Сьомий розділ присвячений практичним результатам досліджень.

Створена “Методика визначення ймовірностей вібраційного просівання частинок різної форми в режимі стохастичного обертання в площині сита”. Вона заснована на другому науковому положенні і дозволяє аналітично визначити ймовірність просівання частинок різної форми через сита з щілинними, прямокутними і квадратними отворами. Якщо ж сита мають іншу форму отворів, то використовується чисельний метод. Методика впроваджена в інституті “Механобрчормет”. З її допомогою обґрунтовані форми, розміри комірок і площі сит віброгрохотів. Результати аналізу використовувалися при розробці технічних пропозицій з модернізації дробильно-сортувальних фабрик рудоуправлінь і дробильних фабрик гірничо-збагачувальних комбінатів.

Розроблена “Методика математичного моделювання вібраційного просівання при просторових стохастичних обертання частинок довільної форми” для визначення ймовірності просівання в найбільш загальному випадку: форми частинок, отвори і закони розподілу випадкових координат частинки при її падінні на сито при вібротранспортуванні - довільні. Методика впроваджена в Національному гірничому університеті: використовувалася на кафедрі гірничих машин при виконанні комплексної наукової тематики, зв'язаної з розробкою засобів і методів переробки різної гірничої маси. Зокрема, при підготовці технічних пропозицій до проекту розробки устаткування другої черги ЗАТ Новгород-Сіверського заводу будівельних матеріалів для одержання тонкодисперсної крейди, а також у лекційному матеріалі та практичних заняттях зі студентами за курсом “Машини для підготовчих і заключних процесів збагачення”.

Універсальний чисельний метод визначення ймовірності просівання рекомендується застосовувати і для інших технологічних процесів, при яких частинки проходять вузьку робочу зону. Так розроблена “Методика визначення ймовірності проходження мінеральної частинки довільної форми через кільцевий зазор між плазматроном і стінкою свердловини” (впроваджена в інституті “Кривбаспроект”). Вона використовувалася для вибору діаметра плазматрона і режиму його роботи в технології термічного створення котлових порожнин для вибухових речовин.

На основі моделювання процесу забивання сита частинками розроблена “Методика визначення часу планово-запобіжного очищення сита грохота” (впроваджена в Національному гірничому університеті). Вона дозволяє визначити раціональний час очищення сита, при якому мінімізуються простої устаткування.

Розроблена “Методика математичного моделювання кінетики вібраційного процесу грохочення”, за допомогою якої можна проаналізувати вплив сегрегації, просівання і вібротранспортування на ймовірність улучення частинок гірничої маси в підрешетний продукт і визначити такі параметри процесу грохочення, при яких досягається максимальне значення ймовірності за мінімальний час. Цим забезпечується необхідна якість продуктів поділу і продуктивності. У методиці використані всі три наукових положення. Вона впроваджена в інституті “Укрндівуглезбагачення”. Методика застосовувалася при розробці нових грохотів і для аналізу роботи існуючих з метою виявлення резервів для їх модернізації. Методика впроваджена й у ЗАТ “Українська гірнича корпорація”. Для умов Малобузуківського гранітного кар'єру проаналізована робота грохота ГИЛ-52. На основі рекомендацій виконана модернізація грохота, що забезпечило збільшення ефективності грохочення на 10 - 15 %.

На основі всіх трьох наукових положень створена “Методика розрахунку технологічних показників грохочення”, що впроваджена в інституті “Держпромашзбагачення”. З її допомогою для нового грохота SkH-6,0Ч2k (з позиції раціонального сполучення сегрегації, просівання і вібротранспортування) визначені довжина і ширина поверхні, що просіває, змінні кути її установки, амплітуда і частота віброзбудження. Результати випробування віброгрохота SkH-6,0х2k в умовах ПГЗК наведені в таблиці, де _B, _H і _П - вихід вузького класу крупності у вихідному над- і підрешетному продукті. Порівняно з експлуатованими грохотами ГІТ-51 ефективність класифікації зросла на 23,4 %.

