CC BY
11
© Б.М. Кенжин, Ю.М. Смирнов, С.С. Саттаров, 2011
УЛК 622.23.05: 622.235
Б.М. Кенжин, Ю.М. Смирнов, С.С. Саттаров
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ШАХТНОГО ВИБРАЦИОННО-СЕЙСМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ
Предложена математическая модель вибрационно-сейсмического модуля для проведения шахтных геофизических работ. В ее основе лежит обобщенная структурная схема гидравлической пульсационной системы, которая является основным элементом вибрационно-сейсмического модуля — источника механических колебаний, генерируемых и передаваемых в углепородный массив. Ключевые слова: углепородный массив, гидравлическая пульсационная система, математическая модель
ttt ахтный вибрационно-сейс-мический модуль предназначен для передачи вибрационно-сейсмических сигналов в углепород-ный массив при проведении мониторинга за его состоянием и обнаружения нарушений различного рода. Основным элементом модуля является гидравлическая пульсацион-ная система.
В общем случае структурная схема гидравлической пульсационной системы может быть охарактеризована рис. 1. Источник энергии ИЭ, представляющий собой, в частности, электродвигатель, передает крутящий момент на преобразователь энергии ПЭ, который нагнетает рабочую жидкость под давлением в трансмиссию Тр, сообщающую преобразователь энергии с исполнительным органом ИО. Перераспределение потока рабочей жидкости между рабочими камерами исполнительного органа в каждой фазе рабочего цикла осуществляется органом управления ОУ, получающего сигналы от генератора импульсов ГИ. В результате на объекте воздействия ОБ генерируются механические импульсы заданной формы. В общем случае генератор импульсов может
функционировать по заданной программе либо иметь обратную связь с объектом воздействия.
Отмеченные особенности позволяют на базе существующей модели гидроударной системы разработать физическую модель низкочастотной гидравлической пульсационной системы (рис. 2). Масса М, представляющая собой совокупность приведенной массы объекта воздействия, основного исполнительного элемента и движущейся жидкости, находится под действием сил со стороны привода и реакции объекта воздействия К. Привод представлен упруго вязким телом с коэффициентом жесткости Сн и свободный конец которого движется со скоростью Vo, определяемой подачей жидкости от источника давления. Объект воздействия представлен также упруго-вязким телом с соответствующими коэффициентами жесткости Сс и вязкости цс. При движении на основной исполнительный элемент системы действуют диссипа-тивные силы сопротивления Кс. Движение массы производится в интервале 1Р, удаленном от условной
1p и условная координата
X
Or
связанные соотноше-
ниями:
R
lp = C(£ - 1); Xo = lp / (е -1).
(1)
Рис.1. Обобщенная структурная схема гидравлической низкочастотной пульса-ционной системы: ИЭ
— источник энергии; ПЭ — преобразователь энергии; Тр
— трансмиссия; ИО — исполнительный орган; ОУ — орган управления; ГИ — генератор импульсов; ОВ — объект воздействия
Рис. 2. Физическая модель гидравлической пульса-ционной системы: М — приведенная масса; Vo — приведенная скорость жидкости; F(t) — сила со стороны привода; Сн и — коэффициенты жесткости и вязкости трансмиссии; R — реакция объекта воздействия; Сс и цс — коэффициенты жесткости и вязкости объекта воздействия; Rc — приведенная сила сопротивления; Х0 — начальная координата; lp — интервал движения; Х — текущая координата
начальной точки на расстоянии Х0. Исходными данными при исследовании являются приведенная масса М, коэффициенты, характеризующие свойства объекта воздействия Сс и цс, начальная сила деформации Я0, степень деформации е = Я /Я0, максимальная скорость деформации V, максимальная величина деформации
Единичный цикл исследуемой системы включает два аналогичных по своей сущности периода: обратного и прямого хода. При обратном ходе объект воздействия деформируется от положения статического равновесия по направлению к исполнительному органу, при прямом ходе — от положения статического равновесия в противоположном направлении. Такой цикл предполагает вполне определенные граничные условия для каждого периода и его фаз: начальные перемещения, начальные и конечные скорости равны нулю. Вследствие этого движение в каждой фазе описывается уравнениями одного вида, а решение соответствующих уравнений определяется набором дополнительных условий, которые вводятся и формулируются по мере их появления.
Принятая модель определяет величины сил, действующих на подвижную массу:
F (t) = P0 + CH [V0t-(X - Xo)] -
hx ;
(2)
(3)
начальная сила со стороны X и t — соответственно те-
R = Ro + MX + цс X + Cc X
где Р0 — привода кушая координата и время.
Получены дифференциальные уравнения второго порядка с правой частью, решение которого определяется соотношением входящих коэффициентов, характеризующих упруго вязкие свойства привода и объекта воздействия.
Решение математической модели производится для конкретных эксплуатационных условий, гатш
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Кенжин Б.М. — доцент, кандидат технических наук, директор, МашЗавод № 1, г. Караганда, kbmkz@mail.ru
Смирнов Ю.М. — профессор, доктор технических наук, Карагандинский государственный технический университет, smirnov_y_m@mail.ru
Саттаров С.С. — доцент, кандидат технических наук, Объединенная химическая компания, г. Астана, satsapar52@mail.ru
НОВИНКИ ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА» -КНИГИ ДЛЯ УСПЕШНЫХ ИНЖЕНЕРОВ
Меретуков М.А., Рудаков В.В., Злобин М.Н. ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
Год выпуска: 2011, страниц: 438 ISBN: 978-5-98672-278-8 (в пер., суперобложка) УДК: 622.553.411
В книге прослежена связь между геологией и металлургией золота, основанная на общих закономерностях физико-хими-ческих процессов (растворение, осаждение, восстановление, адсорбция, комплексе- и коллоидообразование и др.), реализуемых в природных и промышленных условиях. Показано, что принципиально важными для гидрометаллургии золота являются природные процессы, предопределяющие проявление наносостояния. Проанализированы условия образования и свойства золотосодержащих руд (карлинских, черносланцевых, латеритных и термальных), имеющих важное промышленное значение, а также такие нетрадиционные источники добычи, как месторождения океанские, техногенные, угольно-торфяные, железные и др. Большое внимание уделено вопросам, связанным с изменением состояния золота и сопутствующих ему минералов в отвалах горнометаллургического производства. Рассмотрена возможность извлечения золота из руд с применением технологии «сухого» обогащения. Приведены сведения о важнейших месторождениях ведущих стран — производителей золота.
Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, специализирующихся в области гидрометаллургии золота.
С учетом этого дифференциальные уравнения движения системы примут вид:
а) в фазе деформации
МХ + с + ц н )Х + (СН + Сс )Х =
= P0 - R0 - Rc + CHX0 + CHV0t;
(4)
б) в фазе разгрузки MX + vHX + CcX = R0 (e-1)-Rc. (5)
ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ
