Modeling the Process of Disintegration of Solid materials by Asymmetric Loading in Crushing Machines in Order to Find Ways to Reduce Energy Costs
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
UNIVERSITAS Publishing, Petroșani, Romania
Abstract
ENG: Subject of study. the processes of cracking and destruction of rocks under the action of the working bodies of machines for disintegration. Methodology. A complex method of generalizing the laws of the theory of elasticity and plasticity was used; theoretical and experimental confirmation of the regularities of the distribution of contact normal and tangential stresses, equations of the limiting state of materials based on the Coulomb strength criterion; slip line theory; comparison of theoretical results with experimental diagrams "normal stresslongitudinal deformation" of samples; facts and phenomena of destruction of rocks; generalization of the theoretical regularities arising from the power contact of the tool with the rock in crushers. Purpose. Reducing energy consumption and increasing the efficiency of rock disintegration by controlling its stress-strain state in crushers on the basis of mathematical modeling and using the established regularities of stresses and deformations in rocks when interacting with a working tool. Output. In the contact area, with an increase in the tangential load, the zone of uniform compression of the material decreases, the depth of the most stressed point approaches the contact surface. There is a significant zone of shear deformations, which are the decisive factor in crack initiation. The development of the crack in depth and complete destruction occurs along the shear lines. Such conditions of rock loading are observed in jaw crushers with complex jaw movement, in cone crushers, in roller crushers with different roll rotation speeds and correspond to the model of the most effective sliding compression. The creation of asymmetric loading conditions using the forces of contact friction, frictional and strength characteristics of the destroyed material can reduce the energy consumption of disintegration.
RUS: Предмет исследования. Процессы трещинообразования и разрушения горной породы под действием рабочих органов машин для дезинтеграции. Методология. Использован комплексный метод обобщения закономерностей теории упругости и пластичности; теоретическое и экспериментальное подтверждение закономерностей распределения контактных нормальных и касательных напряжений, уравнения предельного состояния материалов, основанных на критерии прочности Кулона; теории линий скольжения; сопоставления теоретических результатов с экспериментальными диаграммами «нормальное напряжение-продольная деформация» образцов; факты и явления разрушения горных пород; обобщение теоретических закономерностей, возникающих при силовом контакте инструмента с породой в дробилках. Цель. Снижение энергозатрат и повышение эффективности дезинтеграции горной породы путем управления ее напряженно - деформированным состоянием в дробилках на основе математического моделирования и использования установленных закономерностей напряжений и деформаций в горной породе при взаимодействии с рабочим инструментом. Вывод. В области контакта с увеличением касательной нагрузки уменьшается зона всестороннего сжатия материала, глубина распределения наиболее напряженной точки максимальных касательных напряжений уменьшается и с увеличением касательной нагрузки приближается к поверхности контакта. Имеет место значительная зона действия растягивающих и касательных напряжений, которые и являются решающим фактором при зарождении трещины. Такие условия нагружения породы наблюдаются в щековых дробилках со сложным движением щеки, в конусных дробилках, в валковых дробилках с разной скоростью вращения валков и соответствуют модели наиболее эффективного скользящего сжатия. Создание ассиметричных условий нагружения с использованием сил контактного трения и учетом фрикционных и прочностных характеристик разрушаемого материала позволяют снижать энергопотребление дезинтеграции.
RUS: Предмет исследования. Процессы трещинообразования и разрушения горной породы под действием рабочих органов машин для дезинтеграции. Методология. Использован комплексный метод обобщения закономерностей теории упругости и пластичности; теоретическое и экспериментальное подтверждение закономерностей распределения контактных нормальных и касательных напряжений, уравнения предельного состояния материалов, основанных на критерии прочности Кулона; теории линий скольжения; сопоставления теоретических результатов с экспериментальными диаграммами «нормальное напряжение-продольная деформация» образцов; факты и явления разрушения горных пород; обобщение теоретических закономерностей, возникающих при силовом контакте инструмента с породой в дробилках. Цель. Снижение энергозатрат и повышение эффективности дезинтеграции горной породы путем управления ее напряженно - деформированным состоянием в дробилках на основе математического моделирования и использования установленных закономерностей напряжений и деформаций в горной породе при взаимодействии с рабочим инструментом. Вывод. В области контакта с увеличением касательной нагрузки уменьшается зона всестороннего сжатия материала, глубина распределения наиболее напряженной точки максимальных касательных напряжений уменьшается и с увеличением касательной нагрузки приближается к поверхности контакта. Имеет место значительная зона действия растягивающих и касательных напряжений, которые и являются решающим фактором при зарождении трещины. Такие условия нагружения породы наблюдаются в щековых дробилках со сложным движением щеки, в конусных дробилках, в валковых дробилках с разной скоростью вращения валков и соответствуют модели наиболее эффективного скользящего сжатия. Создание ассиметричных условий нагружения с использованием сил контактного трения и учетом фрикционных и прочностных характеристик разрушаемого материала позволяют снижать энергопотребление дезинтеграции.
Description
M. G. Malich: ORCID 0000-0003-4967-5378
Keywords
modeling, process of disintegration, reduce energy costs, моделирование, процесс дезинтеграции, снижение енергозатрат, КГТЗ (ІПБТ)
Citation
Vasiliev L.M., Vasiliev, D.L., Malich M. G. Modeling the Process of Disintegration of Solid materials by Asymmetric Loading in Crushing Machines in Order to Find Ways to Reduce Energy Costs. Energy- and Resource-Saving Technologies of Developing the Raw-Material Base of Mining Regions : multi-authored monograph – Petroșani, Romania : UNIVERSITAS Publishing, 2021. P. 457–473. DOI: 10.31713/m1028.