Таблиця

Порівняльні випробування грохотів ГІТ-51 та SkH-6.0х2k

(по класу 0-20 мм, продуктивність 410 т/г)

Очікуваний економефект, порахований на одну машину, установлену після дробарки середнього дроблення, складає 124,6 тис. грн (на дробильній фабриці чотирнадцять ділянок середнього дроблення). Упровадження методики на Державному підприємстві “Укрвуглеякість” дозволило збільшити ефективність грохочення до 15 %.

Методики включають програми для ПЕОМ: “Частинка 2”, “Частинка 3”, “Вібротранспортування” і “Кінетика”.

ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій дано теоретичне узагальнення і нове рішення актуальної наукової проблеми визначення впливу на кінетику вібраційного грохочення закономірностей сегрегації, просівання, вібротранспортування, форми частинок і отворів сита, а також висоти шару, що змінюється в результаті просівання. Рішення отримане на основі математичного і фізичного моделювання процесу грохочення марковським ланцюгом, структура якого залежить від витягання сировини в підрешетний продукт. Воно має важливе значення для аналізу, розробки, контролю і регулювання процесу грохочення, що широко застосовується в гірничому виробництві й інших галузях.

Основні підсумкові наукові і практичні результати дисертаційної роботи:

Аналіз науково-технічної інформації дозволив виявити світову тенденцію в галузі створення вібраційних грохотів і визначення параметрів процесу - максимальне скорочення трудомістких натурних експериментів і заміна їх математичним моделюванням. У ряді моделей вплив на кінетику грохочення таких факторів, як початковий розподіл частинок по висоті шару, форма частинок, зміна висоти шару унаслідок просівання взагалі ігнорується чи враховуються введенням поправочних коефіцієнтів. У результаті відбувається втрата інформації про зв'язки і відносини між складовими процесу, що не дозволяє синтезувати раціональний процес грохочення.

Уперше при математичному описі кінетики процесу вібраційного грохочення враховані закономірності сегрегації, просівання, вібротранспортування, форми частинок і отворів сита, зміни висоти шару. Це досягнуто за рахунок моделювання процесу марковським ланцюгом змінної структури. При цьому елементами стохастичної матриці є ймовірності переходів частинок по висоті шару, а також імовірності просівання, забивання і самоочищення сита. Структура матриці змінюється в міру зменшення висоти шару. Показник степеня, до якого підноситься матриця, залежить від режиму вібротранспортування.

Моделювання процесу грохочення марковським неоднорідним ланцюгом дозволило з єдиних методологічних позицій описати кінетику процесу грохочення на одно- і багатоситових грохотах при класифікації як товстим, так і тонким шаром.

Для визначення ймовірностей переходів частинок по висоті шару при зсуві розроблений чисельний метод. При нормальному впливі ймовірності переходів частинок обчислюються аналітичним методом, що створений на основі положень статистичної фізики. Показано, що відношення ймовірностей перебування дрібних частинок у суміжних елементарних шарах експоненціально залежить від довжини вільного пробігу, діаметрів і густини частинок, висоти шару в статиці і при віброзбудженні, а також висоти підкидання.

Залежно від інтенсивності віброзбудження при падінні на сито частинки роблять стохастичні обертання в площині або в просторі. Для першого випадку аналітично на основі алгебри подій і теорії геометричних імовірностей визначені ймовірності просівання частинок довільної форми через сита з прямокутними і квадратними отворами. При цьому передбачається, що координати частинки при падінні на сито мають рівномірний розподіл. Стосовно до другого випадку розроблений чисельний метод, що дозволяє обчислювати ймовірності просівання у найзагальнішій постановці: форма частинки, контур отвору, закони розподілу випадкових лінійних і кутових координат - довільні. Урахування форми частинок надто важливе для "трудних" частинок, оскільки в цьому випадку погрішність класичної формули Годена-Магенсона перевищує 100 %.

