Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки
В статті розглянуто проблеми забезпечення довговічності гумових футеровок шарових барабанних млинів. Встановлено основні види та характер зносу гумової футеровки, що виникають в процесі роботи млина та виділено найбільш актуальні, що суттєво впливають на довговічність футеровки, а саме гідро-абразив...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135779 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки / Є.В. Калганков, І.М. Цаніді // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 116. — С. 180-184. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-135779 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1357792018-06-16T03:07:24Z Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки Калганков, Є.В. Цаніді, І.М. В статті розглянуто проблеми забезпечення довговічності гумових футеровок шарових барабанних млинів. Встановлено основні види та характер зносу гумової футеровки, що виникають в процесі роботи млина та виділено найбільш актуальні, що суттєво впливають на довговічність футеровки, а саме гідро-абразивно-втомний знос який утворюю хвилясту поверхню матеріалу. Наведено методику та результати визначення ступеня зносу матеріалу за енергетичним критерієм руйнування. Обчислено енергію руйнування в одиниці об’єму матеріалу від дії абразивного та втомного зносів. Пропонуються отримані дані використовувати в розрахунку довговічності гумових футеровок. В статье рассмотрены проблемы обеспечения долговечности резиновых футеровок шаровых барабанных мельниц. Установлены основные виды и характер износа резиново й футеровки, возникающие в процессе работы мельницы и выделены наиболее актуальные, которые существенно влияют на долговечность футеровки, а именно гидро-абразивно-усталостный износ образующий волнистую поверхность материала. Приведена методика и результаты определения степени износа материала по энергетическим критерием разрушения. Вычислено энергию разрушения в единице объёма материала от воздействия абразивного и усталостного износов. Предлагается полученные данные использовать в расчете долговечности резиновых футеровок. This paper considers problems on ensuring durability of rubber linings in the ball drum mills. The article describes basic character and types of the rubber lining wear that arises during operation of the mill, and focuses on the most pressing types, which significantly affect the lining durability such as hydro-abrasive fatigue wear forming a wavy surface of material. Methods for and results of determining a degree of a material wear by energy fracture criterion are presented. Fracture energy per volume unit of material caused by abrasion and fatigue wear has been calculated. It is proposed to use the findings for calculating durability of rubber linings. 2014 Article Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки / Є.В. Калганков, І.М. Цаніді // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 116. — С. 180-184. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135779 622.23:05459 uk Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В статті розглянуто проблеми забезпечення довговічності гумових футеровок шарових барабанних млинів. Встановлено основні види та характер зносу гумової футеровки, що виникають в процесі роботи млина та виділено найбільш актуальні, що суттєво впливають на довговічність футеровки, а саме гідро-абразивно-втомний знос який утворюю хвилясту поверхню матеріалу. Наведено методику та результати визначення ступеня зносу матеріалу за енергетичним критерієм руйнування. Обчислено енергію руйнування в одиниці об’єму матеріалу від дії абразивного та втомного зносів. Пропонуються отримані дані використовувати в розрахунку довговічності гумових футеровок. |
| format |
Article |
| author |
Калганков, Є.В. Цаніді, І.М. |
| spellingShingle |
Калганков, Є.В. Цаніді, І.М. Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Калганков, Є.В. Цаніді, І.М. |
| author_sort |
Калганков, Є.В. |
| title |
Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки |
| title_short |
Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки |
| title_full |
Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки |
| title_fullStr |
Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки |
| title_full_unstemmed |
Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки |
| title_sort |
теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135779 |
| citation_txt |
Теоретичне та експериментальне дослідження довговічності гумової футеровки / Є.В. Калганков, І.М. Цаніді // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 116. — С. 180-184. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT kalgankovêv teoretičnetaeksperimentalʹnedoslídžennâdovgovíčnostígumovoífuterovki AT canídíím teoretičnetaeksperimentalʹnedoslídžennâdovgovíčnostígumovoífuterovki |
| first_indexed |
2025-07-10T00:06:19Z |
| last_indexed |
2025-07-10T00:06:19Z |
| _version_ |
1837216282949189632 |
| fulltext |
180
УДК 622. 23: 05459
Калганков Є.В., аспірант
Цаніді І.М., магістр
(ІГТМ НАН України)
ТЕОРЕТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ГУМОВОЇ
ФУТЕРОВКИ
Калганков Е.В., аспирант
Цаниди И.Н., магистр
(ИГТМ НАН Украины)
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
РЕЗИНОВОЙ ФУТЕРОВКИ
Kalgankov Ye.V., Ph. D. Student
Tsanidy I.N., M. Sc. (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine)
THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDIES OF RUBBER LININGS DURABILITY
Анотаціѐ. В статті розглѐнуто проблеми забезпеченнѐ довговічності гумових футеровок шарових бара-
банних млинів. Встановлено основні види та характер зносу гумової футеровки, що виникаять в процесі ро-
боти млина та виділено найбільш актуальні, що суттюво впливаять на довговічність футеровки, а саме гідро -
абразивно-втомний знос ѐкий утворяю хвилѐсту поверхня матеріалу.
