CC BY
34
21
НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2 ГГУ.я31яянваряя-я4яфевраляя2000я-одая
AsMI
В.Г. Нечепаев, А.К. Семенчен 2000
«о.
YAK 622.232.72
В. Г. Нечепаев, А. К. Семенченко
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ФУНШИОНИРОВАНИЯ ШНЕКОВЫХ МЕХАНО-ГИЛРОЛИНАМИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПОВЫШЕННОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ
Производительность шнековых очистных комбайнов для выемки тонких пологих пластов существенно ограничивается недостаточной эффективностью их исполнительных органов как транспортирующих устройств. Без обеспечения выгрузки разрушенного угля невозможно также повышение производительности очистных комбайнов, работающих в пластах средней мощности и мощных даже при условии роста их энерговооруженности.
В то же время известные резервы повышения эффективности шнековых транспортирующих устройств практически исчерпаны. Это определило необходимость совершенствования структуры шнековых исполнительных органов очистных комбайнов путем введения в их состав устройств, оказывающих дополнительное гидродинамическое воздействие на транспортируемый уголь [1]. В этом случае повышение производительности выгрузки достигается за счет воздействия на расположенный в межлопастном пространстве шнека уголь направленным потоком жидкости (воды). Разработан ряд конструкций исполнительных органов со встроенными в шнек и вынесенными за его пределы струеформирующими механизмами и выполнена их патентная защита. Однако шнековый исполнительный орган, осуществляющий одновременно механическое и гидродинамическое воздействие на выгружаемый уголь, образует качественно новую систему - механо- гидродинамическую в отличие от сугубо механической системы органов традиционной структуры. Свойства таких систем применительно к функционированию исполнительных органов очистных машин ранее не исследовались.
Для исследования исполнительных органов усовершенствованной структуры разработано системное представление (рис. 1) механо-гидродинамической системы выгрузки угля очистного комбайна, в соответствии с которым ее функционирование описывается шестью математическими моделями.
ММ поступления угля в шнек с переменным шагом лопастей (постоянный шаг рассматривается как частный случай). Описывает изменение объема разрушаемого угля как функцию угла поворота шнека, представлена в [2].
ММ формирования объема рабочей камеры основой имеет следующие зависимости.
Зависимость для определения производительности выгрузки
Q = VPK ■n-У-N>
где Q - производительность выгрузки;
VpK - объем рабочей камеры шнека; n -частота вращения шнека; у - объемный вес разрушенного угля; N - за-ходность (число лопастей) шнека. Зависимости для определения объема рабочей камеры шнека 0 < ф< п
2kn
(Ъ3 - ьд)-п- j fi( ф; - ¿ф+
п( 2k-1)
п-( 2k-1)
+ j f1 (ф; - ^ф
VpK =
8
п-( 2k-1) j f2 ( 2-n-(k-1 ^+ф
2-n-(k-1 ^+ф
п < ф< 2- п
(Dl - d2 )
(Ъз - Ъд; - (2-п-ф; - j f1( ф; - dф
2-п-(k-1 ^+ф
где Бл и dc - соответственно диаметр лопасти и ступицы шнека; Ьз - ширина захвата шнека; Ьд - ширина отрезного диска шнека; /1 (ф) - уравнение винтовой линии лопасти шнека, для которой рассматривается выгрузка; /2 (ф) -уравнение винтовой линии второй лопасти шнека; ф - угол поворота шнека; к - конструктивный коэффициент, который определяется по зависимости
Ьз — Ьд
k = -
- ^ cot( ан + i -Да ),i = 0,1, ..n. Здесь
(п +1)-п-dc {=0 ак — ан
Да = — -----—, где ак и аи - соответственно конечный и
п
начальный углы подъема лопастей шнека по диаметру ступицы шнека; п - количество интервалов разбиения.
ММ состояния поверхностного слоя погрузочных лопастей и обечайки шнека основывается на зависимости
/ = СКаЯахуУ(СмМ)2, где /р - коэффициент трения скольжения угля по стали; Яа - параметр шероховатости; V - скорость скольжения; N - нагрузка в зоне контакта; Сяа, СN ,х,у,2 - эмпирические коэффициенты.