Подальший розвиток одержала теорія вібротранспортування шару гірничої маси. Розроблено математичну модель, що дозволяє врахувати вплив на швидкість транспортування зміни висоти шару в результаті просівання, а також випадкові зміни фаз відриву і падіння. Показано, що допущення про сталість фаз відриву і падіння, як це прийнято в традиційному підході, приводить до більш ніж 30 % похибки визначення ймовірності виходу частинок у надрешетний продукт. Експериментально виявлене існування стійкого режиму, при якому етап спільного руху шару перевищує період коливань сита. При ньому зменшується витягання підрешетного продукту.

Установлено вплив концентрації "трудних" частинок у контактному шарі на ймовірність просівання. При зростанні понад одиницю математичного чекання кількості "трудних" частинок, що припадають на одну комірку, ймовірність просівання зменшується за експонентним законом.

Установлено, що одним з основних параметрів процесу грохочення є потік імовірності, що дорівнює добутку ймовірності перебування частинок в елементарному шарі i на ймовірність їхнього переходу із шару i у шар j. Умова досягнення максимальної ймовірності влучення частинок під сито за мінімальний час: різниця потоків імовірностей, спрямованих у контактний шар і з нього, дорівнює потоку ймовірності просівання при максимальному значенні останнього.

Уперше параметри моделі кінетики ідентифікувалися за результатами вимірів фаз відриву і падіння гірничої маси, а також висоти польоту і розпушення шару. Це дозволило прогнозувати технологічні показники грохочення.

У лабораторних і промислових умовах виконана перевірка адекватності модельних уявлень. Показано, що розбіжність між розрахунковими й експериментальними значеннями ймовірностей улучення дрібних частинок у підрешетний продукт складає менше 15 % при надійній імовірності 0,95.

На підставі результатів досліджень і для їх практичного використання розроблена: “Методика визначення ймовірностей вібраційного просівання частинок різної форми в режимі стохастичного обертання в площині сита”; “Методика математичного моделювання вібраційного просівання при просторових стохастичних обертаннях частинок довільної форми”; “Методика математичного моделювання кінетики вібраційного процесу грохочення”; “Методика визначення ймовірності проходження мінеральної частинки довільної форми через кільцевий зазор між плазматроном і стінкою свердловини”; “Методика визначення часу планово-запобіжного очищення сита грохота”; “Методика розрахунку технологічних показників грохочення”. Вони впроваджені в Національному гірничому університеті і в галузевих інститутах: “Укрндівуглезбагачення”, “Механобрчормет”, “Кривбаспроект”, “Держпромашзбагачення”, а також на ДП “Укрвуглеякість”. Методики варто застосовувати при проектуванні і модернізації грохотів, а також при створенні САПР і АСУТП. Їх рекомендується використовувати у навчальному процесі.

Промислові випробування в умовах Малобузуківського гранітного кар'єру і Полтавського ГЗКа показали, що реалізація розрахункових параметрів процесу дозволили збільшити ефективність грохочення відповідно на 10 - 15 і 23,4 %.

Очікуваний економефект в умовах ПГЗКа від створеного грохота SkH-6,0Ч2k з рекомендованими параметрами процесу складає 124,6 тис. грн у розрахунку на одну машину.

Поставлена у роботі мета досягнута за рахунок того, що розвиті модельні уявлення дозволяють аналізувати вплив на кінетику грохочення сегрегації, просівання, вібротранспортування, форми частинок і отворів сита, а також зміни висоти шару в результаті просівання. Раціональна організація процесу грохочення забезпечується узгодженням сегрегації і просівання.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДОБРАЖЕНІ В ТАКИХ НАУКОВИХ ПРАЦЯХ:

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятностные процессы вибрационной классификации минерального сырья. - К: Наукова думка, 2005. - 180 с.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. О необходимости экспериментального обоснования гипотез сегрегации при математическом моделировании процесса вибрационного грохочения // Сб. науч. тр. НГА Украины. - Днепропетровск, 1998. - Т.6, № 3.- С. 18-21.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. О методологической особенности применения уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова для описания процесса вибрационного грохочения // Тр. III междунар. науч.-техн. конф. "Вибрации в технике и технологиях". - Винница, 1998. - С. 183-186.

