
разрушает
дефектный)
уже
в
ббльшей
мере
соответствует
сформулированным
выше
принципам,
однако
его
воз
можности
существенно
ограничены
как
по
степени
дробления,
так
и
по
селективности.
Рассмотренный
процесс
дробления
реализован
в
дробилках
«ГидрокоН»
и
может
быть
организован
в
обычных
конусных
эксцентриковых
дробил
ках
при
правильной
загрузке
материала
и
автоматическом
поддержании
его
уровня
над
входом
в
дробящую
полость,
как
было
рассмотрено
выше.
На
рис.
21
показана
схема
элементарного
акта,
соответствующая
всем
сформулированным
выше
положениям
и реализованная
в
виброинерцион
ных
машинах.
Разрушение
материала
в
слое
осуществляется
здесь
при
заданной
регу
лируемой
нагрузке
р
в
условиях
интенсивного
вибрационного
воздействия.
Рис.
20.
Схема
разрушения
материала
в
слое
без
сдвига.
--------------------------
50
--------------------------
t
Рис.
21.
Схема
разрушения
материала
в
слое
при
заданной
регулируемой
нагрузке
р
в
условиях
интенсивного
вибрационного
воздействия.
Эти
нововведения
в
сравнении
с
предыдущим
вариантом
разрушения
ста
ли
возможными
благодаря
устранению
жесткой кинематической
связи
между
дробящими
телами
(на
схеме
-
матрица и
пуансон),
а
следова
тельно,
исключение
ограниченности
деформации
слоя
указанным
выше
значением
а.
Теперь
деформация
слоя
определяется
его
сопротивлением
разрушению.
Замена
кинематических
связей
динамическими
к
тому
же
даст
возможность
легко
менять
дробящую
силу
р.
Так,
можно
настраиваться
на
предел
прочности
межкристаллических
связей,
который
существенно
ниже
прочности
самого
кристалла
или
их
блоков.
Интенсивное
вибровоздействие
на
слой
способствует
переориентации
кусков
относительно
друг
друга,
а
,
следовательно,
знакопеременным
напря
жениям
сдвига
и
изгиба
в
этих
кусках.
Одновременно
активно
удаляется
скапливающаяся
между
кусками
мелочь,
которая
в
предыдущих
случаях при
водила
к
излишним
потерям
энергии
и
переизмельчению.
Использование
динамического
привода
позволяет
более
чем
вдвое
увеличить
частоту
воз
действия
на
материал
по
сравнению
с
предыдущими
способами
[18].
В
результате
особенностей
данной
схемы
оказывается
возможным
осу
ществить
на
ее
основе
энергетически
экономное
разрушение
особопроч
ных
материалов
с
получением
продукта
с
малым
содержанием
лещадных
кусков.
На
рис.
22
показаны
схемы
действия
дробящих
сил
в
конусной
эксцен
триковой
(а)
и
в
конусной
инерционной
(6)
дробилках.
Вследствие
отмеченных
выше
особенностей
виброинерционных
машин
их
создание
потребовало
решения
следующих
научно-технических
задач:
исследования
динамики
нелинейной
системы
со
многими
степеня
ми
свободы,
состоящей
из
нескольких
взаимосвязанных
твердых
тел,
------------------------
51