«МАТЕРИАЛЫ Международной научно-технической конференции Дніпро-М Проблемы механики горно-металлургического комплекса 28 - 31 мая 2002 года Днепропетровск 2002 1 28 - 31 мая 2002 года в Национальном горном университете ...»

СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

Петров А.Г., Украинская инженерно-педагогическая академия, Стаханов В числе аварийных ситуаций в очистных забоях угольных шахт, характерных для эксплуатации агрегатированной системы “очистной узкозахватный комбайн–забойный скребковый конвейер”, значительное место занимают ситуации, связанные с заклиниванием негабаритных предметов между тяговым органом конвейера и корпусом очистного комбайна.

Возникновение аварийных ситуаций обусловлено малым расстоянием между днищем корпуса комбайна и рештачным ставом конвейера, составляющем не более 150…200 мм, а также значительной величиной свободного выбега ТО конвейера (5…6 м), что способствует продолжению развития аварии при заклинивании после защитного отключения привода.

Заклинивание в системе “очистной комбайн–скребковый конвейер” приводит к выходу из строя очистного оборудования, значительным потерям рабочего времени, связанного с восстановлением его работоспособности, и травмированию обслуживающего персонала.

Тяжелые последствия аварийных отказов и высокий уровень травматизма привели к необходимости создания средств защиты.

Выполненный анализ позволил установить, что система защиты от заклинивания должна включать: датчик, сигнализирующий о возникновении аварийной ситуации, и аппарат, обеспечивающий экстренное торможение приводов скребкового конвейера.

Выбор параметров и расчет конструктивных элементов устройства выполнены на основании теоретических исследований динамического состояния системы “очистной комбайн – скребковый конвейер”.

При теоретических исследованиях ТО скребкового конвейера совместно с перемещаемым грузом, равномерно распределенным по длине, представлен как многомассная система в виде последовательности n сосредоточенных масс, соединенных упруго-вязкими связями Кельвина – Фойгта.

При решении системы дифференциальных уравнений варьировались следующие параметры: величина тормозного тока, длина и угол установки конвейера, а также величина его загрузки. Адекватность математической модели с реальной машиной подтверждена результатами стендовых и промышленных испытаний.

В результате моделирования получены механические характеристики привода скребкового конвейера с применением гидромуфты, работающей в обгонном режиме, установлены закономерности изменения момента, передаваемого гидромуфтой, при различной интенсивности торможения для вариантов различной загрузки и длины конвейера, определены основные параметры устройства защиты.

Установлено, что величина тормозного тока должна быть не более 5…6-кратного значения номинального тока двигателя, при этом путь торможения ТО конвейера не превышает 0,3…0,4 м. С целью снижения динамических нагрузок на трансмиссию и ТО скребкового конвейера необходимо обеспечить одновременное (с рассогласованием не более 0,2…0,4 с) торможение всех приводных электродвигателей конвейера.

Разработана конструкция аппарата торможения, построенного на принципе электрического индукционно-динамического торможения и датчика негабаритов контактного типа. При достаточной простоте конструкции и помехоустойчивости датчик негабаритов в полной мере обеспечивает надежный контроль размеров негабаритных грузов по всей ширине става, что сводит к минимуму возможность “ложных срабатываний”. Определена наиболее приемлемая величина усилия противодействия чувствительных элементов датчика, равная 0,2…0,3 кН, что позволяет производить восстановление работоспособности датчика негабаритов после срабатывания защиты вручную и исключает возможность травмирования человека при его попадании на конвейер.

ПОИСК МЕСТА ЗАКЛИНИВАНИЯ ТЯГОВОГО ОРГАНА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА ПРОБНОГО ПУСКА

Украинская инженерно-педагогическая академия, Стаханов Традиционные методы поиска места стопорения тягового органа (ТО) скребкового конвейера на непреодолимом препятствии, не имеющем визуального обзора и находящемся в труднодоступных местах, например, на нижней ветви ТО, замкнутого в вертикальной плоскости, или же на верхней ветви под слоем транспортируемого груза, сопряжены с тяжёлым ручным трудом и со значительными затратами времени.

При рассмотрении проблемы поиска с позиций динамики горных машин установлено, что характер переходных процессов в силовой системе конвейера и статических режимов работы на упор определяется динамическими параметрами системы, в том числе длиной участка ТО между приводной звездочкой и местом стопорения.

Для установления координаты места стопорения ТО на сосредоточенном препятствии предлагается метод пробного пуска (МПП), применение которого для конкретного конвейера возможно при наличии предварительно установленных зависимостей и взаимосвязей координаты стопорения с диагностическими признаками, характеризующими динамические параметры системы при работе привода на упор и полученными компьютерным моделированием в вероятностном плане с использованием всей имеющейся информации о данном конвейере и о горнотехнических условиях его эксплуатации. На основании диагностических признаков осуществляется прогноз координаты места стопорения, точность которого определяется полнотой и достоверностью информации. Для более полного использования достоинств МПП представляется перспективным разработка микропроцессорного обеспечения, позволяющего производить мониторинг технического состояния конвейера и условий его эксплуатации.

В результате прогнозирования места стопорения ТО и оценки экономической эффективности процесса поиска установлено, что применение МПП по сравнению с традиционным методом «половинного деления» позволяет достичь существенного, более чем в 2 раза, сокращения времени поиска для конвейера СП250.11 в типичных условиях эксплуатации.

Таким образом, МПП позволяет осуществить экономически выгодный поиск места стопорения ТО при не вполне достоверной или неполной информации об условиях эксплуатации и технических характеристиках конвейера и является одним из действенных факторов повышения ремонтопригодности скребкового конвейера и производительности очистного забоя.

НОВЫЙ СПОСОБ МОНТАЖНОГО НАТЯЖЕНИЯ ТЯГОВОГО ОРГАНА ЗАБОЙНЫХ

СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ

Украинская инженерно-педагогическая академия, Стаханов Монтажное натяжение цепного тягового органа (ТО) забойных скребковых конвейеров обычно осуществляется их приводом со стопорением цепей стопорной колодкой относительно рештачного става, т.е., по сути, в результате пуска на заклиненный ТО. К недостаткам такого способа натяжения следует отнести чрезмерные динамические нагрузки в элементах ТО, и, как следствие, повышенную вероятность порыва цепей, особенно изношенных в процессе длительной эксплуатации. Кроме того, стопорная колодка, обладающая односторонней удерживающей способностью, при порыве ТО под воздействием обратного удара цепи может мгновенно и неконтролируемо перемещаться, что представляет опасность для обслуживающего персонала.

Для устранения отмеченных недостатков предлагается новый способ натяжения с взаимным замыканием ветвей ТО в вертикальной плоскости. Для снижения динамических нагрузок в ТО, при реализации нового способа рабочая и холостая ветви конвейера соединяются перемычкой через продольный вырез в днище специального рештака, расположенного в непосредственной близости от приводной звездочки. Привод конвейера реверсируется и кратковременными включениями двигателей производится натяжение ТО. При этом усилие натяжения, развиваемое приводом, через перемычку передается одновременно рабочей и холостой ветвям, равномерно распределяясь между ними. Обратное движение привода и ветвей цепи под влиянием упругой реакции силовой системы конвейера предотвращается храповым механизмом, установленном на одном из валов редуктора.

Применение нового способа монтажного натяжения, например, на конвейере СП250.11, позволяет в результате перераспределения усилий в холостой и рабочей ветвях повысить вероятность безотказной работы конвейера в 1,9 раза. Это дает вероятностный экономический эффект, отнесенный к единичной операции натяжения порядка 4400 грн. Отношение числа отказов нижней ветви к числу отказов верхней ветви в случае базового способа составляет 1,17, тогда как для нового способа – 1,06. Уменьшение удельного веса отказов нижней ветви способствует снижению трудоемкости ремонта ТО и продолжительности простоев оборудования, а исключение концевых стопорных приспособлений – повышению безопасности труда.

УДК 622.831.

ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ РУД В ЗОНАХ ВЛИЯНИЯ ВЫРАБОТАННОГО

ПРОСТРАНСТВА

Хоменко О.Е., Национальный горный университет, Днепропетровск Ближайшая перспектива подземного Кривбасса – постепенное наращивание рудниками объемов производства. Решение этой задачи возможно за счет вовлечения в разработку ранее законсервированных запасов богатых руд (ЗЗ). Располагаясь в охранных целиках технологических и народно-хозяйственных объектов, они сосредотачивают порядка 26% запасов бассейна, что составляет более 164 млн. т [1].

Новизной выполняемых исследований является оценка влияния выработанных пространств (ВП), образованных за счет отработки основных продуктивных запасов на ЗЗ.

Аналитическое моделирование производили термодинамическим методом для ВП, имеющих и не имеющих выход на земную поверхность. Изменение напряженности во вмещающем массиве пород и руд оценивали по изолиниям полей напряжений в пределах зоны влияния ВП. Физическое моделирование выполнялось на эквивалентных материалах.

Полученные результаты хорошо сопоставимы с данными исследований ГНИГРИ [2], выполненных для основных продуктивных запасов бассейна, то есть для запасов богатых руд, находящиеся под выработанным пространством.

Результаты исследований позволяют прогнозировать влияние ВП рудника. Степень влияния ВП на параметры конструктивных элементов систем разработки оценивали по изменению запаса прочности массива. Взаимное расположение зон влияния позволяет определять рациональные параметры проведения подготовительных выработок. В местах ведения подготовительных или очистных работ предлагается ситуационное управление состоянием массива горных пород, перемещением разноименных областей напряжений. Перемещение производится с помощью разрушения породных целиков между ВП, образованием разгрузочных полостей, принудительным сдвижением налегающих пород и др. Предлагаемые мероприятия позволяют осуществлять ресурсосбережение при доработке основных продуктивных и разработке законсервированных запасов Криворожского бассейна.

Библиографические ссылки Колоколов О.В., Хоменко О.Е., Бондарев В.Б. К обоснованию рациональной отработки законсервированных запасов подземного Кривбасса // Науковий вісник НГА України. – 2001. – № 1.

– С. 7-10.

2. Цариковский В.В. Геомеханические основы определения параметров систем разработки крутопадающих железорудных месторождений: Дисс. докт. техн. наук. – Днепропетровск: ИГТМ АН Украины, 1991. – 459 с.

УДК 531.

ИССЛЕДОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ ПИТАЮЩИХ КАТУШЕК

КАНАТОВЬЮЩИХ МАШИН

Севастопольский национальный технический университет, Севастополь Из опыта эксплуатации свивающих машин известно, что натяжение прядей при работе машины зависит не только от первоначально установленного тормозного момента, но и от многих других факторов: качества намотки пряди на катушку, биения распределительного шаблона и преформатора, скорости вращения ротора и др. Величина натяжения может колебаться в широком диапазоне, что отрицательно влияет на качество каната и устойчивость процесса свивки. Разработанные на кафедре технической механики и машиноведения Севастопольского национального технического университета математические модели позволяют выполнять теоретический анализ влияния крутильных колебаний питающих катушек на динамические изменения натяжения.