Лапшин Е. С. Математическое моделирование процесса грохочения с использованием цепи Маркова // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 1999. - № 5(46). - С. 30-34.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Метод определения вероятности прохождения частицы неправильной форы через отверстие просеивающей поверхности грохота // Науковий вісник НГА України. - Дніпропетровськ, 1999. - №3. - С. 118- 120.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Сегрегация сыпучей среды при вибрационном воздействии // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 1999. - № 3(12). - С. 4-5.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Аналитическое определение вероятности просеивания частиц граничной крупности эллиптической формы через щелевое сито // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 2000. - № 9(50). - С. 8-13.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Новый подход в моделировании процесса вибрационного грохочения // Науковий вісник НГА України. - Дніпропетровськ, 2000. - № 5. - С. 62-63.

Лапшин Е. С. Аналитическое определение вероятности просеивания эллипсоидных частиц через щелевое сито грохота // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2000. - № 19. - С. 188-192.

Лапшин Е. С. Аналитическое определение вероятности просеивания частиц произвольной формы через сито с прямоугольными отверстиями // Науковий вісник НГА України. - Дніпропетровськ, 2000. - № 6. - С. 81-83.

Лапшин Е. С. Аналитическое определение вероятности вибрационного просеивания цилиндрических и игловидных частиц // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2001. - № 24.- С. 206-213.

Лапшин Е. С. Определение вероятности вибрационного просеивания случайно ориентированной в пространстве частицы // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 2000. - № 10(51). - С. 47-52.

Лапшин Е. С. Математическое моделирование процесса вибрационного грохочения марковской цепью переменной структуры // Разработка рудных месторождений: Нач.-тех. сб. / Криворожского техн. ун-та. - Кривой Рог, 2000. - № 73. - С. 65-68.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятность просеивания частиц различной формы при вибрации // Обогащение руд: Науч.-техн. журн. - СПб., 2001. - № 1. - С. 32-34.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятность просеивания частиц произвольной формы и задача Бюффона // Науковий вісник НГА України. - Дніпропетровськ, 2001. - № 6. - С. 57-60.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятность вибрационного просеивания в режиме с пространственным стохастическим вращением частицы // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2001. - № 27. - С. 86-92.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Определение времени планово-предупредительной очистки сита грохота // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - № 3. - С. 55-57.

Лапшин Е. С. Математическое моделирование вибрационного процесса просеивания вероятностными методами // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 2001. - № 12(53). - С. 55-60.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Модельное представление виброперемещения сыпучего материала по ситу грохота // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2001. - № 2(18). - С. 183-186.

Надутый В. П., Лапшин Е. С., Прокопишин Л. Н. Экспериментальное исследование влияния виброперемещения сыпучего материала на процесс просеивания // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 2001. - № 13(54). - С. 9-16.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Метод определения вероятностей переходов частиц по высоте слоя грохотимого материала // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 2002. - № 14(55). - С. 119-128.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятностное модельное представление вибрационного просеивания слоя частиц // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2001. - № 3(19). - С. 18-20.

Лапшин Е. С. Вероятностный критерий согласования процессов сегрегации и просеивания при вибрационном грохочении // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2002. - № 1(22). - С. 36-38.

Надутый В. П., Лапшин Е. С., Прокопишин Л. Н. Установление достоверности формул для определения вероятностей вибрационного просеивания // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2001. - № 29. - С. 195-199.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Идентификация процесса вибрационного грохочения с учетом сегрегации, просеивания и вибротранспортирования // Междунар. науч.-техн. конф. "Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности": Сб. докл. - Екатеринбург, 2002. - С. 76-80.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Методы определения вероятностей просеивания частиц при вибрационном грохочении // Теорія і практика процесів подрібнення, розділення, змішування і ущільнення: Зб. наук. пр. - Одеса, 2003. - № 10. - С. 92-98.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Модельный анализ процесса транспортирования при вибрационном грохочении // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2002. - № 5(26). - С. 20-23.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Сегрегация при вибрационном грохочении в режиме скольжения сыпучего материала // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГА України. - Дніпропетровськ, 2002. - № 16(57). - С. 21-26.