Наведено методику та результати визначеннѐ ступенѐ зносу матеріалу за енергетичним критеріюм р уй-
нуваннѐ. Обчислено енергія руйнуваннѐ в одиниці об’юму матеріалу від дії абразивного та втомного зносів.
Пропонуютьсѐ отримані дані використовувати в розрахунку довговічності гумових футеровок.
Клячові слова: довговічність, знос, гумова футеровка, енергіѐ руйнуваннѐ, втомний знос, гідро-
абразивний знос, стадіѐ подрібненнѐ, млин
Проблема та її зв’ѐзок з науковими та практичними задачами. Гумова футеровка – ю
складним і відповідальним елементом конструкції млина, вона характеризуютьсѐ довгим
терміном роботи ѐкий в 2-2,5 рази перевищую, термін роботи металевої футеровки і маю
суттюві переваги *1, 2+. Використаннѐ гумової футеровки почалось з початку 60 х років ми-
нулого століттѐ Швецькоя компаніюя «Skega AB».
Довговічність перших гумових футеровок складала 1-3 тисѐчі годин, на сьогодні цей
показник виріс в десѐтки разів і становить 25-30 тисѐч годин длѐ другої стадії подрібненнѐ
*1, 2+. Але такого строку служби вдаютьсѐ досѐгти не всім виробникам і на сьогодні питаннѐ
забезпеченнѐ довговічності стоїть досить гостро. Особливо це стосуютьсѐ першої стадії под-
рібненнѐ на ѐку припадаять найбільші навантаженнѐ та витрати.
Аналіз досліджень та публікацій. С початку використаннѐ гуми в ѐкості матеріала
длѐ футеровок, вчені досить скептично ставились до доцільності заміни металевої футеро-
вки на гумову *3+. За майже 70 років розвитку та впровадженнѐ гумових футеровок було
проведено багато досліджень, розроблено різні типи та форми футеровок *2, 4+, проведено
аналіз можливості їх застосуваннѐ але однозначності щодо забезпеченнѐ довговічності гу-
мових футеровок серед вчених немаю.
Метоя роботи ю – дослідженнѐ довговічності гумової футеровки на першій стадії по-
дрібненнѐ.
Теоретичні засади виникненнѐ та протіканнѐ різних процесів зношуваннѐ детально
розглѐнуті в роботі *2+. Длѐ обстеженої футеровки приваляячим ю гідро-абразивний та
втомний зноси, так ѐк інші види зносу передбачаять тривале протіканнѐ процесу, врахо-
вуячи тривалість проведеннѐ експерименту кавітаційний та корозійний зноси не суттюво
впливаять на роботу млина.
@ Калганков Ю.В., Цаніді І.М.
Геотехнічна механіка. 2014. № 116
181
Втомний знос. Втомне
зношуваннѐ ю найбільш небе-
зпечним і збільшуютьсѐ з рос-
том тиску й модулѐ пружнос-
ті, з погіршеннѐм втомних
властивостей гуми й змен-
шеннѐм опору роздиру. Вто-
мне зношуваннѐ виникаю вна-
слідок багаторазових ударів
кульок, породи та царапаннѐ
гострими кромками породи.
На рис. 1, рис. 2 видно місцѐ
втомного руйнуваннѐ гуми в
наслідок багаторазових уда-
рів кусків породи та кульок.
Також про втомне руй-
нуваннѐ футеровки свідчать
результати лабораторних ви-
пробувань елементів футеро-
вки, ѐкі відбирались в процесі
обстеженнѐ млина і мали слі-
ди деструкції.
Температурне зношу-
ваннѐ. В області контакту за-
вантаженнѐ й гумової футе-
ровки завжди виникаю тем-
пературне поле. На думку
авторів робіт *2+ температура
в зоні контакту може пере-
вищувати 70 С; у рідких ви-
падках доходити до 100 С і
більше.
Але температурне зношуваннѐ в чистому виді майже не зустрічаютьсѐ, скоріш за все
підвищеннѐ температури призводить до прискореннѐ процесів старіннѐ гуми і ѐк наслідок
її прискорене руйнуваннѐ внаслідок дії втомно-абразивного зносу.