В докладе приведены результаты исследования влияния скорости вращения ротора канатовьющей машины на колебания натяжения прядей.

Дифференциальное уравнение движения отдельной катушки при наличии фрикционного тормоза и эксцентриситета центра масс имеет следующий вид:

Данное уравнение существенно нелинейное. Для его решения использован численный метод Рунге – Кутта IV порядка.

В частном случае, когда отсутствует эксцентриситет катушки дифференциальное уравнение движения принимает вид:

Решение выполнялось применительно к канатной машине типа С-6/800 для следующих исходных данных: в зависимости от длины (l = 2-12 м) и конструкции пряди коэффициент жесткости c=(4-24)105 Н/м; наружный диаметр сматывания пряди с питающей катушки D1 = 0,75 м; величина среднего технологического натяжения пряди FH = 300 Н; максимальная скорость вращения ротора канатовьющей машины n=300 об/мин; нелинейная характеристика трения скольжения f = f ( ) для сизалевой веревки получена на основе лабораторных экспериментов; диаметр тормозного диска DT = 0,4 м.

Результаты численных экспериментов для различных значений скорости вращения ротора представлены в виде графиков зависимостей силы натяжения пряди FH от времени t.

Расчеты показали, что при n=110 об/мин (соответствует минимуму характеристики трения f ( ) ) на протяжении всего процесса свивки наблюдаются незатухающие автоколебания с постоянной амплитудой. При этом коэффициент динамичности кд=Fmax/Fс2, где Fmax.– максимальное значение силы натяжения (амплитуда); Fс – среднее значение силы натяжения.

При скорости вращения канатовьющей машины n=200 об/мин, соответствующей возрастающему участку характеристики трения, автоколебания носят затухающий характер. В рассматриваемом примере колебания силы натяжения исчезают через 10 с.

На основании выполненных расчетов можно сделать вывод, что в рабочем диапазоне скорости вращения (150-300 об/мин) ротора машины С-6/800 стабильный процесс свивки каната (отсутствуют автоколебания питающих катушек) возможен в случае использования тормозного элемента из сизали. Для полипропиленового тормозного элемента указанный диапазон скорости соответствует падающему участку характеристики трения, и работа канатовьющей машины может сопровождаться незатухающими крутильными колебаниями катушек.

УДК 621.

ШЛЯХИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОСТІ ПІДШИПНИКОВИХ ВУЗЛІВ

Питання підвищення надійності і довговічності машин і механізмів, поліпшення технічного сервісу висуваються на перший план у зв'язку з дефіцитністю запасних частин, мастильних матеріалів, підвищення їхньої вартості. Для механізмів, що переробляють нерудні будівельні матеріали, особливо актуальним є подовження терміну служби окремих вузлів і, в першу чергу, підшипникових.

Найбільш відповідальними підшипниковими вузлами щокових дробарок є великогабаритні підшипники кочення, встановлені на головному валу і шатуні. Довговічність підшипників багато в чому залежить від дотримання умов експлуатації, зокрема, умов мащення. Аналіз умов роботи підшипників щокових дробарок по виробництву щебеню в господарствах Украгропромбуду України показав, що в більшості випадків порушуються експлуатаційні рекомендації заводіввиготовлювачів. При застосуванні рекомендованої системи мащення довговічність підшипників відповідає паспортним даним. При заміні мастил на випадкове густе (солідол) довговічність підшипників знижується в середньому в 5...7 разів і складає близько 2000 годин.

Стає очевидним, що одним з найбільш доступних способів підвищення зносостійкості і термінів служби підшипників є раціональний підбір мастильних матеріалів. Густі і напіврідкі мастильні матеріали, що мають підвищену протизадирну і фретингостійкість підбиралися з числа, вироблених в Україні: Литол-24, Униол-2, Долотол Н, Долотол НУ, Шрус-4, трансол-200, трансол-300.

Для порівняння були взяті традиційні товарні мастила: солідол С, індустріальне ИП-1, графітна УСА.

У роботі застосована комплексна методика дослідження процесів тертя і зносу, загальноприйнята при структурно-енергетичному підході з залученням методів системного аналізу.

Розроблено методику паспортизації відпрацьованих підшипників кочення подрібнювачів граніту. Визначення протизносних і протизадирних трибологічних характеристик мастил проводилося за методикою НПО "Масма". За ГОСТ 9490-75 визначали PК – критичне навантаження переходу до пошкодження; PС – навантаження зварювання.

Запропоновано використання густих і напівгустих мастильних матеріалів типу Трансол, Долотол, які виготовляються на нафтопереробних заводах України, взамін дефіцитних рідких, рекомендованих заводами-виготовлювачами машин, з метою полегшення і поліпшення сервісних робіт та подовження строку служби підшипників.

ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ШАХТНЫХ ЛОКОМОТИВОВ

С КОМБИНИРОВАННЫМ ПРИВОДОМ

В данной работе на основании введенного функционала качества определяется степень совершенства локомотива с комбинированным приводом имеющего дополнительную футерованную полимером колесную пару. Определены условия минимума функционала качества позволяющие решить задачу оптимизации по выбору сцепной массы дополнительной футерованной колесной пары локомотива при заданном коэффициенте сцепления и уклоне пути.

К основным параметрам шахтных локомотивов относят сцепную массу, силу тяги, скорость движения и коэффициент тяги, которые нельзя считать независимыми. Сцепная масса регламентирована типажным рядом, а сила и скорость определяются характеристикой двигателя, сцепной массой и коэффициентом тяги. При ограничениях, накладываемых на габариты, жесткую базу электровоза, типовыми электродвигателями и конструктивными решениями ходовой части и компоновки привода существенно ограничена область поиска оптимальных параметров шахтных локомотивов. Поэтому существующий на практике расчет сводится к выбору состава по сцеплению, торможению и проверки его по нагреву двигателей для заранее принятого типа локомотива.

Более широкие возможности поиска рациональных параметров локомотива несут его секционное построение, применение ходовой части с дополнительной колесной пары футерованной полимером.

При таком подходе определяющим показателем эффективности работы локомотива можно считать его функционал качества, который представляет отношение энергозатрат локомотива к массе состава.

Представленные зависимости функционала качества шахтного локомотива позволяют заключить, что минимальные значения функционала достижимы для комбинированного привода, нагрузка на ось с футерованными колесами до 40 кН, при больших нагрузках минимальные значения функционала осуществимы для локомотива со стальными колесами. На стадии проектирования или при решении технологических задач в конкретных горно-технических условиях, можно построить компоновку локомотива с комбинированным приводом, удовлетворяя минимуму функционала качества. Из этого же условия находят сцепную массу локомотива, так как она может быть выражена через силу тяги и коэффициент тяги с помощью известной зависимости.

При использовании комбинированного привода локомотива и снятом ограничении на мощность двигателя сцепная масса, по условию минимума функционала качества, может быть уменьшена до необходимой нагрузки на стальную колесную пару по условию устойчивости от схода локомотива с рельсового пути. Рост численного значения функционала при больших значениях нагрузки на футерованную колесную пару объясняется увеличением относительного скольжения и сопротивления футерованных колес. Функционал качества при увеличении сопротивления движению гиперболически возрастает.

Таким образом, приведенные зависимости и график позволяют решить задачу оптимизации по выбору сцепной массы локомотива с комбинированным приводом и необходимую нагрузку на ось футерованной колесной пары, обеспечивающие надежную работу и снижение энергозатрат при заданном коэффициенте сцепления и уклоне пути.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСАДКИ МАГНИТНОГО ФИЛЬТРА,

СОСТОЯЩЕЙ ИЗ РЕШЕТКИ ЖЕЛЕЗНЫХ ШАРОВ

Горобец О.Ю., Национальный университет пищевых технологий Горобец С.В., Институт магнетизма Национальной академии наук Украины Магнитные технологии применяются во многих областях как метод решения экологических проблем. Магнитные фильтры получили широкое распространение в металлургии, машиностроении, химической промышленности и биологии, используются для очистки жидких сред от ферромагнитных и слабомагнитных примесей.

Новый системный подход к выбору конструкции высокоградиентной ферромагнитной насадки (ВГФН) магнитного фильтра, состоящего из отдельных элементов (ферромагнитных шаров) обоснован теоретически. Параметры ВГФН рассчитаны на основе основных требований, предъявляемых к магнитным фильтрам:

принцип максимума отношения объема примесей, уловленных фильтром, к совокупному объему всех ферромагнитных шаров, составляющих ВГФН;

заданной тонкости очистки слабомагнитной фракции примесей;

заданной грязеемкости примесей, уловленных ВГФН за один цикл работы.

Объем примесей, уловленных отдельным элементом ВГФН, был оценен теоретически исходя из анализа силы трения для того, чтобы удовлетворить первое требование, которое дает оценку оптимального диаметра отдельного элемента ВГФН для заданной дисперсности, магнитной восприимчивости слабомагнитных примесей и других параметров системы.

Минимальное количество квадратных решеток отдельных элементов ВГФН было рассчитано методами теории вероятностей, чтобы удовлетворить второе требование. Вероятность захвата слабомагнитных примесей ВГФН была рассчитана, с учетом численного решения уравнений динамики для движения слабомагнитной частицы в вязкой жидкости в окрестности намагниченного ферромагнитного шарика.

Объем всех примесей, уловленных ВГФН в течение одного цикла работы, оценен с использованием результатов, полученных, чтобы удовлетворить первое требование. Следовательно, третье требование дает минимальное число квадратных решеток отдельных элементов ВГФН в ее составе, т.е. минимальное число квадратных решеток отдельных элементов ВГФН должно быть выбрано как наибольшее из двух чисел, полученных на основе второго и третьего требований.

Предложенная теоретическая модель позволяет получить структурные параметры ВГФН и может применяться для проектирования магнитных фильтров в различных отраслях. Более того, главные результаты предложенного подхода описывают качественно ВГФН, состоящую из отдельных элементов других форм.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ФОРМ ПРОСЕИВАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ

ГРОХОЧЕНИЯ РАЗЛИЧНОЙ КРУПНОСТИ МАТЕРИАЛА

Дятчин В.З., Дудченко А.Х., УкрНИПИпромтехнологии, Киев Франчук В.П., Национальный горный университет, Днепропетровск Экспериментально установлено, что криволинейная просеивающая поверхность вибрационного питателя-грохота повышает эффективность и производительность разделения сыпучего материала на классы за счет изменения скорости движения материала, активного перемешивания его слоев и увеличения вероятности контакта с ситом. При этом просеивающая поверхность должна быть каскадной, а кривизна каждого каскада увеличиваться от загрузочного участка к разгрузочному.

