Аннотация
Толкачев, О.Э., Ющенко, Ю.Н., Клычков, А.А., Дикенштейн, И.Ф. Способ охлаждения приводного барабана ленточного конвейера. Рассмотрен процесс охлаждения водой приводного барабана ленточного конвейера при его пробуксовке. Алгоритм расчета позволяет определить для каждого барабана и ленты такой расход воды, при котором время охлаждения барабана будет минимальным и меньшим времени нагревания и воспламенения конвейерной ленты. Разработан способ охлаждения приводного барабана путем подачи воды в его внутреннюю полость.
Постановка проблемы и ее связь с актуальными научными и практическими исследованиями.
Колебательные процессы в технике имеют большое значение. Электромагнитные колебания лежат в основе всех современных электронных средств передачи и обработки информации.
Для облегчения понимания общих закономерностей колебательных процессов целесообразно начинать их изучение с простых и наглядных систем, например, замкнутая цепь, содержащая конденсатор и катушку индуктивности. Изменение во времени физических величин, характеризующих разные колебательные системы, описывается одинаковыми дифференциальными уравнениями.
Исследование компьютерных программ при моделировании разных способов возбуждения колебаний позволяет определить точностные и частотные характеристики программ.
Анализ архитектур моделирующих программ
Один из наиболее пожароопасных объектов угольной шахты – выработки, оборудованные ленточными конвейерами, так как они имеют высокую пожарную нагрузку (горючая конвейерная лента, минеральные масла в редукторе и гидромуфтах, дерево в пустотах за крепью). При перегрузках конвейера, его заштыбовке, заклинивания поддерживающих роликоопор, сходе ленты или иных нарушениях нормальной работы конвейера происходит частичная или полная пробуксовка с выделением вследствие трения значительного количества теплоты на поверхности контакта барабана ленты и пожароопасным нагреванием поверхности приводного или натяжного барабана. При этом возможно воспламенение угольного штыба и конвейерной ленты. По этой причине за последние 15 лет на приводных и натяжных станциях конвейеров произошло 65% всех пожаров в конвейерных выработках шахт Украины, 64 % – Российской Федерации, до 45 % – шахт Польской Народной Республики. Один из путей предотвращения пожаров на приводных станциях ленточных конвейеров – охлаждение приводного барабана при возникновении пробуксовки. Охладить барабан можно, например, водой из автоматических установок пожаротушения, которыми оснащены приводные станции. Однако такие установки срабатывают, когда пожар уже возник, требуют определенного напора и расхода воды в пожарно-оросительном трубопроводе. Более рациональным представляется следующий способ: выполнить приводной барабан в виде двух коаксиальных цилиндров и в случае аварийной пробуксовки подавать охлаждающую жидкость (воду) во внутреннюю полость барабана. Это возможно, если выполнить барабан полым или состоящим из двух коаксиальных цилиндров и в случае аварийной пробуксовки подавать охлаждающую жидкость (воду) во внутреннюю полость. Условия наиболее эффективного применения воды для предлагаемого охлаждения нагреваемых элементов барабана при минимальном расходеизучены мало. Удалось обнаружить только одну публикацию. В ней рассмотрено охлаждение электрогенераторов. Охлаждающая жидкость подается в узкий кольцевой зазор между двумя коаксиальными цилиндрами, внутренний из которых (ротор) вращается, а внешний (статор) неподвижен. Вода, попадая на нагретую внешнюю поверхность ротора, нагревается до температуры кипения, а затем кипит. В шахтных условиях нельзя допустить, парообразования, то есть нагревания барабана до температуры кипения воды. По данным экспериментов на шахте «Тремония» (Германия) воспламенение конвейерной лента при пробуксовке барабана и наличии угольного штыба начиналось при t = 120 °С. Поэтому методика, предложенная в работе, не подходит для шахтных условий. Таким образом, для создания надежной методики определения количества охлаждающей воды и условий ее подачи недостаточно данных, обеспечивающих необходимую надежность работы приводного барабана, предупреждения его перегревания, создающего yгрозу пожара в шахте. Изложение основного материала исследования. Рациональное управление процессом охлаждения требует изучения его достаточно сложного механизма. В зависимости от гидродинамических и тепловых условий можно выделить несколько частных режимов охлаждения, причем эти режимы могут одновременно реализоваться на различных участках обечайки барабана, что еще более усложняет процесс и увеличивает трудность его формализации. В частности, при температуре поверхности обечайки барабана выше температуры насыщения водяного пара образуется пленка испаряющейся жидкости. При более высоких температурах возникает пузырьковое кипение в пленке, а дальнейший рост температуры приводит к сфероидальному состоянию жидкости на охлаждаемой поверхности.
Рис. 1. Расчетная схема приводного барабана
Представим себе приводной барабан в виде двух коаксиальных цилиндров с зазором ? , м, между ними. Барабан вращается с угловой скоростью ?, с -1. При его аварийной пробуксовке во внутреннюю полость подается вода и охлаждает барабан. Чтобы избежать парообразования и необходимости усложнять конструкцию предохранительным клапаном, принимаем допустимую температуру нагрева барабана, при которой начинается его охлаждение Тдоп. = 80 С.
Выводы и перспективы дальнейших исследований.
Анализ условий эксплуатации шахтных конвейеров показывает их высокую пожароопасность, связанную с перегрузкой, неисправностями конструкции или иными нарушениями нормальной работы. 1. Предложен способ предотвращения пожароопасного нагревания приводных и натяжных барабанов конвейера путем их охлаждения водой, подаваемой на внутреннюю поверхность обечаек. 2. Исследования процесса ограждения нагреваемых элементов барабана позволили предложить методику определения необходимого количества охлаждающего агента для стабилизации безопасной в пожарном отношении температуры поверхности барабана и последующего ее снижения, а также разработать оригинальную конструкцию барабана, предотвращающую его нагреванию до пожароопасных температур.
Список использованной литературы
Пожары в выработках, оборудованных ленточными конвейерами. Информационное письмо:
Донецк: НИИГД «Респиратор», 2006. – 15с.
2. Юрченко, В.М. Новый взгляд на причину пожаров на шахтных конвейерах / В.М. Юрченко // Уголь,
2003. – № 2. – С. 56-59.
3. Wachowich Jan Okreslenie czennykow porodeyacych zagrozenie powstawania pozarow tasm
przenoshikowich w kopalniach Wegla / Jan Wachowich // Pr. Nauk. Gl. Inst. Gor, 1997. – № 816. – S. 3-10.