Гідро-абразивний знос. На плитах виѐвлено ѐвні сліди царапаннѐ та роздирів
(рис. 3), при чому сліди роздирів більш ѐвні ближче до завантаженнѐ, а ближче до решітки
вивантаженнѐ наѐвно багато царапин, звісно і глибина канавок до вивантаженнѐ зменшу-
ютьсѐ.
Також встановлено хвильовий характер зносу футеровочних плит, при чому хвилѐста
поверхнѐ утворяютьсѐ уже в перші тижні роботи і з послідуячоя наробіткоя тільки збіль-
шуютьсѐ і стаю чіткішоя рис. 4, рис. 5.
Експериментальні дослідженнѐ. Згідно рекомендацій *2+ визначати довговічність
роботи гумових футеровок доцільно за енергетичним критеріюм. Длѐ цього необхідно ви-
значити енергія руйнуваннѐ зразка та підрахувати довговічність роботи футеровки.
Дослідженнѐ виконувались на модернізованій експериментальній установці МИ-2
(рис. 6) зі стандартними зразками з гуми марки А.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online)
182
Зразки були взѐті під час обстеженнѐ футеровок та по закінчення її терміну служби.
Дослідженнѐ проводились згідно ГОСТ 344-74. Режими роботи установки наступні:
Сила тертѐ F = 16 Н;
Час стираннѐ t = 164 с;
Швидкість стираннѐ V = 0,35 м/с.
Установка була оснащена індукційним датчиком та тахометром длѐ фіксації кількості
обертів диску. Контроль температури зразків під час стираннѐ проводивсѐ хромель-
копелевими термопарами, ѐкі фіксували температуру в зоні тертѐ. Фіксаціѐ температури та
обертів відбувалась через перетворявач на ПОМ. В результаті стираннѐ зразків отримано
окремі агрегати гуми, ѐкі мали середня вагу 0,3 г; середній діаметр часток складав 0,4 мм,
кількість частинок зносу n = 11,227·103. Розміри та форма часток визначалась за допомогоя
інструментального мікроскопу. Враховуячи об’юм одніюї частки їх кількість в одному метрі
кубічному складаю n* = 22·109 м-3.
В цьому випадку енергіѐ руйнуваннѐ одного фрагменту гуми (енергіѐ відділеннѐ його
від матриці) складе:
1 – машина тертѐ МИ-2, 2 – перетворявач, 3 – ПОМ, 4 – індукційний датчик обертів, 5 – термопари
Рисунок 6 – Загальний виглѐд експериментальної установки
3
0 3
16 0,35 164
81,8 10
11,227 10
F V t
U
n
Дж. (1)
Щільність енергії руйнуваннѐ від абразивного зносу, буде
3 9 10
0 81,8 10 22 10 0,18 10знU U n Дж/м3. (2)
Дані длѐ розрахунку довговічності гумової футеровки.
1. Млин МШР 3,64,0; кулі діаметром 100 мм; швидкість обертаннѐ барабана
19,8 об./хв ( 60 0,33 циклів/с).
Геотехнічна механіка. 2014. № 116
183
2. Гумова футеровка «Плита-плита»; максимальна висота плит hф = 270 мм; віднос-
ний стиск 0,046 ; коефіціюнт, що характеризую профіль футеровки 1,15ф ; коефіціюнт
не симетрії завантаженнѐ по довжині млина 1,1м .
3. Гума типу А з наступними фізико-механічними характеристиками: динамічний мо-
дуль Янга 65,8 10дE Па; коефіціюнт дисипації енергії 0,66 ; коефіціюнт 0,72Т ;
функціѐ розподілу полів напруги й деформації згідно з розрахунками за методикоя *2+
, , 1,23 1,45f x y z .
4. Експериментально знайдена сумарна енергіѐ руйнуваннѐ гумової футеровки при
абразивно-втомному механізмі зношуваннѐ
* * 10 101,34 0,18 10 1,52 10p y знU U U Дж/м3. (3)
З урахуваннѐм цих даних кількість циклів до локального руйнуваннѐ гумової футеро-
вки визначаюмо ѐк:
20,5 1 , ,
м ф p
д Т
U
N
E f x y z
циклів
10
8
6 2
1,10 1,15 1,52 10
0,121 10
0,5 5,8 10 0,046 0,66 0,28 1,4
, (4)
або
8
80,121 10
0,367 10 10277
0,33
N
t с
год. (5)
Експериментально знайдена локальна довговічність гумової футеровки складаю 6-7
тис. годин.
ак видно отримані данні шлѐхом промислового експерименту та лабораторними до-
слідженнѐми цілком задовільні.
Висновок.