Для обеспечения рациональных скоростей движения кусков по криволинейному участку сита определены радиусы кривизны каскадов.

Для мелкокускового материала (крупностью d = 5 – 20 мм) рекомендуются эллиптические отверстия с соотношениями длины щели L и ширины щели l как L = (2 – 2,5) l и l = (0,8 – 1,0) d.

Для средне- и крупнокускового материала просеивающая поверхность должна быть колосниковой с расширяющимися щелями, угол раствора которых не должен превышать 3-40. При этом ширина щели с загрузочной стороны должна быть равной (0,5-0,6)d, на разгрузочном конце равной d, а длина щели L не должна превышать (2,5-3,0)d.

Для плоских сит с эллиптическими отверстиями рассмотрены просеивающие поверхности с криволинейными выступами, которые расположены между отверстиями и плавно сопрягаются в направлении движения сыпучего материала. Такие выступы позволяют ориентировать куски материала непосредственно в отверстия сита, повышая эффективность грохочения материала. Рассмотренные просеивающие поверхности демонстрируются рисунками и формулами для определения параметров сита.

УДК 622.647-

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВИБРАЦИОННЫХ МАШИН И

МЕХАНИЗМОВ НА ДОБЫЧЕ И ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Кошик Ю.И., Недельский А.Г., Дятчин В.З., УкрНИПИпромтехнологии, Киев Вибровыпуск руды из блоков имеет существенное отличие от гравитационного выпуска. Применяемые при вибровыпуске машины активно воздействуют на горную массу, в результате чего она приобретает свойство текучести.

В результате многолетнего исследования вибровыпуска и создания вибромашин для нужд горнодобывающей промышленности, институтом УкрНИПИпромтехнологии создан параметрический ряд стационарных вибрационных питателей типа ПВГ и бункерных вибропитателей (ПВ и ПВБ).

Применение вибрационных питателей и схем вибрационного выпуска, доставки и погрузки руды в подземных условиях позволили механизировать один из наиболее трудоемких и опасных процессов добычи полезного ископаемого. Вибропитатели типа ПВГ нашли широкое применение на рудниках ВостГОКа и Кривбасса (Украина), ПО «Уралзолото» и Приаргунского комбината (Россия), Степногорского рудоуправления (Казахстан). Имеется опыт применения данных вибропитателей на угольных шахтах Донбасса.

Бункерные вибропитатели предназначены для работы на поверхностных комплексах шахт и обогатительных фабрик, на дробильно-сортировочных комплексах приготовления щебня и песка.

Взамен электромагнитных питателей создан вибропитатель ЖВБ-0,8/2,0 с плавным регулированием производительности выпуска материала за счет изменения вынуждающей силы инерционного вибровозбудителя без остановки его работы.

Перспективным направлением совершенствования вибропитателей типа ПВГ является упрощение их конструкции за счет замены двухвального вибровозбудителя на одновальный и введения в конструкцию упругой опоры буферных амортизаторов. В месте с тем эти изменения позволили повысить производительность питателя, увеличить его надежность и уменьшить металлоемкость.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ

ПРОЕКТИРОВАНИИ ГИДРОПЕРЕДАЧИ ПРИВОДА ШАХТНОГО ЛОКОМОТИВА

Вернер И.В, Национальный горный университет, Днепропетровск Привод шахтных локомотивов является наиболее тяжелонагруженным агрегатом, от параметров и системы управления которого зависит реализация тягово-тормозного усилия локомотивом и производительность локомотивной откатки в целом.

Замена механической передачи гидравлической обуславливается рядом преимуществ:

малыми габаритами и массой, малой инерционностью, простотой управления, высоким к.п.д., высокой надежностью.

Вместе с тем гидроприводу присущи недостатки:

зависимость его характеристик от вязкости рабочей жидкости, которая может изменяться как вследствие колебаний температуры в процессе работы гидропривода, так и вследствие колебаний температуры окружающей среды;

возможность загрязнения рабочей жидкости и влияние загрязненности на надежность работы гидропривода;

утечки рабочей жидкости через соединения с недостаточной герметизацией и влияние утечки на качество работы гидропривода; жесткие требования к точности изготовления подвижных деталей гидропередач;

повышенная пожароопасность паров рабочей жидкости гидропривода.

Оценить и учесть все критерии с высокой степенью точности позволяют системы автоматизированного проектирования. Они способны обеспечить автоматизированную поддержку всех этапов разработки сложных изделий и конструкций, включая проектирование, инженерный анализ и подготовку к производству. Это можно сделать благодаря виртуальному прототипу – интегрированному цифровому представлению изделия и его свойств, которое отражает пространственное взаимодействие компонентов и позволяет оценить работоспособность конструкции в целом. Виртуальный макет формируется по данным главной модели. Программное обеспечение виртуального макетирования, основанное на современных технологиях виртуальной реальности, позволяет заменить физический прототип изделия его виртуальным аналогом и в процессе компьютерного анализа электронного образца решить те задачи, для выполнения которых раньше требовались натурные испытания.

В отличие от физического макета, который может быть изготовлен только после завершения всех этапов проектирования и подготовки производства, виртуальный прототип создается сразу после выработки основных требований к изделию и формирования его концептуальной модели.

Далее при детализации главной модели модифицируется и виртуальный прототип. Таким образом, процесс проектирования нового изделия сопровождается виртуальным макетированием, что позволяет проводить тестирование параллельно с разработкой и тем самым своевременно обнаруживать возможные ошибки и улучшить эксплуатационные характеристики.

В рамках подготовки производства, средства виртуального моделирования позволяют в реальном времени проконтролировать все технологические этапы изготовления узлов и сборок, оценить качество разработанной оснастки. Виртуальное макетирование расширяет возможности использования моделей изделий, распространяя их применение также на сферу маркетинга, продаж, сопровождения и обучения.

Моделирование показывает что несмотря на нецелесообразность использования гидравлической передачи на высокоскоростных и тяжелых локомотивах, применение их на шахтных локомотивах позволит устранить отрицательные явления недолговечности привода и повысить тяговые характеристики на сложных участках рельсового пути с изменяющимися характеристиками сцепления и нагрузками на колесные пары. Оптимизация параметров гидропривода производится из условия реализации максимального тягового усилия на сцепке для стальных и футерованных полимерным материалом колес с учетом динамической характеристики тягового двигателя при переходных режимах движения.

УДК 622.8:621.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ НАГРЕВАЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ

РУДНИЧНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Макеевский государственный научно-исследовательский институт по безопасности работ Обеспечение эффективной взрывозащиты нагревающихся элементов (НЭ) рудничного электрооборудования (РЭ) требует глубоких знаний основных механизмов, обусловливающих воспламенение метана в смеси с воздухом указанными элементами.

Несмотря на успехи в развитии физики, химии, физической химии, химической кинетики, до сих пор пользуются более или менее гипотетическими схемами, даже при рассмотрении такой простейшей химической системы, как СН4+О2. В докладе представляется одна из вероятных гипотетических (виртуальных) схем окисления метана с частичным экспериментальным подтверждением. Объясняется роль тепловой энергии и индукционного периода в течении реакции окисления метана.

В связи с тем, что на течение реакции окисления метана может влиять множество факторов (температура, давление, влажность газа, примеси в нем и т.д.), естественны виртуальные пути развития указанной реакции, когда количественные изменения в течении ее могут обусловить различный качественный результат в промежуточных продуктах окисления рассматриваемого газа.

Существуют различные теоретические воззрения на механизм окисления горючих газов, из которых наиболее приемлемы для объяснения процесса воспламенения метана являются перекисная теория окисления углеводородов акад. А.Н. Баха, цепная и тепловая теории акад. Н.Н. Семенова.

Анализ существующих экспериментальных данных показывает, что на условия воспламенения горючего газа нагретой поверхностью твердого тела влияет множество факторов, определяемых в основном условиями теплоотдачи от нагретого твердого тела горючему газу, что обусловливается физическими свойствами и состоянием нагретого твердого тела и горючего газа; условиями массообмена горючего газа у поверхности нагретого тела; химическими свойствами поверхности нагретого тела; химико-кинетическими свойствами горючего газа. Учет всех этих факторов математически представляет пока неразрешимую задачу. С учетом всех факторов получена эмпирическая зависимость минимальной предельной воспламеняющей температуры НЭ РЭ от их диаметров и длин.

Оптимальная концентрация метана в воздухе при воспламенении указанной горючей смеси от поверхностей НЭ РЭ находится в пределах 5,5-6,0%. Это связано с наличием большого индукционного периода при минимальных предельных воспламеняющих температурах НЭ, что требует избытка кислорода на каждую молекулу метана для обеспечения развития самоускоряющегося процесса окисления его.

На основании исследований, выполненных в МакНИИ, установлено, что взрывозащита окисляющихся НЭ в части воспламенения метана их нагретыми поверхностями может быть обеспечена для любого уровня взрывозащиты РЭ ограничением температур указанных НЭ до безопасных величин в длительном режиме работы (НЭ из меди – до 300°С, никеля – до 450°С, молибдена и вольфрама – до 500°С) и в кратковременном режиме работы (НЭ из меди, никеля и вольфрама – до 1000°С, молибдена – до 900°С) при условии снижения температур НЭ в кратковременном режиме работы до безопасных температур длительного режима работы. Воспламенение метана НЭ из молибдена и вольфрама происходит при температурах, превышающих 900 и 1000°С соответственно, обусловливающих интенсивное окисление указанных металлов с образованием пламени, в связи с чем в этом случае наиболее легко воспламеняется метано-воздушная смесь с содержанием метана 9,8±0,2%, близкая к стехиометрическому составу. При превышении температурами окисляющихся НЭ безопасных величин в длительном режиме работы взрывозащита этих элементов может быть обеспечена посредством устройств автоматического защитного отключения с временем отключения до 100 мс. При превышении температурами указанных элементов безопасных величин в кратковременном режиме работы взрывозащита этих элементов может быть обеспечена только посредством взрывонепроницаемых оболочек или равноценных видов взрывозащиты.

Исходя из тепловой теории горения и взрывов акад. Н.Н. Семенова предотвращение воспламенения метана от поверхностей НЭ может быть обеспечено за счет создания вокруг НЭ определенного тепломассообмена, при котором тепла из зоны реакции вокруг НЭ отводится больше, чем выделяется за счет реакции окисления метана, а продукты реакции тормозят распространение этой реакции на весь объем метана в смеси с воздухом вокруг устройства с НЭ. На этом принципе разработана взрывозащита инфракрасного излучателя (ИК-излучателя) с параболоидным отражателем, в фокусе которого находится нихромовая спираль, выдержавшего испытания на взрывозащищенность в МакНИИ.

