Электронная библиотека

УНИВЕРСИТЕТ: Донецкий национальный технический университет

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: Технология машиностроения

НАЗВАНИЕ СТАТЬИ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНО-ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

АВТОР: Нечепаев В. Г., Гнитько А. Н.

РУКОВОДИТЕЛЬ: Нечепаев В. Г.

СДЕЛАНО: Донецк 2002

E-MAIL: gnitko@ukrtop.com

The simulation of working processes of mechano-hydrodynamic disembarkation systems of coal of cutter-loaders is executed. Are made experimental endorsement of adequacy of designed mathematical models, and also integral estimation of efficiency of offered engineering solutions.

Существенным фактором, в значительной мере ограничивающим повышение технического уровня ряда различных современных технологических систем, является несовершенство их транспортирующих устройств. Так, производительность современных очистных комбайнов для выемки тонких пологих пластов существенно (до 2-3 раз) ограничивается недостаточной погрузочной способностью их исполнительных органов; несвоевременное удаление стружки из рабочей зоны металлорежущих систем в условиях автоматизированного производства значительно лимитирует производительность и качество механической обработки и т.д. Исходя из этого, разработана концепция транспортирующих устройств с гидродинамическим воздействием на перемещаемые сыпучие материалы широкого диапазона применения.

Применительно к очистным комбайнам разработаны шнековые исполнительные органы с дополнительным гидродинамическим воздействием орошающей жидкости на выгружаемый уголь [1] и выполнено моделирование их рабочих процессов. Функционирование механо-гидродинамических систем выгрузки угля описывается совокупностью шести основных математических моделей: ММ1 поступления угля в шнек [2]; ММ2 формирования и изменения объема рабочей камеры шнека [3]; ММ3 формирования и изменения давления в потоке выгружаемого угля [4]; ММ4 формирования силы сопротивления в окне выгрузки [5]; ММ5 дополнительного силового гидродинамического воздействия [6]; ММ6 управляемого технологического воздействия [7]. Совокупность частных моделей ММ1-ММ6 описывает функционирование всей механо-гидродинамической системы выгрузки угля как транспортирующего устройства в целом и является интегральной имитационной математической моделью ее рабочего процесса.

Для подтверждения адекватности разработанных математических моделей и интегральной оценки эффективности предложенных технических решений выполнены комплексные экспериментальные исследования в условиях полноразмерного стенда. При проведении экспериментальных исследований одновременно измерялись и фиксировались следующие величины: мгновенные значений давления (i=1,2...4) в заданных зонах окна выгрузки; мгновенные значения давления и в струеформирующих механизмах, осуществляющих гидродинамическое воздействие на выгружаемый поток угля; мгновенные значения скорости перемещения подвижного бункера v и пройденного им пути S; объем выгруженного угля V; мгновенные значения мощности приводов шнека , тяговой лебедки и высоконапорной установки ; мгновенные значения частоты вращения шнека .

Выполненные экспериментальные исследования позволили установить следующее.

1. Применение механо-гидродинамических систем выгрузки очистных комбайнов обеспечивает существенно более высокое давление в выгружаемом потоке угля по сравнению с механическими системами. Это обусловливает повышенную эффективность механо-гидродинамической системы как транспортирующего устройства. Максимальная величина давления в выгружаемом механо-гидродинамической системой выгрузки потоке угля достигает 0,035 МПа, что примерно в 3 раза больше максимальной величины давления, обеспечиваемого механической системой. Полученные экспериментальные данные по изменению давления в окне выгрузки подтверждают разработанные теоретические положения в части формирования давления в выгружаемом потоке угля.

2. Производительность по выгрузке угля механо-гидродинамической системы существенно, на величину от 1,14 до 2 раз, превышает производительность системы выгрузки традиционной структуры (механической) для всех исследованных схем расположения насадков и струеформирующих механизмов во всем исследованном диапазоне изменения давления воды.

3. Наибольший положительный эффект обеспечивается при комбинированном использовании струеформирующих механизмов (одновременно сверху и снизу) и специально разработанных схемах расположения насадков в каждом из струеформирующих механизмов.

4. Рациональной величиной давления воды в струеформирующих

механизмах для исследованных схем расположения насадков и струефор-

мирующих механизмов является давление 3 МПа, обеспечивающее максимальное повышение производительности при ограниченном расходе воды и минимальном уровне удельных энергозатрат.

5. Минимальное значение удельных энергозатрат рабочего процесса

механо-гидродинамической системы выгрузки угля при всех исследованных схемах расположения насадков и струеформирующих механизмов существенно, в 1,2-1,8 раза, ниже значения удельных энергозатрат рабочего процесса механической системы выгрузки. Интервал, в котором удельные энергозатраты выгрузки достигают минимального значения и при всех исследованных схемах изменяются незначительно, заключен в диапазоне 2…4 МПа. Минимального значения удельные энергозатраты механо-гидродинамической системы выгрузки достигают при величине давления в струеформирующих механизмах 3 МПа.

В целом, выполненные теоретические и экспериментальные исследования показали, что механо-гидродинамические системы выгрузки угля являются перспективным средством существенного повышения производительности очистных комбайнов. Наиболее актуально их использование применительно к очистным комбайнам, работающим в условиях тонких пологих пластов. Высокая эффективность созданных механо-гидродинамических систем выгрузки угля позволяет также сделать вывод о целесообразности продолжения исследований в этом направлении применительно к другим технологическим машинам, в частности, к системам удаления и транспортирования стружки в механообрабатывающем производстве.

Список литературы: 1. Нечепаев В.Г. Разработка исполнительного органа повышенной погрузочной способности для очистных комбайнов, работающих в условиях тонких пластов // Известия вузов. Горный журнал. –1996.– №1.– С.110-114. 2. Нечепаев В.Г. Исследование и определение параметров шнеков с переменным шагом очистных комбайнов для тонких пластов с целью повышения их погрузочной способности: Дис. ... канд.техн.наук.-Донецк, 1982.- 240 с. 3. Нечепаев В.Г. Производительность шнековых транспортирующих устройств с механо-гидродинамическим воздействием на сыпучие материалы / Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Сб. научн. трудов. – Донецк: ДонГТУ, 1998. Вып.5. С.142-147. 4. Нечепаев В.Г. Математическая модель выгрузки угля шнековым механо-гидродинамическим исполнительным органом // Известия вузов. Горный журнал.–2000.– №1.– С.68-72. 5. Нечепаев В.Г. Моделирование подпора потоку угля, выгружаемого шнековым исполнительным органом очистного комбайна // Науковий вiсник Національної гiрничої академiї України – Днiпропетровськ. –1999. №3. – С.60-64. 6. Нечепаев В.Г. Математические модели для определения силы гидродинамического воздействия незатопленных струй / Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Сб. научн. трудов. – Донецк: ДонГТУ, 2001. Вып.15. С.209-217. 7. Нечепаев В.Г. Совершенствование шнековых исполнительных органов угольных комбайнов // Тяжелое машиностроение. 2000. №2. С.35-37.