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TDC1030 型高效磁选机的研制
2013-01-09
从重介质选煤厂对磁选机的新要求出发,在国内选煤重介磁选设备磁路设计领域成 功地引入了计算电磁学原理和数值计算方法,并应用该方法设计了新型磁路。实践证明,应用该方 法后磁路的设计水平和设计质量获得了很大的提高,达到了国际先进水平,保证了TDC1030 型高 效磁选机的成功研制。
Vol127No19 第 2 27 卷 第 9 期 煤 矿 机 械   006 年9 月 Coal Mine Machinery  Sep1 2006 产 品 放结 构 文 章 编 号 :100320794(2006) 0920130203 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 的 研 制 刘 燕 华 , 徐 春 江 , 牟 利 伟 , 丁 勇 ( 煤 炭 科 学 研 究 总 院 唐 山 分 院 , 河 北 唐 山 063012) 摘 要 : 从 重 介 质 选 煤 厂 对 磁 选 机 的 新 要 求 出 发 ,在 国 内 选 煤 重 介 磁 选 设 备 磁 路 设 计 领 域 成 功 地 引 入 了 计 算 电 磁 学 原 理 和 数 值 计 算 方 法 ,并 应 用 该 方 法 设 计 了 新 型 磁 路 。 实 践 证 明 ,应 用 该 方 法 后 磁 路 的 设 计 水 平 和 设 计 质 量 获 得 了 很 大 的 提 高 ,达 到 了 国 际 先 进 水 平 ,保 证 了 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 的 成 功 研 制 。 关 键 词 : 高 效 ; 磁 选 机 ; 磁 路 设 计 ; 计 算 电 磁 学 中 图 号 : TD457 文 献 标 识 码 : A Research onLIUTYDanC- 1hu0a3, 0XU HChiugn h- jiaEngff, MicUieLni -tweMi , DaIgNnGeYtonicg Separator ( China Coal Research Institute Tangshan Branch ,Tangshan 063012 , China) Abstract :In order to meet the new demand from dense medium coal prepreration plants , computational electro2 manetics arithmetic and it tools were introduced to the magnetic - system design field. Using this method a new type magnetic system had been developed. The design level and quality were greatly improved to meet interna2 tional level with this method by practice. It paved the way for TDC1030’s successful development. Key words :high - efficient ; magnetic separator ; magnetic - system design ; computational electromanetics 0 前 言 磁 选 机 是 一 种 广 泛 应 用 在 重 介 质 选 煤 厂 介 质 回 收 流 程 的 关 键 设 备 。 近 年 来 ,随 着 选 煤 工 艺 水 平 的 进 步 (原 煤 分 级 入 洗 新 工 艺 、 简 化 工 艺 等 ) 和 选 煤 厂 工 角 度 增 量 为 1凹 ,等 高 外 形 精 加 工 最 大 下 刀 步 距 为 0. 3 mm ,采 用 提 高 公 差 精 度 及 减 小 最 大 下 刀 步 距 的 有 助 于 加 工 质 量 及 加 工 效 率 的 改 善 。 方 式 对 加 工 质 量 的 提 升 意 义 不 大 ,调 整 时 以 提 高 效 率 作 为 主 要 目 的 。 因 等 高 外 形 精 加 工 工 序 对 凹 模 的 深 槽 及 大 圆 弧 面 的 质 量 提 升 明 显 ,参 数 调 整 时 采 用 下 面 的 方 式 (见 表 2、表 3) : (1) <6 球 刀 放 射 精 加 工 工 序 中 ,用 粗 加 工 的 方 式 选 取 加 工 面 。 