Надутый В. П., Лапшин Е. С., Прокопишин Л. Н. Экспериментальные исследования влияния параметров вибровозбуждения на процесс сегрегации // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2003. - № 42. - С. 136-142.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Кинематика сыпучей среды при вибрационном грохочении // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2003. - № 5(31). - С. 51-54.

Надутый В. П., Лапшин Е. С., Прокопишин Л. Н. Проверка адекватности математической модели процесса вибрационного грохочения с учетом сегрегации и просеивания // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2003. - № 44. - С. 172-178.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Влияние режима вибротранспортирования на кинетику вибрационного грохочения // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГУ України. - Дніпропетровськ, 2003. - № 17(58). - С. 59-64.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Влияние сегрегации на процесс просеивания трудных частиц при вибрационном грохочении // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2004. - № 1(33). - С. 1-4.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Перспективные направления совершенствования вибрационных грохотов // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГУ України. - Дніпропетровськ, 2004. - № 20(61). - С. 38-41.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Вероятность вибрационной классификации лещадных частиц при пространственном вращении // Вісник Національного технічного університету "ХПІ": Зб. наук. праць. - Харків, 2004. - № 40. - С. 144- 148.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Моделирование вероятностными методами процесса вибрационного грохочения в условиях высоких удельных нагрузок // Новые огнеупоры: Науч.-техн. и произв. журнал. - 2004. - № 9. - С. 58-61.

Лапшин Е. С. Влияние на скорость вибротранспортирования при грохочении изменения толщины слоя сыпучего материала // Геотехнічна механіка: Межвід. зб. наук. праць Ін-та геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України. - Дніпропетровськ, 2004. - Вип.50. - С. 123-128.

Лапшин Е. С. Вероятностная оценка скорости вибротранспортирования слоя сыпучего материала // Вибрации в технике и технологиях: Всеукр. науч.-техн. журн. - Винница, 2004. - № 3(35). - С. 64-67.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Определение продолжительности грохочения на двухситном грохоте // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. НГУ України. - Дніпропетровськ, 2005. - № 22(63). - С. 43-48.

А. с. 1078234 СССР, МКИ G 01 B 3/04. Шаблон для измерения амплитуды механических колебаний / А. Г. Червоненко, Ю. В. Заболотный, Е. С. Лапшин (СССР). - № 3296261/25-28; Заявл. 05.06.81; Опубл. 07.03.84, Бюл. № 9. - 2 с.

А. с. 1053909 СССР, МКИ В 06 B 1/16. Вибровозбутитель / А. Г. Червоненко, Ю. В. Заболотный, Е. С. Лапшин (СССР). - № 3340293/18-28; Заявл. 18.09.81; Опубл. 15.11.83, Бюл. № 42. - 4 с.

А. с. 1173146 СССР, МКИ G 01 B 3/04. Шаблон для измерения амплитуды механических колебаний / А. Г. Червоненко, Ю. В. Заболотный, Е. С. Лапшин (СССР). - № 3702593/25-28; Заявл. 17.02.84; Опубл. 15.08.85, Бюл. № 30. - 3 с.

А. с. 1215752 СССР, МКИ В 06 B 1/16. Вибровозбутитель / А. Г. Червоненко, Ю. В. Заболотный, Е. С. Лапшин, Ю. Е. Подковырин (СССР). - № 3766395/24-28; Заявл. 11.07.84; Опубл. 07.03.86, Бюл. № 9. - 3 с.

А. с. 1232294 СССР, МКИ В 06 B 1/16. Вибровозбутитель / А. Г. Червоненко, Ю. В. Заболотный, Е. С. Лапшин, Д. Е. Борохович (СССР). - № 3634540/24-28; Заявл. 12.08.83; Опубл. 23.05.86, Бюл. № 19. - 3 с.

А. с. 13115825 СССР, МКИ G 01 B 3/04. Способ измерения параметров виброперемещения колеблющегося объекта и устройство для его осуществления / Е. С. Лапшин, Ю. В. Заболотный. (СССР). - № 3886808/25-28; Заявл. 19.03.85; Опубл. 07.06.87, Бюл. № 21. - 3 с.

