Многочерпаковые электродраги представляют собой мощные пловучие агрегаты, работающие на россыпных месторождениях по добыче золота, платины и других полезных ископаемых. Режимы работы электроприводов основных механизмов драги изучены пока недостаточно. В настоящей статье в результате анализа построенных и снятых с натуры нагрузочных диаграмм предлагается возможная методика выбора мощности главного электродвигателя драги — двигателя ее черпаковой цепи.
Настоящая работа выполнена в 1950 г. в порядке содружества кафедры горной электротехники Ленинградского горного института с одним из угольных трестов. Испытывался электродвигатель погружного двигатель-насоса, предназначенного для откачки воды из скважин в условиях Ленинградского угольного месторождения. Как насос, так и электродвигатель при работе полностью погружены в воду, что существенно отличает конструкцию данного двигатель-насоса от всех существующих, в которых электродвигатель устанавливается наверху в устье скважины и соединяется с погруженным в воду насосом с помощью длинного вала (двигатель-насосы типа АТН и др.). Электродвигатель выполнен с влагостойкой изоляцией открытого типа без герметической оболочки.
Определение мощности главного привода многочерпаковых электрических драг, т. е. привода их черпакового устройства, встречает следующие затруднения. 1. Недостаточная изученность физических свойств грунтов драгируемых россыпей приводит к тому, что усилие резания грунтов черпаками с необходимой степенью точности не может быть определено. Грунты, в основном, не являются однородными. Как следует из классификации грунтов для дражных работ (табл. 1), установленной в 1937 г., грунты могут содержать торф, пески, глины, щебень, песчаник, валуны, изверженные породы и другие компоненты, причем процентный состав их колеблется в широких пределах. Поэтому для подобных грунтов пользоваться физическими константами, полученными при испытании однородных грунтов, будет не совсем правильным. 2. При работе драги могут встречаться различные препятствия (крупные валуны, крепежный лес старых выработок и др.), которые вызывают перегрузки двигателя черпакового устройства. Длительность и величина перегрузок теоретически не могут быть учтены. Выявление характера подобных перегрузок и величины усилия резания может быть осуществлено с помощью нагрузочных диаграмм, снятых самопишущими электрическими измерительными приборами. Выбор типа привода черпакового устройства представляет меньшие затруднения.
Настоящая работа является результатом творческого содружества кафедры горной электротехники Ленинградского горного института с одним из угольных трестов. Испытывались электродвигатели двух погружных мотор-насосов. Проектные данные обоих мотор-насосов совершенно одинаковы. Незначительно отличаются лишь их электрические части: статор электродвигателя одного из них (мотор-насос № 7) обладает несколько большими размерами паза, чем статор электродвигателя другого мотор-насоса (мотор-насос № 9)'. Поэтому в каждом пазу статора электродвигателя мотор-насоса № 7 уложено 16 проводов, а у электродвигателя мотор-насоса № 9 — 11 проводов. Основные данные погружных мотор-насосов при соединении обмотки статора электродвигателя звездой следующие: мощность электродвигателя на валу Р„ = 9,2 кет; напряжение £/„ = 380 в; обороты п п = 2900 об/мин. Электродвигатель трехфазный асинхронный коротко-замкнутый (рис. 1); производительность насоса Q „ = 30 м/час; напор насоса Н а = 50 м. Полная высота мотор-насоса 1400 мм, высота электродвигателя 930 мм, диаметр агрегата 183 мм. Электрическая и механическая части погружных мотор-насосов изготовлены монтажно-механическими мастерскими треста. Погружные мотор-насосы предлагаемой конструкции, служащие для откачки воды из скважин, выгодно отличаются от существующих в настоящее время следующими особенностями.
Мощность двигателя скреперной лебедки, как известно, определяется на основании выражения ... (см. статью). Таким образом, предполагается, что тяговое усилие скрепера является постоянным в течение всего времени его работы, т. е. по существу выбор мощности двигателя для привода скрепера осуществляется так, как при длительном режиме работы. На самом же деле режим работы привода скреперной лебедки должен быть отнесен к повторно-кратковременному, так как чередуются периоды рабочего и холостого ходов скрепер, что видно из приведенных ниже нагрузочных диаграмм, снятых автором на шахтах Черемховского угольного бассейна. Поэтому с точки зрения режима работы выбор мощности двигателя скреперной лебедки на основании выражения (1) едва ли может быть рекомендован. В этом смысле наиболее целесообразным было бы, пользуясь нагрузочными диаграммами, аналогичными приведенной на рисунке, определять мощность привода, как среднеквадратичную. К сожалению, это практически почти неосуществимо, так как условия скреперирования столь разнообразны в отношении угла наклона плоскости перемещения груза, характера скреперируемого материала, длины пути доставки и пр., что в каждом конкретном случае необходимо было бы располагать или нагрузочными диаграммами, снятыми с натуры, или большим количеством записанных на ленту графиков нагрузки, на основании которых можно было бы вывести экспериментальные коэффициенты.
Как известно во время движения груженого скрепера действуют, следующие сопротивления: 1. сопротивление движению захваченного скрепером материала, 2. сопротивление движению самого скрепера, 3. сопротивление движению канатов, 4. сопротивление в блоках и от жесткости канатов, 5. сопротивление зачерпыванию скреперируемого материала. Во время движения порожнего скрепера действуют только сопротивления (2), (3) и (4), сопротивления (1) и (5) приравниваются нулю. Однако закономерность изменения сопротивления движению захваченного скрепером материала (обозначаемого в дальнейшем z 1 ) и сопротивления зачерпыванию скреперируемого материала (обозначаемого в дальнейшем z 5 ) во время заполнения скрепера, по существу не исследована. А между тем знание данной закономерности является весьма желательным с точки зрения перегрузки двигателя скреперной лебедки и, следовательно, более обоснованного теоретически выбора мощности данного двигателя. Основываясь на существующих данных эксплуатации скреперных установок, в частности, на существующих коэффициентах трения и значениях удельной работы зачерпывания, ниже нами предлагается следующая интерпретация закономерности изменения во время заполнения скрепера указанных выше двух видов сопротивления.