图 5   加 工 区 域 的 选 择 (2) <3 球 刀 等 高 外 形 精 加 工 工 序 中 ,对 深 槽 采 Fig. 5 Selection on tool containment 用 区 域 加 工 的 方 式 ,加 工 2 个 大 圆 曲 面 ,圆 弧 底 面 不 加 工 。 表 2   <6 球 刀 放 射 精 加 工 工 序 参 数 调 整 前 后 对 比 Tab. 2 Contrast of parameter adjustment about radial finish machining procedure by using dia. 6 endmill sphere tools 加 工 曲 检 查 曲 加 工 公 最 大 切 角 度 增 程 序 长 程 序 面 Π个 23 面 Π个 1 差 Πmm 深 Πmm 量 Π(凹) 度 ΠKB 行 数 调 整 前 调 整 后 0.02 0.02 0.3 0.3 1 1 409 335 14 686 12 065 8 1 图 6   最 终 效 果 图 表 3   <3 球 刀 等 高 外 形 精 加 工 工 序 参 数 调 整 前 后 对 比 Fig. 6Final effect of machining Tab. 3Contrast of parameter adjustment about contour finish machining procedure by using dia. 3 endmill sphere tools 参 考 文 献 : [ 1]邓 弈 . MasterCAM 数 控 加 工 技 术 [ M]. 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社 , , 加 工 曲 检 查 曲 加 工 公 最 大 切 程 序 长 程 序 行 数 2004. [2 ]严 烈 . MasterCAM9 应 用 基 础 教 程 [M]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 面 Π个 23 面 Π个 差 Πmm 深 Πmm 度 ΠKB 2003. 调 整 前 调 整 后 1 7 0. 02 0. 02 0. 3 0. 3 256 203 10 623 8 324 22 作 者 简 介 : 党 新 安 (1958 - ) ,陕 西 富 平 人 ,陕 西 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 院 长 , 教 授 , 研 究 方 向 : 模 具 设 计 与 制 造 , E - mail : lqing2 hai720604 @126. com.   对 爪 盘 零 件 凹 模 加 工 基 本 参 数 进 行 优 选 ,在 保 证 加 工 质 量 (见 图 6) 的 前 提 下 ,总 的 加 工 效 率 提 升 约 25 %。 通 过 对 比 可 以 看 出 ,优 选 加 工 基 本 参 数 , 收 稿 日 期 :2006202224 分 130 分 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net   第 27 卷 第 9 期 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 的 研 制 ——— 刘 燕 华 ,等 Vol127No19 对 吨 煤 介 质 消 耗 量 等 关 键 技 术 经 济 指 标 要 求 的 提 高 ,传 统 介 质 回 收 用 磁 选 机 由 于 磁 性 物 回 收 率 较 低 、 与 工 艺 系 统 要 求 的 高 可 靠 性 差 等 原 因 ,已 不 能 满 足 市 场 的 需 求 ,研 制 一 种 能 满 足 当 前 市 场 需 要 的 磁 选 机 十 分 必 要 。 维 静 磁 场 问 题 。 通 常 使 用 标 量 磁 矢 法 进 行 求 解 ,分 析 时 不 考 虑 时 域 因 素 。 此 时 Maxwell 方 程 可 简 化 为 ¨{ H} = { Js} ¨ B = 0 求 解 问 题 可 借 助 于 以 上 的 简 化 Maxwll 方 程 和 以 下 的 本 构 方 程 磁 选 设 备 设 计 的 核 心 工 作 是 在 保 证 分 选 工 艺 指 标 和 处 理 量 等 指 标 的 前 提 下 ,通 过 优 化 各 结 构 参 数 设 计 适 合 磁 性 物 高 效 捕 收 的 磁 路 及 磁 场 分 布 和 矿 浆 流 动 参 数 设 计 。 