CC BY
22
Геомеханика
STRENGTHSTA TE OF ELEMENTS OF ARCH SUPPORT A T GREA T DEPTHS
V.A. Gogolin, I.A. Ermakova
Article contains results of numerical experiments by the finite element method for strength stateof elements of arch support to a greater depth. Strength states of roof bar, lock, rack are estimated by Mohr criterion. Limit depths of the mined-out space with arch support and various parameters horizontal pressure are established.
Key words:fmite element method, arch support, strength state.
Gogolin Vyacheslav Anatolievich, doctor of technical sciences, professor, inna-e a inhox.ru, Russia, Kemerovo, Kyzbuss State Technical University,
Ermakova Inna Alexeevna, doctor of technical sciences, professor, inna-ea inbox. ru, Russia, Kemerovo, Kyzbuss State Technical University
УДК 622.23.054.2:622.271.64
АНАЛИЗ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО СТРУГА
В.В. Король, А.Е. Пушкарев, В.Г. Хачатурян
Выполнен анализ возможных схем компоновки струговой установки, оснащенной гидромеханическими резцами, изготовленными по схеме «струя через резец», с учетом гидравлических характеристик насосного оборудования ЗАО «Тал-нах».
Ключевые слова: схема компоновки, струг, гидромеханическое разрушение.
На сегодняшний день гидромеханический способ разрушения угля и горных пород хорошо себя зарекомендовал. Анализ результатов исследований, выполненных А.И. Бероном, А.Б. Голодом, М.Г. Кара-бановым, А.А. Карленковым, М.А. Лемешко, Б.А. Ошеровым, Е.З. Пози-ным, Н.И. Сысоевым, Б.Б. Луганцевым и другими учеными, позволяет сделать вывод о том, что одно из наиболее перспективных направлений развития добычной техники связано с совершенствованием оборудования струговой выемки. Однако применение стругов осложняется и даже становится невозможным при наличии в угольном пласте крепких породных включений. В связи с этим для расширения области применения струговых установок целесообразно использование в них гидромеханического способа разрушения, обеспечивающего разработку крепких углей и пород повышенной прочности.
_Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3_
Вопросы гидромеханического разрушения горного массива наиболее полно изучены и представлены в работах В.Е. Бафталовского, В.А. Бреннера, Л.Б. Глатмана, Ю.А. Гольдина, И.И. Дорошенко, К.В. Демина,
A.Б. Жабина, И.В. Иванушкина, В.В. Король, И.А. Кузьмича, И.М. Лавита,
B.Г. Мерзлякова, М.М. Миллера, Г.П. Никонова, А.Е. Пушкарева, В.В. Саф-ронова, С.Е. Харламова, М.М. Щеголевского и др. [1,2,3]. Анализ возможных схем гидромеханического разрушения позволил установить наиболее предпочтительную схему, при которой вода высокого давления подается через канал, выполненный в теле резца, непосредственно в зону контакта инструмента с разрушаемым массивом. В настоящее время эта схема известна как схема «струя через резец». Для этих резцов применительно к струговым установкам выполнены исследования и установлены закономерности процесса резания угольного массива, которые позволяют рассчитать нагрузки, действующие на инструмент, и обосновать его рациональные конструктивные и режимные параметры [4].
При этом широкое распространение такого метода разработки ограничивается рядом проблем, одна из которых, создание воды высокого давления и ее подача к исполнительному органу струга. В настоящий момент обсуждаются несколько путей решения данной проблемы: применение насосных станций и использование станций на базе мультипликаторов. При этом для вышеуказанных вариантов существует несколько схем компоновки машин:
1) насосное оборудование размещено в выработке, и доставка воды к исполнительному органу струга осуществляется при помощи рукавов высокого давления (РВД).
2) насосное оборудование установлено на струге, и рабочая жидкость подается из бака либо по рукавам низкого давления (РНД).
Мультипликаторные станции, в свою очередь, состоят из 2 блоков: блока низкого давления и блока преобразователя давления. В результате этого может быть предложены 3 варианта компоновки машин:
- оба блока в едином агрегате размещены в штреке;
- оба блока в едином агрегате располагаются на рабочем органе
струга;
- блоки разнесены (мультипликатор установлен на струге, блок низкого давления в штреке).
Проанализировав предложенные варианты компоновки машин, можно сделать вывод, что наиболее предпочтительный вариант с применением насосного оборудования, поскольку данный тип гидравлических машин более совершенен по сравнению с мультипликатором, легче, менее габаритный, проще в обслуживании. К тому же привязка одной машины более рациональна с точки зрения компоновки, чем привязка нескольких элементов.
_Геомеханика_
Таким образом, струговая установка, оснащенная гидромеханическим исполнительным органом, может иметь 2 варианта компоновки (рис. 1).