1. Визначено характерні види та характер зносу гумових футеровок, що застосову-
ятьсѐ на першій стадії подрібненнѐ, а саме це гідро-абразивно-втомний знос з хвилѐстим
утвореннѐм робочої поверхні.
2. Длѐ досліджуваної футеровки виготовленої з гуми марки А встановлено питому
енергія руйнуваннѐ 10 30,18 10 /знU Дж м .
3. Встановлено сумарну енергія руйнуваннѐ гумової футеровки від дії абразивного та
втомного зносів * 10 31,52 10 /рU Дж м .
4. Длѐ млина МШР 3,64,0 з кульками 100 мм встановлено експериментальну та
розрахункову довговічність ѐкі відповідно становлѐть 6-7 тис. годин та 10277 годин.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Калганков, Е.В. Расчет долговечности резиновых футеровок шаровых рудоразмольных мельниц с учетом
старениѐ резины / Е.В. Калганков // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. – Дніпропетровськ,
2013. – Вып. 113. – С. 181-202.
2. Дырда, В.И. Резиновые футеровки технологических машин / В.И. Дырда, Р.П. Зозулѐ. – Москва – Дне-
пропетровск, 2013. – 237 с.
3. Кряков, Д.К. Футеровки шаровых мельниц / Д.К. Кряков. – М.: Машиностроение, 1965. – 181 с.
4. Малѐров, П.В. Исследование режимов работы шаровых мельниц с целья разработки износостойких
профилей футеровочных плит / П.В. Малѐров. – Автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.05.06. – Ленинград,
1980.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online)
184
REFERENCES
1. Kalgankov, Ye.V. (2013), “Calculation of durability of rubber linings of ball grinding mills with a view of rubber
aging”, Geo-Technical Mechanics, no. 113, pp. 181-202.
2. Dyrda, V.I. and Zozulya, R.P. (2013), Rezinovyye futerovki tekhnologicheskikh mashin [Rubber linings of techno-
logical machines], Dnepropetrovsk, Ukraine.
3. Kryukov, D.K. (1965), Futerovki sharovykh mel’nits [Ball mills lining], Moscow, USSR.
4. Malyarov, P.V. (1980), “Study of operating modes of ball mills in order to develop wear resistant profiles of lin-
ing plates”, Abstract of Ph. D. dissertation, Leningrad, USSR.
Про авторів
Калганков Ювген Васильович, аспірант, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полѐкова НАН України
(ІГТМ НАНУ), Дніпропетровськ, Україна
Цаніді Іван Миколайович, інженер, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полѐкова НАН України (ІГТМ
НАНУ), Дніпропетровськ, Україна
About the authors
Kalgankov Evgeniy Vasilyevich, Ph. D. Student in Department of Elastomeric Component Mechanics in Min-
ing Machines, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine
(IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine
Tsanidy Ivan Nikolaevich, Master of Sciance, Senior Teacher Department «Reliability and repair of machin-
ery», Dnepropetrovsk State Agrarian and Economic University (DSAEU), Dnepropetrovsk, Ukraine
Аннотациѐ. В статье рассмотрены проблемы обеспечениѐ долговечности резиновых футеровок шаро-
вых барабанных мельниц. Установлены основные виды и характер износа резиновой футеровки, возникая-
щие в процессе работы мельницы и выделены наиболее актуальные, которые существенно влиѐят на долго-
вечность футеровки, а именно гидро-абразивно-усталостный износ образуящий волнистуя поверхность ма-
териала.
Приведена методика и результаты определениѐ степени износа материала по энергетическим крите-
рием разрушениѐ. Вычислено энергия разрушениѐ в единице объёма материала от воздействиѐ абразивно-
го и усталостного износов. Предлагаетсѐ полученные данные использовать в расчете долговечности ре зино-
вых футеровок.
Клячевые слова: долговечность, износ, резиноваѐ футеровка, энергиѐ разрушениѐ, усталостный износ,
гидро-абразивный износ, стадиѐ измельчениѐ, мельница
Abstract. This paper considers problems on ensuring durability of rubber linings in the ball drum mills. The ar-
ticle describes basic character and types of the rubber lining wear that arises during operation of the mill, and fo-
cuses on the most pressing types, which significantly affect the lining durability such as hydro-abrasive fatigue wear
forming a wavy surface of material.
Methods for and results of determining a degree of a material wear by energy fracture criterion are present-
ed. Fracture energy per volume unit of material caused by abrasion and fatigue wear has been calculated. It is pro-
posed to use the findings for calculating durability of rubber linings.
Keywords: durability, wear, rubber lining, fracture energy, fatigue wear, hydro-abrasive wear, stage of grind-
ing, mill
Статьѐ поступила в редакция 03.09.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук, проф. В.И. Дырда
|