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 的 设 计 即 体 现 了 上 述 要 求 。 本 文 主 要 探 讨 磁 路 设 计 中 的 主 要 技 术 问 题 。 { H} = { H g } - ¨ < g } - ¨μ ¨ [μ ] ¨ < g - ¨[μ ]{ H g 0 0 { M } = {0} 矢 量 磁 矢 (MVP) 适 用 于 包 含 各 向 异 性 非 线 性 磁 导 率 的 静 态 和 动 态 问 题 。 本 文 采 用 的 适 合 计 算 机 处 理 的 方 程 为 [ i C]{ ¨u} + [ K]{ Ûu} = { J } 1 计 算 电 磁 学 在 磁 选 设 备 磁 路 设 计 中 的 应 用 { { e A } 目 前 ,在 国 内 磁 选 机 磁 路 设 计 方 面 仍 沿 用 着 传 自 由 度 (DOF) { u} = e v } 统 的“ 2 英 寸 高 斯 值 ”设 计 方 法 ,该 方 法 比 较 粗 糙 ,不 适 用 于 对 磁 场 的 空 间 分 布 做 精 细 分 析 和 计 算 。 应 用 数 值 计 算 的 方 法 和 工 具 对 磁 选 设 备 的 磁 路 进 行 分 析 和 设 计 是 技 术 发 展 的 迫 切 要 求 ,也 是 研 究 磁 选 基 本 理 论 的 重 要 方 向 之 一 。 e 式 中 { A } ——— 标 量 磁 矢 MVP ;   { v e } ——— 标 量 电 位 时 域 积 分 值 , v = Vd t ; ∫ 在 磁 路 设 计 方 面 ,利 用 计 算 电 磁 学 的 定 量 方 法 设 计 由 优 质 永 磁 材 料 按 特 定 排 布 方 式 组 成 新 型 磁 系 ,它 可 在 筒 体 表 面 附 近 产 生 均 匀 的 磁 场 。 借 助 现 代 计 算 电 磁 学 成 果 ,利 用 大 型 的 电 磁 设 计 有 限 元 软 件 对 磁 系 的 各 相 关 参 数 进 行 了 大 量 的 计 算 并 确 定 了 各 参 数 ,并 对 各 参 数 进 行 了 优 化 。 该 磁 系 的 实 体 模 型 和 磁 场 分 布 特 性 的 2D 仿 真 图 见 图 1 ,由 图 1 可 以 看 出 ,等 磁 感 应 强 度 线 分 布 比 较 均 匀 ,筒 表 的 切 向 力 大 大 降 低 ,在 分 选 空 间 的 分 布 更 加 均 匀 。 该 种 特 性 的 磁 场 分 布 可 提 高 磁 性 物 的 回 收 率 。 国 外 在 20 世 纪 70 年 代 即 开 始 了 在 这 一 方 面 的 工 作 ,并 取 得 了 一 定 的 进 展 。 如 :日 本 用 有 限 元 法 分 析 了 磁 流 体 密 封 磁 轭 表 面 上 的 磁 力 分 布 。 对 2 种 典 型 的 磁 流 体 形 状 (薄 膜 和 尖 峰 ) 进 行 了 计 算 。 从 而 引 出 了 具 有 自 喷 射 作 用 的 磁 流 体 密 封 新 概 念 。 近 年 来 ,国 内 一 些 研 究 单 位 也 开 展 了 应 用 计 算 电 磁 学 的 定 量 数 值 计 算 方 法 对 磁 选 磁 路 设 计 的 研 究 。 如 :中 南 工 业 大 学 和 中 科 院 电 工 所 等 。 但 研 究 水 平 较 国 外 有 一 定 差 距 ,在 选 煤 重 介 磁 选 回 收 用 磁 选 设 备 的 磁 路 研 究 方 面 还 是 空 白 。 应 用 现 代 设 计 方 法 更 新 原 有 设 计 理 念 ,在 传 统 磁 选 设 备 磁 路 设 计 领 域 通 过 应 用 当 代 计 算 电 磁 学 的 最 新 成 果 设 计 磁 选 机 磁 路 ,开 发 目 前 选 煤 市 场 急 需 的 微 细 粒 磁 性 介 质 回 收 用 高 效 磁 选 机 和 新 型 大 颗 粒 磁 选 机 ,具 有 较 高 的 理 论 意 义 和 实 际 意 义 。 