Минимальные воспламеняющие и искробезопасные параметры электрических искр, возникающих в электрических цепях с НЭ при разрушении последних, с увеличением температуры искрообразующих электродов снижаются, что обусловливается прогревом взрывоопасной газовой среды электродами в зоне искрообразования и уменьшением доли энергии, отводимой электродами из электрического разряда.

УДК 621.771.06.

ВИКОРИСТАННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ В НАУКОВО-ДОСЛІДНІЙ РОБОТІ

СТУДЕНТІВ НА КАФЕДРІ ТЕОРЕТИЧНОЇ МЕХАНІКИ НМЕТАУ

Мушенков Ю.А., Вишинський В.Т., Рахманов С.Р., Зданевич С.В., Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ Досвід організації та проведення науково-дослідної роботи студентів початкових курсів механічних спеціальностей вказує на необхідність проведення математичних експериментів на обраних моделях реальних машин з використанням сучасних мобільних комп’ютерних технологій. Ще в процесі виконання комп’ютерних розрахунково-графічних завдань (КРГЗ) та обробки результатів лабораторних робіт студенти, використовуючи ПК, основну увагу приділяють постановці задачі, розробці математичної моделі та алгоритму її дослідження. Так, при розв'язанні задач статики перевага надається матричним способам знаходження реакцій опор, оскільки цей апарат найбільш повно дозволяє студенту виявити взаємозв’язок як складових реакцій опор, так і їх вплив на формування стану рівноваги досліджуваного об’єкта.

При розв'язанні задач кінематики кафедрою широко використовуються графічні та анімаційні можливості програмного середовища МаthСАD, які дозволяють провести процес дослідження візуально, що є дуже важливим для набутття досвіду прийняття рішень не тільки по одному результату, але й оцінки змінних кінематичних характеристик та їх взаємозв'язку.

При розв'язанні задачі динаміки точки з використанням лабораторного устаткування «Дослідження руху матеріального тіла у речовинах, що дають опір руху цього тіла» використання традиційних "ручних" методів вимагає впроваджувати суттєві спрощення при формуванні математичної моделі, що знижує цінність дослідження; використання ж графічних можливостей програмного продукту МаthСАD та його потужного аналітичного апарату дозволяє студенту за період часу, суттєво менший витраченого на отримання експериментальних даних, мати значення параметрів, які характеризують досліджувані речовини, та провести ряд вже машинних експериментів.

Дослідження динамічних особливостей роботи головного приводу прошивного стана трубопрокатного агрегату, приводу стана холодної прокатки труб, агрегату для подачі шихти стрічкової заправочної машини, руху екіпажу платформи шлаковоза, труборозривної машини, роликобарабанних і роликових моталок листових станів та інших в рамках прийнятих математичних моделей приводяться до розв’язання систем нелінійних диференціальних рівнянь, що дозволяє використовувати стандартні алгоритми таких програмних продуктів як МаthСАD та МATLAB.

На прикладах розв’язання задач як у режимі виконання обов'язкової програми навчання, так і при проведенні науково-дослідних робіт студентів показано, що використання інформаційних технологій активізує навчальний процес, відкриває дуже дієві додаткові можливості збагачення та поглиблення знань та досвіду, яких набувають студенти вже на початковому етапі навчання.

УДК 622.61:622.

РУДНИЧНЫЙ ВЗРЫВНОЙ ПРИБОР СО СПЕЦИАЛЬНЫМ ВИДОМ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ

НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОГО КОМПАУНДА

Брюханов А.М., Мнухин А.Г., Манжос Ю.В., Иванилов В.Н., Антипин А.В., Иохельсон З.М., Макеевский НИИ по безопасности работ в горной промышленности, Макеевка Рудничный взрывной прибор ВП-50(75) разработан в МакНИИ с учетом накопленного опыта эксплуатации взрывных устройств и приборов, применяющихся в настоящее время. В процессе разработки получены не применявшиеся ранее технические решения для снижения габаритномассовых характеристик, повышающие безопасные свойства прибора.

Для исключения воспламенения взрывоопасной шахтной атмосферы от электрических частей рудничного электрооборудования применяются различные виды взрывозащиты, в том числе специальный вид взрывозащиты. Суть его сводится к обеспечению взрывозащиты следующими средствами:

заключением электрических частей электрооборудования в герметичную оболочку со степенью защиты IP–67;

герметизацией токоведущих частей электрооборудования конструктивными решениями или материалами, обладающими изоляционными свойствами (эпоксидный компаунд, герметики и другие), помещением в оболочку со специальными наполнителями, исключающими контакт электрических частей с взрывоопасной средой;

воздействием на взрывоопасную смесь, проникающими в оболочку электрооборудования, специальными устройствами или веществами для поглощения, флегматизации или снижения ее концентрации до значений, значительно меньших нижнего предела взрываемости;

ограничением времени действия источника инициирования взрыва или снижением воспламеняющей способности источника инициирования взрыва и т.п.

Представлены результаты экспериментальных исследований специального вида взрывозащиты, примененного для обеспечения взрывобезопасности взрывного прибора ВП-50(75), основанного на герметизации высоковольтных частей прибора эпоксидным компаундом.

Взрывной прибор ВП-50(75) относится к переносному рудничному взрывозащищенному электрооборудованию индивидуального пользования (уровень и виды взрывозащиты РВ Иb С Х) и соответствует требованиям ГОСТ 12.2.059-81, ГОСТ 22782.0-81, ГОСТ 22782.3-77 и ГОСТ 22782.5Конструктивно прибор представляет собой стальную оболочку. Специальный вид взрывозащиты прибора обеспечивается ограничением длительности взрывного электрического импульса до 4 мс при производстве взрывных работ, обеспечением герметичности с помощью заливки элементов элекрической схемы эпоксидным компаундом УП-6 в соответствии с требованиями ГОСТ 22782.3-77.

В работе рассмотрены варианты инициирования взрыва метано-воздушной смеси через эпоксидный компаунд пережигаемыми медными проволоками диаметром 0,2 мм. В качестве источников энергии для пережигания медных проволок использовались конденсаторы, которые заряжались через диодный мост, подключенный к трансформатору, и лабораторный трансформатор. В цепи заряда конденсаторов и в цепи пережигаемой медной проволоки предусматривались контакты, которые были связаны между собой таким образом, что при заряде конденсаторов цепь с медной проволокой была разомкнута. После заряда конденсатора цепь с выпрямителем размыкалась и замыкалась цепь пережигаемой проволоки. В схеме пережигания медной проволоки от лабораторного трансформатора был предусмотрен амперметр, по которому устанавливался ток пережигания медной проволоки, определяемый на основании предварительных опытов.

Приведены результаты испытаний эпоксидного компаунда на механическую прочность при заливке им элементов схемы взрывного прибора. Испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 22782.0-81 ударом бойка, падающего вертикально с нулевой начальной скоростью с определенной высоты.

Кроме этого, отмечено, что герметизация внутренних взрывоопасных электрических цепей взрывного прибора, позволяет обеспечить минимальные регламентируемые пути утечки и электрические зазоры между элементами искробезопасных и неискробезопасных цепей, входящих в состав прибора.

При разработке были использованы исследования МакНИИ по обеспечению искробезопасности химических источников тока, применяемых в подземных выработках шахт. По принципам работы ХИТ делятся на две группы: первичные элементы (элементы одноразового использования или гальванические батареи) и аккумуляторы.

В работе показано, что искробезопасность электрических цепей управления прибора ВПобеспечивается применением гальванической батареи, внутреннее сопротивление которой без применения дополнительных конструктивных решений обеспечивает искробезопасную величину тока короткого замыкания, безреактивными параметрами самой искробезопасной цепи и гальваническим разделением искробезопасных и высоковольтных цепей прибора.

УДК 66.067; 628.16.

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД

В ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕРЕДЕЛАХ

Научно-исследовательский проектно-конструкторский институт «Параметр», Алчевск Известно, что одним из эффективных способов разделения фаз потока «жидкость - твердые частицы» является гидродинамический способ с применением саморегенерирующихся систем двухстадийной очистки [1]. Составляющими таких систем очистки жидких сред от механических и техногенных примесей могут быть центробежно-гравитационные очистители (ЦГО) и гидромеханические фильтры (ФГМ) [2].

В данной работе, применительно к ЦГО, дан метод численно-аналитического расчета параметров поля скоростей несущего потока и частиц в потоке, а также траекторий движения частиц. В силу конструктивных особенностей рассматриваемых систем очистки движущийся в них поток носит двупараметрический винтозакрученный характер. Показано, что, регулируя в таких системах параметры закрутки потока, можно интенсифицировать как процессы фильтрования (скорость разделения фаз потока и тонкость очистки), так и процессы саморегенерации фильтроэлементов более чем в 1,5-2 раза.

На основе полученных теоретических и экспериментальных данных сформулированы основы высокоэффективной ресурсосберегающей технологии двухстадийной очистки сильно загрязненных жидких сред. При этом фактически не накладываются какие-либо условия или ограничения на начальную загрязненность фильтруемой среды.

Разработанные и внедренные в производство на Алчевском металлургическом комбинате системы очистки производительностью 300, 400 и 1000 м3/ч и номинальной тонкостью очистки 0,1 и 0,6 мм соответственно, подтвердили как эффективность предложенной технологии, так и изделий для ее реализации. При этом срок окупаемости внедренных систем очистки составил менее одного года, а основные характеристики оказались лучше известных отечественных и зарубежных аналогов.

Библиографические ссылки 1. Кульскиий Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. – К: Наук.

думка, 1980.– 540 с.

2. Рагулина Т.В., Бревнов А.А., Харитонов В.П. Интенсификация разделения фаз «жидкостьчастицы» в ЦГО закруткой потока: Труды 1Х Междунар. науч.-техн. конф. «Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов».–Харьков, 2001.–Т.3.–С. 703-708.

УДК 37.013.

СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МОТИВЫ АДАПТАЦИИ

ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ К СОВРЕМЕННОСТИ

Алимов В.И., Матвеев Г.П., Кондрацкий В.Л., Алимова С.В., Донецкий национальный технический университет, Донецк Невостребованность современного специалиста с первично полученным образованием может поставить под сомнение целесообразность массового высшего образования. Альтернативными аргументами являются: первичную специальность можно адаптировать к текущей современности усовершенствованием знаний и переквалификацией; любое первичное образование это способ занятости части общества; любое образование это повышение степени интеллекта индивидуума и общества; образование это гарант стабильности любой общности; образование это увеличение стартовых возможностей общности в будущее.