А. с. 1269862 СССР, МКИ В 07 B 1/40. Способ грохочения и устройство для его осуществления / Е. С. Лапшин, А. Г. Червоненко, Ю. В. Заболотный, А. А. Гольдин, В. П. Надутый (СССР). - № 3892032/29-30; Заявл. 07.05.85; Опубл. 15.11.86, Бюл. № 42. - 9 с.

А. с. 1366883 СССР, МКИ G 01 Н 3/04. Способ определения параметров виброперемещения колеблющегося объекта / Ю. В. Заболотный, Е. С. Лапшин. (СССР). - № 4088261/25-28; Заявл. 23.07.86; Опубл. 15.01.88, Бюл. № 2. - 3 с.

А. с. 1537316 СССР, МКИ В 07 B 1/46. Устройство для грохочения / А. Г. Червоненко, Е. С. Лапшин, Ю. В. Заболотный, А. А.Взоров (СССР). - № 4095262/29-03; Заявл. 16.07.86; Опубл. 23.01.90, Бюл. № 3. - 4 с.

А. с. 1594783 СССР, МКИ В 07 B 1/46. Устройство для грохочения / Е. С. Лапшин, Ю. В. Заболотный, Н. Н. Иноземцева, С. В. Цепак (СССР). - № 4309220/29-03; Заявл. 24.08.87; Не публикуется.

Лапшин Е. С. Математическое моделирование процесса вибрационного грохочения марковской цепью // Междунар. конф. "Динамика и прочность машин": Тез. докл. - Тбилиси, 1999. - С. 66.

Лапшин Е. С. Математическое моделирование сегрегации сыпучей среды при импульсном и вибрационном воздействии // Материалы IV междунар. науч. школы-семинара "Импульсные процессы в механике сплошных сред". - Николаев: Атолл, 2001. - С. 16.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Новый подход в разработке математической модели процесса вибрационного грохочения // Междунар. науч.- техн. конф. "Перспективы развития горнорудной, угледобывающей и обогатительной отраслей промышленностей ": Сб. тез. и докл. - Краматорск, 2001. - С. 20.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Кинетическое условие эффективного применения полимерных рабочих поверхностей грохотов // Материалы IV междунар. симпоз. "Механика эластомеров - 2001": Тез. докл.- Днепропетровск, 2001. - С. 39-40.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Математическое моделирование - основа повышения эффективности вибрационного процесса грохочения // Материалы II междунар. науч.-техн. конф. "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях".- Славское, 2002. - С. 162-163.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Интенсификация переработки горной массы на основе процесса сегрегации // Материалы междунар. науч.-техн. конф. "Проблемы механики горнометаллургического комплекса". - Днепропетровск, 2002. - С. 100 -101.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Поведение сыпучей среды на перфорированной поверхности при вибрационном воздействии // Материалы V междунар. науч. школы-семинара "Импульсные процессы в механике сплошных сред". - Николаев: Атолл, 2003. - С. 112-115.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Перспектива совершенствования процесса классификации горной массы // Материалы IV промышленной конф. с междунар. участ. и выставкой "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях”. - Славское, 2004. - С. 110-112.

Надутый В. П., Лапшин Е. С. Повышение эффективности вибрационного грохочения за счет применения программного обеспечения расчетов параметров процесса // Материалы V промышленной конф. с междунар. участ. и выставкой "Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях". - Славское, 2005. - С. 113-115.

Особистий внесок здобувача в роботи, опубліковані в співавторстві:

[1] - огляд, математичне моделювання, аналіз результатів чисельних і фізичних експериментів; [2, 3, 34, 52-58] - постановка задачі, аналіз результатів, розробка пропозицій; [5-8, 14-17, 19, 21, 22, 25-28, 30, 32, 33, 35, 36, 39] - постановка задачі, математичне моделювання; [20, 24, 29, 31] - постановка задачі, розробка методики експериментів, проведення експериментів і їхній аналіз; [40, 42, 45, 47] - обґрунтовани кінематика пристрою, що забезпечує оперативність контролю процесу, запропонований варіант конструкції; [41, 43, 44] - обґрунтована кінематика віброзбуджувача з регульованою силою, що дозволяє керувати процесом, запропонований варіант конструкції; [46] - дане обґрунтування динаміки сита, при якій забезпечується самоочищення, запропонований варіант конструкції; [48, 49] - обґрунтований спосіб інтенсифікації сегрегації, запропонований варіант конструкції.