3 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 的 磁 路 设 计 采 用 计 算 电 磁 学 的 有 限 元 算 法 ,直 接 从 求 解 电 图 1   高 效 磁 选 机 磁 系 实 体 模 型 图 Fig. 1 Real modle of the magnetic system 磁 场 入 手 可 精 确 计 算 所 设 计 磁 系 周 围 空 间 的 磁 场 分 布 情 况 ,并 可 迅 速 进 行 优 化 磁 系 的 工 作 ,大 大 提 高 设 计 的 水 平 和 缩 短 开 发 周 期 。 同 时 ,结 合 计 算 机 图 形 学 和 优 化 技 术 的 功 能 模 块 ,其 已 成 为 现 代 工 程 学 问 题 必 不 可 少 的 有 力 工 具 。 Maxwell 方 程 是 电 磁 场 的 理 论 基 础 ,Maxell 方 程 如 下 : ¨ { H} = {J} + {5 Dt } = {Js} + {Je} + {Jv} + { 5t 5D } 5 { E} = - {5 B } ¨ 5 t ¨ { B} = 0 D =ρ 通 常 ,磁 选 机 磁 路 设 计 问 题 可 简 化 为 二 维 或 三 ¨ 图 2   高 效 磁 选 机 磁 感 应 强 度 分 布 图 Fig. 2 Distribute of magnetic induction intension 分 131 分 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net Vol127No19 第 2 27 卷 第 9 期 煤 矿 机 械   006 年9 月 Coal Mine Machinery  Sep1 2006 文 章 编 号 :100320794(2006) 0920132203 液 压 支 架 全 液 压 程 序 控 制 快 速 移 架 系 统 的 研 究 魏 勇 刚 , 杨 保 良 , 王 明 普 ( 煤 炭 科 学 研 究 总 院 太 原 分 院 , 太 原 030006) 摘 要 : 通 过 对 国 内 传 统 支 架 控 制 系 统 中 泵 站 流 量 与 支 架 立 柱 升 降 之 间 关 系 的 分 析 ,提 出 液 压 支 架 在 非 电 液 控 制 下 即 可 达 到 快 速 移 架 的 经 济 型 全 液 压 程 序 控 制 系 统 ,并 对 全 液 压 程 序 控 制 系 统 特 点 及 液 压 元 件 匹 配 作 了 简 要 分 析 。 关 键 词 : 移 架 速 度 ; 流 量 ; 程 序 控 制 ; 降 移 联 动 中 图 号 : TD355 文 献 标 识 码 : A Study on Quick Shield Advancing System by Programmed Complete Hydraulic Control WEI Yong - gang , YANG Bao - liang , WANG Ming - pu ( Taiyuan Branch of China Coal Research Institute , Taiyuan 030006 ,China) Abstract :By analysing of the relationship between pump station flow and shield leg in the domestic traditional shield control system , gives out an economic programmed complete hydraulic control , which will attain a quick shield advance under a non - electric - hydraulic control. A brief description is done to the characteristics of the system and its elememts. Key words :advancing rate ; flow ; programmed control ; shield lower and advance interlock 1 国 内 传 统 的 支 架 控 制 系 统 现 状 分 析 际 速 度 最 慢 的 是 降 柱 ,降 柱 时 系 统 处 于 高 阻 状 态 ,系 统 阻 力 主 要 集 中 在 回 液 段 , 这 是 由 于 立 柱 本 身 的 结 液 压 支 架 移 架 分 3 个 阶 段 :降 柱 、移 架 、升 柱 ,实   先 进 的 设 计 理 念 和 方 法 要 有 先 进 的 专 用 设 备 来 发 ,通 过 采 用 当 代 最 先 进 的 设 计 理 念 和 设 计 方 法 对 磁 选 机 的 磁 路 进 行 了 优 化 设 计 ,是 进 行 原 始 创 新 提 升 传 统 产 品 设 计 水 平 的 一 次 成 功 尝 试 。 