Основы знаний влиянию времени не подвластны. Адаптация в том и заключается, что, усвоив их, специалист должен адекватно меняться синхронно совокупным условиям современности – теперь это уже аксиома.

Структурный состав адаптирующихся специалистов неоднороден как по уровню своей первичной подготовки и практической деятельности, так и по движущим мотивам.

Социальные условия и их непредсказуемые изменения являются наиболее мощным побудителем, подталкивающим к принятию решения о переподготовке. При этом крайним выражением ее является приобретение, по сути, новой специальности, часто совершенно не связанной с первичной и имеющей с ней в качестве общего знаменателя лишь общеобразовательные фундаментальные основы знаний: это наиболее уязвляющий стимул, часто заставляющий менять устоявшийся уклад деятельности и жизни. Менее болезненным является вариант, когда приобретаемая вновь специальность опосредованно связана с первичной и является как бы базовой для процесса переподготовки.

Более «мягкая» мотивировка переподготовки с целью адаптации специалиста к современности носит психологический характер.

Базовая специальность требует постоянного обновления и дополнения. В связи с этим переподготовка производится как дополнение к уже имеющимся знаниям и умениям: это прежде всего компьютерная и языковая переподготовка, да и сама психологическая подготовка, все более занимающая в обществе свое достойное место. Освоение новых методик и работы на новом оборудовании – это также естественный процесс, побуждаемый субъективно и жизнью. Более масштабная подготовка по полученной ранее специальности составляет основу конкретного прагматизма, движущего адаптацией к нестандартно меняющимся условиям. Переподготовка может производиться и в более узком направлении путем выполнения специализированной квалификационной работы.

Наиболее несовершенной с точки зрения адаптации к современности и результативности является силовая переподготовка, к сожалению, еще имеющая место в проявлениях бюрократической составляющей действующей системы образования.

Осмысление мотивации адаптации инженерного образования к современности поможет разделять переподготавливающихся на классификационные группы, требующие своего подхода, плавно меняющегося в смежных группах и существенно – в крайних.

УДК 504.05:

ДО ЕКОЛОГІЧНОЇ ПРОГРАМИ РОЗВИТКУ ГІРНИЧОВИДОБУВНОЇ ГАЛУЗІ УКРАЇНИ

Бузило В.І., Горова А.І., Долинський В.А., Скворцов В.О., Ковров О.С., Національний гірничий університет, Дніпропетровськ На виконання “Концепції переходу України до сталого розвитку”, яка передбачає гармонійний еколого-економічний та соціальний розвиток промислових регіонів розроблено Основні положення екологічної програми розвитку гірничовидобувної галузі. Програма узгоджена з світовими чинними нормативними документами в галузі охорони навколишнього природного середовища та ідеями, декларованими главами держав на конференції з глобальних екологічних проблем людства (Ріо-де-Жанейро, 1992).

Теоретичними основами вирішення екологічних проблем в гірничовидобувній галузі є:

вчення В.І. Вернадського про біосферу та роль колективного розуму в перетворенні та збереженні природи;

уявлення про вичерпаність родовищ твердих корисних копалин біогенного походження та потребу їх раціонального використання;

уявлення про екологічні проблеми людства у взаємодії суспільства та природи, які в зв’язку з деградацією біогенних та абіогенних компонентів біосфери породжують небезпеку для виживання людства.

Основні положення екологічної програми розвитку гірничовидобувної галузі України орієнтована на розробку фундаментальних междисциплінарних екологічних проблем у гірничовидобувній галузі сумісними зусиллями природничих, технічних та суспільних наук і складається з 4 блоків:

1. Формування екологічних основ освоєння нових родовищ корисних копалин.

2. Формування наукових основ екологізації діючих гірничих виробництв.

3. Захист довкілля від забруднення у виробничих зонах гірничих підприємств та на прилеглих територіях.

4. Комплексна оцінка стану довкілля в регіонах закриття нерентабельних гірничих підприємств.

Виконання заходів передбачених цією програмою створює можливості прийняття ефективних управлінських рішень в гірничовидобувній промисловості щодо оптимального розвитку галузі з мінімальним впливом на об’єкти навколишнього середовища і здоров’я людини.

To execute “Conception of Ukraine transition to sustainable development”, which envisage harmonic ecological-economical and social development of industrial regions the Main theses of ecological program of mining development was worked out. The program is co-ordinated with acting normative documents in the sphere of environmental protection and with ideas, which was declared by the leaders of governments on the conference concerning world environmental problems (Rio de Janeiro, 1992).

Theoretical basis of resolving of environmental problems in mining are concluded in:

teaching of Vernadsky V.I. about biosphere and role of collective mind in transition and saving of environment;

idea about exhaustion of mineral deposits and necessity of their rational use;

idea about environmental problems of mankind in interaction society and nature which owing to degradation of biosphere components represent danger for human surviving.

Main theses of ecological program of mining development of Ukraine is directed on elaboration fundamental interdisciplinary ecological problems in mining by common efforts of technical, biological and social sciences and consists of 4 blocks:

Formation of ecological fundamentals of new mineral deposits exploration;

Formation of scientific basis of ecological optimization of acting mining enterprises;

Environmental protection from pollution in industrial regions of acting mining enterprises;

Complex estimation of environmental condition in regions of closed mining enterprises.

Execution of measures envisaged by this program creates possibility of effective management in mining and optimal industrial development with minimal impact on the objects of environment and human health.

УДК 626:622.

ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ РЕАГЕНТІВ НА ЕФЕКТІВНІСТЬ ОЧИЩЕННЯ ШАХТНИХ ВОД ВІД МЕХАНІЧНИХ ДОМІШОК, ЯКІ ВИЗНАЧАЮТЬ ФАКТОРИ ЗАБРУДНЕННЯ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА ГІРНИЧИМ ПІДПРИЄМСТВОМ

Донецький національний технічний університет, Донецьк У лабораторних умовах кафедри “Природоохоронна діяльність” здійснені дослідження різних реагентів з метою інтенсифікації процесу освітлення шахтних стічних вод. Для порівняння використовувались : флокулянт “Штокополь” виробництва фірми “Штокхаузен” (Німеччина), а також сірчанокислий алюміній [Al2(SO4)3] та гранульований поліакриламід вітчизняного виробництва, широко застосовувані у вугільній промисловості.

Для проведення випробувань використовувались води шахт імені М. Горького та ім.

А.Ф.Засядька ДХК “Донвугілля” як найбільш характерні для умов Донбасу. Реагент “Штокополь”– синтетичний полімер, до складу якого входить 95% активної речовини та 5% вологи, білий дрібнозернистий сульфатний. Гранули зеленуватого кольору більше 8 мм, ТУ 95-64-71.

Вміст основної речовини – 65%. Сірчанокислий алюміній [Al2(SO4)3] – ГОСТ 12966-67. Вміст головної речовини – 15%. Для проведення випробувань також взято води шахт імені М. Горького, а також імені А.Ф.Засядька.

Фракційний склад механічних домішок шахтних вод – тонкодисперсний, фракцій < 50 мкм у них 92,6%.

Досліджувався також вплив вказанних реагентів на ступінь ущільнення осадів шахтних вод.

У результаті проведених досліджень встановлено: дія реагента “Штокополь” виробництва Німетччини на процес освітлення шахтних вод Донбаса відповідає дії ПАА вітчизняного виробництва. Однаковий ефект освітлення води досяг при дозах реагентів: “Штокополь” – 0.2-0.4 мг/л, ПАА – 0,6-0,1 мг/л та сірчанокислого алюмінію – 40-100 мг/л.

Ефективність дії реагенту “Штокополь” на ступінь ущільнення механічних домішок у шахтних водах при концентрації їх 5,10 та 15 мг/л не перевищує дії ПАА.

УДК. 622.831.322.

ИССЛЕДОВАНИЕ СДВИЖЕНИЯ ПОРОДНЫХ СЛОЕВ НАД ОЧИСТНЫМИ

ВЫРАБОТКАМИ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ

Лобков Н.И., Донецкий национальный технический университет, Донецк Характер сдвижения породных слоев над выработанным пространством лав в значительной мере определяет надежность работы добычных участков угольных шахт. Изучение механизма взаимодействия слоев дает возможность прогнозировать поведение кровли в процессе выемки угля, а значит определять рациональные параметры очистных работ, обеспечивающие надежную работу лав.

В настоящее время изучению этой проблемы уделяется постоянное внимание.

Проведен большой объем натурных, лабораторных, аналитических исследований поведения породного массива. Натурные исследования Ж.М. Конлыбаевой, Ф.И. Клиновицкого, И.В. Хохлова и других ученых дают четкую картину образования над выработанным пространством лав зон обрушения пород, трещиноватости, плавного прогиба, очередности сдвижения породных слоев, механизма формирования опорного давления. Лабораторные исследования на моделях из эквивалентных материалов подтверждают полученную картину.

Результаты комплексных исследований позволили установить механизм сдвижения породных слоев над выработанным пространством, основой которого является разделение массива на группы слоев, в которых более прочный слой несет на себе пригрузку вышележащих менее прочных слоев. Эти группы слоев прогибаясь, формируют опорное давление на призабойную часть пласта, а также на подготовительные выработки, определяя характер разрушения и обрушения пород кровли.

Установленные углы изгиба и обрушения слоев позволяют определить число слоев, участвующих в формировании опорного давления, что позволяет рассчитывать его величину в пределах выемочного поля лавы, и, таким образом, прогнозировать поведение пород кровли.

УДК 621.892.

ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ В ОБОРУДОВАНИИ ГОРНОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Донецкий национальный технический университет, Донецк Сепарация двухфазных жидкостей, в которых одна фаза твердая, – один из главных технологических приемов современной техники. Частный случай – очистка жидкостей от механических примесей. При достижении технически обоснованной чистоты жидкости в десятки раз увеличивается работоспособность механического оборудования, на 90% сокращается число аварий, в 5– раз уменьшается расход нефтепродуктов, идущих на рабочие жидкости, улучшается экологическая обстановка, появляются новые технологии.

К сожалению, существующие способы очистки не позволяют при разумных затратах обеспечить технически обоснованные нормы чистоты. Поэтому в документации на оборудование указывается чистота, которая ориентирована на технические возможности очистителей, а не на безизносную технологию.

Все существующие очистители имеют ограничения либо по тонкости очистки, либо по грязеемкости, либо по роду жидкостей, либо по природе механических примесей, либо по размерам, либо по сложности обслуживания, либо по возможности удаления осадка и т.д.

Предложенные в Донбасском горно-металлургическом институте гидродинамические фильтры лишены многих из указанных недостатков, и в достаточно широких пределах позволяют добиться лучших показателей, чем традиционные очистители.