АНОТАЦІЯ

Лапшин Є.С. Розвиток теорії вібраційного грохочення на основі удосконалювання модельних уявлень кінетики процесу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.11-“Фізичні процеси гірничого виробництва”. - Інститут геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України, Дніпропетровськ, 2006.

Дисертація присвячена вирішенню важливої наукової проблеми, що полягає у встановленні закономірностей, які пояснюють і описують вплив на кінетику вібраційного грохочення сегрегації, просівання, вібротранспортування, форми частинок і отворів сита, а також змінної у результаті просівання висоти шару.

Для урахування ймовірнісного характеру переміщення частинок під дією вібрації математичний опис процесу грохочення виконано за допомогою марковського неоднорідного ланцюга. При цьому елементами стохастичної матриці є ймовірності переходів частинок по висоті шару, а також імовірності просівання, забивання і самоочищення сита. Структура матриці змінюється в міру зменшення висоти шару. Показник степеня до якого підноситься матриця, залежить від режиму вібротранспортування. Такий підхід дозволив описати кінетику грохочення з урахуванням закономірностей сегрегації, просівання, вібротранспортування, форми частинок і отвору, зміни висоти шару.

Розроблено і впроваджено у практику наукових досліджень і проектно-конструкторських робіт комплект методик з розрахунку параметрів процесу вібраційного грохочення.

Ключові слова: вібраційне грохочення, процес, кінетика, сегрегація, просівання, транспортування, імовірність, марківський ланцюг, потік імовірності.

Лапшин Е. С. Развитие теории вибрационного грохочения на основе совершенствования модельных представлений кинетики процесса. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.15.11- “Физические процессы горного производства”. - Институт геотехнической механики им. Н. С. Полякова НАН Украины, Днепропетровск, 2006.

Диссертация посвящена решению важной научной проблемы, заключающейся в установлении закономерностей, которые объясняют и описывают влияние на кинетику вибрационного грохочения сегрегации, просеивания, вибротранспортирования, формы частиц и отверстий сита, а также изменяющейся в результате просеивания высоты слоя.

Для учета вероятностного характера перемещения частиц под действием вибрации математическое описание процесса грохочения выполнено с помощью марковской неоднородной цепи. При этом элементами стохастической матрицы являются вероятности переходов частиц по высоте слоя, а также вероятности просеивания, забивания и самоочистки сита. Структура матрицы изменяется по мере уменьшения высоты слоя. Показатель степени, в которую возводится матрица, зависит от режима вибротранспортирования. Такой подход позволил описать кинетику грохочения с учетом закономерностей сегрегации, просеивания, вибротранспортирования, формы частиц и отверстия, изменения высоты слоя.

Показано, что отношение вероятностей нахождения мелких частиц в смежных элементарных слоях экспоненциально зависит от длины свободного пробега, диаметра и плотности частиц, высоты слоя в статике и при вибровозбуждении, а также высоты подбрасывания.

В зависимости от интенсивности вибровозбуждения частицы при падении на сито совершают стохастические вращения в плоскости либо в пространстве. Для первого случая аналитически на основе алгебры событий и теории геометрических вероятностей определены вероятности просеивания частиц произвольной формы через сита с прямоугольными и квадратными отверстиями. При этом предполагается, что координаты частицы при падении на сито имеют равномерное распределение. Применительно ко второму случаю разработан численный метод, позволяющий вычислять вероятности просеивания в самой общей постановке: форма частицы, контур отверстия, законы распределения случайных линейных и угловых координат - произвольные. Учет формы частиц особенно важен для "трудных" частиц, поскольку в этом случае погрешность классической формулы Годена-Магенсона превышает 100 %.