8
Рис. 1. Структурно-функциональная схема механо-гидродинамической системы выгрузки
угля очистного комбайна
ММ изменения давления в транспортируемом потоке угля. Изменение давление в потоке угля как функция угла поворота шнека описывается уравнением
dpH ai г -i
—— = —*—+ рн [2 • tan ф + аз ], dф cosф
где рн - среднее давление на выделенный слой угля; ф -угол поворота шнека; а^ ,а2аз - коэффициенты, отражающие влияние на рассматриваемый процесс конструктивных и режимных параметров шнека, а также характеристик транспортируемого материала.
Решение уравнения имеет вид
рн = exp[í(а2 •tanф + аз^ф]х
Í
а1
cos ф
• exp
| - (а2 • tan ф + аз ^ф]ф + С
где С - постоянная интегрирования, величина которой определяется начальными условиями (величиной гидродинамического воздействия).
ММ формирования сопротивления окна выгрузки. Изменение давления в окне выгрузки описывается зависимостью
Р-Ь (ф) = 0,5 • I • у • я • • |/ + (ет1 —1)\1 (ф),
где S/ - площадь сечения тела волочения по окну выгрузки; l - длина тела волочения; у - плотность насыпного угля; g - ускорение свободного падения; f коэффициент трения угля по углю; S(ф) -площадь окна выгрузки.
m = Infl-tan р т-S//,
где n£ - коэффициент бокового давления; р^ - динамический угол откоса перемещаемого потока угля.
ММ гидродинамического воздействия потока жидкости (воды) на транспортируемый поток угля основывается на зависимости
P = (ndl /4)(ц/K0)(p0 /рСр)0'5рСру2Ср,
где do - диаметр отверстия насадки струеформирующего механизма; ц -вязкость воды; К0 - коэффициент, равный отношению расхода воды в неаэрированной струе к расходу водовоздушной смеси в аэрированной струе струеформирующего механизма; р0 - динамическое давление
струи при выходе из насадки; рСр - среднее динамическое давление струи на расстоянии l от насадки; vCp -средняя скорость струи на расстоянии l от насадки;
х
рср - средняя плотность аэрированной жидкости струи на
расстоянии I от насадки.
Рассмотренные модели реализованы в среде математических пакетов Ма1сЬСАБ и Ма1ЬАВ и в совокупности являются основой САПР шнековых механо-
гидродинамических (исполнительные органы традиционной структуры - частный случай) исполнительных органов повышенной погрузочной способности, обеспечивающих повышение производительности комбайновой выемки углей в условиях тонких пологих пластов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нечепаев В.Г. - Разработка исполнительного органа повышенной погрузочной способности для очистных комбайнов, работающих
в условиях тонких пластов//Изв. вузов. Горный журнал. - 1996. - № 1. - С. 110 -114.
2. Бойко Н.Г., Тарасевич В.И.,
Нечепаев В.Г. Заполнение шнека очистного комбайна разрушаемым углем. -Изв. вузов. Горный журнал. - 1980. - № 4. - С. 96-99.
Ж
Ш Ш і Ш і : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : .у
Нечеиаев В.Г. кандидаї іехнических наук, докіорані. кафедра «Горные машины». Донецкий і осударсівенні.ій технический универсиіеі. Украина.
Семенченко А.К. профессор. докіор іехнических наук. кафедра «Горные машины». Донецкий іосударсівенні.ій іехнический универсиіеі. Украина.
Файл: НЕЧЕПАЕВ
Каталог: 0:\С диска по работе в униве-
ре\01АВ_20\01АВ4_00\ВСЕ Шаблон:
С:\ивегв\Таня\АррВа1а\Коат1^\М1сговой\Шаблоны\
КогтаЫо1т
Заголовок: ОСНОВЫ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ШНЕКОВЫХ МЕХАНО-
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ ПО-ВЫ-ШЕННОЙ ПОГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ Содержание:
Автор: Гитис Л.Х.
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 20.04.2000 10:38:00
Число сохранений: 7
Дата сохранения: 04.12.2008 15:53:00 Сохранил: Таня
Полное время правки: 12 мин.
Дата печати: 04.12.2008 16:37:00
При последней печати страниц: 3
слов: 1 015 (прибл.)
знаков: 5 789 (прибл.)