Основные преимущества этих фильтров:

низкая стоимость и простота конструкции;

непрерывная самоочистка фильтрующей поверхности;

увеличение срока службы гидромашин и устройств на 20 – 50 %;

отсутствие технического обслуживания и снижение затрат на очистку в 20 раз;

стабильная тонкость очистки и постоянный перепад давления независимо от загрязненности поступающей жидкости.

Эти фильтры выпускаются и совершенствуются на протяжении 30 лет.

За это время накопился определенный опыт применения их в различных областях техники, в первую очередь в горно-металлургическом комплексе, который позволяет развивать гидродинамическое разделение двухфазных жидкостей.

УДК 339.

МОДИФИКАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ

КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Худолей О.Г., Донецкий национальный технический университет, Донецк На современном этапе развития базовых отраслей промышленности Украины рыночные отношения все более активно приникают и в угольную отрасль страны. Насколько такое положение можно считать правильным по отношению к стратегической во всех отношениях для Украины отрасли, это вопрос, на который нет однозначно правильного ответа.

В связи с развивающимися рыночными отношениями всем участникам угольного рынка необходимо решить ряд насущных вопросов, которые при командно-административной системе управления не были достаточно проработаны для условий угольной промышленности. Одним из таких вопросов, а точнее направлений, является оценка конкурентного преимущества угледобывающих шахт. Такая оценка необходима и руководителям шахт, и техническим и экономическим специалистам объединений и министерств, и, конечно же, потенциальным инвесторам. В связи с тем, что государственное финансирование угольной промышленности с каждым годом снижается, сторонние инвесторы начинают играть все более заметную роль во всех аспектах функционирования шахт. И, естественно, кто, как не они, нуждаются в объективной и научно обоснованной оценке конкурентоспособности инвестируемых шахт.

В общем случае под конкурентоспособностью предприятий понимается способность предприятия эффективно работать в условиях конкуренции, т.е. способность производить конкурентоспособный продукт наиболее полно удовлетворяющий потребностям и запросам потребителя по приемлемым для него ценам, и с одновременным получением запланированной нормы прибыли для производителя.

На сегодняшний день в мире известно много методов определения конкурентоспособности предприятий: матричный метод – разработанный «Бостонской консалтинговой группой»; метод, использующий в качестве основного подхода оценку товара предприятия и т.д.

Применительно к угольной отрасли оценку конкурентоспособности предприятий целесообразнее всего производить на основе теории эффективной конкуренции. Согласно этой теории наиболее конкурентоспособными являются те предприятия, где наилучшим образом организована работа всех подразделений и служб. При адаптации этой теории на предприятия угольной промышленности необходимо учитывать и ряд факторов, которые присущи только ей.

При разработке методики определения конкурентоспособности угольных шахт прежде всего необходимо составить соответствующие группы показателей, с помощью которых оценивается эффективность функционирования всех структурных подразделений шахты. К основным группам можно отнести показатели: организационно-технические, производственные, сбыта, в особую группу необходимо выделить горно-геологические и горнотехнические, качество добываемого угля, запасы полезных ископаемых.

Одним из важных и наиболее презентабельных показателей в группе производственных показателей является показатель ритмичности работы производства. В общем случае он определяется как коэффициент вариации, показывающий относительную меру отклонения дискретных показателей работы производства от ее среднеарифметического значения.

Если рассматривать ритмичность работы как равномерный выпуск продукции в соответствии с плановым заданием, то коэффициент вариации определяется как отношение среднеквадратического отклонения от планового задания за сутки (декаду, месяц, квартал) к среднесуточному (среднедекадному, среднемесячному, среднеквартальному) плановому производству продукции.

Для оценки конкурентоспособности угольных шахт предлагается модифицировать данный коэффициент следующим образом. При определении среднеквадратического отклонения использовать разность не между фактическим объемом добычи и ее средним плановым показателем, а разность между фактическим объемом добычи и средней разностью между плановым и фактическим показателями добычи шахты. Тогда и коэффициент вариации будет определяться как отношение модифицированного коэффициента вариации к средней разности между плановыми и фактическими показателями.

С помощью данного коэффициента можно оценивать не только такие экономические показатели, как, сверхплановая продукция на складах и, следовательно, замедление оборота капитала, несвоевременность получения выручки, перерасход заработной платы, но и уровень обоснованности принимаемых организационно-технологических решений. Ведь если значение данного коэффициента слишком велико, значит либо решения по планированию объемов добычи угля принимались без учета фактического состояния дел на предприятии, либо технологические звенья шахты не в состоянии выполнить поставленные перед ними задачи. В любом случае это говорит о серьезных недостатках в системе непосредственно взаимодействующих служб шахты, что в свою очередь ведет к снижению ее конкурентоспособности.

УДК 622.26.002.

ПРОХОДЧЕСКИЙ КОМБАЙН “MIR”

Литвинский Г.Г., Донбасский горно-металлургический институт Развитие комбайновой техники привело к созданию малооправданного разнообразия различных типов с большой массой и малопроизводительных, которые невозможно использовать в меняющихся горно-геологических условиях, с малоэффективными затратами времени и средств на монтаж-демонтаж, подготовительно-заключительные операции. Нами разработан новый проходческий комбайн MIR (Mining Intelligent Roadheader), устраняющий эти недостатки.

Конструкция комбайна (см. рис. 1 и 2) основана на принципах фронтального разрушения пород в забое исполнительным органом нового типа, что совместно с особенностями конструкции погрузочно-транспортного органа и соединения и формы элементов ходовой части позволяет по-новому решить базовые вопросы компоновки, энергообеспечения, передвижения и распора комбайна при выполнении им основных проходческих операций.

Исполнительный орган комбайна выполнен из скрепленных между собой секций 1, каждая из которых слагается из двух шнеков 2, закрепленных на корпусе 3. Шнеки 2 в секции имеют противоположную навивку лопастей 4 и вращаются в разные стороны. Лопасти 4 снабжены породоразрушающим инструментом 5 в виде резцов, шарошек или (и) высоконапорных импульсноструйных сопел.

Рис. 1 Общий вид проходческого комбайна фронтального типа со шнеко- по монорельсовой дороге 13, которая закреплена вым исполнительным органом весьма просто осуществлять управление движением комбайна без применения сложных и дорогих редукторов. Поворот комбайна осуществляют бой выработки по А-А на рис. и движителя. Даны оценки ожидаемых технико-экономических показателей нового комбайна, который позволит эффективно и с высокой скоростью проходить прямоугольные капитальные и подготовительные выработки в широком диапазоне горно-геологических условий.

Combine the mode of roadheading is most progressive, as mates in time all basic processes and the mining constructions of combines ensures continuous flow sinking cycle. There are combines with different cutting head -. - combines of selective or frontal (chisel) operating. However series of essential deficiencies is generic in both types of combines:

Therefore progressing combine of engineering has leaded to creation unjustified of variety of different types with large mass and underproductive, which one cannot be utilized in varying geological conditions.

We design a new heading machine MIR (Mining Intelligent Roadheader), removing these deficiencies.

The construction of a combine (see fig. 1 and 2) grounded on principles of frontal breaking down of rocks in working face by a cutting head of a new type, that, together with design features of a loadertransport organ both joint and shape of members of a undercarriage allows in a new fashion to decide baseline problems of layout, energy supply, excursion and thrust of a combine at implementation by it of the basic sinking operations.

The cutting head of a combine is carried out from fastened among themselves sections 1, each of which is composed from two screw 2, dressed on the body 3. The screws 2 in section have opposite winding of fans 4 and are gyrated in the miscellaneous sides. The fans 4 are furnished rock cutting tools by the way of cutting picks, rollers bits or (and) of high-head pulsewise -jet nozzles.

In a juncture of bodies 3 lower sections 1 the opening is carried out, the loader-transport system (device) 7 by the way of auger transporter selecting a broken down rock mass from working face of a development.

The undercarriage of a combine consists of calenders 8, hingedly joint with spreader hydraulic advancing cylinders 9, which one calenders 8 pressed to opposite walls of a development. On calenders 8, if necessary, the caterpillars can be dressed.

The screws 2 cutting heads and auger transporter 7 are furnished individual volumetric high-moment hydromotor engines 10.

The face manipulator mechanism 12, moving on a monorail 13, which one dressed on a roof of a drift 14, realizes all supplementary operations.

As for each group of calenders the individual hydromotor engines are installed, it is possible is rather simple to realize a traffic remote control of a combine without applying composite and expensive reduction gearboxes. Turn of a combine realize by an alteration of speed of rotating of hydromotor engines for the applicable calenders thus a combine has high agility and is capable to realize turns at roadway driving in any direction (including on a vertical) literally "in place".

The singularities of operation of a new combine as a whole and its separate subsystems are esteemed.

The possible advantages achievable due to new layout of a mover are considered. The estimations of anticipated technicoeconomic showings of a new combine are given, which one will allow effectively and with high speed to drive rectangular capital and development workings in a broad scope of geological conditions.

УДК 622.762.

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА ПРИВОДА ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЫ

С ПОДВИЖНЫМ РЕШЕТОМ

Басс К.М., Небатов А.В., Национальный горный университет, Днепропетровск В настоящее время при обогащении полезных ископаемых возникла необходимость в технологических аппаратах малой и средней мощности с низким энергопотреблением. Одними из таких аппаратов являются отсадочные машины с подвижным решетом, которые в СССР серийно не изготавливались.

В НГУ проводятся работы по исследованию применения отсадочных машин с кривошипношатунным приводом решета для переработки вторичных месторождений полезных ископаемых.

На кафедре горных машин разработана математическая модель привода, на базе которой составлена программа в пакете «MathCAD».

На основании проведенных аналитических исследований получены зависимости параметров движения подвижного решета от размеров звеньев приводного механизма. Обоснован выбор рациональных размеров звеньев механизма, а также проанализирована возможность оперативного регулирования процесса отсадки.

УДК 622.762.

ОПЕРАТИВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТСАДКИ В МАШИНАХ

С ПОДВИЖНЫМ РЕШЕТОМ

Небатов А.В., Басс К.М., Федоскин В.А., Национальный горный университет, Днепропетровск Для эффективного обогащения полезных ископаемых необходимо установить и иметь возможность оперативно и независимо регулировать степень разрыхления и скорость транспортирования обогащаемого материала. Это можно достичь, подобрав рациональное соотношение между величиной вертикальных и горизонтальных колебаний подвижного решета.

Предлагается конструкция привода отсадочной машины, позволяющая оперативно изменять угол наклона траектории движения подвижного решета без остановки технологического процесса.

Конструкция обеспечивает оперативное регулирование соотношения между величинами вертикальных и горизонтальных колебаний подвижного решета, за счет чего достигается повышение качества разделения (расслоения) обогащаемого материала при заданной производительности машины.