Установлено влияние концентрации "трудных" частиц в контактном слое на вероятность просеивания. При возрастании свыше единицы математического ожидания количества "трудных" частиц, приходящихся на одну ячейку, вероятность просеивания уменьшается по экспоненциальному закону.

Дальнейшее развитие получила теория вибротранспортирования слоя горной массы. Разработана математическая модель, позволяющая учесть влияние на скорость транспортирования изменения высоты слоя в результате просеивания, а также случайные изменения фаз отрыва и падения. Показано, что допущение о постоянстве фаз отрыва и падения, как это принято в традиционном подходе, приводит к более чем 30 % погрешности определения вероятности выхода частиц в надрешетный продукт. Экспериментально выявлено существование устойчивого режима, при котором этап совместного движения слоя превышает период колебаний сита. При нем уменьшается выход подрешетного продукта.

Установлено, что одним из основных параметров процесса грохочения является поток вероятности, равный произведению вероятности нахождения частиц в элементарном слое и вероятности их перехода в другой слой. Условие достижения максимальной вероятности попадания частиц под сито за минимальное время заключается в следующем: разность потоков вероятностей, направленных в контактный слой и из него, равна потоку вероятности просеивания при максимальном значении последнего. Это условие позволяет определить рациональный режим вибровозбуждения, при котором сколько поступило мелких частиц в контактный слой в результате сегрегации, столько их и убыло вследствие просеивания и перемешивания.

Впервые параметры модели кинетики идентифицировались по результатам замеров фаз отрыва и падения горной массы, а также высоты полета и разрыхления слоя. Такой подход позволил осуществить прогноз технологических показателей грохочения.

Выполнена экспериментальная проверка адекватности модельных представлений. Показано, что расхождение между расчетными и экспериментальными значениями вероятностей попадания мелких частиц в подрешетный продукт составляет менее 15 % при доверительной вероятности 0,95.

Разработан и внедрен в практику научных исследований и проектно-конструкторских работ комплект методик по расчету параметров процесса вибрационного грохочения. Методики рекомендуется применять: при проектировании грохотов, при анализе работы существующих грохотов с целью выявления резервов для их модернизации, в учебном процессе, при создании автоматизированных систем проектирования и управления технологическим процессом. Создан комплект программ для ПЭВМ, позволяющий численно моделировать процесс грохочения.

Ключевые слова: вибрационное грохочение, процесс, кинетика, сегрегация, просеивание, вибротранспортирование, вероятность, марковская цепь, поток вероятности.

Lapshin E. S. A development of the theory of a vibration screening on the basis of perfecting model introducings of a kinetics of process. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the doctor of engineering science on a speciality 05.15.11-“Рhysical processes of mining”. - Institute of a geoengineering mechanics of a National academy of sciences of Ukraine, Dniepropetrovsk, 2006.

The thesis is devoted to a solution of the important scientific problem: definition of regularities which explain and is featured with influence on a kinetics of a vibration screening of a segregation, sifting, transportation, the shape of particles and holes of a deck, and also height of a stratum varying as a result of sifting.

For the count of probability nature of migration of fragments under an operation of chattering the mathematical exposition of process of a screening is executed with the help of a inhomogeneous Markov chain. Thus members of a stochastic matrix are the probabilities of transitions of fragments on an altitude of a stratum, and also probability of screening, clogging and self-purification of a deck. The frame of a matrix varies in process of an abatement of an altitude of a stratum. The apparent exponent, in which one is carried up a matrix depends on a condition of vibration transportation. Such approach has allowed to describe a kinetics of a screening with allowance for of regularities of a segregation, screening, transportation, shape of fragments and hole, change of an altitude of a stratum.

Is designed and the package of techniques on calculation of parameters of process of a vibration screening is inserted in practice of scientific researches and construction work.

Keywords: a vibration screening, process, kinetics, segregation, screening, transportation, probability, Markov a circuit, stream of probability.

Размещено на Allbest.ru