将 计 算 电 磁 学 应 用 于 传 统 磁 系 设 计 领 域 中 ,利 用 先 进 的 数 值 计 算 技 术 对 磁 系 的 各 参 数 进 行 了 设 计 和 优 化 ,得 到 了 更 精 确 的 磁 场 分 布 ,进 而 设 计 了 磁 场 分 布 更 合 理 的 新 型 磁 系 。 先 进 的 设 计 理 念 和 国 内 首 创 的 大 磁 组 整 体 充 磁 装 置 的 成 功 结 合 ,使 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 的 技 术 性 能 达 到 了 国 际 先 进 水 平 。 完 成 和 保 证 ,为 实 现 和 保 证 按 电 磁 场 定 量 计 算 的 方 法 设 计 的 新 型 磁 系 的 特 性 ,开 发 了 国 内 第 1 台“ 大 型 磁 组 专 用 充 磁 设 备 ” ,可 以 实 现 120 mm 总 120 mm 总 3 500 mm 磁 组 的 整 体 充 磁 ,大 幅 度 地 减 小 磁 系 轴 向 的 气 隙 ,使 磁 场 力 在 轴 向 更 加 均 匀 。 该 设 备 保 证 了 磁 路 的 设 计 指 标 。 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 与 美 国 某 公 司 具 有 国 际 先 进 水 平 的 HMDA - 6 型 磁 选 机 的 磁 场 分 布 对 比 表 如 表 1。 由 表 1 可 以 看 出 :两 者 的 磁 场 分 布 相 当 一 致 ,证 实 了 TDC1030 型 高 效 磁 选 机 磁 路 设 计 达 到 了 国 际 先 进 水 平 。 参 考 文 献 : [ [ [ 1]刘 燕 华 ,徐 春 江 ,王 淑 军 . 新 型 大 颗 粒 磁 选 机 结 构 参 数 的 试 验 研 究 [J ]. 选 煤 技 术 ,2005(2) :4 - 6. 2]刘 峰 . 重 介 质 旋 流 器 选 煤 技 术 的 现 状 及 在 我 国 的 新 发 展 [J ]. 选 煤 技 术 ,2004(4) :1 - 8. 表 1   两 种 磁 选 机 对 比 表 Tab. 1 Contrast of two types of magnetic separators 3]冯 定 五 ,陈 荩 . 磁 选 技 术 的 进 展 [J ]. 国 外 金 属 矿 选 矿 , 1996(4) . TDC1030 型 高 效 磁 选 机 1 050 美 国 某 公 司 的 HMDA - 6 型 磁 选 机 914 [4]周 巧 珍 . ERIEZ 磁 选 机 及 其 选 型 [J ]. 选 煤 技 术 ,2000(4) . [5]王 蔷 . 电 磁 场 理 论 基 础 [M]. 北 京 :清 华 大 学 出 版 社 ,2001. [6]朱 德 华 . 干 式 振 动 高 梯 度 磁 选 工 艺 及 理 论 研 究 [D]. 中 南 工 业 大 学 博 士 学 位 论 文 ,1992. 筒 体 直 径 Πmm 磁 极 数 6 6 [ [ 7]王 秉 中 . 计 算 电 磁 学 [M]. 北 京 :科 学 出 版 社 ,2002. 磁 极 包 角 Π(凹) 132 195 127 83 132 194 128 85 8]曾 庆 庚 . 电 磁 场 有 限 单 元 法 [M]. 北 京 :科 学 出 版 社 ,1982. 0 mm 处 场 强 ΠmT 5. 4 mm 处 场 强 ΠmT 0. 8 mm 处 场 强 ΠmT 作 者 简 介 : 刘 燕 华 (1974 - ) ,河 北 邢 台 人 要 从 事 矿 物 加 工 工 程 领 域 的 工 艺 及 设 备 的 技 术 研 究 和 市 场 推 广 工 , Tel :0315 - 7759405. ,工 程 师 ,工 学 硕 士 ,主 2 5 作 3 结 果 和 讨 论 本 文 从 目 前 选 煤 行 业 对 磁 选 机 新 要 求 的 实 际 出 收 稿 日 期 :2006205210 分 132 分 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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