УДК 622.

ВОЗДУШНО-ПУЛЬСАЦИОННАЯ ОТСАДОЧНАЯ МАШИНА С РЕГУЛИРУЕМЫМИ

НЕГАРМОНИЧЕСКИМИ КОЛЕБАНИЯМИ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ

Франчук В.П., Басс К.М., Национальный горный университет, Днепропетровск Басс Т.П., Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск Отсадка – один из основных процессов обогащения полезных ископаемых. Конструкции машин, реализующие этот процесс и эксплуатирующиеся в настоящее время на территории Украины, разработаны в 60–70-х годах прошлого века. За время, прошедшее с тех пор, изменилась не только сырьевая база, при возросших требованиях к удельным энергозатратам, но и концепции по переработке полезных ископаемых.

На кафедре горных машин НГУ разработана новая конструкция воздушно-пульсационной отсадочной машины, позволяющая генерировать и оперативно регулировать негармонические колебания рабочей среды. Это дало возможность задавать не только траекторию движения, но и регулировать скорость движения рабочей среды в период цикла.

Предложенное решение позволяет настроить машину под конкретные физико-механические свойства исходного сырья, а в случае их изменения производить регулировку режима работы машины без остановки технологического процесса, что повышает качество продуктов обогащения.

УДК 622.

К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ ФОРМЫ ВАЛОВ БЕСШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск В горных машинах и механизмах широкое распространение получили шпоночные и шлицевые соединения. Удобство сборки и разборки, низкая стоимость изготовления определили их повсеместное распостранение. Тем не менее новые требования, связанные с повышением надежности использования машин и механизмов в условиях низких температур при освоении полезных ископаемых Сибири и Дальнего Востока, потребовали разработки новых видов соединений. Поэтому в пятидесятые годы впервые начали применять бесшпоночные соединения на основе некруглого вала.

В частности, это соединение использовалось в механизме качания драглайнов, изготовляемых на Новокраматорском машиностроительном заводе. Тем не менее, сложность обеспечения необходимых допусков и посадок привели к отказу от применения бесшпоночных соединений. К идее использования их возвратились лишь при появлении соответствующего технического оборудования – станков с числовым программным управлением. Применение этих станков позволило изготавливать соединения практически любой сложности. В качестве формы поперечного сечения вала берут форму, ограниченную гипоциклоидой. Имея уравнение контура поперечного сечения можно получить в замкнутом виде и выражение жесткости вала. Однако такой выбор контура вала ограничивает класс выбора сечений.

Предлагаемый подход к выбору формы контура состоит в том, что задачу поиска формы контура формулируют как задачу оптимального проектирования: при заданной площади поперечного сечения вала отыскать такую его форму, которая сообщала бы ему максимальную крутильную жесткость и при этом удовлетворяла бы некоторым геометрическим ограничениям. При этом применяется метод нежесткого допуска. Преимущество этого метода заключается в том, что степень нарушения ограничений по мере приближения к искомому решению постепенно уменьшается.

Поскольку на первых этапах поиска ограничения задачи удовлетворяются приближенно и лишь при поиске непосредственно в окрестности искомого решения задачи требуется большая точность, поэтому полный объем вычислений в процессе оптимизации по сравнению с другими методами значительно сокращается. Проведенные численные расчеты с применением такого подхода в задаче оптимизации формы поперечного сечения вала демонстрируют оптимальные проекты при различных геометрических ограничениях. Выбирая геометрическую форму этих ограничений можно отыскивать форму вала, обладающего максимальной крутильной жесткостью из класса кривых, заданных геометрией ограничений. Задав в качестве ограничения треугольник, получим целый класс оптимальных форм с тремя выступами, задав четырехугольник получим множество форм с четырьмя выступами и т. д. Внешние особенности контура в каждом из классов кривых подбираются из условия обеспечения максимальной крутильной жесткости вала. Такой подход позволяет отыскивать оптимальные формы поперечных сечений валов бесшпоночных соединений различных классов.

УДК 622.208.

ОХРАНА ВЫРАБОТОК ПОД СВОДОМ ЕСТЕСТВЕННОГО РАВНОВЕСИЯ

Табаченко Н.М., Национальный горный университет, Днепропетровск Охрана подготовительных выработок – комплекс дополнительных мероприятий, направленных на повышение устойчивости повторно используемых выработок. Степень разрушения пород, смещения их в полость выработки, а также поломок крепи зависят от расположения выработки по отношению к очистным забоям.

Подготовительные выработки могут испытывать влияние очистных работ в следующих зонах:

вне зоны влияния очистных работ; в зоне влияния временного опорного давления впереди очистного забоя; в зоне влияния временного опорного давления позади очистного забоя; в зоне установившегося опорного давления позади очистного забоя; в зоне повторного временного давления позади смежного очистного забоя; в зоне повторного установившегося опорного давления.

Для нейтрализации процесса деформации приконтурных пород в вышеуказанных зонах предложен запатентованный в Украине новый способ охраны подготовительных выработок под сводом естественного равновесия.

Сущность способа состоит в том, что приконтурный породный массив разгружается от повышенных напряжений путем искусственного создания свода естественного равновесия, способствующего повышению устойчивости выработки. Основная цель разгрузки – отодвинуть опорное давление от контура выработки в глубь массива и расширить зону свода естественного равновесия над поддерживаемой выработкой. Вследствие этого деформирующиеся породы под сводом естественного равновесия смещаются не в полость поддерживаемой выработки, а скользят по контуру арочной крепи и смещаются на искусственно созданные податливые полосы с обеих боков выработки. Арочная крепь выработки при этом усиливается специальными хомутами на замках или распорными короткими стойками, ужесточающими сопротивляемость крепи горному давлению.

Разгрузку поддерживаемой выработки от горного давления производят следующим образом.

Впереди очистного забоя в зоне временного опорного давления создают податливые полосы бурением шпуров в бока выработки и камуфлетным взрыванием взрывчатых веществ или нагнетанием поверхностно-активных веществ в массив угля.

Жесткие опоры можно удалить от штрека при проведении выработки широким забоем, когда с обеих сторон штрека выбирается уголь и закладывается породой. Массив угля с обеих сторон выработки представляет собой опоры высокой прочности и ограниченной податливости, над которыми стабилизируется опорное давление, ранее располагавшееся у контура выработки. Одновременно ближе к штреку (рядом с ножками арочной крепи) устроены бутовые податливые полосы.

Позади лавы в зоне влияния временного и установившегося опорного давления устраивают охрану выработки бутовой полосой с созданием в ней податливой и жесткой полос. По мере подвигания лавы вслед за передвижкой механизированной крепи подается порода в бутовою полосу.

Податливая полоса создается вблизи контура выработки, жесткая на удалении от нее. Для этого по специальной трубе, находящейся в завале (породе), инъектируется раствор из быстротвердеющих материалов и на этой основе формируется жесткая инъекционная полоса на удалении от выработки. Между жесткой полосой и бровкой штрека будет сооружена податливая полоса из заложенной породы. Податливость этой полосы достигается при неплотной укладке и сжимаемости породы бутовой полосы от давления кровли. Тогда опорное давление за лавой сдвинется от контура выработки и установится над жесткой инъекционной полосой, т.е. совместится с давлением массива горных пород от опор, формирующих свод естественного равновесия.

Таким образом, потенциальные особенности такой схемы охраны состоят в создании благоприятных условий, обеспечивающих резкое снижение концентраций напряжений в окрестности выработок. Податливые полосы удаляют опорное давление от выработки, а жесткие полосы (угольный массив, инъекционная полоса) берут нагрузку на себя. Две жесткие опоры с обеих сторон выработки создают опоры для нависающего породного массива над штреком и образуют свод естественного равновесия. Под сводом находится часть породы, давление которой распространяется на крепь выработки минимально под влиянием прогиба слоев породы, а не обрушения. Давление на крепь, создаваемое прогибом, нейтрализуется податливостью крепи и податливостью околоштрековых полос.

Опоры высокой прочности (жесткие полосы) могут воспринимать достаточно высокие нагрузки от кровли, а их ограниченная податливость позволяет сохранить непосредственную кровлю над выработкой от деформации.

УДК 622.673.

МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРИЧНИХ КОЛИВАНЬ ПІДНІМАЛЬНОЇ ПОСУДИНИ

ШАХТНОЇ ВРІВНОВАЖЕНОЇ УСТАНОВКИ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ З ЖОРСТКИМ

АРМУВАННЯМ ПІД ЧАС АВАРІЙНОГО ГАЛЬМУВАННЯ

Ільїна І.С., Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ Механiчна частина шахтного пiднiмального комплексу є складною багатоланковою системою, у якiй параметри роботи механiзмiв із рiзним функцiональним призначенням мають зони тiсного взаємозв'язку мiж собою. Змiна значень однiєї групи параметрiв може зненацька викликати перехiд сукупностi параметрiв з iншої функцiональної групи в потенцiйно небезпечну область. При цьому в iнших зонах поєднання параметрiв робота цих механiзмiв може реалiзуватися на технiчно безпечних режимах, що не призводять до швидкої деградацiї стану устаткування.

Рух пiднімальної посудини є суперпозицiєю вертикальних, горизонтальних перемiщень її центра мас i повороту навколо центру мас при нелінійно пружнiй взаємодiї напрямних посудини з провiдниками армування. При цьому головним показником процесу взаємодії буде коефiцiєнт динамiчного перевантаження провідників армування пiд час аварiйного гальмування посудини відносно до динамічних параметрiв робочого режиму руху посудини по тій самій дiлянцi стовбура.

Пружність канатів викликає появу додаткового гармонійного збудження, що здійснює свій параметричний вплив на поворотні коливання посудини та при певних умовах викликає параметричний резонанс. Канат, що врівноважує, завдяки своїй пружності та масі має суттєвий вплив на частоту та амплітуду вертикальних коливань піднімальної посудини, а через це – на її повторні коливання та взаємодію з провідниками під час гальмування. При наявності жорстких захисних башмаків на посудині цей коефіцієнт пружності напрямних має амплітудозалежне значення та миттєво змінюється від пружності пружин роликів до пружності башмаків з провідниками. Математична модель, що описує взаємодію піднімальної посудини з провідниками у врівноваженій піднімальній установці, являє собою систему рівнянь, що включає в себе як рівняння у прямих похідних, так і рівняння гіперболічного типу у часткових похідних з неоднорідними початковими та граничними умовами. Задача зведена до дослідження параметричних рівнянь типу Матьє-Хілла.

