Том 47 Вып. 1

В горной практике все более широкое применение находит трубопроводный транспорт жидкостей и газов. При расчете сложных воздухопроводных сетей, а также трубопроводов при гидравлической добыче угля большое значение имеет обеспечение у потребителей заданного давления. От этого зависят технические показатели работы машин и экономичность всей установки.

Трехзвенные винтовые механизмы, преобразующие поступательное движение во вращательное, широко распространены благодаря компактности конструкции. Они используются в пневматических бурильных молотках и перфораторах, ежегодное производство которых для горнорудной и строительной промышленности только нашей страны насчитывает сотни тысяч единиц. Развитие народного хозяйства выдвигает задачи увеличения производительности этого оборудования и повышения коэффициента полезного действия механизмов перфораторов.

Пневматическая машина ударного действия представляет собой поршневую тепловую машину, в которой потенциальная энергия рабочего тела (сжатого воздуха) циклически преобразуется в кинетическую энергию поршня. Поршень (ударник) этой машины движется возвратно-поступательно под действием давления сжатого воздуха, попеременно подаваемого в полости цилиндра специальным воздухораспределительным устройством. Кинетическая энергия поршня передается рабочему инструменту (буру, пике, зубилу и т. д.) при их соударении в конце каждого цикла. 20 цикла могут определяться из следующих соображений. Так как рабочий цикл пневматического молотка замкнут, то начальное состояние динамической системы для каждого периода рабочего цикла будет целиком тождественно конечному состоянию этой системы в предыдущем периоде. Поэтому при исследовании рабочих процессов пневматических машин ударного действия следует избрать метод, отражающий как характер протекания во времени термодинамических процессов в полостях цилиндра, так и характер движения поршня. Это приводит к необходимости совместного решения системы дифференциальных уравнений энергетического баланса открытых термодинамических систем в полостях цилиндра и уравнения движения поршня.

При теоретическом исследовании рабочих процессов пневматических машин ударного действия возникает ряд трудностей. Сложный характер термодинамических процессов, протекающих в цилиндре пневматиче­ской машины, обусловливает введение упрощающей схематизации. С другой стороны, применяемые для решения системы дифференциальных уравнений рабочего процесса этих машин приближенные математические методы вносят дополнительные погрешности в окончательный результат исследования. При этом оказывается невозможным раздельно оценить эти погрешности и доказать или опровергнуть правильность принимаемой схематизации физических явлений.

Пневмодвигатели применяются только в горной промышленности и, несмотря на такую сравнительно узкую область, в их производстве наблюдается экономически невыгодная множественность моделей с одинаковыми рабочими параметрами, но различными размерами активной части (роторов, поршней). Например, заводим. Г И. Петровского (Донецкий СНХ) серийно выпускает шестеренные пневмодвигатели типа БШ2-1-5 и ПШ-7А с одинаковыми рабочими характеристиками (давление 3,5 кг/см2, мощность 7 л. с, расход сжатого воздуха 6.,8-7 м3/мин), но разными размерами роторов: у первого ширина роторов 150 мм и межцентровое расстояние 100, 75 мм, у ‘второго соответственно 120 и 145,3 мм. Дарасунский завод (Читинский СНХ) и завод "Коммунист" (Кривой Рог) серийно выпускают также одинаковые по рабочей характеристике (5 кг/см2; 10 л. с.; 10 м3/мин) поршневые двигатели ДР-10 и МП-5. Но диаметр и ход поршней у двигателя ДР-10 101X62 мм, а МП-5 ПОХ 80 мм. Это не единичные примеры.

В настоящее время основными типами тягового органа конвейеров и элеваторов являются цепи и прорезиненная лента. Использование канатного тягового органа ограничивается отсутствием удобной конструкции крепления рабочего органа (скребков, пластин, ковшей) к канату. Существующие типы крепления требуют регулировки шага при вытягивании каната и специальных устройств для пропуска муфт на приводном шкиве. Крепление этих устройств необходимо систематически контролировать, так как затяжка осуществляется болтами. Однако канатный тяговый орган имеет ряд преимуществ по сравнению с цепным: меньший в 6-8 раз вес, меньшую стоимость, большую надежность в работе и прочность. Вместе с тем конструкция шкивов, особенно приводных, отличается сложностью и поэтому относительно ненадежна в работе. Шкивы для канатов с зажимными муфтами имеют ряд существенных недостатков и в промышленности применяются ограниченно.