Для примера реализации предложенных вариантов компоновочных схем предлагается использовать продукцию отечественного производителя ЗАО «Талнах». Используя перечень и характеристики выпускаемого насосного оборудования, составляются рабочие поля на графиках зависимости расхода воды от давления для каждого типоразмера. Насосы ЗАО «Талнах» специально предназначены для непропорциональных режимов работы (например, малый расход при большом давлении). Это обеспечивает максимальный КПД работы машины при задаваемых параметрах.
Так, например, рабочие поля типоразмеров насосов 1.1, 2.3 и 1.3 представлены на рис.2, а основные технические характеристики -в таблице.
Основные технические характеристики типоразмеров насосов трехплунжерных кривошипных горизонтальных ТУ3632
Давление на выходе, МПа Подача, м3/ч Мощность максимальная, кВт
Габарит 1.1 8...40 0,25.8 4.25
Габарит 2.3 8...63 0,8.16 25.50
Габарит 1.3 12,5.100 1.30 40.160
Сравнение графиков типоразмеров 1.1; 2.3; 1.3 показывает, что насос типоразмера 1.3 (масса насоса 650 кг) имеет наибольшее рабочее поле и более полно удовлетворяет требуемым условиям.
Для обоснования рациональных параметров насосного оборудования можно использовать «Методику определения нагрузок на резцах и резцовой головке стругового исполнительного органа», оснащенного гидромеханическими резцами, выполненными по схеме «струя через резец», которая позволяет рассчитать силовые показатели струговых установок, оснащенных гидромеханическими резцами, выполненными по схеме «струя через резец», и определить эффективность применения гидромеханических резцов на серийно выпускаемых стругах [5]. Так, например, при необходимом давлении 50 МПа и диаметре насадки 0,4 мм производительность составит 2,5 м /ч при частоте вращения коленчатого вала 250 об/мин и диаметре плунжера 32 мм (подобрано на основе графика типоразмера 1.3). Гидравлическая мощность составит 49,6 кВт, что соответствует техническим возможностям насоса типоразмера 1.3.
Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3
Рис. 1. Компоновочные схемы гидромеханической струговой установки: а-с источником высокого давления, расположенным в штреке; б -с насосом высокого давления на струге: 1 - струг; 2 - конвейер; 3 - тяговая цепь; 4 - тяговая станция; 5 - источник гидравлической мощности; 6 - насос высокого давления; 7 - рукав высокого давления; 8 - бак с водой; 9 - рукав низкого давления; - мощность тяговой станции; W2 - гидравлическая мощность; Ус- скорость перемещения
струга
Рис. 2. Рабочие поля насосов типоразмеров 1.1; 2.3; 1.3
Геомеханика
При этом габаритные размеры выбранного электронасосного агрегата (соединение насоса и электродвигателя через муфту, горизонтальная компоновка) представлены на рис. 3.
Рис. 3. Общий вид электронасосного агрегата типоразмера 1.3
Определяя схему компоновки насосного оборудования в комплекте струговой установки и принимая во внимание достаточно большие габаритные размеры насосного агрегата, целесообразно реализовать схему с насосным агрегатом, вынесенным в штрек (рис. 1). Данное решение снизит массу струговой установки, уменьшит энергоемкость процесса перемещения струга вдоль забоя и сохранит рабочее пространство.
Список литературы
1. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В. А. Бреннер [и др.]. М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. 343 с.
2. Мерзляков В.Г., Бафталовский В.Е. Физико-технические основы гидроструйных технологий в горном производстве М.: Национальный научный центр горного производства «ИГД им. А.А. Скочинского», 2004. 645 с.
3. Сафронов В.В. Обоснование закономерностей взаимодействия
_Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3_
гидромеханических резцов с угольным массивом, обеспечивающих расширение области применения струговых установок: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2005. 176с.
4. Король В.В., Пушкарев А.Е. Определение рациональных параметров разрушения массива гидромеханическими резцами струговых установок // Изв. ТулГУ. Науки о Земле. 2011. Вып. 1. С. 305307.
5. Пушкарев А.Е., Король В.В. Оценка эффективности оснащения струговой установки гидромеханическими резцами // Горное оборудование и электромеханика. 2012. № 3. С. 9-14.
Король Валерия Валерьевна, канд. техн. наук, асс., kvv-valeriamail.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пушкарев Александр Евгеньевич, д-р техн. наук, проф., pushkarev-agn®,mail.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хачатурян Вильям Генрихович, асп., wil7lamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYZING ARRANGING SCHEME OF HYDROMECHANICAL COAL PLOUGH V.V. Korol, A.E. Pushkarev, W.G. Hachaturiyn
Analyzing different arranging schemes of coal plough with hydromechanical cutters, which made by the scheme "jet through a cutter", with taking into account hydraulic indexes of firm "Talnah"pumping equipments is realized.
Key words: arranging scheme, coal plough, hydromechanical distraction.
Valery Valerievna Korol, candidate of technical science, assistant, kvv-valeriamail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Alexander Evgenievich Pushkarev, doctor of technical sciences, professor, pushkarev-agngmail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
William Genrihovich Hachaturiyn, postgraduate, wil7la mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