Отримані результати показують, що при гальмуванні горизонтальні коливання посудини мають тенденцію до зростання, якщо параметри системи попадають у зони нестійкості на діаграмі АйнсаСтретта. Ступінь зростання горизонтальних коливань за час гальмування залежить від співвідношення параметрів, що склались у піднімальної системі до цього моменту. Чим глибше координатна точка занурюється у зону нестійкості на діаграмі, тим інтенсивніше зростає амплітуда коливань за один і той же інтервал часу при гальмуванні. Показано, що в результаті вертикальних коливань пружного каната під час гальмування система «канат-посудина-армування» може мати такі поєднання її механічних параметрів (пружності канатів, пружності напрямних посудини, її маси, розмірів, положення посудини в стволі і т.п.), при яких у системі «посудина-армування» виникає явище параметричного резонансу. Це може приводити до зростання динамічних зусиль, що діють на провідники і за певних умов створювати аварійно-небезпечну ситуацію на шахтному підніманні.

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МАТРИЧНЫХ КОЛЕЦ ПРИ ГОРЯЧЕМ

ПРЕССОВАНИИ ТРУБ

Рахманов С.Р., Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск Широкое использование процессов прессования труб в различных модификациях технологического процесса наряду с положительными аспектами имеет некоторые характерные недостатки, которые ограничивают область его применения. Среди них преимущественно выделяется невысокая износостойкость рабочего инструмента, обусловленная его работой в условиях высоких температурных и контактных напряжений, вызванных несовершенством, в частности, формы поверхности технологического инструмента.

Устранение указанных недостатков возможно путем выбора оптимальных параметров технологического процесса прессования труб, включая рациональную калибровку матричных колец.

Математические трудности, кроме всего, обусловленные физическими особенностями реальных процессов, не дают возможности выработки однозначных обобщающих рекомендаций по выбору оптимальных технологических параметров процесса прессования труб в известной постановке.

Поэтому рассмотрена действительная картина распределения энергосиловых параметров в очаге деформации с учетом реальных граничных и физических условий и использованием основ механики сплошной среды в интерпретации задач класса гидродинамической аналогии процессов прессования труб.

Преимущественно при прессовании труб предварительно нагретый металл рассматривается как линейно вязкопластическая среда, что дает возможность использования закона вязких трений Ньютона при определении величины касательных напряжений и сил трения на контакте металла с матрицей и оправкой. Величина нормальных напряжений определяется из условия динамического равновесия металла при осесимметричном течении в очаге деформации.

Получена суммарная сила сопротивления на участке деформации при прессовании труб, которая является при некотором ограничении функцией образующей матричного кольца.

Минимизация функционала сопротивления при прессовании труб в математическом плане базируется на формировании вариационной задачи Эйлера, что позволяет определить численным интегрированием форму образующей матричного кольца.

Для выбора рациональных параметров технологического процесса с учетом используемой смазки, рассмотрено течение многослойной рабочей среды для схем: "матрица – смазка – металл – оправка" и "матрица – смазка – металл – смазка – оправка". Определены энергосиловые параметры для предлагаемых схем прессования труб. Кроме всего, определены необходимые составы смазок и выработаны рекомендации по выбору их параметров.

Результаты промышленного использования рационально профилированных матриц при прессовании стальных бесшовных труб подтверждают правомерность теоретических предположений, достигнуто существенное увеличение стойкости инструмента и качества продукции.

УДК 622.7.001.891.

АНАЛИЗ СВЯЗИ МЕЖДУ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ ККД

Национальный горный университет, Днепропетровск Для процесса управления любым технологическим устройством необходимо выбрать такой параметр, который бы контролировался достаточно легко и независимо от величины выходного параметра (в нашем случае от производительности). В тоже время контролируемый параметр должен быть связан какой-либо математической зависимостью с выходным параметром.

Первым фактором, который может подлежать такому типу контроля, является расход футеровочной стали. Данный параметр контролируется введением в футеровку цепочек датчиков, которые срабатывают по мере увеличения износа футеровки в результате контакта ее рабочей поверхности с перерабатываемым сырьем.

Производительность дробилки и расход футеровочной стали, есть величины взаимосвязанные.

Однако анализ этой связи, приведенный разными авторами, не является однозначным. Поэтому мы предлагаем свой подход к анализу этой связи, который будет изложен ниже.

Удельный расход g (в г/т) футеровочной стали, затрачиваемый на дробление одной тонны железистых кварцитов от начальной до конечной крупности, может быть вычислен приближенно по эмпирической формуле где Е – суммарный удельный расход электроэнергии в (кВтч/т), потребляемой дробилками из сети на дробление одной тонны руды, определяемый из формулы где m – число стадий дробления; E j – удельный расход электроэнергии в j-й стадии дробления.

Кинетика износа мелющих тел (шаров, стержней, гири) и футеровки мельницы совершенно аналогична кинетике измельчения материала, поэтому и уравнения, описывающие эти процессы, по форме будут идентичны. Это утверждение абсолютно логично, ведь футеровка и дробящий материал втянуты в один механический процесс и поэтому на них действуют одни и те же законы.

Основное уравнение кинетики, выбранное докладчиками, для математического описания процесса изнашивания футеровочной стали в конусной дробилке ККД 1500/180 имеет вид:

где x0 – исходная масса футеровочной стали; xt – ее масса на момент времени t; P – вероятность попадания частицы в такт дробления; P2 – вероятность ее измельчения в этом такте; K1 – коэффициент, определяемый из уравнения x t = x 0 e.

Необходимо учесть, что P P2 = P – полная вероятность дробления частицы. Тогда представляется возможность, исходя из приведенных выше формул, вычислить коэффициент K1 который в данной трактовке определяет кинетику износа футеровки.

В этом конкретном случае процесс дробления одностадийный, поскольку речь идет исключительно о крупном дроблении. Следовательно, где D max – максимальный диаметр кусков руды в исходном питании дробилки; i и Z p – соответственно, степень дробления и условная максимальная крупность продукта дробления; K f, K w, K kp – коэффициенты крепости, влажности и крупности; – насыпная масса материала т/м3.

Производительность дробилки определяется по формуле где D – диаметр основания дробящего конуса; r – эксцентриситет в плоскости выходной щели; n0 – число качаний конуса в минуту; b – ширина выходной щели на открытой стороне.

При условии, что расход электроэнергии, потребляемой дробилкой, известен, становится возможным привести выше приведенные формулы к виду:

Таким образом, получено математическое выражение, которое связывает воедино расход футеровочной стали и производительность дробилки крупного дробления.

УДК 621.454.

ЗАГАДКИ УДАРНЫХ КРАТЕРОВ, ПАРАДОКС ПЛОТНОСТИ МЕТЕОРОИДОВ,

НЕКОТОРЫЕ ТАЙНЫ НЕОПОЗНАННЫХ ЛЕТАЮЩИХ ОБЪЕКТОВ (НЛО)

Козорезов К.И., Московский государственный университет, Москва В работе ставятся задачи раскрытия загадок образования всего многообразия ударных кратеров различных необычных форм, наблюдаемых на планетах Солнечной системы, задачи раскрытия парадокса плотности метеороидов, заключающийся в том, что их плотность, определяемая различными фотометрическими средствами по кривой блеска метеороида и по аэробаллическим динамическим измерениям торможения метеоров в атмосфере Земли, различаются на несколько порядков, задачи раскрытия некоторых тайн силовой конструкции и особенностей движения в атмосфере Земли неопознанных летающих объектов (НЛО).

Приводятся результаты разработки методик экспериментальных исследований взаимодействия твердых и жидких тел нетрадиционных форм со стальными преградами при скоростях до 3,7 км/с на полигонах и до 8…10 км/с в лаборатории, использующих заряды ВВ массой от 100…200 г (в лаборатории) и от 50 до 150 кг (на полигонах).

На основе проведенных широких экспериментальных исследований с использованием разработанных методик проведено моделирование таких форм, как чашеобразные, конические, камуфлетные, котловые, плоскодонные, кольцевые с пиками-холмами около центра и без них, многокольцевые бассейны (называемые на Луне морями и океанами) ударных кратеров, а также ударных кратеров в виде лавовых труб, каньонов, кальдер и алмазосодержащих трубок.

Впервые в науке приводятся результаты моделирования таких ударных кратеров на Луне, как Хилл, Дарио, Зэрингер, Шмит, Дауэс, Ремер, Тихо, Коперник, БЭК, Толстой, Шуберт, Капелла, Море Восточное, лавовых труб и каньонов, а также таких ударных кратеров на Земле, как Метеор (Калифорния), Кальдера Ксудач (Камчатка) и алмазосодержащая трубка “Мир” (Якутия).

В качестве первого приближения восстанавливается принципиальная форма космических объектов, породивших указанные реально наблюдаемые кратеры.

На основе анализа полученных экспериментальных данных предлагается дальнейшее развитие физико-механической гипотезы академика Е.И. Шемякина и выдвигается гипотеза физикомеханических условий, при которых происходит образование алмазов из материалов, входящих в состав метеоритов.

Даются рекомендации по проведению дальнейших теоретических и экспериментальных исследований, формирующих новое перспективное направление в космической науке.

Исходя из концепций, развернутых нами в предыдущих исследованиях, впервые раскрывается парадокс плотности метеороидов, в результате чего другим независимым способом подтверждается и обосновывается наличие принципиально новых, ранее не рассматривавшихся форм объектов в космосе.

Впервые раскрываются физико-механические условия, при которых реально может происходить взрыв ядер малых комет и тем более астероидов на траектории в атмосферах планет Солнечной системы.

Исходя из полученных экспериментальных результатов по раскрытию загадок образования многообразия ударных кратеров, а также раскрытию парадокса плотности метеороидов, выдвигается физико-механическая гипотеза, раскрывающая некоторые тайны НЛО.

УДК 621.7.044:621,

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПОВЫШЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Дидык Р.П., Олишевская В.Е., Национальный горный университет, Днепропетровск Создание конструкционных материалов повышенной трещиностойкости вызвало необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований слоистых композиций.

Численное моделирование процессов разрушения слоистых материалов осуществлено путем описания механического состояния тела уравнениями теории упругости с использованием в окрестности вершины трещины зависимостей компонент напряжений от коэфициента интенсивности напряжений. Решение задачи проведено методом конечных элементов, для реализации которого разработан комплекс программ. Результаты численных расчетов характеристик трещиностойкости материалов показали, что критические коэффициенты интенсивности напряжений в условиях плоскодеформированного и плосконапряженного состояний для монометалла стали 45 составили 53,7 МПам1/2 и 47,5 МПам1/2, соответственно, для биметалла, состоящего из двух слоев стали 45, сваренных взрывом, 88,7 МПам1/2 и 79,6 МПам1/2 соответственно, для триметалла, полученного в результате введения между стальными слоями промежуточной медной прослойки, 77,1 МПам1/2 и 68,2 МПам1/2 соответственно.