В соответствии с действующими Правилами безопасности, величина тормозного момента при рабочем и предохранительном торможении должна быть не менее трехкратного статического момента вращения для случая подъема или спуска расчетного груза. Наряду с этим должно быть обеспечено замедление системы при предохранительном торможении не ниже 1,5 м/сек2 при спуске расчетного груза и не более 5 м/сек2 при подъеме. Последнее требование предъявляется Правилами безопасности к системам с барабанными подъемными машинами, однако в настоящее время таких норм придерживаются и при шкивах трения (МакНИИ, завод им. ХѴ-летия ЛКСМУ и др.).

С применением многоканатных подъемных установок со шкивами трения возникла необходимость в новых материалах, пригодных для футерования желобов канатоведущих шкивов подъемных машин. Наиболее распространенные футеровочные материалы — дерево (дуб) и резино-тканевая конвейерная лента — имеют недостаточный коэффициент сцепления со стальным канатом (соответственно 0,17 и 0,25) при неудовлетворительном сроке службы (3-5 месяцев). Коэффициент сцепления футеровочных материалов со стальным канатом должен быть не ниже 0,3 и не должен снижаться при увлажнении каната; допускаемое удельное давление на футеровку не должно быть ниже 25 кг/см2; срок службы футеровки — не менее 5 лет; футеровка не должна изнашивать канаты и загораться при продолжительной пробуксовке канатов и должна быть достаточно упругой.

Как известно, сложный механизм незатопленных струй недостаточно изучен и результаты соответствующих экспериментальных исследований пока слабо поддаются гидромеханической интерпретации. В этих усло­виях потребность в практических расчетах привела к необходимости исследований, предназначенных для выработки эмпирических формул узко ограниченной, частной, областью приложения. Такой подход к изучению струй, когда используются заранее без достаточно строгого гидромеханического обоснования полученные из опытов закономерности, только условно можно считать правильным.

В современной практике гидротранопорта рудных, концентратных и шламовых пульп наиболее распространены центробежные песковые насосы и землесосы с открытыми или закрытыми рабочими колесами. Как известно, у этого типа насосов весь поток проходит через рабочее колесо и напор увеличивается за счет работы центробежных сил.

Для обеспечения максимальной экономии электроэнергии и снижения капитальных затрат на водоотлив номинальные параметры рудничных насосов (производительность, напор и число оборотов) должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальный эффект на всем диапазоне возможных значений производительностей и напоров. Крупносерийное производство насосов и снижение стоимости возможны при минимальном числе типоразмеров насосов.

Поверхность нагрева — важнейший технический показатель шахтной калориферной установки. Анализ величины нагрева этой поверхности произведен на большом материале проектов шахтных калориферных установок различных институтов гипрошахт (Мосбаосгипрошахт, Ленгипрошахт, Донецкгипрошахт, Уралгипрошахт и др.). Конкретным критерием сопоставления, учитывающим многочисленные факторы влияния на величину необходимой поверхности нагрева, целесообразно считать технический показатель шахтных калориферных установок. Назовем его удельной поверхностью нагрева, т. е. числом квадратных метров поверхности нагрева шахтной калориферной установки, приходящимся на каждые 1000 ккал тепла, передаваемого воздуху за час.

При проектировании и эксплуатации шахтных и рудничных калориферных установок большое значение имеют количество расходуемой: электроэнергии и величина установленной мощности на привод вентилятора. Проанализируем эти данные на примере нескольких институтов гипрошахт.

Теорема о дифференциальных неравенствах С. А. Чаплыгина и ее дальнейшие обобщения дают возможность оценки неизвестного решения дифференциального уравнения двумя функциями сравнения сверху и снизу. Этот метод весьма эффективен для приближенного определения траектории движения электромеханических систем или для оценки дополнительного движения, вызванного отклонением фактических значений параметров системы от расчетных. Однако широкому распространению методов, основанных на теореме С. А. Чаплыгина, препятствуют трудности определения ее границ применимости.

В механизмах ударно-вращательного бурения (пневмо- и гидроударниках и т. п.) передача энергии для разрушения горной породы осуществляется от поршня-ударника или непосредственно на породоразрушающий наконечник — долото, или через промежуточное звено — бурильную штангу, колонковую трубу — на буровую коронку.